第24卷5期 2012年5月 doi:10.39696.issn.1674—1803.2012.05.10 文章编号:1674—1803(2012)05—0037—05 中国煤炭地质 C0AL GE0L0GY 0F CHINA Vo1.24 No.05 May. 2012 榆林能源化工基地供水保障方式探讨 田水豹 (陕西涌鑫矿业有限责任公司,陕西府谷719407) 摘要:榆林能源化工基地以其丰富的能源矿产资源为依托,集资源开发与加工转化为一体,探索出一条科技含量 高、经济效益好、自然资源优势充分发挥的新型工业化道路。但由于基地内各个项目对水资源的依赖性极强,而受区 位地理条件限制.未来十年供水缺口巨大。在分析区域水文地质和资源勘探资料的基础上,提出了实施水源工程保 障供给和水保工程涵养水源、完善供水管网布局、矿井水利用,以及增加供给、集约调配、珍惜善用的供水保障方式, 为解决能源基地的供水问题指明了方向。 关键词:水文地质条件;供水保障方式;榆林能源化工基地 中图分类号:P641.6 文献标识码:A Probe into Water Supply Ensuring Mode in Yulin Energy and Chemical Industry Base (Shaanxl Yongxin Mining Co.Ltd.,Fugu,Shaanxi 719407) Abstra ct:The Yulin Energy and Chemical Industry Base relies on abundant energy minerM resource and aggregates resource exploitation,processing and eonvemion into an integer,and tracked out a new industialrization way with high technology content,good economic beneift and full play to natural resource predominance can be given.But since various projects in the base have strong dependence on water resource,while keep under the thumb of the area S geographic condition,water supply gap will be rather large in the following decade.Based on regional hydrogeological condition and resource exploration data analyses,measures of actualizing waterhead engineering to ensure water supply as well as water and soil conservation engineering to conserve water source;perfecting pipeline network overall arrangement,mine water utilization;increasing water supply,intensive distibutrion,treasuring and doing well in utilization put forward,thus point out the way to solve water supply issue for the energy and chemical industry base. Keywords:hydrogeological condition;water supply ensuring mode;Yulin Energy and Chemical Industry Base 经过“十一五”卓有成效的规划、建设,榆林以它 塞上重镇、能源“硅谷”的独特魅力吸引国内外大型 新型工业化道路。 