沿海近岸海上风电场所在海域,不可避免地承担着一定量的航运功能,因此在风电场周围分布航道的可能性很大。当风电场施工时,若处理不当,有可能发生施工船舶与航道内航行船舶碰撞的风险。此外,风电场建成后,在大雾和强降雨天气或海况恶劣的条件下,也存在船舶迷航,误入风电场与风力发电机组发生碰撞的可能。当这些风险发生时,有可能产生溢油事故,污染局部海域,对海洋生物和渔业资源造成很大影响。
1.对浮游生物的影响
溢油事件发生后,油膜会破坏浮游植物细胞,损坏叶绿素及干扰气体交换,从而妨碍他们的光合作用。破坏程度取决于油类物质的类型、浓度及浮游植物的种类。根据国内外毒性实验结果,作为鱼、虾类饵料基础的浮游植物,对各种油类的耐受能力都很低。海洋浮游植物石油急性中毒致死浓度为0.1~10mg/L,一般为1mg/L。对于更敏感的种类,油浓度低于0.1mg/L时,也会妨碍细胞的分裂和生长的速率。
2.对浮游动物的影响
浮游动物石油急性中毒致死浓度范围一般为0.1~15mg/L,Mironov等曾将黑海某些桡足类、和枝角类暴露于0.1×10-6的石油海水中,当天浮游动物全部死亡。当石油含量降至0.05ppm,小型拟哲水蚤(Paracalanus sp.)的半致死时间为4天,而胸刺镖蚤(Centro Pages)、鸟缘尖头蚤和长腹剑水蚤(Oithona)的半致死天数依次为3天、2天和1天。另外,Mironov对不同浓度桡足类幼体的影响实验表明,永久性(终生性)浮游动物幼体的敏感性大于阶段性(临时性)的底栖生物幼体,而它们各自的幼体的敏感性又大于成体。
3.对底栖生物的影响
底栖生物随种类的不同而产生对石油浓度适应的差异,多数底栖生物石油急性中毒致死浓度范围在2.0~15mg/L,其幼体的致死浓度范围更小些。软体动物双壳类能吸收水中含量很低的石油,如0.01ppm的石油则可能使牡蛎呈明显的油味,严重的油味可持续达半年之久。受石油污染的牡蛎会引起因纤毛鳃上皮细胞麻痹而破坏其摄食机制并进而死亡。海胆、寄居蟹、海盘车等底栖生物的耐油污性很差,即使海水中石油含量只有0.01ppm,也可使其死亡。而1‰浓度的乳化油即可使海胆在1h内死亡。某些底栖甲壳类动物幼体(无节幼虫)当海水中石油浓度在0.01~0.1ppm时,对藤壶幼体和蟹幼体有明显的毒效。据吴彰宽报导,胜利原油对对虾(Penaeus Orientalis)各发育阶段影响的最低浓度分别是受精卵56mg/L、无节幼体3.2mg/L、蚤状幼体0.1mg/L、糠虾幼体1.8mg/L、仔虾5.6mg/L,其中蚤状幼体为最敏感的阶段。胜利原油对对虾幼体的96h半致死浓度为11.1mg/L。
4.石油污染对鱼类的影响
国内外许多的研究均表明高浓度的石油会使鱼卵、仔幼鱼短时间内中毒死亡,低浓度的长期亚急性毒性可干扰鱼类摄食和繁殖,且毒性随石油组分的不同而有差异。根据东海水产研究所近年来对几种不同油类对鲻鱼仔鱼(Mugilcaphalus)的毒性试验结果表明,阿拉伯也门麦端波原油、镇海炼油厂的混合废油、胜利原油和东海平湖原油对鲻鱼的96h半致死浓度值分别为15.8mg/L、1.64mg/L、6.5mg/L和2.88mg/L。陈民山等报道,胜利原油对真鲷仔鱼(Pagrassonius Major)和牙鲆仔鱼(Paralichthy Olovaceus)的96h半致死浓度值分别为1.0mg/L和1.6mg/L。20号燃料油对黑鲷(Spares Macrocephaius)的96h半致死浓度值为2.34mg/L,而黑鲷的20天生长试验结果表明,其最低影响浓度(LOEC)和无影响浓度分别为0.096mg/L和0.032mg/L。
