廖國(guó)祥，代麗利，盧偉志，葉金清，劉長(zhǎng)安

（1.國(guó)家海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，遼寧　大連　116023；2.大連科技學(xué)院，遼寧　大連　116052）

基于隨機(jī)情景模擬統(tǒng)計(jì)的海洋溢油污染風(fēng)險(xiǎn)分析
——以濱州貝殼堤島與濕地國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)為例

廖國(guó)祥1，代麗利2，盧偉志1，葉金清1，劉長(zhǎng)安1

（1.國(guó)家海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，遼寧大連116023；2.大連科技學(xué)院，遼寧大連116052）

定量分析敏感資源環(huán)境遭受突發(fā)性溢油事故的污染風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)加強(qiáng)海洋溢油風(fēng)險(xiǎn)管理和應(yīng)急響應(yīng)具有現(xiàn)實(shí)意義。通過參考國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有研究成果，構(gòu)建了溢油隨機(jī)情景模擬統(tǒng)計(jì)方法，并利用GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理及可視化分析?？紤]到海洋保護(hù)區(qū)是典型生物多樣性和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的敏感區(qū)域，以濱州貝殼堤島與濕地國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)為例進(jìn)行案例研究。首先根據(jù)對(duì)保護(hù)區(qū)附近的黃驊港、濱州港海港碼頭、進(jìn)港航道、錨地及埕北油田石油平臺(tái)等溢油風(fēng)險(xiǎn)源的分析，選取3個(gè)代表性泄漏地點(diǎn)。然后在經(jīng)驗(yàn)證的潮流場(chǎng)模擬數(shù)據(jù)和2004-2005年風(fēng)玫瑰圖數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，對(duì)每個(gè)地點(diǎn)分別進(jìn)行450次隨機(jī)溢油事故情景（即不同泄漏時(shí)間、風(fēng)速風(fēng)向、潮流場(chǎng)等）的模擬計(jì)算。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，全年所有風(fēng)向條件下保護(hù)區(qū)遭受以上泄漏地點(diǎn)的最大溢油污染概率分別為22.9%、9.7%、3.0%，海面油膜最快到達(dá)時(shí)間分別為2 h、5 h、40 h。與典型情景模擬法的比較可知，隨機(jī)情景模擬法是前者的重要補(bǔ)充，能夠彌補(bǔ)大量遺漏的事故情景，有助于更客觀全面地分析與評(píng)價(jià)海洋保護(hù)區(qū)遭受溢油事故的污染風(fēng)險(xiǎn)。

溢油；隨機(jī)模擬統(tǒng)計(jì)；風(fēng)險(xiǎn)分析；污染概率；最快到達(dá)時(shí)間；海洋保護(hù)區(qū)

海洋溢油污染風(fēng)險(xiǎn)分析通常需要事故發(fā)生概率和事故造成的危害后果兩方面的分析（中國(guó)海事局，2011）。溢油事故發(fā)生概率通常采用概率論、模糊數(shù)學(xué)等數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法來估算或預(yù)測(cè)，國(guó)內(nèi)外已有大量的研究報(bào)道（肖景坤，2001；韓俊松等，2010）。而溢油事故危害后果的分析，目前國(guó)內(nèi)研究主要通過溢油漂移擴(kuò)散數(shù)值模擬方法來預(yù)測(cè)典型水文氣象條件下事故性溢油污染對(duì)海洋資源環(huán)境的影響（施欣等，2007；楊紅等，2013；袁春光等，2014）。但是這種典型情景模擬方法會(huì)遺漏不同水文氣象條件組合情況下溢油擴(kuò)散影響的分析，難以客觀全面地體現(xiàn)溢油事故污染風(fēng)險(xiǎn)的不確定性。近年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者與相關(guān)管理部門開始應(yīng)用隨機(jī)模擬統(tǒng)計(jì)方法分析和評(píng)價(jià)海上船舶運(yùn)輸、石油勘探開發(fā)溢油事故對(duì)海洋環(huán)境（尤其是敏感保護(hù)目標(biāo)）的污染風(fēng)險(xiǎn)，得到污染概率、最快到達(dá)時(shí)間等重要統(tǒng)計(jì)信息，定量化的預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)溢油風(fēng)險(xiǎn)管理和事故應(yīng)急響應(yīng)具有重要的指導(dǎo)價(jià)值（Skognes et al，2004；French-McCay et al，2005；陳榮昌，2014；張學(xué)慶等，2014）。

