延長油田東部地區水資源分析評價

葛芬莉

(陜西省水文水資源勘測局,西安 710068)

延長油田東部地區水資源分析評價

葛芬莉

(陜西省水文水資源勘測局,西安 710068)

延長油田東部地區石油、煤炭等礦產資源儲量大,但油田供水水源越來越不足,已嚴重制約石油開采工作的發展,開辟新的注水水源刻不容緩,因此,必須對區域水資源進行分析評價。采用1956—2010年水文系列資料,依據《水資源評價導則》(SL/T238—1999)中各要素的計算方法,分析了區域水資源的特征,結果表明:區域水資源嚴重短缺;降水、徑流時空分布不均;降水量、地表水資源量呈減少趨勢;地表水可利用量較大,可利用率較高;河流水質污染嚴重,河流含沙量高,不同部位、不同類型地下水水質差異較大。提出合理利用水資源的建議。

水資源分析;綜合評價;利用建議;延長油田

1 自然地理與社會經濟概況

1.1 自然概況

延長油田東部地區地處延安市東北部,位于109°12′～110°30′E、36°12′～37°30′N之間,東西寬約114km,南北約146km,國土資源面積10197km2,占延安市總面積的27.8%;地勢西北高,東南低,呈梁峁起伏、溝壑縱橫、河谷交切、地形破碎的地貌特征,以黃土塬、梁、峁、溝壑等黃土地形為主,有黃土梁峁狀丘陵,黃土寬梁殘塬,薄層黃土覆蓋的實質丘陵,河谷階地等四種主要的地貌類型;屬暖溫帶與中溫帶過渡區的大陸性季風氣候;屬黃河流域,較大的河流有直接入黃的一級支流延河、清澗河、云巖河、無定河支流大理河、淮寧河等;礦產資源豐富,有石油、煤炭、天然氣、油頁巖、鐵礦石、紫砂陶土等10余種,可開采利用的有煤炭、石油、天然氣、紫砂陶土等。

1.2 社會經濟概況

延長油田東部地區含寶塔區、延長縣、延川縣及子長縣四縣區,轄59個鄉鎮(含街道辦事處),1603個村委會。2010年底,區域總人口107.665萬人,其中非農業人口37.709萬人,農業人口69.956萬人。生產總值296.37億元,其中:第一產業產值13.82億元,第二產業173.05億元,第三產業101.4億元。農業和農村經濟穩步發展,南部以麥、油、果、煙生產為主,北部以薯、羊、紅棗、雜糧為主。2010年總灌溉面積為1.194萬hm2,其中實灌面積0.815萬hm2。以石油、煤炭為龍頭,形成了以石油化工、建材、機械為主體的地方工業經濟體系,2010年工業總產值220.08億元,占社會經濟總產值的74.6%。原油產量達到350.6萬t,占延安市原油總產量38.1%。

延長油田東部地區石油、煤炭等礦產資源儲量大,豐富的石油礦產帶動了區域經濟發展,而石油的發展受制于供水水源的可供水量,隨著石油開采量的不斷增加,開采效益的提高,油田注水水源越來越不足,已嚴重制約石油開采工作的發展,開辟新的注水水源刻不容緩,因此,必須對該區域水資源進行分析評價。水資源特征分析依據《水資源評價導則》(SL/T238—1999),全國水資源綜合規劃技術細則 (試行)[1-2]。

2 水資源特征分析

2.1 降水

依據延長油田東部地區及周邊站點1956—2010年降水量系列資料,采用泰森多邊形法,計算區域降水量。

2.1.1 降水量 1956—2010年區域多年平均降水量為490.4mm,折合年降水總量為50.01億m3。其中寶塔區512.1mm,延長縣501.5 mm,延川縣473.1mm,子長縣462.0mm;折合為年降水總量分別為18.21億m3、11.51億m3、9.18億m3、11.11億m3,分別占全區降水總量的36.4%、23.0%、18.4%、22.2%;各縣區中面均降水量最大為寶塔區,最小為子長縣。

