淺析青藏高原區石油開發工程水土流失防護措施及效益

陳 東

(中煤科工集團沈陽設計研究院有限公司，遼寧 沈陽 110015)

石油開發工程油井數量較多，分布范圍較廣，甚至跨越多個縣區，在建設過程中，油、水井鉆井施工，運輸管道土方開挖以及檢修道路修建等工程建設會大范圍擾動土壤，破壞土壤結構以及地表植被，造成水土流失。青藏高原區風多且大，地表細土物質易被風吹走，產生風蝕[1]。因此，在石油開發工程施工過程中，若不采取有效的水土保持防護措施，將對建設區域的生態環境產生重大影響，造成嚴重的水土流失危害[2]。本文以中國石油青海油田采油三廠花土溝油田北部擴邊地面配套工程為例，根據工程實際，本著工程措施與植物措施相結合，永久措施與臨時措施相結合，點、線、面相結合的原則，提出一個科學、完整、嚴密的水土流失防治措施體系，充分發揮工程措施速效性和控制性，同時也要發揮植物措施的后續性和生態效應，最終達到在施工過程中盡可能減少水土流失，保護生態環境的目的，使各項評價指標達到國家相關標準要求。同時，也為青藏高原區石油開發工程水土流失治理及生態修復提供參考。

1 工程概況

花土溝油田位于青海省柴達木盆地西部南區，行政隸屬青海省海西蒙古族藏族自治洲茫崖市。本工程共新建單井管線1.90km、支線0.85km、干線5.30km、供氣管網6.35km、干線閥井10座、注水干線(DN125)6.119km、注水支線(DN65)0.287km、單井注水管線(DN40)7.035km、25Mpa十井式配水間1座、六井式配水間1座、井場巡檢道路343.472m、地埋供電線路總計1.355km、6kV架空線路1.50km、敷設通信光纜0.60km。本工程為新建建設類項目，總占地面積為15.349hm2，占地類型均為戈壁荒漠，已于2020年9月開工建設，于2021年9月竣工，本工程總工期13個月(含施工準備期)。本工程由油氣集輸系統、注水工程、道路工程、取土場、供電線路和通訊線路共6部分組成。

2 水土保持防護措施

2.1 總體布局

根據青藏高原區石油開發工程建設水土流失特點和危害程度，并結合工程實際建設情況、防治目標以及項目區水土流失現狀，因地制宜、因害設防、防治結合、全面布局、科學配置。以減少對原地表和植被的破壞和減少施工過程中造成的人為擾動及產生的廢棄土(渣)為水土保持防治措施總體布局原則，尊重自然規律，注重生態環境保護，注重與周邊景觀相協調，樹立人與自然和諧相處的理念，通過工程措施、植物措施、臨時措施的合理配置和統籌兼顧，形成適合本工程的、綜合有效的防護體系，減少水土流失，保護生態環境[3]。同時也為青藏高原區石油開發工程水土保持防治措施布局提供借鑒。

2.2 分區措施布設及典型設計

2.2.1 油氣集輸系統防治區

2.2.1.1 平整壓實

施工結束后，為了防止風蝕等水土流失，對油氣集輸系統防治區進行平整壓實，起到增加場地平整度和密實度的作用。平整壓實厚度為10cm，平整壓實面積為5.19hm2，壓實量為5190m3。

2.2.1.2 密目網苫蓋

施工過程中，為了防止回填土方造成風蝕等水土流失，對臨時堆土頂部采用密目網進行苫蓋，密目網頂部采用石塊鎮壓。油氣集輸管線分2個階段開挖，密目網在施工時將重復使用，需密目網10018m2。

2.2.2 注水工程防治區

2.2.2.1 平整壓實

施工結束后，為了防止風蝕等水土流失，對本區進行平整壓實，起到增加場地平整度和密實度的作用。平整壓實厚度為10cm，平整壓實面積為7.43hm2，壓實量為7430m3。