榆林能源化工基地依照开发强度与资源承载力 企业集团纷至沓来,一批甲醇、氯碱、烯烃、煤间接液 化等世界煤盐化工顶尖技术项目相继在此落户。榆 林已建成超亿吨煤炭生产基地、亚洲最大的天然气 净化基地.逐步形成国内最大的甲醇生产和火力发 电基地.大型能源化工基地的基本格局悄然形成。 相适应、产业优势互补的原则,分为北部煤炭电力载 能区(府谷煤电化载能工业园区)、中部煤化工产业 区(含神府经济开发区、榆神煤化学工业园区、榆横 煤化学工业园区、榆林经济开发区)、南部盐化工区 (榆林南部工业区)、西部油气新能源区(定靖能源综 1能源基地建设对水资源的依赖性 榆林能源化工基地以其丰富的能源矿产资源为 依托.以原煤一发电、原煤一兰炭一电石或铁合金、原 煤一兰炭一煤焦油一清洁燃料、原煤(天然气)一甲醇一 醋酸、原盐一烧碱一聚氯乙烯等循环型能源化工体系 合利用园区)和东部煤焦化区(吴堡煤焦化工业园 区)。基地布局图及发展定位表如下(图1、表1)。 大型能源化工项目建设。需要良好的电力、交 通、供排水、通信、生活等基础设施作为配套和保障。 榆林市通过几年的努力,在交通、通讯、电力诸方面 取得长足发展,不但保障了自身发展的需要,而且已 为构架,集资源开发与加工转化为一体。探索出一条 科技含量高、经济效益好、自然资源优势充分发挥的 作者简介:田水豹(1968~),男,陕西兴平人,高级工程师,主要从事 成为西电东输、北煤南运的重要支撑和有力保证。 榆林的发展重心是工业,工业对水资源供应能 力依赖度极高。工业用水包括原料用水、动力用水、 冲洗用水和冷却用水,分别利用其水量、水质和水温 三个方面。其中冷却用水在工业用水中比重最大,一 般占6O%~70%.但实际消耗量并不多(0.5%~l0%), 矿井建设与矿井地质工作及其相关技术研究。 收稿日期:2012—03—26 责任编辑:樊小舟 38 中国煤炭地质 第24卷 盆地毛乌苏沙漠南缘。区内地表绝大部分被新生界 松散一半固结沉积物所覆盖,基岩沿河谷两岸出露: 地层由老至新依次为中生界三叠系、侏罗系、白垩 系、新生界古近系、新近系、第四系等。地貌大体以长 城为界,北部是毛乌素沙漠南缘风沙草滩区,东南部 是沟壑纵横的黄土高原腹地。 榆林地处西北内陆,降雨量较小,年平均为 474.6ram,主要集中在7~9月份。最大日降水量 图1榆林国家能源化工基地布局示意图 Figure 1 A schematic diagram of National Yulin Energy and Chemical Industry Base overall arrangement 表1榆林国家能源化工基地发展定位表 Table 1 Development orientation of National Yulin Energy and Chemical Industry Base 名称 面 m2 发展定位 90%以上的水量经过处理仍可重复利用。而煤盐化 工、石油炼化无不依赖大量优质水资源作为原料、介 质,不但对水质要求高,而且消耗量十分可观,如煤 制油直接液化法每生产1t油需要耗水8~9t。《陕北 榆林能源化工基地供水水源规划》显示,2010年榆 林供水需要11.7亿m ,致使既有工业产能难以满负 荷运转;经过不懈努力,目前的实际供水量已提升至 12.75亿ITI 。依照规划到2015年需水量为19亿 m ,2020年将达到25亿m3,可见未来水资源的供需 矛盾将愈加突出,水资源问题已成为严重制约能源 化工基地建设和发展的最大瓶颈。 