2.1.2 降水時空分布 ①降水量的地區分布

降水量地區分布不均,總體上由西南向東北方向逐漸減少,西南部在550mm左右,北部在450mm左右,中部在500mm左右。最大為嶗山北坡區域,大于550mm以上;最小為無定河支流大理河區域,在430mm左右。②年際變化 區域降水量年際間變化較大,變差系數(Cv)在0.21～0.29之間,極值比在2.68～5.20之間。③年內分配 區域降水年內分配極不均勻,表現出春季少雨,夏季集中,秋季不夠,冬季稀少的特點。年降水主要集中在汛期6—9月,占全年降水量的70.3%～73.9%,多年平均最大月降水量出現在7—8月,7、8兩個月降水約占年降水量的45%左右[3-4]。

2.2 地表水資源

依據該區域及周邊站點1956—2010年徑流系列資料,在經還原、代表性及一致性分析后,采用地表水資源量計算方法,計算區域地表水資源量。地表水資源量計算分控制區和未控制區,控制區和未控區地表水資源量相加,即可求得分區地表水資源量。控制區地表水資源量直接根據控制站天然徑流量系列資料計算;未控區地表水資源量有面積比法,面積比與流域平均面雨量綜合比法,面積比與徑流深綜合比法,面積比、流域平均面雨量及徑流深綜合比法等4種方法。本文采用面積比、流域平均面雨量及徑流深綜合比法,這種方法主要考慮了區域下墊面不同和氣候條件不同對產流的影響。

區域入境水量、河流年徑流量的計算方法與地表水資源量相同。所不同的是入境水量采用實測徑流系列計算,河流年徑流量采用天然徑流系列計算。

2.2.1 自產地表水資源量 該區域多年平均地表水資源量為35504萬m3,折合徑流深34.8 mm,最大年地表水資源量為73577萬m3,發生在1964年,最小年地表水資源量為22309萬m3,發生在1974年,極值比為3.3,變差系數0.31,最大、最小年地表水資源量分別占多年平均的207.2%、62.8%[3-4]。

行政區產水量,寶塔區最大,其產水量占全區地表水資源量的31.5%,延長縣最小,其產水量占全區地表水資源量的17.6%,其余區產水量由大到小依次為子長縣、延川縣。行政區徑流深,子長縣最大,為43.8mm,延長縣最小,為27.2mm,其余區徑流深由大到小依次為延川縣、寶塔區。

2.2.2 入境水量 該區域多年平均入境水量為16514萬m3,其中延河流域入境水量為13907萬m3;清澗河流域入境水量為2607萬m3,清澗河流域入境水量中,子長縣清澗河入境水量為528萬m3,延川縣清澗河入境水量為2079萬m3。

2.2.3 河流年徑流量 區域內延河、清澗河、汾川河、無定河等四條主要河流多年平均年徑流量分別為延河27157萬m3,清澗河17213萬m3,汾川河2688萬m3,無定河3161萬m3。

2.2.4 徑流時空分布

①年徑流深地區分布 區域內年徑流深的地區分布與降水量的地區分布相似,受地形及下墊面條件等影響,年徑流的地區分布不均勻,區域差異較大。總的規律是由北向南遞減,由高山區向低山區遞減,多年平均徑流深一般在20.0～45.0mm之間,子長縣境內的清澗河最高,為44.2mm寶塔區境內的云巖河最低,僅為18.7mm。

②徑流年際變化 該區域河川徑流為降雨補給,徑流的年際變化一般主要受降水的影響,呈現與降水相類似的地帶性差異,所不同的是徑流除受降水的影響外,還同時受流域內地質、地貌等下墊面條件的影響,因此,徑流的年際變化比降水量更為劇烈,地區間的差異也更大。區域年徑流變差系數在0.36～0.43之間,極值比在3.6～5.2之間,年際變率在1.3～2.0之間。區域徑流年際變化較大,最豐年發生在1964年,最枯年發生在1957及2000年以后的年份。豐水段多發生在1956—1960年、1960—1970年,最豐水段為1960—1970年。

③年內分配 區域徑流年內分配受降水年內分配的影響,呈現與降雨基本一致的特點,徑流量集中,且多以暴雨洪水形式出現。多年平均汛期(6—9月)徑流量占全年徑流量的49.8%～65.8%,最大月徑流量皆出現在7月或8月,最小月徑流量皆出現在1月。春季、夏季、秋季、冬季徑流量分別占全年徑流量的14.8%～21.9%、36.9%～55.1%、20.7%～29.6%、8.3%～11.6%[3-4]。