海洋保護(hù)區(qū)是生物多樣性和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的敏感區(qū)域，因而通常是溢油污染的重要保護(hù)目標(biāo)。在我國(guó)，保護(hù)著珍稀瀕危海洋物種、海洋自然遺跡和景觀資源以及重要海洋生態(tài)系統(tǒng)的海洋保護(hù)區(qū)基本分布在近岸濱海地區(qū)（國(guó)家海洋局，2013），但近年來因港口碼頭建設(shè)、海上船舶運(yùn)輸、海洋石油勘探開發(fā)引起的突發(fā)性溢油事故頻繁發(fā)生（如2010年大連“7.16”溢油事故、2011年“蓬萊19-3”海底溢油事故），對(duì)海洋保護(hù)區(qū)造成巨大生態(tài)損害威脅。在此背景下，科學(xué)分析海洋保護(hù)區(qū)等敏感保護(hù)目標(biāo)遭受突發(fā)性溢油事故的污染風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)有效保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

濱州貝殼堤島與濕地國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)位于渤海西南部的濱海濕地區(qū)域，屬于海洋自然遺跡類保護(hù)區(qū)。隨著保護(hù)區(qū)東西兩側(cè)的黃驊港和濱州港的港口建設(shè)和船舶運(yùn)輸量增加，突發(fā)性溢油事故已成為威脅該保護(hù)區(qū)的一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)源（廖國(guó)祥等，2015）。為此，本文選擇該保護(hù)區(qū)作為研究對(duì)象，應(yīng)用隨機(jī)情景模擬統(tǒng)計(jì)法來分析潛在溢油污染風(fēng)險(xiǎn)，以期為保護(hù)區(qū)管理機(jī)構(gòu)加強(qiáng)應(yīng)急能力建設(shè)和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理評(píng)估提供參考。

1　模型與方法介紹

筆者曾設(shè)計(jì)和開發(fā)了一套溢油可視化數(shù)值模擬系統(tǒng)（SIMPACT），該系統(tǒng)集成了水下油氣輸移預(yù)測(cè)模型和海上溢油行為歸宿模型，具有強(qiáng)大的地理信息系統(tǒng)（GIS）數(shù)據(jù)管理和可視化功能（廖國(guó)祥等，2010、2011a、2011b）。在SIMPACT基礎(chǔ)上，參考國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有研究成果，應(yīng)用Visual C++編程語言開發(fā)了溢油隨機(jī)情景模擬統(tǒng)計(jì)模塊，實(shí)現(xiàn)了模型數(shù)據(jù)前處理、溢油模擬與統(tǒng)計(jì)分析、結(jié)果可視化等應(yīng)用功能。下面簡(jiǎn)要介紹溢油漂移擴(kuò)散模擬模型和隨機(jī)情景模擬統(tǒng)計(jì)方法。

1.1溢油漂移擴(kuò)散模擬模型

溢油進(jìn)入海洋后，在海風(fēng)、海流等環(huán)境動(dòng)力作用下，經(jīng)歷著漂移、擴(kuò)散、蒸發(fā)、乳化、溶解、分散、油膜性質(zhì)變化等運(yùn)動(dòng)和風(fēng)化過程。其中，海面漂移擴(kuò)散是溢油最基本的運(yùn)動(dòng)過程，主要包括平流過程和擴(kuò)散過程。根據(jù)拉格朗日觀點(diǎn)，單個(gè)油粒子在Δt內(nèi)的三維空間位移可以表達(dá)為：

