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中国油气项目土地复垦工程类型区划与关键技术

北极星环境修复网  来源:《中国矿业杂志 》  作者:张世文 黄元仿  2019/9/6 9:06:23  我要投稿  

北极星环境修复网讯:土地复垦是落实“十分珍惜、合理利用土地和切实保护耕地”基本国策的重要举措。目前,我国石油天然气项目(以下简称“油气项目”)用地约为176.02万hm2,其中临时用地和永久用地的比值约为2∶1。预计至2020年,国内油气用地总计约为227.56万hm2,其中临时和永久用地将分别达到约2 286万亩和1 127万亩。我国的矿区土地复垦率不足20%,远低于国际上50%~70%。油气项目土地复垦潜力巨大,其复垦对于为坚守18亿亩耕地红线和保护粮食安全发挥了重要作用。

2011年颁布实施的《土地复垦条例》是中国土地复垦发展史上的新里程碑,为完善土地复垦制度提供了重要法律保障。为规范土地复垦各项工作,《土地复垦方案编制规程》(TD/T 1031.1—7)、《土地复垦质量控制标准》(TD/T 1036—2013)、《生产项目土地复垦验收规程》(TDT 1044—2014)等相继出台,极大地推动了我国土地复垦事业的发展。依据《土地复垦条例》,油气项目土地复垦是指对石油天然气生产建设活动损毁的土地,采取整治措施,使其达到可供利用状态的活动。目前,油气项目的复垦研究主要集中于污染土壤修复治理方面,重点探讨石油污染机制与修复技术。由于油气项目特有的点多、线长、面广等用地特征,其工程类型分区和关键技术的研究至关重要。但无论在工程类型分区等基础研究上,还是国家技术标准的研制上,相关专门研究和标准鲜见报道。

一、油气项目土地损毁与复垦特征

1.1 油气项目土地损毁环节与形式

油气项目在勘探、开发和运输等环节影响土地,主要有挖损、压占和污染损毁三种损毁形式(图1)。

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挖损损毁贯穿油气项目的生产建设各个环节,包括道路、管线和井场建设过程中的表土剥离等,这些活动导致原地表形态、土壤结构(土壤水力学性质)、土壤肥力、地表生物等直接被摧毁,对土地资源的损毁是最直接的也是不可逆的;压占损毁是生产建设过程中因堆放剥离物、表土、施工材料等压占、大型车辆碾压、井架井座的建设以及其他设施的修建造成土地原有生产和生态功能丧失的过程;污染损毁是生产建设过程中油污滴落在土地上和泥浆池等池类的废屑等污染物,致使土壤原有理化性质恶化、土地原有功能部分或全部丧失的过程。

1.2 油气项目用地和损毁土地特征

由于油气形成的不可选择性,因此开采位置和占地的不可选择,即通常所说的“地上服从地下”。用地特征决定着损毁土地的特征。

1.2.1 点多、线长、面广

按空间分布特征和用途划分,油气项目用地主要分为井场、油气站(所)等点状用地以及井场道路及油气集输管道等线状用地。井场和站分散分布,且范围广。由于油气开采滚动式生产,往往几百平方千米的采矿许可证范围内,分布着几十到几百个井场。据不完全统计,新疆每个油田的井场数平均在180个,井场之间的距离往往相距很远。截至2016年底,我国陆上油气输送管线达到12万km,单个油田(我国大型油田数量接近20个)的输送管线平均达到5 000km以上。

1.2.2 单宗面积小和输油管线损毁周期长

结合油田实际生产组织,按不同井深级别分别确定采油井场长度、宽度和使用面积。根据2017年1月1月原国土资源部颁布实施的《石油天然气工程项目用地控制指标》,根据不同地貌和井深,用地面积控制在1 000~12 000 m2,同一井场每增加一口井,在单井井场用地面积基础上增加不超过20%,油气项目单宗面积小。石油天然气管道的埋深一般为0.8~1.5 m,管道铺设后,土地生产力需要三至五年才能恢复;且管线的使用年限长,通常可使用八十到一百年,管线的散热会对地面植被生长或产量造成影响。

1.2.3 用地不确定性

油气勘探开发项目属于风险性滚动投资项目,油气分布具有不确定性,勘探开发具有渐进性,且需要根据不断变化的行业特点调整钻井和配套设施建设,因此其用地位置、规模以及对应的地表特征等具有不确定性。据近年来原国土资源部评审的油气项目和生产实践不完全统计,以5年为一个规划期限,实际开发建设位置、规模等完全一致的占规划数量的60%不到。

1.3 油气项目土地复垦特征

1.3.1 统一规划、源头控制、防复结合

油气项目不同于一般生产区相对集中的矿山,其生产也具有特殊性,点多、接触面小,且为液体矿产,统一规划、源头控制和防复结合至关重要。临时用地在施工进场前即做好工作预案,重点施工区域剥离耕作层30~50 cm集中堆放用于撤场后复垦,应铺设防渗布防止污染,尽量不占、少占耕地。临时性用地发生污染,依照政府文件与被污染户签订一次性赔偿协议,及时退耕、当场解决,不留遗患。

1.3.2 尽量与周边保持一致,恢复原状

考虑到油气项目用地点多、面广、单宗用地面积小等特征,复垦方向确定时应与原土地利用类型和周边利用方向尽量保持一致,特别是油气输送管线,这也和《土地复垦方案编制规程第5部分:石油天然气(含煤层气)项目》(TDT 1031.5—2011)确定原则一致。