2.2.2.2 密目網苫蓋

在施工過程中，為了防止回填土方造成風蝕等水土流失，對臨時堆土頂部采用密目網進行苫蓋，密目網頂部采用石塊鎮壓。注水管線分2個階段開挖，密目網在施工時將重復使用，需密目網13441m2。

2.2.3 道路工程防治區

2.2.3.1 漿砌片石護坡

在每個涵洞出口設置護坡河床，采用漿砌片石護坡，厚度0.30m。護坡總面積480m2。

2.2.3.2 漿砌片石擋墻

在護坡河床兩側砌筑寬0.4m、高0.5m的漿砌片石擋水墻。漿砌石擋墻總長度166m。

2.2.3.3 土地平整

對施工道路進行平整壓實，增加了道路路面的平整度和密實度，具有水土保持功能，壓實厚度為10cm，壓實量為1500m3。

2.2.3.4 彩旗界標

在施工過程中，為了防止擴大擾動范圍，在道路兩側設置彩條旗界標措施。需彩條旗687m。

2.2.3.5 灑水降塵

在道路工程防治區設計防塵灑水措施，有效防治施工過程中的揚塵。計劃采用8t罐車機械灑水，施工期間場地每天進行2次灑水，至施工期結束，灑水用水量按2.0L·m-2。水源取自花土溝注水站。

2.2.4 取土場防治區

2.2.4.1 平整壓實

施工結束后，為了防止風蝕等水土流失，對取土場的穩定平臺和邊坡進行平整壓實，起到增加場地平整度和密實度的作用。平整壓實厚度為10cm，平整壓實面積為0.80hm2，壓實量為800m3。

2.2.4.2 礫石壓蓋

對取土場取土后的穩定邊坡和平臺采取礫石壓蓋措施進行防護。選用粒徑小于3cm的礫石，壓蓋厚度約5cm，防護面積0.80hm2，礫石用量400m3。礫石壓蓋用料從茫崖市正規砂石料場購買。

2.2.5 供電線路防治區

2.2.5.1 平整壓實

施工結束后，為了防止風蝕等水土流失，對本區進行平整壓實，起到增加場地平整度和密實度的作用。平整壓實厚度為10cm，平整壓實面積為0.303hm2，壓實量為303m3。

2.2.5.2 密目網苫蓋

在施工過程中，為了防止回填土方造成風蝕等水土流失，對臨時堆土頂部采用密目網進行苫蓋，密目網頂部采用石塊鎮壓。需密目網1335m2。

2.2.6 通信線路防治區

2.2.6.1 平整壓實

施工結束后，為了防止風蝕等水土流失，對本區進行平整壓實，起到增加場地平整度和密實度的作用。平整壓實厚度為10cm，平整壓實面積為0.04hm2，壓實量為40m3。

2.2.6.2 密目網苫蓋

在施工過程中，為了防止回填土方造成風蝕等水土流失，對臨時堆土頂部采用密目網進行苫蓋，密目網頂部采用石塊鎮壓。需密目網480m2。

3 效益分析

3.1 防治標準及目標值

通常，水土流失防治效益分析評價指標為水土流失治理度、土壤流失控制比、渣土防護率、表土防護率、林草植被恢復率以及林草覆蓋率[4]。但因本工程位于柴達木盆地，屬于戈壁荒漠地區和極干旱地區，無表土植被，項目區內主要土壤為風沙土，風沙土的利用價值不高，因此本項目表土防護率、林草植被恢復率以及林草覆蓋率不作為評價指標。本項目水土流失防治標準執行青藏高原區水土流失防治一級標準。由于項目區位于柴達木盆地省級水土流失重點預防區，水土流失防治目標值應當根據所處區域進行修正。修正如下。

3.1.1 水土流失治理度

水土流失治理度是指項目防治責任范圍內水土流失治理達標面積占水土流失總面積的百分比。由于項目區屬于干旱區，多年平均降水量為47.1mm，水土流失治理度可降低5%～8%；但項目區位于生態脆弱區和省級重點預防區，因此水土流失治理度不考慮降低，在原值基礎上增加2%。