1.2隨機(jī)情景模擬統(tǒng)計(jì)方法

對(duì)于所研究的海洋溢油事故高發(fā)區(qū)，首先根據(jù)歷史事故和溢油源的空間位置選取多個(gè)潛在溢油事故地點(diǎn)，并將影響區(qū)域離散為一定數(shù)量的計(jì)算網(wǎng)格，收集該區(qū)域的歷史風(fēng)向風(fēng)速監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和模擬計(jì)算海區(qū)潮流場(chǎng)。然后，對(duì)每個(gè)溢油地點(diǎn)進(jìn)行數(shù)百次隨機(jī)情景組合的漂移擴(kuò)散軌跡模擬，每次事故情景發(fā)生時(shí)間不確定，隨機(jī)選取過去幾年的任一時(shí)刻風(fēng)速風(fēng)向和流場(chǎng)數(shù)據(jù)。每一次事故模擬均計(jì)算并記錄各個(gè)網(wǎng)格的污染物漂移經(jīng)過時(shí)間、油膜厚度、污染物濃度等數(shù)據(jù)。最后，統(tǒng)計(jì)得到每個(gè)計(jì)算網(wǎng)格的污染概率、最快污染時(shí)間、最大油膜厚度、最大（或平均）污染物濃度等影響程度信息。部分統(tǒng)計(jì)指標(biāo)計(jì)算如下：

式中：i、j分別為網(wǎng)格的編號(hào)；P為該網(wǎng)格遭受污染的概率；M為N次模擬中，該網(wǎng)格海域內(nèi)受污染的次數(shù)；N為總模擬次數(shù)；T為N次模擬中污染物到達(dá)該網(wǎng)格的最短時(shí)間；h為N次模擬中經(jīng)過該網(wǎng)格的最大油膜厚度；C為N次模擬中經(jīng)過該網(wǎng)格的最大污染濃度。

2　應(yīng)用案例分析

2.1研究區(qū)概況

2.1.1海洋保護(hù)區(qū)概況

濱州貝殼堤島與濕地國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)（以下簡(jiǎn)稱為“保護(hù)區(qū)”）位于山東省濱州市無棣縣城北60 km處。保護(hù)區(qū)功能分區(qū)包括核心區(qū)、緩沖區(qū)、實(shí)驗(yàn)區(qū)，總面積為43 644.65 hm2，主要保護(hù)對(duì)象是貝殼堤島和濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)。保護(hù)區(qū)內(nèi)有兩列平行于海岸線的新、老貝殼堤。其中，第二列（新貝殼堤）位于保護(hù)區(qū)北部，屬裸露開敞型，距今2000-1500年，該貝殼堤仍不斷生長(zhǎng)。兩列貝殼堤之間的濕地和向海的潮間濕地與潮下濕地組成了世界罕見的貝殼堤島與濕地系統(tǒng)。保護(hù)區(qū)內(nèi)物種豐富，保護(hù)區(qū)內(nèi)有文蛤、四角蛤、扁玉螺等貝類和魚、蝦、蟹等海洋生物50余種。此外，保護(hù)區(qū)是東北亞內(nèi)陸和環(huán)西太平洋鳥類遷徙的中轉(zhuǎn)站和越冬、棲息、繁衍地，保護(hù)區(qū)內(nèi)各種鳥類96種（中國(guó)海洋大學(xué)，2008）。

2.1.2溢油事故高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)