5.石油对水产动、植物的影响
海洋中一旦发生油污染,扩散的油分子会迅速随风及水的流动而扩散,水产动物、植物一旦与其接触,即会在短时间内发生油臭,从而影响食用价值。以20号燃料油为例,当油浓度为0.004mg/L时,5天就能使对虾产生油味,14天和21天分别使文蛤和葛氏长臂虾产生异味。
综上所述,溢油事故一旦发生将对海洋生态系统造成极大的影响。回顾溢油事故实际案例,1999年珠江口水域发生了“3.24特大溢油事故”,事故溢油量超过500t,事故发生当年事故海域的海洋生态系统变化显著,直到事故第二年生态系统才开始逐步恢复,次年的鱼类资源和捕捞量损失约40%,此后的三四年渔业资源和捕捞量仍明显劣于事故前,直到事故后7年渔业资源方恢复到原有水平。可见溢油事故对海洋生态系统、渔业资源的影响是显著的、长期的。
6.8.1.2 自然灾害风险
风电场易受的自然灾害风险来自雷击和台风袭击。
1.雷击风险
空中的尘埃、冰晶等物质在大气运动中剧烈摩擦生电以及云块切割磁力线,在云层上、下层分别形成了带正、负电荷的带电中心,运动过程中当异性带电中心之间的空气被其强大的电场击穿时,就形成放电。对风电场运行带来危害的主要是云地放电,带负电荷的云层向下靠近地面时,地面的凸出物、金属等会被感应出正电荷,随着电场的逐步增强,雷云向下形成下行先导,地面的物体形成向上闪流,云和大地之间的电位差达到一定程度时,即发生猛烈对地放电。(www.xing528.com)
雷电一般具有:冲击电流大;持续时间短;雷电流变化梯度大和冲击电压高等特点。通常雷击有3种形式,即直击雷、感应雷、球形雷。
风力发电机组设备遭受雷击受损通常有以下情况:
(1)风力发电机组直接遭受雷击而损坏,主要指叶片件遭感应雷和球形雷破坏叶尖甚至整个叶片。
(2)雷电脉冲沿与设备相连的信号线、电源线或其他金属管线侵入使设备受损。
(3)设备接地体在雷击时产生瞬间高电位形成地电位“反击”而损坏。
(4)设备安装的方法或安装位置不当,受雷电在空间分布的电场、磁场影响而损坏。
2.台风风险
台风是强烈的热带气旋,是发生在热带海洋上的中心附近最大风力达到12级以上的暖性低压强烈天气系统。台风蕴涵的巨大自然能量将给风力发电机组造成破坏,其破坏机理主要是对设备结构施加静载荷和动载荷叠加效应。
台风对风电场的可能造成的损害包括以下方面:
(1)台风夹带的细小砂砾造成破坏叶片表面,轻则影响叶片气动性能,产生噪声,严重的将破坏叶片表面强韧性由此降低叶片整体强度。
(2)台风带来的狂风暴雨对输电线路的破坏。
(3)台风破坏测风装置,使风力发电机组不能正确偏航避风,设备不能降低受风面积,超过设计载荷极限,使设备遭到破坏。
(4)台风施加在设备上的静力效应和动力效应共同作用下不断施加疲劳载荷,最后达到或者超过叶片和塔架的设计载荷极限,导致引起部件机械磨损,缩短风力发电机组的寿命,严重的使叶片损坏及塔架倾覆。
6.8.1.3 海底电缆及风力发电机组基础泥沙冲刷淘空风险
受长期泥沙冲刷的影响,风电场海底电缆和海床之间有形成淘空的可能。对于淘空风险,可通过海底电缆所在海域的冲淤情况判断。若冲刷大于淤积,那么需对处于该海域的电缆进行有效防冲刷保护。
我国部分海域可能遭受风暴潮的影响,风暴潮带来的强劲潮流和风能共同作用也可能造成海缆及基础处的局部冲刷,威胁基础稳定和海缆安全。为避免海缆淘空风险,可在基础承载设计中预留必要的冲刷余量,并在必要时采取基础抛石回填等措施。
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