引黄水沙综合利用的探索与实践(徐金波,何富荣)

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引黄水沙综合利用探索与实践水利论文0?YAJrk

徐金波何富荣

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(胜利石油管理局)水利论文ts6yzS*Z o1h u

摘要:通过胜利油田在引黄取水实践中对水沙综合利用的探索,提出“淤临沉沙”和“沉沙造坝形成两用水库”的新思路,介绍了这两种新思路、新方法的原理内容,并进行了简单效益评价。水利论文5D&{[e3q"q

关键词:黄河泥沙;淤临沉沙;两用水库水利论文$txh!Y:f9M\#a v;FC

作者简介:徐金波(1963-),男,胜利石油管理局高工。水利论文&d&`{(D%k]X}%p]

  胜利油田地处黄河尾闾,渤海之滨,主力油区位于黄河两岸。该地区地下水矿化度高,无法利用,胜利油田工农业生产和居民生活用水主要依靠引用黄河水。引黄必引沙,引黄泥沙的处理已成为引黄事业成败的关键。经过几年摸索实践,胜利油田的领导和水利工作者创造出一套引黄水沙综合利用的新思路、新模式。既充分利用了浑水资源,又合理利用安排了泥沙,为多泥沙河流水沙利用开创了一条新的途径。

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1 胜利油田基本情况水利论文jtwng-OKN

  胜利油田是我国第二大油田,从1961年发现开发至今己找到68个不同类型的油气田,累计探明石油地质储量38.3亿t,累计生产原油6.67亿t,累计实现工业总产值2000多亿元,累计上缴利税389.38亿元。共有油井1.7万口,目前原油生产能力为2650万t。工作区域面积4.4万平方公里,分布在山东省的8个地市28个县(区)。现有职工19万人,拥有固定资产原值525亿元,净值247亿元。胜利油田开发建设近四十年来,为国家石油工业和整个国民经济发展做出了重要贡献,是中国特大企业之一,现已成为我国石油勘探开发及石油加工业的重要基地。

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  胜利油田所处的黄河三角洲地区,大部为黄河冲积平原,该区降水量小,蒸发量大,地下水及地表径流无法利用,黄河水资源是胜利油田开发建设主要淡水资源。区域内水资源贫乏和单一是制约本地区石油工业和社会经济发展的主要因素之一。胜利油田开发建设的三十多年,无不与引黄供水保油的艰苦创业密切相关。

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  胜利油田引黄供水事业,经历了从无到有、由小到大、不断前进、逐步发展的过程。60年代生产用水主要用机井开采地下水;70年代以引黄为主,地下水与引黄供水并举;80年代以来以适应水源条件变化入手,重点建设大型引黄蓄水工程,引黄供水成为主要方式。经过三十几年坚持不懈努力,已形成一套完整的引水、沉沙、蓄水、净化、供水工程体系。从1964年至1998年来,胜利油田用于引黄供水的工程投资15亿元,新建引黄闸站9座,设计引水能力390m3/s,年引水量7亿m3,改扩建输水干渠10条总长216km,新建大中型平原水库10座,小型水库110座,总库容达4.03亿m3,建成水处理厂10座,日净化能力90万m3,供水人口近100万。

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2 引黄水沙综合利用新思路的提出

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  胜利油田所建引黄供水工程,是按照95%的供水保证率,黄河连续断流不超过三个月标准规划实施的。自1986年以来,黄河下游来水进入枯水期,加上沿黄引水大幅度增加,来水量急剧减少,黄河断流日益加剧,尤其是90年代以来,黄河下游断流天数,断流次数、断流河段长度都呈增加趋势,使处于黄河入海口地区的胜利油田和东营市发生了严重的水资源危机。胜利油田的引黄供水经历了70年代的随引随用,80年代的春引夏用,90年代初的冬引春(夏)用这样一个过程。伴随着黄河来水条件的突变,胜利油田的引黄战略面临一个严峻的挑战:根据预测分析,今后的冬四月来水也减少很多,必须尽快扩大引黄工程规模,同时实现由冬季引水向夏季(汛期)引水时机的转变,才能保证该地区工农业用水需要。根据黄河来水的新形势,为了充分利用有限的黄河水资源,也就是汛期含沙量较高的浑水资源,我们面临着必须扩大引水能力,增加沉沙蓄水能力,同时需要解决汛期快速引用高含沙浑水的工艺技术以及资金不足等诸多问题。要解决这些问题,必须解放思想,实事求是,突破传统框框,用新思路、新方法指导工作。从1992年开始,胜利油田通过实施“扩引、改输、巧沉、增蓄”的引黄战略,摸索出一条合理安排泥沙,水沙综合利用的新模式。c