隨著海洋經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，保護(hù)區(qū)的東西兩側(cè)逐漸建成了兩個(gè)現(xiàn)代化港口，分別是河北省的黃驊港和山東省的濱州港。其中，黃驊港的綜合港區(qū)以一般散雜貨、集裝箱和成品油、液體化工品運(yùn)輸為主；散貨港區(qū)以鐵礦石、原油等大宗散貨物資運(yùn)輸為主；港口規(guī)劃預(yù)測(cè)綜合港區(qū)及散貨港區(qū)2015年、2020年和2030年吞吐量為1.17×108t、1.55×108t和 1.9×108t（滄州市港航管理局，2012）。濱州港現(xiàn)有碼頭設(shè)施主要分布在套兒河港區(qū)和大口河港區(qū)，共有16個(gè)200～3 000噸級(jí)泊位，年通過能力約300×106t；海港港區(qū)一期工程依托西導(dǎo)堤向外延伸，建設(shè)2個(gè)3×104t級(jí)通用泊位；港口規(guī)劃預(yù)測(cè)2015年、2020年和2030年濱州港貨物吞吐量為1.47×107t、2.450×107t和4.95×107t（濱州市人民政府，2012）。

研究顯示，船舶溢油事故多發(fā)生在港口碼頭、航道、錨地等區(qū)域（韓俊松等，2010）。黃驊港和濱州港的建設(shè)發(fā)展，使得保護(hù)區(qū)不可避免地面臨著突發(fā)性船舶溢油污染事故的高風(fēng)險(xiǎn)。此外，保護(hù)區(qū)外海區(qū)域還存在埕北油田石油開采平臺(tái)。鑒于此，通過對(duì)不同碼頭、航道、錨地、石油平臺(tái)位置的比較，選取3個(gè)潛在溢油事故地點(diǎn)開展溢油隨機(jī)情景模擬統(tǒng)計(jì)分析（見表1和圖1）。

表1　保護(hù)區(qū)周邊海域代表性溢油事故地點(diǎn)的選取

2.2潮流場(chǎng)模擬與結(jié)果驗(yàn)證

2.2.1模擬參數(shù)設(shè)置

圖1　濱州貝殼堤島與濕地國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)及周邊潛在溢油事故地點(diǎn)

潮流場(chǎng)是溢油漂移擴(kuò)散的重要環(huán)境動(dòng)力條件之一。為溢油行為歸宿模擬預(yù)測(cè)提供較為準(zhǔn)確可靠的環(huán)境動(dòng)力數(shù)據(jù)，本文建立渤海灣的二維潮流場(chǎng)數(shù)值模擬模型。采用交錯(cuò)式矩形網(wǎng)格對(duì)方程進(jìn)行離散，離散過程中采用隱式方向交替差分格式（ADI法）對(duì)連續(xù)方程和動(dòng)量方程進(jìn)行求解計(jì)算，并采用“干濕法”模擬灘涂區(qū)域隨潮汐漲落而“淹沒”“干出”的情況。表2給出了渤海灣潮流場(chǎng)的數(shù)值模擬參數(shù)。

表2　渤海灣潮流場(chǎng)的數(shù)值模擬參數(shù)

2.2.2流速流向驗(yàn)證

采用保護(hù)區(qū)及周邊海域4個(gè)站位（HH1#、7#、10#、P1）的大潮期25 h潮流連續(xù)觀測(cè)數(shù)據(jù)，與潮流場(chǎng)模型計(jì)算的流速流向數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證（圖3）。結(jié)果表明，流速流向計(jì)算值與實(shí)測(cè)值吻合良好、變化趨勢(shì)一致，基本能夠反映研究區(qū)潮流運(yùn)動(dòng)狀況。

圖2　渤海灣潮流場(chǎng)計(jì)算區(qū)域和流速流向驗(yàn)證站點(diǎn)