2.2.5 地表水資源量變化趨勢 1956—2010年區域地表水資源量變化與降水量變化一致,總體來說呈現下降趨勢。區域多年平均地表水資源量為35504萬m3,各時段年平均地表水資源量中,1961—1970年最大,為40254萬m3, 2001—2010年最小,為30367萬m3,其余依次由大到小分別為1956—1960年40050萬m3、1971—1980年35584萬m3、1981—1990年為34750萬m3,1991—2000年33777萬m3。

2.3 地下水資源

地下水資源量計算采用排泄法,排泄項包括河道基流量、山前流出量、潛水蒸發量及實際開采凈消耗量等,其中河道基流量是地下水資源量計算的最主要排泄項,河道基流量估算采用基流切割法。

該區域多年平均地下水資源量9620萬m3,其中寶塔區、延長縣、延川縣、子長縣分別為2800萬m3、1780萬m3、2010萬m3、3030萬m3。

2.4 水資源總量

水資源總量為地表水資源量與地下水資源量之和減去二者之間重復量。

區域多年平均水資源總量35504萬m3,其中寶塔區、延長縣、延川縣、子長縣分別為11207萬m3、6246萬m3、7527萬m3、10523萬m3。區域產水系數0.07,產水模數3.48萬m3/km2,各區產水系數、產水模數最大的是子長縣的無定河,最小的是延長縣的云巖河。

2.5 水資源利用量

2.5.1 地表水可利用量 依據《地表水資源可利用量計算補充技術細則》(試行)[5],區域屬北方水資源緊缺地區,對于地表水資源可利用量估算采用倒算法。區域多年平均地表水可利用量15017萬m3,其中寶塔區、延長縣、延川縣、子長縣分別為5570萬m3、2448萬m3、2853萬m3、4146萬m3。以區域地表水可利用量與地表水資源量之比,計算區域多年平均地表水可利用率達42.3%。

2.5.2 地下水可開采量 區域富水地段主要分布于較大河谷階地及其兩側,采用布井法估算;廣大面積黃土梁峁區,地下水資源極為匱乏,采用實際用水量估算。區域地下水多年平均可采量為3169.75萬m3,其中集中開采區(富水地段)地下水可采量2901.75萬m3,分散開采區(黃土梁峁區)地下水可采量268.00萬m3。各行政區多年平均可開采量分別為寶塔區823.65萬m3,延長縣901.15萬m3,延川縣601.50萬m3,子長縣843.45萬m3。

2.6 水資源質量

2.6.1 地表水水質 評價標準地表水采用《地表水環境質量標準》(GB3838—2002)[6],地下水采用《地下水質量標準》 (GB/T14848—1993)[7]。評價方法為單項指標評價法[8]。

①河流天然水質 河流天然水化學是河流水文特征之一,主要受氣候、降水、徑流、地形、土壤、地質等條件的影響。區域內地表水類型絕大多數屬碳酸鹽類型鈉組和鈣組水。河流溶解性固體含量在482～1459mg/L之間,總硬度含量在169～476mg/L之間,氯化物含量差別較大,質量濃度在71～866mg/L之間,pH值在7.81～8.78之間,屬于弱堿性水。

②地表水綜合水質評價 在監測的6條河流中:沒有I類、Ⅱ類水質斷面;Ⅲ類水質斷面有2個,河長49.9km,占評價河長11.3%; IV類水質斷面有6個,河長88.5km,占評價河長20.2%;V類水質斷面有5個,河長142.2 km,占評價河長32.3%;劣V類水質斷面4個,河長159.1km,占評價河長36.2%。

③ 水庫富營養化評價 對區域內的中山川、紅石卯、寒沙石、南河、孫臺、松樹林水庫開展了監測,采用總氮、總磷和高錳酸鹽指數3項參數進行富營養化評價。全部為中營養狀態,沒有產生富營養化。

2.6.2 地下水水質 區域內不同部位不同類型地下水水質差異較大,總體上表現為第四系沖積松散層淺層地下水水質相對較好,多屬較好到較差的水,其次為碎屑巖類裂隙淺層地下水,多屬較好到極差的水,而基巖層間裂隙深層承壓水水質普遍較差。