2区域水文地质条件 榆林位于陕甘宁蒙晋5省交接地带,鄂尔多斯 136.3mm。大气降水在时间分布上的不均匀性和不 确定性,它或转化成地表水补给地下水、地表河流、 水库等,或将大面积的降水汇流到山沟河谷中变成 季节性河流水甚至形成洪水。 2.1地表水 2.1.1河流 区内地面切割破碎,梁、峁、沟谷发育,较大河流 主要有3条,即无定河、窟野河、秃尾河。无定河发源 于定边县白于山北麓,流经靖边县新桥、内蒙巴兔 湾、榆林鱼河堡、米脂、绥德到清涧县川口以下20km 处注入黄河.全长491.Okra,陕西境内流域面积 21049.3km2,主要支流有榆溪河、芦河、大理河、淮宁 河等,年平均径流量l1.7亿m 。窟野河发源于陕西 与内蒙边缘,自北向南流经房塔、神木、于沙峁头注 入黄河,全河长192.6km。陕西境内流域面积 4069km ,年平均径流量4.5亿m 。秃尾河发源于神 木县锦界镇的宫泊海子,宫泊沟、谷丑沟两大支流在 乌鸡滩汇流后称秃尾河,流经锦界、高家堡、乔岔滩 等地至万镇镇河口岔村人黄河,全长140km,主要支 流有谷丑沟、河子沟、青草沟等,流域面积包括锦界、 大保当、高家堡等乡镇,计2 370km2,年径流总量为4 亿m 。 2.1.2湖泊 湖泊主要分布在长城以北的风沙草滩区。神木 县的红碱淖、尔林兔、大保当,榆阳的小壕兔、金鸡 滩、补浪河、巴拉素,靖边县的海子滩、红墩界,定边 县的堆子梁、安边、白泥井、盐场堡等,许多丘间洼地 长年积水成泽,形成星罗棋布的湖泊,总计有200多 个,水面面积约120km ,其中红碱淖是目前最大的 天然沙漠淡水湖泊,蓄水量5.5亿m。。 2.1.3水库 为避免洪水冲决,治理水土流失,改善生产生活 环境。榆林地区自20世纪50年代起,在榆溪河与靖 边红柳河上建起红石峡河口与新桥等大中型水库工 程.对农业增产发挥了积极作用。有的水库经过几年 淤满了,又在上游或下游另建水库,库区淤地作为耕 田。据调查统计,全区共有水库137座,库容为5.2 5期 田水豹:榆林能源化工基地供水保障方式探讨 39 亿m3.其中中型26座,小型1l1座。 目前仍在发挥效能的榆阳西沙尤家峁水库,库 容8 000万m,;陕蒙交界毛乌素沙漠腹地的河VI水 库,库容达9 000万m ;红石峡水库库容增1 900万 m :李家梁水库库容2 800万m 。神木瑶镇水库日供 水能力17万m,,年供水量6257万m ;大柳塔水库 库容700万m 。靖边新桥水库流域面积1 332km ,因 库内淤积泥沙库容降至2 690万m 。 近年适应供水需要,靖边县修复加固14座水库 新增库容1.1亿m ,防洪保安能力得到极大提高,每 年新增3 500万m。供水保障能力。神木新建采兔沟 水库位于秃尾河中游,锦界工业园西侧,水库坝址处 年均天然径流量1.598亿m ,设计Et供水能力32万 m (年供水量1.17亿m )。横山新建王圪堵水库,设 计总库容3.89亿m ,现已实现截流蓄水。区内在建 水利设施预期供水能力6.8亿m3,可为农业灌溉和 基地建设、工业生产用水提供有力支撑。 2.2地下水 ①第四系全新统冲、洪积孔隙潜水含水层。一般 厚3~lOm,除接受河水补给外。还接受两侧基岩潜水 的侧向补给。河谷地段潜水的主要补给来源是大气 降水.同时该处潜水还与地表水存在侧向互补关系。 梁峁区潜水,只在雨季有少量降水不连续补给。由于 受沟谷水系控制,径流方向很不一致,总趋势是从地 势较高的梁峁顶部及斜坡向沟源、谷坡边岸、沟谷中 心运动.在谷坡下部和底部以下降泉形式排泄。 ②上更新统萨拉乌苏组含水层。岩性以细砂、中 砂为主.厚度差异较大,一般在古沟槽及低洼中心沉 积较厚,地下水位埋藏较浅,由于受地形地貌及岩 性、厚度及补给范围的制约,其渗透性与富水性各地 差异很大,为区内主要的含水层。 ③中更新统黄土孔隙裂隙潜水含水层。