圖4給出了渤海灣一個(gè)潮周期內(nèi)的四個(gè)時(shí)刻（高潮、落急、低潮、漲急）的潮流運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。圖4（a）為高潮時(shí)潮流場(chǎng)，渤海灣處于轉(zhuǎn)流時(shí)刻，流速普遍較小。圖4（b）是落急時(shí)潮流場(chǎng)，渤海灣中間區(qū)域流向呈W-E方向，其他區(qū)域潮流沿岸運(yùn)動(dòng)；黃驊港和濱州港之間水域流向呈SW-NE向，兩個(gè)港口防波堤北側(cè)平行于海岸的潮流轉(zhuǎn)為沿堤運(yùn)動(dòng)，并在口門處變?yōu)橄蚰系睦@流運(yùn)動(dòng)，形成口門橫流。圖4（c）是低潮時(shí)潮流場(chǎng)，渤海灣處于轉(zhuǎn)流時(shí)刻，流速也普遍較小，流速整體為沿岸運(yùn)動(dòng)。圖4（d）是漲急時(shí)潮流場(chǎng)，與落急時(shí)的流向基本相反，其中渤海灣中間區(qū)域流向呈E-W方向，黃驊港和濱州港之間水域流向呈NE-SW向。

圖3　渤海灣4個(gè)站位的流速流向驗(yàn)證

2.3溢油情景模擬與結(jié)果分析

為了深入分析隨機(jī)情景模擬法與典型情景模擬法的計(jì)算結(jié)果的差異，本研究分別利用這兩種方法，對(duì)表1中的3個(gè)代表性溢油事故地點(diǎn)進(jìn)行模擬計(jì)算和結(jié)果比較分析。

2.3.1溢油情景設(shè)置

風(fēng)速風(fēng)向是溢油漂移擴(kuò)散的另一個(gè)重要環(huán)境動(dòng)力因素。黃驊站2004年和2005年二年資料統(tǒng)計(jì)顯示：研究區(qū)的常風(fēng)向?yàn)閃SW、SW風(fēng)，次常風(fēng)向?yàn)镾SW、E向風(fēng)；全年N向平均風(fēng)速最大，為7.0m/s；ENE向風(fēng)次之，平均風(fēng)速為6.4 m/s（濱州市人民政府，2012）。

圖4　渤海灣不同時(shí)刻潮流場(chǎng)模擬結(jié)果

圖5　黃驊站風(fēng)玫瑰圖

綜合前面分析的水文氣象數(shù)據(jù)，設(shè)置溢油事故的典型情景模擬和隨機(jī)情景模擬參數(shù)，具體見表3。其中，考慮到保護(hù)區(qū)位于濱州港、黃驊港碼頭航道南面，典型情景模擬時(shí)主要選取不利風(fēng)向N、NE、ENE。

2.3.2結(jié)果比較分析

根據(jù)表3設(shè)置的參數(shù)，利用SIMPACT系統(tǒng)進(jìn)行典型情景和隨機(jī)情景的模擬計(jì)算，得到濱州貝殼堤島與濕地國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的溢油污染影響預(yù)測(cè)結(jié)果圖。

圖6是A點(diǎn)（代表濱州港碼頭）溢油事故48h內(nèi)的影響模擬結(jié)果。圖6（a）的典型情景模擬結(jié)果顯示，風(fēng)速為6.4 m/s的ENE風(fēng)條件下，漲潮期、落潮期時(shí)發(fā)生溢油后油膜到達(dá)保護(hù)區(qū)的時(shí)間分別為6 h、8 h。圖6（b）的隨機(jī)情景模擬結(jié)果顯示，溢油污染影響范圍主要集中在濱州港的東西兩側(cè)，其中西側(cè)（即黃驊港和濱州港中間口門處）受污染的概率比東側(cè)的高。保護(hù)區(qū)遭受的最大污染概率約22.9%，油膜最快到達(dá)時(shí)間為2 h。

圖7是B點(diǎn)（代表黃驊港航道）溢油事故48 h內(nèi)的影響模擬結(jié)果。圖7（a）的典型情景模擬結(jié)果顯示，風(fēng)速為7.0 m/s的N風(fēng)條件下，漲潮期、落潮期時(shí)發(fā)生溢油后油膜到達(dá)保護(hù)區(qū)的時(shí)間分別為16 h、20 h。圖7（b）的隨機(jī)情景模擬結(jié)果顯示，污染影響范圍主要集中在黃驊港的東西兩側(cè)。當(dāng)風(fēng)向?yàn)楸憋L(fēng)時(shí)，溢油將能夠快速漂移至保護(hù)區(qū)海域內(nèi)。保護(hù)區(qū)遭受的最大污染概率約9.7%，油膜最快到達(dá)時(shí)間為5 h。

