冀東油田井場雨水處理方式研究

唐超（中國石油冀東油田勘察設計研究院 河北 唐山 063000）

一、前言

我國的雨水利用由來已久，7000年前先民已能翻土引水、排水[7]。時至今日，隨著現(xiàn)代科技及雨水利用方式的不斷發(fā)展，我國相對于雨水利用率較高的國家來說，仍存在著較大的差距。而受城市缺水、地下水超采、洪澇及城市水污染等水問題的困擾，美國、日本、印度、新加坡、澳大利亞、德國等國的雨水利用發(fā)展較快，其經(jīng)驗值得借鑒[1-10]。

冀東油田地處沿海地區(qū)，地下水位高，周邊布滿水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)。暴雨時，很容易發(fā)生洪澇災害。近幾年由于暴雨造成的事故頻頻發(fā)生，如：雨水淹沒井場造成停產(chǎn)，雨水外溢污染周邊養(yǎng)殖區(qū)等。這些問題急需通過合理的雨水處理方式來解決。

二、國內(nèi)外雨水利用情況

1.國外雨水利用的經(jīng)驗

國外一些國家在雨水利用方面發(fā)展較快，這和它們受城市缺水、地下水超采、洪澇及城市水污染等水問題的困擾有關(guān)。美國、日本、印度、新加坡、澳大利亞、德國等國在雨水利用方面表現(xiàn)突出，很多方面值得我們借鑒[1-6]：

（1）日本：利用地下空間修建蓄洪池；修建雨水滲溝、滲池及透水地面。雨水用于城市生態(tài)環(huán)境用水、沖廁、蓄洪、回灌地下水。

（2）美國：通過市政工程與個體建筑，修建由蓄水池、入滲池、回灌井、透水路面組成的地下水回灌系統(tǒng)。雨水用于提高天然入滲能力，補充地下水，減緩水資源壓力，減輕水土流失和洪澇災害。

（3）德國：建有屋頂雨水積蓄系統(tǒng)，道路雨水積蓄系統(tǒng)；生態(tài)小區(qū)雨水入滲系統(tǒng)。雨水用于補充地下水，調(diào)控雨洪；減少下水道投資；沖廁和澆灑庭院；部分地區(qū)補充飲用水。

（4）印度：通過設置雨水采集箱、雨水過濾箱等措施，把雨水導入地下水井，建立水資源循環(huán)利用系統(tǒng)。雨水用作居民應用水，補充地下水，城市綠地澆灌。

2.國內(nèi)雨水利用現(xiàn)狀

我國相對于雨水利用率較高的國家來說，存在著較大的差距。在引進國外先進經(jīng)驗的同時，還應結(jié)合我國存在的主要水問題以及雨水利用的條件，選擇真正適合我國實際的雨水利用途徑和方式。目前，雨水利用方式主要有3類，即滲入地下、攔蓄利用和調(diào)控排放。其中滲入地下最易實現(xiàn)，成本最低，便于推廣。

三、冀東油田雨水系統(tǒng)建設方式

1.雨水收集方式

冀東油田井場的建設形勢基本相同，對雨水收集方式的選擇只受到規(guī)模大小方面的影響。對于不同規(guī)模的平臺可通過不同的收水方式來簡化流程，以降低建設成本。平臺的規(guī)模不易劃定，但可依據(jù)井場面積，現(xiàn)場布局的復雜程度，井場地面平整度這幾個條件來推斷。我們假設上述情況較簡單的平臺為小規(guī)模平臺，反之，則為大規(guī)模平臺。下面以舉例的方式來說明這兩種平臺不同的雨水收集方式。

（1）小規(guī)模平臺雨水收集方式

小規(guī)模平臺具有面積小、現(xiàn)場布局簡單、地面坡度較為均勻的特點。這種情況有利于通過地面坡度匯集雨水。譬如通過簡單改造使地面形成單向坡度；利用現(xiàn)場布局簡單的特點，可有效降低雨水自然流動過程中的阻力和坡度的變化，最終使雨水匯集到井場最低點的雨水緩沖池。這種做法與修建明渠或排水管線相比優(yōu)勢明顯。如果按照平臺修建明渠或排水管線來匯集雨水，仍然需要地面提供足夠的坡度坡向明渠或雨水口。而地面直接找坡的方式節(jié)省了明渠或管線的建設費用；其次，明渠和管線會帶來日常維護上的不便，例如降雨時，雨水會夾雜泥沙沉積在明渠或管線底部。非雨季時，風也會帶動地面浮土積存在明渠或雨水口中，增加了維護難度。

小規(guī)模平臺集水方式具體做法為：按照3‰的坡度向雨水池緩沖池的方向進行地面找坡（也可在此基礎上適當提高坡度）。地面結(jié)構(gòu)可以以夯實土為基礎，形成地面坡度，再以山皮石鋪設表層。夯實土可提供地面硬度，而山皮石可作為滲透層，吸收少量雨水，減少地面積水。