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3 引黄水沙综合利用新模式的内容

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  传统的引黄泥沙处理办法,一是控制引水含沙量,闸前拦沙或在黄河低含沙量时引水;二是在渠道中以挖待沉,三是在渠首或浑水入库前建沉沙池澄清后入库。这样做一是效果差,二是管理运用复杂,三是成本费用高。改变这种状况,首先要改变对“泥沙是害”的一贯错误认识,把水沙都作为一种资源,巧引巧用,合理利用,以此作为解决问题的突破口。

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3.1 淤临沉沙水利论文5YKP&G/CW5~Y(K(s

  淤临沉沙工程一般由引水输沙渠、提升泵站、沉沙渠道、退水建筑物、清水渠、截渗沟水利论文JJ;aU'oI/Y{

等组成。如图1所示。水利论文X\*T|vG

    胜利油田滨海地区,原先引黄取水沉沙利用黄河故道,到90年代初期己基本淤满淤平,失去沉沙功能。随着社会经济发展,引黄区域周围己很少有可供沉沙的荒地,选择新的沉沙用地较为困难。同时由于四段以下黄河滩地横比降大,北大堤临河根地势相对低洼,存在汛期漫滩顺堤行洪滚河决堤的危险。为防止滚河冲决北大堤,黄河入海流路治理工程规划报告中提出采取淤高北大堤临河堤脚地面的措施。因此,经过认真调研分析探讨,结合黄河治理项目,提出了顺北大堤“淤临沉沙”的新思路,实施后取得良好经济效益和社会效益及环境效益。水利论文 m_nJjvh P:B

    所谓“淤临沉沙”就是利用黄河北大堤临河面低洼地带顺堤方向修筑条渠沉沙池,将从黄河引来的浑水由泵站提入沉沙池,通过沉沙,水利论文9vM U4t;K't9T*YU

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图1 淤临沉沙工程布局平面图

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  沿黄河大堤形成宽阔的带状高地,既有利于黄河防洪,又可妥善处理引黄泥沙,使防洪与兴利双方受益,把泥沙处理与利用有机结合起来,将扬水沉沙与淤临固堤凝为一体,达到避害趋利的目的。

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  顺堤条渠宽度确定要依据现有低洼地形地貌,一般为100~300m,其长度根据沉沙池使用年限、沉沙池进出口的设计含沙量、上下段、远近期工程结合、年度投资计划等综合分析确定。

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  沉沙条渠最高运用水位按不高于本堤段大堤相应防洪水位控制,据此推算,地面平均淤高为5~6m,为节省工程投资,沉沙条渠围堤可利用淤积的泥沙分期修筑加高,分期运用。

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3.2 沉沙造坝建两用水库

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图2 传统模式的沉沙蓄水工程

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图3 沉沙蓄水两用水库

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Traditional mode for Sediment desilting and water storage project水利论文'h'l0b)CBdw

Dual purpose reservoir for sediment desilting and water storage水利论文)qc(W0yd H_

  黄河三角洲地区引黄沉沙蓄水,过去传统的做法是沉沙和蓄水工程分开建造的,即分别修建沉沙池和平原地上水库,浑水入沉沙池澄清后入库,丰存枯用,见图2所示。这种方式投资大、占地多,沉沙池还需不断清淤疏理或轮换更新,在引蓄高含沙水的情况下,沉沙池寿命大大缩短。从水力冲填坝及黄河尾闾导流束水攻沙和二级悬河的形成原理得到启发,提出了“沉沙造坝建两用水库”的新模式构想。这种新模式即是将沉沙池与蓄水水库相结合,沿水库轴线修建两条平行的堤坝,四周形成环形沉沙池,中间是水库,这个环形沉沙条渠,我们称其为“人造小黄河”。这条“人造小黄河”就象黄河一样,经过渠道引来的浑水通过泵站提升或自流沿程淤积成滩成槽,并不断向下输移。“人造小黄河”不断淤积抬高,形成沙坝。这个呈环形的沙坝正好成了水库的堤坝,中间成为蓄水水库。随着“人造小黄河”的逐步淤积抬高,水库库容也逐步增大,这样在沉沙同时,利用泥沙自然得到了一个水库。见图3所示。此做法一举两得,提高了沉沙池利用效率和使用寿命,大幅度降低了工程造价,减少占地,还减轻了沉沙池清淤的重负,并节省运行费用。这种环状条渠沉沙、沉沙蓄水结合的方式,其最大特点在于随着环状条渠沉沙逐步淤积抬高,水库向立体发展,库容不断增大。对于有大量荒碱地的地区,利用这种方式修建低水头小水库不失为一种上乘之举。水利论文*b$D-QEuoRBP+|