主要分 布于梁峁顶部及沟谷边坡地段,一般厚度为20~ 40m。 ④基岩上部风化裂隙含水层。由于基岩与上覆 新近系呈不整合接触,基岩上部严重风化剥蚀、加之 局部煤层自燃造成烧变岩,塌陷裂隙为地下水的储 存提供了良好的条件:又因其多处在侵蚀基准面之 上,故地下水多被疏干或水量较小。 ⑤基岩孔隙裂隙含水层。主要由直罗组、延安组 含水层组成,岩性以细粒砂岩、粉砂岩、泥岩为主,水 量较小,属弱富水含水层。 ⑥奥陶系灰岩含水层。埋藏较深,接受补给的渠 道不畅,一般缺乏利用价值,但在府谷黄河岸边天桥 水源地已有小范围开采利用 各含水层主要补给水源为大气降水;本区未发 现普遍存在、分布范围较大、具备一定水量、能够作 为水源地的稳定含水层。 3供水保障方式 3.1水源地与供水管网建设 3.1.1实施水源工程保障供给 榆林市按照中长期发展规划部署,将水源工程 建设提升到前所未有的高度.摆在了经济社会发展 的最前沿。依据地区水资源总量不足,时空分布不均 的特点,科学规划、制订了“内蓄外调”的供水方案, 实施定边引黄续建工程、王圪堵水库工程、府谷岩溶 水供水工程;科学开发无定河、秃尾河及其支流水源 地:规划建设50处小型蓄水、引水和提水工程;加快 实施黄河干线调水工程;充分利用矿井疏干水;采取 多措并举的方式加快建设水源地、供水网络,优化水 源配置。实现新增年供水能力4.5亿rfl ,基本保障榆 林能源基地建设对水资源的需要。 3.1.2完善供水管网布局 按照区域性总体规划做好黄河西线、南线干流 调水前期工作.着力推进黄河东线府谷大泉、佳县泥 河沟引水工程等前期工作,加快园区供水工程项目 前期工作,力争于“十二五”基本建成“两园六区”和 延JiI引黄清涧支线供水工程。构建以重大水源工程 为主架构、中小水库为骨干、小型水源工程为补充, 相互通连。互相补充,统一管理,集约调配的供水体 系。 3.2实施水保工程涵养水源 广泛动员、政策支持,积极推行小流域治理,倡 导”山水田林路草和科技相配套”的思想理念,通过 建水利工程、修淤地坝、造梯田、人工种草、营造水保 林、封禁治理等措施,建设从黄土梁峁到风蚀沙丘、 从山顶到沟谷的水保防御体系,努力把小流域治理 成为水保生态完善的洁净水源涵养地。以水保生态 治理。改善生态环境,提高水量水质,为建设大型能 源化工基地和生态城市提供有力支撑。 3.3矿井水利用 能源基地建设以矿产资源为依托,工业构架中 自然不可缺少矿井建设与生产。而供排水工程又是 矿井建设与生产的重要一环。 3.3.1矿井用水自给 矿井建设须根据生产工艺进行用水量测算、水 源地比选、水质调控与供水方案设计。一般矿井的日 用水量为2 000~3 O00m3/d(主要消耗于喷雾除尘和 注浆防灭火),需要建设相应能力的管路与蓄水池, 中国煤炭地质 第24卷 保障生产、生活、消防给水系统可靠运行;同时建设 完善的排水系统并配套相应的矿井水、生活污水处 理站、调节池,保障矿井安全均衡生产,满足达标排 放的环保要求。 随着井巷开拓延伸和矿井持续开采,位于地下 深处的回采工作面顶板垮落,充水通道逐步疏通、加 密,矿井涌水量逐渐增大,加之部分除尘用水汇人矿 井排水系统,大部分矿井通过井下水处理回用都能 满足生产、防灭火、除尘用水需要,部分涌水量较大 的矿井实现用水自给后尚有富余。 3.3.2矿井疏千水利用 陕北矿区降雨量少,水资源相对匮乏,矿井整体 面临水害威胁较小;但因矿井有采动裂隙、风化破碎 带、烧变岩裂隙、小窑、断层等多种充水通道可能直 通地表。所以矿井水害危险始终存在。 神东矿区上覆地层为富水性中一强的萨拉乌素 组松散沙含水层,由于煤层厚,工作面长,工作面导 水裂隙带沟通上部含水层曾造成溃水溃沙。锦界矿 井3一l煤顶板直罗组砂岩风化、富水性较强,首采 面推进到57.5m时。顶板涌水量达360m3/h;矿井正 常涌水量1 O00m3/h。最大涌水量达3 600m3/h。