表3　突發(fā)性溢油事故典型情景和隨機(jī)情景的模擬參數(shù)

（圖待續(xù)）

圖6　A點(diǎn)溢油事故污染影響模擬結(jié)果

（圖待續(xù)）

圖7　B點(diǎn)溢油事故污染影響模擬結(jié)果

圖8是C點(diǎn)（代表黃驊港錨地和海上石油平臺(tái)）溢油事故72 h內(nèi)的影響模擬結(jié)果。圖8（a）的典型情景模擬結(jié)果顯示，風(fēng)速為5.4 m/s的NE風(fēng)條件下，漲潮期、落潮期時(shí)發(fā)生溢油后油膜到達(dá)保護(hù)區(qū)的時(shí)間分別為42 h、46 h。圖8（b）的隨機(jī)情景模擬結(jié)果顯示，受渤海灣E-W向漲落潮流和兩個(gè)港口碼頭防波提的影響，溢油進(jìn)入保護(hù)區(qū)的概率總體較低。保護(hù)區(qū)遭受的最大污染概率約3.0%，油膜最快到達(dá)時(shí)間為40 h。

表4給出了A、B、C 3個(gè)地點(diǎn)的溢油隨機(jī)情景模擬統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果。由表可知，事故地點(diǎn)離保護(hù)區(qū)越近，保護(hù)區(qū)遭受污染的概率越高，油膜到達(dá)時(shí)間越短。由于保護(hù)區(qū)位于3個(gè)事故地點(diǎn)的南面，當(dāng)北風(fēng)為主導(dǎo)風(fēng)向時(shí)，保護(hù)區(qū)遭受溢油污染的概率將明顯升高。

圖6（a）-圖8（a）還可知，典型情景模擬法能夠直觀地給出主導(dǎo)風(fēng)向、不利風(fēng)向條件下某次事故的溢油漂移軌跡、潛在影響范圍、溢油質(zhì)量分布等預(yù)測(cè)結(jié)果。而隨機(jī)情景模擬法通過數(shù)百次的模擬計(jì)算，彌補(bǔ)了典型情景法可能遺漏的其他事故情景，獲得更為全面的溢油最短到達(dá)時(shí)間、污染概率、總體影響范圍。兩種方法的結(jié)合使用，可互為有效的補(bǔ)充，由此得到海洋保護(hù)區(qū)等生態(tài)環(huán)境敏感目標(biāo)的溢油污染風(fēng)險(xiǎn)分析與評(píng)價(jià)結(jié)果將更為全面客觀。

表4　基于隨機(jī)情景模擬統(tǒng)計(jì)的保護(hù)區(qū)溢油污染風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果

