引黃水沙綜合利用的探索與實踐

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勝利油田地處黃河尾閭，渤海之濱，主力油區(qū)位于黃河兩岸。該地區(qū)地下水礦化度高，無法利用，勝利油田工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民生活用水主要依靠引用黃河水。引黃必引沙，引黃泥沙的處理已成為引黃事業(yè)成敗的關(guān)鍵。經(jīng)過幾年摸索實踐，勝利油田的領(lǐng)導(dǎo)和水利工作者創(chuàng)造出一套引黃水沙綜合利用的新思路、新模式。既充分利用了渾水資源，又合理利用安排了泥沙，為多泥沙河流水沙利用開創(chuàng)了一條新的途徑。

　　1、勝利油田基本情況

　　勝利油田是我國第二大油田，從1961年發(fā)現(xiàn)開發(fā)至今己找到68個不同類型的油氣田，累計探明石油地質(zhì)儲量38.3億t，累計生產(chǎn)原油6.67億t，累計實現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值2000多億元，累計上繳利稅389.38億元。共有油井1.7萬口，目前原油生產(chǎn)能力為2650萬t.工作區(qū)域面積4.4萬平方公里，分布在山東省的8個地市28個縣（區(qū)）?，F(xiàn)有職工19萬人，擁有固定資產(chǎn)原值525億元，凈值247億元。勝利油田開發(fā)建設(shè)近四十年來，為國家石油工業(yè)和整個國民經(jīng)濟發(fā)展做出了重要貢獻，是中國特大企業(yè)之一，現(xiàn)已成為我國石油勘探開發(fā)及石油加工業(yè)的重要基地。

　　勝利油田所處的黃河三角洲地區(qū)，大部為黃河沖積平原，該區(qū)降水量小，蒸發(fā)量大，地下水及地表徑流無法利用，黃河水資源是勝利油田開發(fā)建設(shè)主要淡水資源。區(qū)域內(nèi)水資源貧乏和單一是制約本地區(qū)石油工業(yè)和社會經(jīng)濟發(fā)展的主要因素之一。勝利油田開發(fā)建設(shè)的三十多年，無不與引黃供水保油的艱苦創(chuàng)業(yè)密切相關(guān)。

　　勝利油田引黃供水事業(yè)，經(jīng)歷了從無到有、由小到大、不斷前進、逐步發(fā)展的過程。60年代生產(chǎn)用水主要用機井開采地下水；70年代以引黃為主，地下水與引黃供水并舉；80年代以來以適應(yīng)水源條件變化入手，重點建設(shè)大型引黃蓄水工程，引黃供水成為主要方式。經(jīng)過三十幾年堅持不懈努力，已形成一套完整的引水、沉沙、蓄水、凈化、供水工程體系。從1964年至1998年來，勝利油田用于引黃供水的工程投資15億元，新建引黃閘站9座，設(shè)計引水能力390m3/s，年引水量7億m3，改擴建輸水干渠10條總長216km，新建大中型平原水庫10座，小型水庫110座，總庫容達4.03億m3，建成水處理廠10座，日凈化能力90萬m3，供水人口近100萬。

　　2、引黃水沙綜合利用新思路的提出

　　勝利油田所建引黃供水工程，是按照95％的供水保證率，黃河連續(xù)斷流不超過三個月標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃實施的。自1986年以來，黃河下游來水進入枯水期，加上沿黃引水大幅度增加，來水量急劇減少，黃河斷流日益加劇，尤其是90年代以來，黃河下游斷流天數(shù)，斷流次數(shù)、斷流河段長度都呈增加趨勢，使處于黃河入?？诘貐^(qū)的勝利油田和東營市發(fā)生了嚴(yán)重的水資源危機。勝利油田的引黃供水經(jīng)歷了70年代的隨引隨用，80年代的春引夏用，90年代初的冬引春（夏）用這樣一個過程。伴隨著黃河來水條件的突變，勝利油田的引黃戰(zhàn)略面臨一個嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)：根據(jù)預(yù)測分析，今后的冬四月來水也減少很多，必須盡快擴大引黃工程規(guī)模，同時實現(xiàn)由冬季引水向夏季（汛期）引水時機的轉(zhuǎn)變，才能保證該地區(qū)工農(nóng)業(yè)用水需要。根據(jù)黃河來水的新形勢，為了充分利用有限的黃河水資源，也就是汛期含沙量較高的渾水資源，我們面臨著必須擴大引水能力，增加沉沙蓄水能力，同時需要解決汛期快速引用高含沙渾水的工藝技術(shù)以及資金不足等諸多問題。要解決這些問題，必須解放思想，實事求是，突破傳統(tǒng)框框，用新思路、新方法指導(dǎo)工作。從1992年開始，勝利油田通過實施“擴引、改輸、巧沉、增蓄”的引黃戰(zhàn)略，摸索出一條合理安排泥沙，水沙綜合利用的新模式。

