志丹县石油工业取用地表水的分析与实践

刘光理（志丹县水政水资源管理办公室陕西志丹717500）

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志丹县石油工业取用地表水的分析与实践

刘光理
（志丹县水政水资源管理办公室陕西志丹717500）

为保护志丹县地下水水源，优化油田注水水源结构，推动当地石油工业取水由地下深层承压水源向地表水源转变，本文以志丹某石油工业地表取水项目为例，对区域石油工业取用北洛河地表水的可行性进行了论证和分析，为当地石油工业取水模式转变提出了建议。

石油工业；地表水；取水方式；建议

1　区域概况

志丹县位于延安市西北部，东与安塞相连，南与甘泉、富县毗邻，西北与吴旗、靖边接壤，西南与甘肃省合水、华池县交界，总土地面积3781km2，属典型的黄土高原丘陵沟壑区，多年平均降水量479.4mm，为半干旱地区。区内石油资源较为丰富，石油工业是其支柱行业。近年来，由于石油工业强有力的带动，使全县工业实现了跨跃式发展。

县境内分布有三条较大河流，即洛河、周河、杏子河，分属北洛河、延河两大水系，由西北流向东南。主要河流概况见表1-1。

2　志丹县石油工业取水方式面临变革

2.1志丹县地下水开发中存在的问题

志丹县自产水资源总量1.9151亿m3，亩均占有水资源量244m3，相当于全国平均水平的16.0%，水资源总量不足，属资源性缺水地区。区内河流含沙量较高，径流量随季节变化大，且输水（沙）量集中在汛期，严重影响地表水资源的利用。作为志丹县支柱产业的石油开采业是区内最大用水行业，现状用水量占到全县总用水量的一半以上。由于对承压水的作用与地位认识存在误区，加之区内地表水直接利用难度大，所以长期以来，为维持石油工业发展对水资源的需求，不得不超采地下水、利用深层承压水。大量的地下水开采导致洛河层地下水位下降较快，并因此引发了许多严重的生态与环境问题，同时也造成了优质地下水源的浪费。

2.2国内地下水管理理念与相关政策

表1-1　志丹县主要河流概况表

地下水作为我国重要的供水水源，大量的地下水超采引发了许多严重的生态与环境问题，威胁居民饮水安全。科学、安全的使用地下水资源涉及到国家经济的可持续发展和生态环境保护。在新的形势下，中央和省市各级政府出台了相关保护政策，高度重视地下水管理和保护问题。2002年全国人大修改的《中华人民共和国水法》第三十六条规定：“在地下水超采地区，县级以上地方人民政府应当采取措施，严格控制开采地下水”。国家“十一五”规划纲要明确提出，要加强地下水保护，治理地下水超采。2012年2月16日，国务院发布了《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》（国发【2012】3号文件），明确规定对于深层承压地下水原则上只能作为应急和战略储备水源。2013年6月19日，陕西省人民政府相应出台了《陕西省人民政府关于实行最严格水资源管理制度的实施意见》（陕政发【2013】23号），规定在地下水超采区，禁止农业、工业建设项目和服务业新增取用地下水，并逐步削减超采量，限期关闭城市公共供水管网覆盖范围内的自备水井，实现地下水采补平衡。

2.3因地制宜探索新型石油工业取水方式

针对志丹县地下水开发利用中面临的问题，围绕实行最严格水资源管理制度的要求，志丹县在后续水资源开发利用中，对地下水资源必须合理开发和保护，不宜再增加工业用承压水供水量。石油工业取水方式亟待转变，工业用承压水应逐步转向由地表水源供水为主，油区注水驱油清水补充方式应由地下水向地表水转变。此外，对现有石油工业注水站采用承压水注水驱油要逐步由地表水取代。

由于志丹县干旱缺水、且河流泥沙含量较高，企业直接从河道取用地表水受影响大，故傍河取水工程成为河谷区水资源的主要开发利用方式。渗流井取水技术作为新工艺傍河取水方法，利用天然河床砂砾石层的净化作用，将河水转化为地下水，可以最大限度地集取河流的渗漏补给量，克服管井等传统取水方法因出水量小而难以向油区集中供水的弊端，并且可以净化水质，过滤泥沙，使泥沙含量达到直接供水需求。渗流井平面结构见图1，剖面结构见图2。

图1　渗流井平面结构示意图

图2　渗流井剖面结构示意图

表3-1　2020规划年石洼庄取水断面缺水天数统计表

3　志丹县渗流井工程取用地表水可行性及可靠性分析

2015年，延长油田股份有限公司西区采油厂根据油区注水方案部署，拟在洛河区新建渗流井取水工程一处，取水口选在洛河旦八镇上首洛河干流河岸边，利用天然河床渗滤取水技术，布置廊道和渗流井取水。取水工程供水量为109.5万m3/a，3000m3/d；为油田注水开发用水，取水方式由地表水代替地下水，将地下水置换出来，改用地表水注水，而置换出来的优质地下水贮存下来，优先保证生活用水。