3 水資源綜合評價

3.1 水資源嚴重短缺

水是能源發展不可或缺的資源。延長油田東部地區水資源總量為35504萬m3,人均水資源量僅為329.8m3/人,是延安市的50.8%,全省的22.0%,全國的15.0%,按照國際標準,屬水資源嚴重短缺地區。隨著區域社會經濟的發展,水資源短缺問題將會日益突出。

3.2 降水、徑流時空分布不均

降水地區分布不均,年內年際變化較大,徑流時空分布與降水相似,但比降水變化劇烈。

受地形及下墊面條件等影響,徑流地區分布不均勻,區域差異較大。總的規律是由北向南遞減,由高山區向低山區遞減,多年平均徑流深一般在20.0～45.0mm之間,子長縣境內的清澗河最高,為44.2mm,寶塔區境內的云巖河最低,為18.7mm。

徑流年際變化主要受降水的影響,同時還受流域內地質、地貌等下墊面條件的影響,因此,徑流的年際變化比降水量更為劇烈,地區間差異也更大。

徑流年內分配受降水年內分配的影響,呈現與降雨基本一致的特點,徑流量集中,且多以暴雨洪水形式出現。

3.3 年降水量、地表水資源量總體均呈減少趨勢

區域年降水量、地表水資源量趨勢一致,總體均呈減少趨勢。1956—1960年、1961—1970年,年降水量、地表水資源量比多年平均偏多, 1961—1970年偏多幅度最大,為13.4%; 1991—2000年、2001—2010年年降水量、地表水資源量比多年平均偏少,2001—2010年偏少幅度最大,為14.5%;1971—1980年年降水量、地表水資源量與多年平均比較,基本持平; 1981—1990年年降水量、地表水資源量與多年平均比較,略有偏少。

3.4 地表水可利用量較大,可利用率較高

多年平均地表水可利用量15017萬m3,可利用率達42.3%。不同頻率來水年份,可利用量不同,尤其枯水年份,來水量較小,可利用量也小,使得枯水年份環境用水與人類各種用水矛盾很大,故實際開發利用水資源時,應根據實際協調好兩者之間的水量分配關系。

3.5 河流水質污染嚴重,不同部位不同類型地下水水質差異較大

6條河流497km的評價河長中,88.7%河長水質污染為Ⅳ類以上,Ⅲ類水質河長占11.3%,無Ⅰ類、Ⅱ類水質的河段。

第四系沖積松散層淺層地下水水質多屬較好到較差的水,碎屑巖類裂隙淺層地下水多屬較好到極差的水,基巖層間裂隙深層承壓水水質普遍較差。

4 水資源利用建議

集水保水,減少蒸發損失,加強水土保持工作;除險加固現有水庫,實現現有水利工程的配套與挖潛改造工程;因地制宜,建設中小型供蓄水、淤地壩工程及跨流域調水工程,實施流域綜合治理工程;加強水資源保護,防止石油、生活等水質污染;深入調整產業結構,加大節水力度,積極推廣中水回用,增強節水意識,建立健全節水型社會。

[1] SL/T238—1999水資源評價導則[S].

[2] 全國水資源綜合規劃技術細則(試行)[S].北京:水利部水規總院,2002.

[3] 姚章民,閆少華.珠江區水資源的分布特點及變化分析[J].水文,2012,32(4):79-81.

[4] 陳芳莉,晁治龍,邱玉茜.秦嶺生態區水資源分析評價[J].陜西水利,2012,(5):12-14.

[5] 地表水資源可利用量計算補充技術細則 (試行) [S].北京:水利部水規總院,2004.

[6] GB3838—2002地表水環境質量標準[S].

[7] GB/T14848—1993地下水質量標準[S].

[8] 黃維東,牛最榮,趙治文.甘肅省主要河流水環境質量分析評價[J].水文,2010,30(2):33 -35.

TV213.4

:A

葛芬莉.延長油田東部地區水資源分析評價[J].陜西氣象,2014(1):25-29.

1006-4354(2014)01-0025-05

2013-10-17

葛芬莉(1964—),女,漢,陜西興平人,學士,高級工程師,從事水文水資源調查及其開發利用分析評價、規劃等。