3.1.2 土壤流失控制比

土壤流失控制比是指項目水土流失防治責任范圍內容許土壤流失量與治理后每平方公里年平均土壤流失量之比。本項目侵蝕強度為中度，土壤流失控制比不做調整。

3.1.3 渣土防護率

渣土防護率是指項目水土流失防治責任范圍內采取措施實際攔擋的永久棄渣、臨時堆土數量占永久棄渣和臨時堆土總量的百分比。在中山區的項目，渣土防護率可減少1%～3%；在極高山、高山區的項目渣土防護率可減少3%～5%，由于項目區位于洪積傾斜平原地貌，并位于生態脆弱區和省級重點預防區，因此渣土防護率不考慮降低，在原值基礎上增加3%。

綜合上述，修正結果詳見表1。

表1 水土流失防治目標計算表

3.2 指標評價

通過對各建設區域分別采取相應的水土流失治理措施后，水土保持措施防治總面積13.883hm2(全部為工程措施)，硬化面積1.364hm2，永久建筑物面積0.022hm2，水土流失治理達標面積15.269hm2。各類面積如表2。

表2 設計水平年各工程面積計算表

由表2可以看出，本項目水土流失治理達標面積為水土保持措施面積、硬化面積和永久建筑物面積之和，即為15.269hm2，水土流失面積為15.349hm2，因此，本項目水土流失治理度為99.48%。根據調查，項目區容許土壤侵蝕模數為2500.0t·km-2·a-1，各水土保持措施實施后土壤侵蝕模數可達3125t·km-2·a-1，土壤流失控制比為0.80。工程建設期，挖方量共計21.475萬m3，施工期間可有效防護的堆土量為19.64萬m3，渣土防護率可達到91.47%。綜上所述，采取水土保持措施后，本工程水土保持防治效果均達到了防治目標的要求。詳細防治效果匯總見表3。

3.3 綜合治理效益

本工程防治措施體系中工程措施和臨時措施相結合，必然會大大降低新增的水土流失量，將會很大程度改善工程建設過程中造成的水土流失加速侵蝕現狀。

本工程建設期實施的水土保持工程措施及臨時措施目的是控制工程建設造成的新增水土流失，防治擾動面的土壤大量流失，維護工程的安全運行，恢復改善工程占地區因占壓、挖損、擾動破壞的土地資源，其效益主要體現在生態效益、經濟效益和社會效益上[5]。

表3 防治效果匯總表

3.3.1 生態效益

本工程水土保持措施實施后，建設期控制的水土流失總量可以得到有效控制，可以有效防止及避免因工程建設產生的水土流失，保護了水土資源，使工程占地區水土流失得到了很好的控制。

3.3.2 經濟效益

本項目的水土保持經濟效益不明顯，主要表現在工程措施可以保證工程的安全運行，提高經濟效益；除此之外，水土保持措施減少了空氣中的浮塵，減少了對場區運行環境的污染，可減少機械設備的維修養護，延長機械設備的壽命，具有間接的經濟效益。

3.3.3 社會效益

本工程水土保持方案實施后，可減少水土流失對工程所在區域的危害，對確保工程的安全生產及促進當地的經濟發展有重要的作用。

4 結語

石油開發工程在開采出大量石油，為國民經濟作出巨大貢獻的同時，也破壞了石油產區的生態環境。擾動了地表和地下巖土層，改變了原有的地貌類型和土壤結構，使土地喪失了原有的固土抗蝕能力；由于油井的鉆井施工會產生大量的土石料，導致項目區內土壤侵蝕加劇，水土流失量增加。如不采取有效的水土保持防護措施，極易產生水土流失，影響建設區域的生態環境及企業正常運行，產生嚴重的水土流失危害。本文結合實際，對花土溝油田北部擴邊地面配套工程水土保持措施進行了全面的研究，提出了一套完整的石油開發工程水土保持措施防治體系，并對水土保持措施實施后的效果經行了分析，各評價指標均達到了國家水土保持行業相關技術標準，合理有效地解決了本項目施工過程中產生的各種水土流失問題，可為青藏高原區石油開發工程的水土流失治理及生態修復提供參考。