4 工程实施例

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  1992年以来,胜利油田在黄河北岸四段以下分期建设了罗家屋子、孤岛二水源、六号路等淤临沉沙工程,淤临总长度达36km,并在黄河南岸利用沉沙造坝修建广南一、二号沉沙池,耿井二号沉沙池三座两用水库,面积达29km2。这些工程的实施,增加了区域供水能力,进一步提高了黄河口地区防洪安全,为本地区工农业用水提供了极为有利的条件。水利论文'^;j {"^6WWc q

4.1 广南一号沉沙池工程水利论文9^4?+G,N s,E{%J

  广南水库是东营地区最大平原水库,库容1.14亿m3。广南一号沉沙池占地面积12.3km2,围堤长16.7km。1997年5月对其进行增容改造,采用了沉沙蓄水两用水库设计思想,通过“人造小黄河”实现沉沙与蓄水双重效益。工程于1997年5月实施,1997年8月开始投入运用。经运用观测,一年总进沙量91.8万m3“人造小黄河”内淤积量70.53万m3占76.83%。从纵向上看,集中淤积范围6km左右,主槽、滩面纵比降约1/7000。从横断面发展看,滩槽都有淤积抬高,滩面淤积厚度0.3~0.7m,槽0.4~1.0m,横比降大约1/200。“人造小黄河”仍滩槽分明,基本实现了滩槽滚动淤高设想。水利论文 V|"DOA}.~ pT"_

4.2 罗家屋子淤临沉沙一期工程水利论文*dc;YiO`3[Ud

  罗家屋子淤临沉沙一期工程沿黄河北大堤9+650~5+950堤段临河由东向西布置,长3700m, 条渠净宽250m,于1995年建成投产。运行两年引水2.8亿m3,渠内沉沙淤积顶面进口处淤高3.5m, 末端淤积抬高2m左右。三角洲顶点以上沿程淤积平均比降1/4000左右,顶点以后平均比降约为1/1000。1997年7月,又自一期工程未端向西顺延扩建了5.3km二期工程。水利论文.twe"lW6D&y.\.C

5 效益简单评价水利论文5Qo:@p1h5e

5.1 减轻了泥沙处理负担

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  胜利油田引黄沉沙工程,经多年运用,沉沙池逐步萎缩失效,使出口含沙量增大,造成下游渠道或水库淤积,每年要耗费大量人力,物力,财力进行清淤,上述工程实施后,大大减轻清淤负担,按年引水量4亿m3,一般来水来沙条件,可解决今后15~20年沉沙问题。水利论文D|?2q!B:R[3^1~)x&^

5.2 工程建设费用大大降低,提高了投资效益

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  淤临沉沙利用黄河北大堤作为一面堤坝,节省筑坝工程投资的1/3,由于所占用皆为地势低洼的不宜耕种的非耕地,采取期满淤平造地还耕,换淤轮耕的办法,实现了淤地改田的良好效益。因此只做一次性补偿,省却大量土地征占费用。沉沙造坝建两用水库以广南一号沉沙池为例进行投资比较,该工程通过对旧沉沙池的改造,形成“人造小黄河”式的环形沉沙条渠,投资660万元。“人造小黄河”式沉沙池自然围成的水库按蓄水深度1.5m计算,容积为2000万m3。按照当年价格水平,在东营地区要新建一座2000万m3水库,需要投资1亿元,可以说,在广南一号沉沙池投资660万元,就形成了2000万m3蓄水能力。

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5.3 降低了运行成本水利论文[!~9bF3c4xS0w/[

  人造小黄河式沉沙条渠水位抬高,减少二级泵站提升入库电耗。随着时间推移,宽大的环状围堤的逐步形成,芦苇草体生长形成软性防护,蓄水运用安全也愈来愈可靠,节省了大量维护费用。淤临沉沙形成的宽体前戗可以消除渗水管涌隐患,从黄河治理角度来讲,降低了淤临成本。黄河治理规划中是采用抽吸吹填方法淤临,平均单价为6.15元/m3。引水沉沙和淤临相结合,折合淤临成本为6.30元/m3,这就意味着仅用0.15元/m3的费用在沉沙同时就完成了大堤淤临加固。水利论文\7@h_ Q7u

  水资源问题已成为关系胜利油田生存和发展的重大难题,采用新思路、新方法解决引黄取水的泥沙问题,经初步实践证明是可行的,其经济效益、社会效益都是明显的。

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