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某石油泄漏場地抽注水井優化設計數值模擬研究

文檔作者：葛華1，賀志2 文檔來源： 1. 中國石油天然氣股份有限公司西南管道分公司 2. 中國石油天然氣股份有限公司管道大連輸油氣分公司遼陽輸氣站		更新日期： 2026年05月14日	點擊數：
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2016 年 11 月 Research Findings | 研究成果 | ·7·
某石油泄漏場地抽注水井優化設計數值模擬研究
葛 華1，賀 志2
（1. 中國石油天然氣股份有限公司西南管道分公司，四川 成都 610017；2. 中國石油天然氣股份有限公司管道大連輸油氣
分公司遼陽輸氣站，遼寧 遼陽 111214）
摘 要：文章中石油滲漏治理措施主要采用地下水異位修復的代表性措施- 地下水抽出處理措施。利用數值模擬軟件
MODFLOW 建立地下水流數值模型及溶質運移模型，模擬不同布井方案下污染水濃度變化的趨勢。根據模擬布井方案，結
合現場實際情況，在滲漏區域進行抽注水方案設計，尋求最利于減少污染物并能達到修復目標值的抽出- 處理最優方案。
關鍵詞：滲漏；治理；數值模擬；抽注水
中圖分類號：[X937] 文獻標志碼：A 文章編號：2096-2789（2016）11-0007-03
2013 年1 月，滲漏場地附近農民進行農田灌溉時，
在距成品油輸送管道東側約150m 的灌溉井里發現了油水
混合物，立即將此情況報告了中石油管轄公司。公司迅
速啟動各項緊急預案，展開了滲漏處置工作。當地政府
相關部門也成立了滲漏指揮領導小組，同時報當地公安及
環保等部門。經現場調查后，確定是由密封膠墊老化失效，
造成管道滲漏成品油進入地下，并通過土壤下滲到地下
水面附近擴散，導致附近灌溉井中出現油水混合物。
1 治理采取的地下水修復措施
本次滲漏治理措施主要采用地下水異位修復的代表
性措施- 地下水抽出處理措施。通過井內抽水，形成以抽
水井為漏斗的地下水流場，使地下水污染范圍得到一定
的控制。根據場地內地下水的流速、流向和滲透性，地
下水系統和水文地質概念模型，利用地下水數值模擬軟
件MODFLOW 建立地下水流數值模型及溶質運移模型，
模擬不同布井方案下污染水濃度變化的趨勢。根據模擬
布井方案，結合現場實際情況，在滲漏區域進行抽注水
方案設計。
2 抽注水井優化設計方案
2.1 模型范圍及邊界條件概化
本次模擬計算依據已查明的污染范圍、深度和污染
物濃度特點，針對抽出處理技術中井類型、總抽水量、
注水量，降深與抽水時間之間的關系進行定量分析計算，
在排除不了其它確定因素基礎上對模型進行通用的、簡
單的概化。
模型范圍：以地下水污染范圍（0.5km×0.7km）為
邊界向四周外擴約0.5km，即1km（東西寬）×1.25km（南
北長），面積共計1.25km2。
邊界條件概化：本次模擬將研究區的西部及東部概化
為第二類邊界條件，北部和南部概化為第一類邊界條件
（見圖1）。上部為接受大氣降水、田間灌溉入滲的補給
邊界，下部為接受其下伏承壓水越流補給的補給邊界。
圖1 模型平面網格剖分及邊界條件概化
2.2 模型參數選取
建立數值模型的關鍵是模型參數的確定，通常情況通
過野外和室內試驗確定。本次滲透系數是根據滲漏區所做
水文地質勘察工作獲取的參數范圍合理選取，其他參數
取值主要根據水文地質試驗及收集的相關資料類比確定，
具體參數見表1。
表1 模型參數取值
層號
Kx
縱向
滲透系數
（m/d）
Ky
橫向
滲透系數
（m/d）
Kz
垂向
滲透系數
（m/d）
Sy
給水度
Ss
儲水系數
Kd
分配系數
（L/mg）
D
彌散度
（m）
1 15 15 1.5 0.08 1E-5 2E-7 20
2 0.001 0.001 0.0001 0.08 1E-5 2E-7 20