（2）大規(guī)模平臺雨水收集方式

大規(guī)模平臺具有平面面積大、現(xiàn)場布局復雜、地面坡度分布不均的特點。這不利于我們直接匯集雨水。為規(guī)避以上問題，可采用分散集水，集中收水的雨水收集方式。

大規(guī)模平臺分散集水，集中收水方式的具體做法為：在低點建設若干的小集水池分散集水，在平臺空曠地帶建雨水緩沖池集中收水。利用潛污泵提升，即可將小集水池內(nèi)雨水全部匯集到雨水緩沖池中。這種雨水收集方式建設成本低，效果明顯。

2.雨水緩沖池容積確定

井場雨水收集后，需要有用于緩沖雨水的水池，以滿足后期雨水處理或利用的要求。雨水緩沖池的容積不易過大，以免占用井場過多用地，應以一次暴雨所能匯集的雨水量來確定較為適宜。以下我們將講述如何確定雨水緩沖池容積。

雨水緩沖池容積為總降雨量減去下滲與水量和井場可積存與水量。

降雨后，部分雨水會通過下滲消耗，另一部分雨水會積存在井場地面。下滲雨水可存在于兩種情況，一是土壤吸收；二是場區(qū)地面鋪設碎石屑后，飽含于空隙內(nèi)。積存在井場地面的雨水，假設其最大允許積存高度為h積。由于場區(qū)輔助用房室內(nèi)外高差一般為0.3m，那么范圍應在0～0.3m之間。計算方法見公式：

（1）井場暴雨降水量公式：

h----由唐山市暴雨強度公式計算所得的n年重現(xiàn)期暴雨降水高度（根據(jù)井場重要程度選取n值）

（2）下滲雨水量計算公式:

V滲----下滲雨水量

ψ----徑流系數(shù)(查表取非鋪砌的土路面 0.3，但考慮唐海地下水位較高下滲性較差取值0.6)

（3）井場可積存水量公式:

V積----井場可積存雨水量(m3)

S------井場占地面積(m2)

h積------地面可積水高度(0～0.3m)

（4）將公式（1）、（2）、（3）帶入公式（4）可得雨水池緩沖池最小有效容積公式：

3.冀東油田雨水利用研究

目前，冀東油田收集后的雨水大部分都通過聯(lián)合站處理之后用于回注或者達標后排放。這兩種方式都有一定的運行成本，且對聯(lián)合站的瞬時處理量要求很高。筆者通過對油田周邊現(xiàn)狀的了解，來尋找一些適用于冀東油田的雨水利用方式，來節(jié)省運行成本，降低處理負擔。

冀東油田緊鄰曹妃甸工業(yè)區(qū)，工業(yè)區(qū)內(nèi)有首鋼等企業(yè)需要大量用水，部分企業(yè)對水質(zhì)要求不高。可通將聯(lián)合站處理后的合格用水直接輸送至企業(yè)再利用。這不但可以減少排放量，還能為油田提供一定的經(jīng)濟收益。其次，油田井場眾多，如果將收集后的雨水用于綠化澆灌，不但可以美化井場，還可固沙防塵。剩余的雨水可回灌地層補充地下水資源。

結(jié)束語

2012年的暴雨，對北方各大油田都造成一定的影響，其間的問題也引起了各方的重視。本文通過對冀東油田實際經(jīng)驗和國內(nèi)外雨水利用經(jīng)驗的介紹，提出了有關(guān)雨水收集方式、雨水緩沖池容積計算、雨水利用方面的見解。如何針對自身情況進行雨水系統(tǒng)的建設，還需更多人開動腦筋去創(chuàng)造。雨水是寶貴的淡水資源，如何合理的收集并利用，讓其為冀東油田乃至全國創(chuàng)造更多的價值，還有很多工作要做。

[1]李俊奇,車武.德國城市雨水利用技術(shù)考察分析[J].城市環(huán)境與城市生態(tài),2002,(1).

[2]李滿,顧陽,李正信.一些國家收集利用雨水的做法和經(jīng)驗[N].經(jīng)濟日報,2006-9-20.

[3]程江,徐啟新,楊凱等.國外城市雨水資源利用管理體系的比較及啟示[J].中國給水排水,2007,(12).

[4]孫宏波,蘭駟東.城市雨水現(xiàn)狀分析與收集利用[J].北京水務,2007,(5).

[5]水利水電快報編輯.發(fā)達國家利用城市雨水的方式[J].水利水電快報,2007,(15).

[6]王彥梅.國內(nèi)外城市雨水利用研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學,2007,(8).

[7]奕永慶.雨水利用的歷史現(xiàn)狀和前景[J].中國農(nóng)村水利水電,2004,(9).