洛河供水站取水可靠性及取水方式分析

◎尚瀟瑛

洛河供水站取水可靠性及取水方式分析

◎尚瀟瑛

1 概況

延長油田股份有限公司永寧采油廠洛河注水區(qū)塊覆蓋紙坊油區(qū)和宜西溝油區(qū)。紙坊油區(qū)位于志丹縣紙坊鄉(xiāng)，宜西溝油區(qū)位于志丹縣金鼎鎮(zhèn)宜西溝村，兩者都屬于埋藏淺、壓力低、物性差的低滲透巖性油藏。自投入開發(fā)以來，一直依靠地層自然能量進(jìn)行采油，油井單井產(chǎn)量低，采油速度慢，采收率低，油田開發(fā)效果差，同時造成油層壓力下降過大、地層能量虧空嚴(yán)重的不良狀況。

為了提高該兩個油區(qū)的原油采收率，須通過注水開發(fā)及時補(bǔ)充地層能量，進(jìn)行注水驅(qū)油，從而提高區(qū)塊原油產(chǎn)量，實現(xiàn)該區(qū)塊的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。由于注水開發(fā)中，多數(shù)注水站采用打水源井方式進(jìn)行清水補(bǔ)充，因此洛河層地下水位下降較快，為了響應(yīng)油田發(fā)展，并保護(hù)生活飲用水儲備水源，清水補(bǔ)充方式由地下水向地表水轉(zhuǎn)變。根據(jù)永寧采油廠注水方案部署，在洛河區(qū)新建供水站一座，取水水源為洛河上游地表水，供水站供水對象為位于永寧鎮(zhèn)的永金267注水站、以及紙坊鄉(xiāng)的方88注水站和方52注水站供水。

洛河取水工程位于志丹縣旦八鎮(zhèn)吊坪村洛河干流上，項目設(shè)計日取水量3000m3/d(年109.5萬m3/a)，為油區(qū)注水站供水。工程采用自流引水、抽水站加壓、管道輸送形式向注水站供水。主要工程設(shè)施有溢流壩、沖沙閘、集水池、泵站和輸水管道等。

表2 -1吊坪取水?dāng)嗝鎻搅髁坑嬎憬Y(jié)果單位：億m3

表2 -2規(guī)劃年吊坪取水?dāng)嗝嫔嫌斡盟路峙浔韱挝唬簃3/s

2 項目取水可靠性分析

2.1 來水量分析

取水?dāng)嗝鏌o實測水文資料，來水量利用吳旗站天然徑流系列（1956～2005年），采用面積比法推求，得出吊坪取水?dāng)嗝?0年平均徑流量為1.53億m3，根據(jù)吊坪取水?dāng)嗝鎻搅飨盗羞M(jìn)行頻率分析，經(jīng)驗頻率采用數(shù)學(xué)期望公式線型采用P-Ⅲ型，求得吊坪取水?dāng)嗝鍼=75%（1980年）時年均徑流量為0.99億m3、流量為3.14m3/s；P=90%（1993年）時年均徑流量為0.81億m3，流量為2.57m3/s；P=97%（1982年）時為0.75億m3，2.38m3/s，見表2-1。

2020年取水?dāng)嗝嫔嫌我?guī)劃工程為金丁鎮(zhèn)新建石溝水庫工程以及吳堡鄉(xiāng)提灌工程，由上游河道引水灌溉。因此，吊坪取水?dāng)嗝嬉?guī)劃水平年來水量即為：斷面天然徑流量——上游現(xiàn)狀用水量——新增用水量，取水?dāng)嗝嫔嫌斡盟路峙溥^程分別見表2-2。

2.2 用水量分析

2.2.1 生態(tài)環(huán)境流量

流域水資源開發(fā)利用必須保證河流基本的生態(tài)用水，保護(hù)開發(fā)利用地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。本次計算取多年平均流量的1/10，作為生態(tài)基流，即0.485m3/s。

2.2.2 項目新增取水量

項目合理取水量為109.5萬m3/a，3000m3/d，折合流量為0.035m3/s。

2.3 可供水量分析

2.3.1 河道流量分析

規(guī)劃水平年用水條件下，按90%（1993代表年）、97%（1982代表年）規(guī)劃來水量進(jìn)行逐日可供水量分析，計算吊坪取水工程取水后河道余缺水量，經(jīng)計算90%規(guī)劃年缺水天數(shù)為8天，此時有5天不能滿足河道生態(tài)環(huán)境流量，項目缺水1.95萬m3；97%規(guī)劃年缺水天數(shù)為9天，其中有7天不能滿足河道生態(tài)環(huán)境流量，項目缺水2.34萬m3。