原因可 能与附近秃尾河水补给有关。柠条塔矿井南翼 S1210工作面推采至61m时,工作面中部顶板出现 淋水,出水量增大至1 O00m3/h,数月未见衰减,原因 系上层烧变岩导通芦草沟河水所致。三道沟煤矿 4520l工作面推进到30m顶板初次来压,35102采 空区积水突然涌入.涌水量最大为1 14m3/h。 疏干矿井水是保障矿井安全生产的需要,而排 放必须处理达标。才能避免污染环境、造成生态破 坏,为此疏干矿井水需要投入人力、物力、电力数量 巨大 疏干水的资源化利用无疑是矿井增收节支的 重要举措.又可作为提升榆林供水保障能力的一项 有力措施。 以柠条塔矿井涌水量1 O00m3/h计算,每天疏干 水将达2.4万m ,转化为资源年供水能力864万m , 基本满足新建神渭管道输煤项目(1 000万t/d)的用 水需要。锦界煤矿疏干水已在国华电厂得到利用,成 为锦界工业园供水的有效补充,也是疏干水利用的 成功典范。 3.4未来供水保障方式 随着经济社会发展,榆林工业及城乡生活用水 快速增加,用水结构进一步调整,对供水水质和保障 率的要求更高。 3.4.1增加供给 ①跨流域大江河调水,投资较大,指标有限;实 施小水利工程,沟谷截洪蓄水,既有助水土保持。又 可调节丰枯;大小结合,合理布局,互为益补,保障供 给。 ②提倡矿井疏干水利用,进一步鼓励老空水开 采,在解除矿井水患危险的同时。增补水源保障能 力。按矿井年用水量100万m 计算,榆林全面完成 资源整合后存留168个规模以上矿井,若实现用水 自给自足,每年即可节约供水能力1.68亿m 。 ③发展人工增雨技术。在神木、定边等人工增雨 潜力区,建立人工增雨物资储备和决策指挥体系,利 用地理、气候特点与技术手段促进区域降水量,进而 改善生态、水源条件。 3.4.2集约调配 ①总体规划、科学配置水源,构建布局合理、层 次清晰、全面覆盖的供水网络体系:在保障供给的前 提下,优化园区用水网络系统。 ②矿井富余水量调剂使用,就需要敷设供需调 水管路:而原有从水源地到矿井的供水管路又会长 期闲置,造成一定程度的浪费。如果能够统一水质处 理标准.由水务公司统一收储、调配,利用水务设施 作为调节蓄水池,则只需对各矿井供水管路稍加改 造,实现双向抽排功能,即可盘活各矿井疏干水,变 废为宝。 ③面对工业化城镇化迅猛发展,用水量大幅攀 升的趋势,因此必须加强资源管理,通过建立一系列 的政策、标准及监控体系,走集约化开发建设之路, 减轻对环境的破坏.实现能源的可持续利用。 3.4.3综合利用 ①探索水资源循环利用方式,推广循环用水技 术,新建项目采用多水源供水,敷设串联用水管路系 统实现回水再利用。 ②利用热电厂冷却水进行工业园区供暖,延长 循环管路系统,降低蒸发消耗,增强水资源与热能利 用。 ③按照就地处理回用的原则,不断优化基地供 水系统与配水管网,实现分质供水,充分收集利用各 类生产生活废水.再生后作为农业、工业、城市绿化、 河湖景观、洗车、城市道路除尘等杂用水。 3.4.4高效利用 ①发展高效节水型冷却塔和冷却构筑物,优化 循环冷却水系统,淘汰冷却效率低、用水量大的冷却 池、喷水池等冷却构筑物。 ②给冲洗水龙头加装起泡器,可以让流经的水 和空气充分混合.使水流变得如雾状柔缓舒适,不会 四处飞溅:因为有了空气的加入,水的冲刷力得到有 效提高,从而可以减少用水量。 5期 田水豹:榆林能源化工基地供水保障方式探讨 41 ③推广喷灌、滴灌等新技术,高效开展农业、绿 化灌溉。 3.4.5节约用水 收,熄渣、冲灰用水重复利用;井下消防洒水采用高 效洒水喷头,提高雾化除尘效率;减少生产消耗水 量。 节约用水、高效用水是缓解水资源供需矛盾的 根本途径。目前我国万元工业增加值取水量是发达 国家的5~10倍,灌溉水有效利用率为40%~45%,距 世界先进水平存在较大差距,节水潜力很大。 