　　3、引黃水沙綜合利用新模式的內(nèi)容

　　傳統(tǒng)的引黃泥沙處理辦法，一是控制引水含沙量，閘前攔沙或在黃河低含沙量時引水；二是在渠道中以挖待沉，三是在渠首或渾水入庫前建沉沙池澄清后入庫。這樣做一是效果差，二是管理運用復(fù)雜，三是成本費用高。改變這種狀況，首先要改變對“泥沙是害”的一貫錯誤認(rèn)識，把水沙都作為一種資源，巧引巧用，合理利用，以此作為解決問題的突破口。

　　3.1 淤臨沉沙

　　淤臨沉沙工程一般由引水輸沙渠、提升泵站、沉沙渠道、退水建筑物、清水渠、截滲溝等組成。

　　勝利油田濱海地區(qū)，原先引黃取水沉沙利用黃河故道，到90年代初期己基本淤滿淤平，失去沉沙功能。隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，引黃區(qū)域周圍己很少有可供沉沙的荒地，選擇新的沉沙用地較為困難。同時由于四段以下黃河灘地橫比降大，北大堤臨河根地勢相對低洼，存在汛期漫灘順堤行洪滾河決堤的危險。為防止?jié)L河沖決北大堤，黃河入海流路治理工程規(guī)劃報告中提出采取淤高北大堤臨河堤腳地面的措施。因此，經(jīng)過認(rèn)真調(diào)研分析探討，結(jié)合黃河治理項目，提出了順北大堤“淤臨沉沙”的新思路，實施后取得良好經(jīng)濟效益和社會效益及環(huán)境效益。

　　所謂“淤臨沉沙”就是利用黃河北大堤臨河面低洼地帶順堤方向修筑條渠沉沙池，將從黃河引來的渾水由泵站提入沉沙池，通過沉沙，

　　沿黃河大堤形成寬闊的帶狀高地，既有利于黃河防洪，又可妥善處理引黃泥沙，使防洪與興利雙方受益，把泥沙處理與利用有機結(jié)合起來，將揚水沉沙與淤臨固堤凝為一體，達到避害趨利的目的。

　　順堤條渠寬度確定要依據(jù)現(xiàn)有低洼地形地貌，一般為100-300m，其長度根據(jù)沉沙池使用年限、沉沙池進出口的設(shè)計含沙量、上下段、遠(yuǎn)近期工程結(jié)合、年度投資計劃等綜合分析確定。

　　沉沙條渠最高運用水位按不高于本堤段大堤相應(yīng)防洪水位控制，據(jù)此推算，地面平均淤高為5～6m，為節(jié)省工程投資，沉沙條渠圍堤可利用淤積的泥沙分期修筑加高，分期運用。

　　黃河三角洲地區(qū)引黃沉沙蓄水，過去傳統(tǒng)的做法是沉沙和蓄水工程分開建造的，即分別修建沉沙池和平原地上水庫，渾水入沉沙池澄清后入庫，豐存枯用，這種方式投資大、占地多，沉沙池還需不斷清淤疏理或輪換更新，在引蓄高含沙水的情況下，沉沙池壽命大大縮短。從水力沖填壩及黃河尾閭導(dǎo)流束水攻沙和二級懸河的形成原理得到啟發(fā)，提出了“沉沙造壩建兩用水庫”的新模式構(gòu)想。這種新模式即是將沉沙池與蓄水水庫相結(jié)合，沿水庫軸線修建兩條平行的堤壩，四周形成環(huán)形沉沙池，中間是水庫，這個環(huán)形沉沙條渠，我們稱其為“人造小黃河”。這條“人造小黃河”就象黃河一樣，經(jīng)過渠道引來的渾水通過泵站提升或自流沿程淤積成灘成槽，并不斷向下輸移。“人造小黃河”不斷淤積抬高，形成沙壩。這個呈環(huán)形的沙壩正好成了水庫的堤壩，中間成為蓄水水庫。隨著“人造小黃河”的逐步淤積抬高，水庫庫容也逐步增大，這樣在沉沙同時，利用泥沙自然得到了一個水庫。見圖3所示。此做法一舉兩得，提高了沉沙池利用效率和使用壽命，大幅度降低了工程造價，減少占地，還減輕了沉沙池清淤的重負(fù)，并節(jié)省運行費用。這種環(huán)狀條渠沉沙、沉沙蓄水結(jié)合的方式，其最大特點在于隨著環(huán)狀條渠沉沙逐步淤積抬高，水庫向立體發(fā)展，庫容不斷增大。對于有大量荒堿地的地區(qū)，利用這種方式修建低水頭小水庫不失為一種上乘之舉。