2.3 模型的識別與驗證
模型校驗是運移模擬的靈魂，是進一步模擬預測的基
礎，制約著結論預測的合理性。本次模擬的地下水位線
與實測的地下位線基本吻合（見圖2、圖3），因此模型
驗證結果證明所建立的數學模型、邊界條件、水文地質
參數和源匯項的確定都是較為合理的。初始污染羽根據
實際的污染范圍進行校驗（見圖4），可以在此基礎上進
行下一步抽注水方案的優化設計。
2.4 確定最優抽注水方案
根據現場已有的13 口抽水井，新增加3 口注水井，
井深20m，結合現場的實際污染情況及前期處理情況，
將場內所有井的抽注結合方式進行調整，并通過數值模
擬的方法尋求最利于減少污染物并能達到修復目標值的
抽出- 處理最優方案。
通過對不同方案的模擬計算，最終確定最優的抽注
水井布置方式，即在漏油點附近新增3 口注水井，場地
內的抽7 和抽8 作為注水井，抽6 作為抽水井，其余抽1、
抽2、抽3、抽4、抽5、抽9、抽10 全部抽水，井的布
設見圖5，控制水位降深不超過5m。其中，設計的注水
井注水量為200m3/d，抽6 抽水量為300m3/d，抽5 和抽
9 的抽水量為150m3/d，抽4 和抽10 抽水量為120m3/d，
抽1、抽2 和抽3 的抽水量為130m3/d。抽水井降深大于
5m 時停止抽水，停后觀測水位（每隔半小時觀測1 次），
當水位上升至距初始水位1m 時，再次進行抽水，如此
反復。使油跡聚集于降落漏斗范圍內，并根據孔內積油
的情況抽取表面油跡，通過吸油達到減少含水層中油跡
含量，阻止油跡向周邊徑流和擴散，并逐步縮小油跡范
圍（見圖5）。
根據設計的最優抽注水方案對場地污染羽及污染濃
度變化的模擬結果見圖6 ～ 14。根據數值模擬的結果顯示，
DOI:10.19537/j.cnki.2096-2789.2016.07.003
·8· | 研究成果 | Research Findings 2016 年 11 月
圖2 實測地下水等水位線圖3 模擬地下水等水位線圖4 模型初始污染羽平面圖
圖5 抽注水井布設平面圖
圖6 第30 天污染羽及污染物濃度變化圖8 第180 天污染羽及污染物濃度變化
模擬過程中，隨著抽注水的進行，工作區污染羽的面積總
體上隨時間的增加逐漸減小，開始時間污染物濃度變化
較大，時間越長，污染物濃度變化越小，大約在1460 天
左右達到修復目標值。此種方案下污染物濃度減小所用
的時間最短，抽出- 處理效果最好。
3 結束語
數值模擬只是預測污染物未來的運移趨勢，由于各種
主觀及客觀原因，模擬的結果和實際情況存在一定的誤
差，不能完全準確地反映污染物達到目標值的時間和濃
度值，后續治理階段應根據現場實際情況和檢測報告的
實際濃度作為處置關閉的時間。
參考文獻：
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作者簡介：葛華（1964-），男，安徽蕪湖人，研究方向：油氣儲
運工程的設計及管理。
圖7 第90 天污染羽及污染物濃度變化
2016 年 11 月 Research Findings | 研究成果 | ·9·
圖10 第365 天污染羽及污染物濃度變化圖11 第545 天污染羽及污染物濃度變化
圖12 第730 天污染羽及污染物濃度變化圖13 第1000 天污染羽及污染物濃度變化圖14 第1460 天污染羽及污染物濃度變化
（上接第6 頁）受剪分析[D]. 湖南大學,2013.
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* 基金項目：國家自然科學基金項目（51622811），浙江省自然科
學基金資助項目（LR16E080001）。
作者簡介：王淵（1970-），男，浙江杭州人，高級工程師，研究
方向：市政道橋工程。
圖9 第270 天污染羽及污染物濃度變化

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