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塊覆蓋紙坊油區和宜西溝油區。紙坊油區位于志丹縣紙坊鄉，宜西溝油區位于志丹縣金鼎鎮宜西溝村，兩者都屬于埋藏淺、壓力低、物性差的低滲透巖性油藏。自投入開發以來，一直依靠地層自然能量進行采油，油井單井產量低，采油速度慢，采收率低，油田開發效果差，同時造成油層壓力下降過大、地層能量虧空嚴重的不良狀況。

為了提高該兩個油區的原油采收率，須通過注水開發及時補充地層能量，進行注水驅油，從而提高區塊原油產量，實現該區塊的穩產、高產。由于注水開發中，多數注水站采用打水源井方式進行清水補充，因此洛河層地下水位下降較快，為了響應油田發展，并保護生活飲用水儲備水源，清水補充方式由地下水向地表水轉變。根據永寧采油廠注水方案部署，在洛河區新建供水站一座，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的永金267注水站、以及紙坊鄉的方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吊坪村洛河干流上，項目設計日取水量3000m3/d(年109.5萬m3/a)，為油區注水站供水。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吊坪取水斷面徑流量計算結果單位：億m3

表2 -2規劃年吊坪取水斷面上游用水月分配表單位：m3/s

2 項目取水可靠性分析

2.1 來水量分析

取水斷面無實測水文資料，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，得出吊坪取水斷面50年平均徑流量為1.53億m3，根據吊坪取水斷面徑流系列進行頻率分析，經驗頻率采用數學期望公式線型采用P-Ⅲ型，求得吊坪取水斷面P=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年取水斷面上游規劃工程為金丁鎮新建石溝水庫工程以及吳堡鄉提灌工程，由上游河道引水灌溉。因此，吊坪取水斷面規劃水平年來水量即為：斷面天然徑流量——上游現狀用水量——新增用水量，取水斷面上游用水月分配過程分別見表2-2。

2.2 用水量分析

2.2.1 生態環境流量

流域水資源開發利用必須保證河流基本的生態用水，保護開發利用地區的生態環境。本次計算取多年平均流量的1/10，作為生態基流，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

規劃水平年用水條件下，按90%（1993代表年）、97%（1982代表年）規劃來水量進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，經計算90%規劃年缺水天數為8天，此時有5天不能滿足河道生態環境流量，項目缺水1.95萬m3；97%規劃年缺水天數為9天，其中有7天不能滿足河道生態環境流量，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1964年～2005年實測資料統計，參證站吳旗水文站多年平均含沙量為294.50kg/m3，泥沙特征值統計表詳見表2-4。

當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，結合本項目對注水水質要求分析，僅靠本工程配備的平流沉淀池無法對高含沙河水進行處理，吊坪取水斷面取水條件無法滿足項目要求，取水受到影響。經統計，吳旗站實測含沙量大于等于50 kg/m3出現天數最多的年份為1964年，共70天，多出現在6月～9月份。考慮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為70天。泥沙影響最大連續天數為9天，大于斷面連續枯水天數。

2.3.3 小結

綜上分析，采用典型年法，并考慮下游河道生態流量、泥沙和上游取水工程的影響，進行偏干旱年（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%）天數分別為78天和74天，不滿足項目取水條件的最大連續天數為9天，從水量上看，項目取水保證程度不高。

2.4 水資源質量評價

對項目取水斷面河流水質進行取樣檢測，選取了29項，采用單因子評價法，斷面水質現狀符合《地表水環境質量標準》（GB3838—2002）Ⅲ類。供水站建有沉淀池對非高含沙河水進行預處理后，水質指標滿足注水站清水處理系統的進水水質要求，注水水質可以保證，能夠滿足項目用水的要求。符合項目取水水質需求。

2.5 取水口位置合理性分析

洛河流域徑流多由降雨補給，大多以暴雨形式出現，洛河吳旗站以上流域，河道比降大，一遇暴雨就出現超滲產流，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，該河段由于區間降雨增多，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，小（1）型工程，設計洪水重現期為10年一遇，校核洪水重現期為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規劃年吊坪取水斷面缺水統計表單位:m3/s

表2 -4主要河流代表站實測懸移值泥沙特征值統計表

3 結論及建議

（1）滲流取水工程是利用天然河床砂礫石層的凈化作用，將地表河水轉化為地下水，以獲得水資源的工程。洛河河流漫灘發育、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，水質好，可以滿足項目對取水水量及水質的要求。

（2）鑒于洛河取水受徑流年內分配不均、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合的方式，提高項目取水保證率。陜西水利

（責任編輯：王劍）

◆作者系陜西省河流工程技術研究中心室主任，工程師。