（圖待續(xù)）

圖8　C點(diǎn)溢油事故污染影響模擬結(jié)果

3　結(jié)束語

本文研究構(gòu)建了海洋溢油污染風(fēng)險(xiǎn)的隨機(jī)情景模擬統(tǒng)計(jì)方法，并選擇濱州貝殼堤島與濕地國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)進(jìn)行了應(yīng)用。模擬統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示：全年所有風(fēng)向條件下，若在濱州港的海港碼頭發(fā)生溢油事故，保護(hù)區(qū)遭受污染的最大概率約22.9%，油膜最快到達(dá)時(shí)間約2 h；若黃驊港航道發(fā)生溢油事故，保護(hù)區(qū)遭受污染的最大概率約9.7%，海面油膜最快到達(dá)時(shí)間約5 h；若在黃驊港錨地和海上石油平臺(tái)發(fā)生溢油事故，由于距離較遠(yuǎn)及黃驊港和濱州港防波堤的阻擋，保護(hù)區(qū)遭受污染的概率約3.0%，油膜最快到達(dá)時(shí)間約40 h。需指出的是，本文采用了2004-2005年風(fēng)玫瑰圖數(shù)據(jù)，前述的溢油模擬統(tǒng)計(jì)結(jié)果難免存在一定的局限。今后工作將盡量收集和采用長(zhǎng)時(shí)間序列的歷史監(jiān)測(cè)風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)（即3 a以上逐小時(shí)記錄的數(shù)據(jù)），以期進(jìn)一步提高溢油風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果的可靠性。

目前我國(guó)正在加強(qiáng)對(duì)海洋保護(hù)區(qū)的規(guī)范化建設(shè)與管理（國(guó)家海洋局，2014），同時(shí)也在加強(qiáng)涉及自然保護(hù)區(qū)的生態(tài)影響評(píng)估（環(huán)境保護(hù)部，2014）。通過本文應(yīng)用研究表明，隨機(jī)情景模擬統(tǒng)計(jì)法能夠以定量方式給出溢油污染概率、最快到達(dá)時(shí)間等重要信息，還可通過GIS技術(shù)直觀展示其空間分布；如與典型情景模擬法相結(jié)合，可以更為客觀全面的溢油污染風(fēng)險(xiǎn)分析與評(píng)價(jià)結(jié)果，能為海洋保護(hù)區(qū)的應(yīng)急能力建設(shè)和生態(tài)影響評(píng)估工作提供重要參考和依據(jù)。

French-McCay D P,Whittier N,Dalton C,et al,2005.Modeling fates and impacts of hypothetical oil spills in Delaware,Florida,Texas, California,and Alaska waters,varying response options including use of dispersants.International Oil Spill Conference 2005.735-740.

Skognes K,Johansen O,2004.Statmap-a 3-dimensional model for oil spill risk assessment.Environmental Modelling&Software,(19): 727-737.

濱州市人民政府，2012.濱州港總體規(guī)劃.

滄州市港航管理局，2012.黃驊港綜合港區(qū)及散貨港區(qū)控制性詳細(xì)規(guī)劃.

陳榮昌，2014.基于隨機(jī)模擬法的污染風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)研究.交通節(jié)能與環(huán)保，（4）：27-30.

國(guó)家海洋局，2013.2012年中國(guó)海洋環(huán)境狀況公報(bào).

國(guó)家海洋局，2014.國(guó)家級(jí)海洋保護(hù)區(qū)規(guī)范化建設(shè)與管理指南.

韓俊松，熊德琪，廖國(guó)祥，2010.渤海海域船舶污染事故高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域評(píng)估.中國(guó)航海，33（4）：85-89.

環(huán)境保護(hù)部，2014.涉及國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)建設(shè)項(xiàng)目生態(tài)影響專題報(bào)告編制指南（試行）.

李建偉，2011.渤海灣西南部海域海底沉積物分布特征研究.青島：中國(guó)海洋大學(xué).

廖國(guó)祥，韓俊松，熊德琪，2010.復(fù)雜泄漏方式下的海上溢油行為歸宿數(shù)值模擬及應(yīng)用.大連海事大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），36（1）：86-90.

廖國(guó)祥，劉夢(mèng)琪，劉長(zhǎng)安，等，2015.海洋保護(hù)區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)方法初步研究——以濱州貝殼堤島與濕地國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)為例.海洋開發(fā)與管理，（10）：59-65.

廖國(guó)祥，楊建強(qiáng)，高振會(huì)，2011a.深海環(huán)境中溢油輸移擴(kuò)散的初步數(shù)值模擬.海洋通報(bào)，30（6）：707-712.