参考文献: [1】刘涛.浅谈榆林能源化工基地地下水开发利用与水环境保护『J1.地 下水,2009,31(6):48-50. [2】马裕德,帅启富,刘榆乎,等.关于破解榆林能源化工基地水资源瓶 颈的探讨[J].水利发展研究,201 1,(2):62-66. [3】吴限,吴恬,梁鹏.贵州旱灾及供水保障探讨【J】_西南给排水,2011,33 f41:8—10. ①我国人均生活用水量212L/d,榆林人口超过 335万.日用水量71万in ,推广节水型水龙头、淋浴 等设施.避免跑、冒、滴、漏问题,节水效果可观。 ②推广风冷发电、甲醇低压合成工艺、纯碱生产 节水工艺.通过改进技术实现节约用水,乃是最根 本、最有效的源头节水措施。 『4I高雪玲.陕西榆林能源重化工基地能源开发利用的问题与对策研 究[JJ.西安建筑科技大学学报(社会科学版),2004,23(1):6—9. 【5]胡海修,康伟,胡立.重庆农村地区供水保障技术探讨[J1.西南给排 水,2007,29(5):15-17. [6]胡锦钦.广西北部湾沿海地区供水水源保障体系浅析【J】.珠江现代 建设,2009,(6):6—10. ③工业生产采用高位水池供水,水压稳定,供水 匀速、安全,节水效果好。供水设备选型配套合理,供 水系统采用耐腐蚀、质量可靠的管件、阀门,可减少 因腐蚀造成的漏损。 [7】王楠,高平辉.蔡家坡地区供水保障途径之我见Ⅲ.杨凌职业技术 学院学报,2Ol l。10(4):64—66. ④工业冷却水全部闭路循环,锅炉蒸汽冷凝回 (上接第36页) Q=1.366K R=10S 。 (4) 层的涌水量大小。而实际井筒开凿时,含水层的揭露 是逐段、逐层进行的,同时井筒又作了护壁,届时井 筒涌水量将不是各含水层设计疏水降深状态下的涌 水量。应根据开凿进度(揭露含水层厚度)、封闭条 (5) 式中: 一含水层厚度,m; ^【厂含水层底板以上动水位高度,疏降水位 件。按上述预算公式重新计算。 降至隧洞底板以下时,ho=0。 其它符号同前。 3_2.2.2参数选择及计算结果 5结语 通过对井检孔水文地质条件、充水因素的分析, 认为第四系松散层孔隙水和秦岭群上部基岩裂隙水 是井筒的直接充水水源,也是井筒涌水量的主要组 渗透系数采用抽水试验最大降深渗透系数值, 即K=0.183m/d:水柱高度为自然水位标高至隧洞底 板标高的距离.取H=220.964m;疏水水位降深取5= 220.964m;根据测井资料,含水层累计厚度M=36m; “大井”引用半径为设计井筒的半径。取ro=3.0m;“大 井”引用影响半径Ro=948.240m。 计算得出基岩裂隙水正常涌水量为1461.33m3/ d,最大涌水量为1 753.60m3/d。 成部分。利用“大井法”预算了井筒第四系孔隙潜水 正常涌水量为1 121.73m3/d,最大涌水量为 1346.08m3/d:基岩裂隙水正常涌水量为l 461.33m3/ d,最大涌水量为1 753.60m3/d。井筒涌水量计算公式 和参数选择合理,符合本井检孔水文地质条件和区 域水文地质资料反映的规律,可采用该预算结果作 为井筒各含水层设计疏水降深状态下的正常涌水量 和最大涌水量。 4预测精度评述 由井筒涌水量的计算参数可见.含水层厚度、渗 透系数、水柱高度大小是影响涌水量大小的主要因 参考文献: [1】薛禹群.地下水动力学【M】.北京:地质出版社,1979. 【2]杨成田.专门水文地质学[M].北京:地质出版社,1981. [3】任天培.水文地质学[M].北京:地质出版社,1986. 素。本次计算所采用的参数均来自井检孔的实测资 料。数据翔实可靠,计算公式选用合理。 本次计算结果是各含水层水位在设计疏水降深 [41华解明.“大井法”预测矿井涌水量问题探讨[J].中国煤炭地质, 2009,21(6):45—47. 情况下的涌水量,便于井筒开凿时分层掌握各含水