　　4、工程實施例

　　1992年以來，勝利油田在黃河北岸四段以下分期建設(shè)了羅家屋子、孤島二水源、六號路等淤臨沉沙工程，淤臨總長度達36km，并在黃河南岸利用沉沙造壩修建廣南一、二號沉沙池，耿井二號沉沙池三座兩用水庫，面積達29km2.這些工程的實施，增加了區(qū)域供水能力，進一步提高了黃河口地區(qū)防洪安全，為本地區(qū)工農(nóng)業(yè)用水提供了極為有利的條件。

　　4.1 廣南一號沉沙池工程

　　廣南水庫是東營地區(qū)最大平原水庫，庫容1.14億m3.廣南一號沉沙池占地面積12.3km²，圍堤長16.7km.1997年5月對其進行增容改造，采用了沉沙蓄水兩用水庫設(shè)計思想，通過“人造小黃河”實現(xiàn)沉沙與蓄水雙重效益。工程于1997年5月實施，1997年8月開始投入運用。經(jīng)運用觀測，一年總進沙量91.8萬m³“人造小黃河”內(nèi)淤積量70.53萬m³占76.83％。從縱向上看，集中淤積范圍6km左右，主槽、灘面縱比降約1/7000.從橫斷面發(fā)展看，灘槽都有淤積抬高，灘面淤積厚度0.3-0.7m，槽0.4-1.0m，橫比降大約1/200.“人造小黃河”仍灘槽分明，基本實現(xiàn)了灘槽滾動淤高設(shè)想。

　　4.2 羅家屋子淤臨沉沙一期工程

　　羅家屋子淤臨沉沙一期工程沿黃河北大堤9＋650～5＋950堤段臨河由東向西布置，長3700m， 條渠凈寬250m，于1995年建成投產(chǎn)。運行兩年引水2.8億m³，渠內(nèi)沉沙淤積頂面進口處淤高3.5m， 末端淤積抬高2m左右。三角洲頂點以上沿程淤積平均比降1/4000左右，頂點以后平均比降約為1/1000.1997年7月，又自一期工程未端向西順延擴建了5.3km二期工程。

　　5、效益簡單評價

　　5.1 減輕了泥沙處理負(fù)擔(dān)

　　勝利油田引黃沉沙工程，經(jīng)多年運用，沉沙池逐步萎縮失效，使出口含沙量增大，造成下游渠道或水庫淤積，每年要耗費大量人力，物力，財力進行清淤，上述工程實施后，大大減輕清淤負(fù)擔(dān)，按年引水量4億m³，一般來水來沙條件，可解決今后15-20年沉沙問題。

　　5.2 工程建設(shè)費用大大降低，提高了投資效益

　　淤臨沉沙利用黃河北大堤作為一面堤壩，節(jié)省筑壩工程投資的1/3，由于所占用皆為地勢低洼的不宜耕種的非耕地，采取期滿淤平造地還耕，換淤輪耕的辦法，實現(xiàn)了淤地改田的良好效益。因此只做一次性補償，省卻大量土地征占費用。沉沙造壩建兩用水庫以廣南一號沉沙池為例進行投資比較，該工程通過對舊沉沙池的改造，形成“人造小黃河”式的環(huán)形沉沙條渠，投資660萬元。“人造小黃河”式沉沙池自然圍成的水庫按蓄水深度1.5m計算，容積為2000萬m³.按照當(dāng)年價格水平，在東營地區(qū)要新建一座2000萬m³水庫，需要投資1億元，可以說，在廣南一號沉沙池投資660萬元，就形成了2000萬m³蓄水能力。

　　5.3 降低了運行成本

　　人造小黃河式沉沙條渠水位抬高，減少二級泵站提升入庫電耗。隨著時間推移，寬大的環(huán)狀圍堤的逐步形成，蘆葦草體生長形成軟性防護，蓄水運用安全也愈來愈可靠，節(jié)省了大量維護費用。淤臨沉沙形成的寬體前戧可以消除滲水管涌隱患，從黃河治理角度來講，降低了淤臨成本。黃河治理規(guī)劃中是采用抽吸吹填方法淤臨，平均單價為6.15元/m³.引水沉沙和淤臨相結(jié)合，折合淤臨成本為6.30元/m³，這就意味著僅用0.15元/m³的費用在沉沙同時就完成了大堤淤臨加固。

　　水資源問題已成為關(guān)系勝利油田生存和發(fā)展的重大難題，采用新思路、新方法解決引黃取水的泥沙問題，經(jīng)初步實踐證明是可行的，其經(jīng)濟效益、社會效益都是明顯的。

勝利石油管理局高工·徐金波