(大庆油田有限责任公司第八采油厂)
大庆油田某采油厂排水系统始建于1987年,主要负责油田区域排水,排水方式为:已建道路路边沟→排水支渠→排水干渠→水库。截至2000年,该采油厂建成各级排水渠道81条、排涝站3座,排水能力32×104m3/d。
自2000年以来,油田排水系统工程主要随产能建设新建。由于该采油厂井排路路线大多选在耕地及草地中,施工过程中能形成自然的路边沟,故近几年产能项目一般不考虑新建排水渠道。然而,该采油厂部分区域地势相对较低,由于近年来雨水较大,部分路边沟无法满足排水要求,导致附近耕地被淹,严重影响了附近村民的正常耕种和生活。
该采油厂地势相对较低的区域主要包括A区、B区、C区、D区及E区,选取其中较有代表性的A、B两个区域进行分析。
A区域为2007年产能建设区块,位于村屯周边苇塘内,整个地势东高西低,历史上该区域即为涝区。现苇塘正在逐步改造为农田,苇塘面积随之缩小,持水能力下降。该区域在产能建设时没有考虑做整体排水,只是随已建道路的建设形成了部分路边沟。由于没有与外排渠道连通,并且原有边沟淤积排水不畅,降雨量过大时该区域积水严重,雨水倒灌入附近的A、B及C屯。该区域水淹情况见图1。图1中蓝色线段表示已建道路,黄色虚线表示单侧路边沟。
图1 A区域排水系统现状
B区域内某站场建于2006年,地势为东北高西南低,历史上即为涝区,是该地区及附近一条河流的泄洪通道,其上游有多条人工或自然沟道汇聚至该站附近变为漫滩,该站恰好处于漫滩的最低处。由于该站的进站路(路1)及周边通井路(路2、路3、路4)阻挡了原来的泄洪通道,上游来水不能及时排至下游,致使该区域每逢雨季就形成大面积积水,之后虽然在该路上增设了涵洞并架设了1座跨径为10 m的桥,情况仍无大的改观。该区域水淹情况见图 2。图 2中蓝色线段表示已建道路,黄色虚线表示单侧路边沟。
图2 B区域排水系统现状
通过对该采油厂排水系统的现状分析,探索采用“引、改、扩、通”四方面技术优化措施,使降水能顺畅地通过边沟流入支渠最终汇入主干渠。
引——将淹地严重区域的积水通过新建渠道引入已建渠道,汇入排水系统;
改——将原有阻挡排水方向的道路,调整路由,以便疏通积水;
扩——将已建渠道渠底扩宽,边坡整形,增大排水量;
通——串联所有渠道,确保将服务区域来水排放至防洪设施中。
1)积水1:A屯与路1距离较近,直线距离约2.2 km,且路2已有路边沟。因此,从减少新建渠道长度,节省占地、挖方及投资角度考虑,新建路1至路2的排水渠道,将积水引入路2已有路边沟。
2)积水2及积水3:新建的排水支渠以路2路边沟为起点,沿途绕过B屯和C屯,向西到达终点路3的路边沟。同时,对路2原有路边沟进行清淤并扩宽。
3)积水4:对路3原有路边沟进行清淤并扩宽。
A区域排水系统优化方案见图 3。图 3中红色虚线表示新建排水渠道。
图3 A区域排水系统优化方案
1)积水1及积水3:将路1原有边沟扩建,在路1东侧并行修建1条支干渠,并在路4上修建跨径10 m单孔板桥1座;沿原路3两侧修建路边支渠,与支干渠相接,汇聚低洼地积水。
2)积水2:在站场四周建设排水渠道0.6 km,将水引至下游已建渠道。
3)积水4:将阻挡汇流的路 3改线为路 5和路6,扩大漫滩行水区域。
4)对已建渠道清淤,扩建渠底宽度,边坡整修;在站场南侧路1上新建3孔1.5 m圆涵增大过水流量,并修建1条支渠与下游已建渠道相连通。
B区域排水系统优化方案见图4。图4中红色虚线表示新建排水渠道。
图4 B区域排水系统优化方案
以 A区域为例,根据 GB 50014—2006(2014版)《室外排水设计规范》,排水管渠的设计流量计算公式为:
式(1)中:Q——设计流量,m3/s;A——水流有效断面面积,m2;v——流速,m/s。
若想得出排水管渠的设计截面面积,需要计算出管渠所应排出的雨水流量。根据GB 50014—2006(2014版)《室外排水设计规范》,雨水设计流量计算公式为:
式(2)中:sQ——雨水设计流量,L/s;q——设计暴雨强度,L/(s·hm2);ψ——径流系数;F——汇水面积,hm2。径流系数分类见表1。
表1 径流系数的分类
根据表1中ψ的分类,由于A区域的地面类型更接近于绿地,故ψ取0.20。
根据GB 50014—2006(2014版)《室外排水设计规范》,设计暴雨强度计算公式为:
式(3)中:t——降雨历时,min;P——设计重现期,a;1,,,A C b n——参数,根据统计方法计算确定。
根据黑龙江省城市规划勘测设计研究院对该地区1964—1981年间降雨基本数据的监控,采用图解法得出计算参数数值为:
1A=10.9,C=0.91,b=8.3,n=0.77
故该地区的设计暴雨强度值为 139 L/(s·hm2)。
汇水面积F按照渠道一侧100 m范围计算,该地区渠道规划后全长12 km。雨水设计流量为:
Qs=139×0.20×120=3 336 L/s=3.34 m3/s
该采油厂路边排水渠水流深度为 0.4~1.0 m,根据GB 50014—2006(2014版)《室外排水设计规范》,当水流深度为0.4~1.0 m时,明渠的最大设计流速宜按表2取值。
表2 明渠的最大设计流速
根据该区域相关钻孔资料显示,渠道所在深度范围内土质均为粉质黏土,因此,该采油厂排水管渠内的水流设计流速采用1.0 m/s。
该采油厂道路排水渠截面形式以梯形为主,边坡值取 1∶1.5。
该采油厂路边排水渠高1.5 m,根据GB 50014—2006(2014版)《室外排水设计规范》,排水渠的最大设计充满度为0.75。
经计算,排水渠设计底宽为1.3 m。而该采油厂原有路边排水沟底宽仅为1.0 m,不能满足日常雨水排放量要求,已经超负荷运行。并且,经过长年的使用,淤泥、垃圾大量堆积,导致排水沟失去作用,又恰逢 2013年雨量偏大,造成了大面积的积水淹地。考虑到雨季有雨水逐年增多的趋势,改造时将老边沟底宽扩宽至1.5 m。
2014年及2015年,分别完成了对A区域和B区域排水系统的优化治理。通过治理,两个区域的排水能力得到了大幅提高。截至2018年,A、B两个区域未出现因淹地导致的农作物受损及环保灾害。随着全球气候逐渐变暖,暴雨等恶劣天气将会发生得越加频繁,油田排水系统的作用将会越来越显著。