3.1取水断面河道缺水情况分析

通过对石洼庄取水断面实测径流系列进行频率分析，选取95%枯水年最为接近的两个代表年（2008年、2009年），在此基础上扣除取水断面上游规划水平年新增用水量477.4万m3，预留北洛河河流基本的生态用水（取河道多年平均流量的1/10，作为生态基流，即0.460m3/s）的情况下，分别对2020规划水平年，95%两个代表年规划来水量进行可供水量分析。在石洼庄取水工程渗流井正常工作的条件下（按河道取水0.035m3/s考虑），河流流量极小甚至断流情况的发生天数计算结果详见表2-1。河流流量极小甚至断流情况发生的天数最长持续11d，缺水量最大为2.28万m3。

3.2取水可行性及可靠性分析

渗流井出水量有两部分组成，即竖井出水量和硐室地表水垂直下渗量，依据《陕西省延安市志丹县地下水勘察报告》，洛河河谷区主要分布第四系上更新统冲积层孔隙潜水，砂砾石层厚度大于3m，渗透系数0.2m/d～0.6m/d。河床宽度30m～100m，河漫滩滩面平坦，微倾向河床，坡度1°～3°，基岩裸露。项目供水站站址离河边较近，河流漫滩发育、河床底部有一定厚度砂砾石层，渗透性好，采用渗流井取水是可行的。

正常取水条件下出水量：

（1）竖井出水量

式中：Q竖井——竖井出水量（m3/d）；

K——渗透系数（m/d）；

H——含水层厚度（m）；

S——水位降深（m）；

r——竖井半径（m）。

表3-2　影响半径计算

表3-3　竖井出水量计算

（2）硐室渗流孔群出水量

式中：Q硐室——单个硐室出水量（m3/d）；

Kz——垂直渗透系数（m/d）；

S——竖井降深（m）；

L——渗流孔长度（m）；

n——渗流孔个数；

m——含水层厚度（m）；

Z0——河床至辐射孔的距离（m）；

r——渗流孔半径（m）；

θ——渗流孔之间的夹角；

h0——河流枯水期水面平均宽度（m）；

h——河流平水期水面平均宽度（m）。

计算结果如表3-4、表3-5、表3-6所示。

经分析，95%规划年，石洼庄取水工程正常条件下，设计硐室5个，硐室取水量为5287.45m3/d，渗流井可取水量为5342.45m3/d；在发生持续流量极小不能满足河道生态流量长达11d的条件下，扣除廊道储存水量3520m3，项目共缺水1.93万m3。解决项目缺水可通过项目配备1.93万m3容量的蓄水设施，将丰水期获取的河流水量储蓄在蓄水设备内供取水受影响期用；或者利用区内第四系孔隙潜水容积储存量，来维持渗流井一定的开采量，从而满足项目3000m3/d的取水需求；取水水质经检验亦符合油区注水站注水水质要求。

表3-4　Ur计算

表3-5　Uβ计算

表3-6　单个硐室出水量计算

4　结论与建议

4.1结论

志丹县北洛河河流虽然年径流较大，但年内分配不均，境内多年平均汛期（6月～9月）径流量占年径流量的百分比较大，且含沙量高，供水保证程度不高。由于洛河河谷区主要分布第四系上更新统冲积层孔隙潜水，河流漫滩发育、河床底部有一定厚度砂砾石层，渗透性好，因此宜采用渗流取水的方式，充分截取地下水径流量和激发地表水渗透补给量，从而增大取水量，并避免泥沙对项目取水的影响，水质好，可以满足石油工业对取水水量及水质的要求。

石油项目地表取水是志丹县实行水源结构调整战略迈出的重要一步。通过上述分析，志丹县石油工业取用地表水是可行且可靠的，利用渗流井取水的方法，取水量全部由河流渗漏补给量组成，有效的解决了泥沙对取水的影响，并较大限度的扩大开采量。根据石洼庄项目取用地表水的可行性与可靠性分析，志丹县石油工业取水由地下深层承压水源向地表水源转变是完全可行的，同时，也可为类似地区解决油区注水取水模式提供一条新的途径。

4.2建议

（1）地表取水工程在施工期及运行期不可避免的改变了论证区域内的自然原生态。应严格按照有关规范规定实施取水工程的建设，各项水资源保护措施要与取水工程同步设计、建设、使用。施工期、运行期进行水质监测，施工期采取水质保护措施、运行期的水资源保护措施要真正落实，尽量减少不利影响，保证水资源质量。

（2）采取生态恢复和补偿措施。加强生态恢复工作。该区生态环境脆弱，应注重开展水土保持、生态恢复工作，涵养水源。采取工程措施和植物措施并举，以促进项目可持续发展。陕西水利

（责任编辑：李蕊）

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