2.3.2 河道含沙量影響分析

由于北洛河含沙量大，含沙量高時會對供水站取水造成很大影響。根據(jù)1964年～2005年實測資料統(tǒng)計，參證站吳旗水文站多年平均含沙量為294.50kg/m3，泥沙特征值統(tǒng)計表詳見表2-4。

當(dāng)徑流泥沙含量大于等于50 kg/m3（5%）時，地表水基本上不能作為利用水源，結(jié)合本項目對注水水質(zhì)要求分析，僅靠本工程配備的平流沉淀池?zé)o法對高含沙河水進(jìn)行處理，吊坪取水?dāng)嗝嫒∷畻l件無法滿足項目要求，取水受到影響。經(jīng)統(tǒng)計，吳旗站實測含沙量大于等于50 kg/m3出現(xiàn)天數(shù)最多的年份為1964年，共70天，多出現(xiàn)在6月～9月份?？紤]河道泥沙影響的最不利因素，吊坪斷面不滿足項目取水條件的最大影響天數(shù)為70天。泥沙影響最大連續(xù)天數(shù)為9天，大于斷面連續(xù)枯水天數(shù)。

2.3.3 小結(jié)

綜上分析，采用典型年法，并考慮下游河道生態(tài)流量、泥沙和上游取水工程的影響，進(jìn)行偏干旱年（90%）和特大干旱（97%）年日流量分析，吊坪斷面不滿足項目取水條件（流量0.035m3/s,含沙量5%）天數(shù)分別為78天和74天，不滿足項目取水條件的最大連續(xù)天數(shù)為9天，從水量上看，項目取水保證程度不高。

2.4 水資源質(zhì)量評價

對項目取水?dāng)嗝婧恿魉|(zhì)進(jìn)行取樣檢測，選取了29項，采用單因子評價法，斷面水質(zhì)現(xiàn)狀符合《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838—2002）Ⅲ類。供水站建有沉淀池對非高含沙河水進(jìn)行預(yù)處理后，水質(zhì)指標(biāo)滿足注水站清水處理系統(tǒng)的進(jìn)水水質(zhì)要求，注水水質(zhì)可以保證，能夠滿足項目用水的要求。符合項目取水水質(zhì)需求。

2.5 取水口位置合理性分析

洛河流域徑流多由降雨補(bǔ)給，大多以暴雨形式出現(xiàn)，洛河吳旗站以上流域，河道比降大，一遇暴雨就出現(xiàn)超滲產(chǎn)流，吳旗站洪水暴漲暴落，本項目水源地位于吳旗至劉家河站河段內(nèi)，該河段由于區(qū)間降雨增多，洪峰流量沿程逐漸增加。通過頻率分析計算“9418”洪水在吳旗站接近百年一遇洪水，在劉家河站接近五十年一遇洪水。本項目取水工程等別為Ⅳ等，?。?）型工程，設(shè)計洪水重現(xiàn)期為10年一遇，校核洪水重現(xiàn)期為30年一遇，取水建筑物溢流壩壩高1.5 m。項目取水水源地河段洪峰流量大，取水安全性不高。

表2 -32020規(guī)劃年吊坪取水?dāng)嗝嫒彼y(tǒng)計表單位:m3/s

表2 -4主要河流代表站實測懸移值泥沙特征值統(tǒng)計表

3 結(jié)論及建議

（1）滲流取水工程是利用天然河床砂礫石層的凈化作用，將地表河水轉(zhuǎn)化為地下水，以獲得水資源的工程。洛河河流漫灘發(fā)育、河床底部有一定厚度砂礫石層，滲透性好，此方式取水可以過濾泥沙，避免泥沙對項目取水的影響，且滲流量大，水質(zhì)好，可以滿足項目對取水水量及水質(zhì)的要求。

（2）鑒于洛河取水受徑流年內(nèi)分配不均、含沙量高等諸多因素限制，工程采用河道自流引水，項目取水保證程度不高，建議采用滲流取水與蓄水池相結(jié)合的方式，提高項目取水保證率。陜西水利

（責(zé)任編輯：王劍）

◆作者系陜西省河流工程技術(shù)研究中心室主任，工程師。