廖國(guó)祥，楊建強(qiáng)，高振會(huì)，2011b.海底溢油輸移擴(kuò)散的可視化數(shù)值模擬系統(tǒng).武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)（交通科學(xué)與工程版），35（4）：748-751.

錢從銳，匡翠萍，姚凱華，等，2013.黃驊港潮流場(chǎng)二維數(shù)值模擬及分析//第二十五屆全國(guó)水動(dòng)力學(xué)研討會(huì)暨第十二屆全國(guó)水動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議文集（下冊(cè)）.北京：海洋出版社，1 146-1 151.

施欣，陳維皓，趙文朋，等，2007.基于溢油模擬的船舶溢油污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估.系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，19（13）：3 094-3 100.

肖景坤，2001.船舶溢油風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模式與應(yīng)用研究.大連：大連海事大學(xué).

楊紅，劉成秀，李曰嵩，等，2013.長(zhǎng)江口南港水道溢油數(shù)值模擬.海洋通報(bào)，32（3）：45-351.

袁春光，王義剛，黃惠明，等，2014.大亞灣芒洲島海域移動(dòng)溢油數(shù)值模擬研究.海洋通報(bào)，33（6）：659-667.

張學(xué)慶，劉津梁，王翠，2014.膠州灣隨機(jī)動(dòng)力條件下的船舶溢油污染概率研究.應(yīng)用海洋學(xué)報(bào)，33（3）：379-384.

中國(guó)海事局，2011.船舶污染海洋環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范（試行）.

中國(guó)海洋大學(xué)，2008.濱州貝殼堤島與濕地國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)科學(xué)考察報(bào)告.

（本文編輯：袁澤軼）

Risk analysis of marine oil spill pollution using a stochastic simulation approach:a case study of Binzhou chenier plain and national wetland nature reserve

LIAO Guo-xiang1,DAI Li-li2,LU Wei-zhi1,YE Jin-qing1,LIU Chang-an1
（1.National Marine Environmental Monitoring Center,Dalian 116023,China; 2.Dalian Institute of Science and Technology,Dalian 116052,China）

Quantitative analysis on the risks of sensitive resources and environments being polluted by oil spill accidents is significant to strengthen the marine oil spill risk management and emergency response.Based on the previous studies,an oil spill stochastic scenario simulation approach was developed,and the GIS technology was employed to facilitate data management and visualization.Considering that marine protected areas(MPAs)are typical sensitive areas for the biodiversity and ecology protection,the MPA(namely Binzhou chenier plain and national wetland nature reserve)located in Bohai Sea of China was selected for the case study.Following the analysis of the oil spill risk sources near the MPA,including sea ports, approach channels,anchorages and oil platforms,three potential spill sites were selected.On the basis of current field data generated by hydrodynamic model and wind rose diagram data during 2004-2005,450 times of stochastic simulation for each spill site were carried out.The results show that the maximum probabilities of the MPA being polluted by oil spills are 22.9% ,9.7%,3.0%,respectively,and the shortest arrival time are 2 h,5 h,40 h,respectively.The comparison between the typicalscenario simulation approach and the stochastic scenario simulation approach was also studied.And the result shows that the latter approach,which is an important supplement of the former,can make up a number of missing spill scenarios,and provide more objective and overall oil spill pollution risk analysis results for marine special protected targets(e.g.MPAs).

oil spill;stochastic simulation;risk analysis;pollution probability;shortest arrival time;marine protected areas

P731.2，X55

A

1001-6932（2016）04-0467-13

10.11840/j.issn.1001-6392.2016.04.015

2015-06-01；

2015-07-10

國(guó)家自然科學(xué)基金（41306099）；山東省海洋生態(tài)環(huán)境與防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金（2012008）；國(guó)家海洋局近岸海域生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金（201303）。

廖國(guó)祥（1979-），男，博士，副研究員，主要從事海洋溢油數(shù)值模擬與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、海洋保護(hù)區(qū)建設(shè)與管理研究。電子郵箱：liaogx2008@126.com。