1.3.3 用地的特殊性导致政策阻力大

油气项目用地包括临时用地和永久用地两类,临时用地使用时间短,权属不变,工程建设后及时复垦,并归还原土地权利人。永久土地征收后成为国有资产,权属发生变更,变为上市公司的资产。而油气田多隶属于国有企业,因此,涉及到国有资产处置、权属变更、土地利用规划调整等一系列问题,所以无法明确其复垦责任。

二、油气项目土地复垦工程类型区划

2.1 工程类型区划理论与方法

工程类型区为一种由自然和社会经济共同决定的工程类型空间。油气项目土地复垦工程类型区是具有地域差异和工程组合特征的单元,是根据油气项目损毁土地再利用限制因素、复垦目标、地域特征、工程内容和组合相对一致的空间单元。区划的主要理论包括地理地带性规律、区域分异规律、集合论、信息编码理论等。地理地带性规律是一切自然地理区划的基本理论基础,控制地理区域内在相似性或差异性。区域分异规律产生区域的差异性和均衡性。随着数字技术和定量化方法在区划中的应用,其他学科的理论也成为地理区划的理论基础,如集合论、信息编码理论等。

常用的区划方法有自上而下和自下而上两种。实际在区划过程中,两种方法相互补充。具体的方法包括部门区划叠置法、地理相关分析法、主导标志法等。无论采用何种区划方法,应明确地域结构的层次性,须重视各层次、各区域单位中的地域结构研究。确定划区的具体指标和标志,划出各区域的界线。

遵循“主导因素、相似性和差异性、地域完整性”等原则,以复垦再利用的限制因素(土壤、地貌、气候等)为辅助指标,以复垦方向(农业综合区划)为主导标志,综合其他分区成果,采用自上而下和自上而下相结合划分方法,提出了适合我国油气项目土地复垦工程类型区划技术路线以及区划方法(图2)。

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我国油气项目土地复垦工程类型区划包括一级、二级和三级的三级层次体系。一级工程类型区突出地域特征,以油气空间分布和自然地理区划为划分因子,通过空间叠置形成;二级工程类型区突出复垦再利用方向,体现地域特征,以农业利用主导因子,以土壤、地貌和气候为辅助划分因子,根据主导因素和地域分异理论,参考其他类型区划成果,确定二级工程类型区;三级工程类型区主要服务于特定区域特征条件下土地复垦项目目标和建设内容的确定,根据油气项目损毁土地再利用限制因素、复垦目标和特征,以土地平整、田间道路、农田水利、田间防护和生态保护等工程类型为依据,对叠加图进一步分析,并结合其他相关分区结果和工程组合模式情况形成分区底图。

2.2 我国油气项目工程类型区划

收集并矢量化土壤类型、农业区划、气候带等图件,基于前文提出的油气项目土地复垦工程类型区划技术路线,完成我国油气项目土地复垦工程类型分区。

我国油气分布区域划分为9个一级工程类型区,分别命名为东北区、内蒙古及长城沿线区、黄淮海区、黄土高原区、长江中下游区、西南区、华南区、甘新区和青藏区,代码为Ⅰ Ⅱ Ⅲ……Ⅸ。在此基础上,划分成38个二级工程类型区,代码为一级工程类型区代码+1,2,3,……,n(n为同一一级工程类型区下分的二级工程类型区数量),二级工程类型区命名规则为区域名称+地貌类型+气候带+土壤类型+主导利用方向。如Ⅰ东北区下分:Ⅰ1辽宁平原丘陵湿润、半湿润棕壤、褐土农林区;Ⅰ2松嫩三江平原湿润、半湿润暗棕壤、黑土农业区;Ⅰ3兴安岭湿润、半湿润暗棕壤、黑土林区。

东北区水土资源丰富,复垦方向以耕地为主;内蒙古及长城沿线区水土资源匮乏,复垦方向以草地为主;黄淮海区水土资源丰富,土壤类型以潮土和褐土为主,复垦方向以耕地为主;黄土高原区土源丰富,水源匮乏,水土流失严重,复垦方向以耕地为主,林草辅之;长江中下游区水土资源丰富,复垦方向以耕地为主;西南区土源匮乏,水源丰富,复垦方向以耕地、草地为主;华南区水土资源丰富,复垦方向以耕地为主;甘新区水土资源极其匮乏,复垦方向以草地为主;青藏区土源匮乏,水资源丰富,以草地为主要复垦方向。

三、我国油气项目土地复垦关键技术与要求

根据油气项目的用地和损毁土地特征,结合土地复垦相关通用标准和研究成果,基于典型案例研究分析,复垦关键技术包括工程技术(表土处置、清基翻耕工程、覆土工程)和生物化学措施(污染防治、土壤培肥、林草恢复工程)两类六种(表1)。

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3.1 工程技术与要求

3.1.1 表土处置

表土处置是指在油气项目生产建设过程中,对表土进行采集(表土剥离)、存放(表土堆放)的过程。由于道路和管线属于线性工程,且管线在施工过程中一般采用分层剥离,分层回填的方式,表土处置主要针对井场和场站等点状用地类型。剥离表土的厚度依据土壤性质情况、土源需求量来确定,原则上不小于30 cm,对于东北、黄淮海平原区,土层较厚和较肥沃区域可以适当增加剥深;剥离表土以带状就近堆放于剥离表的井场临时用地区,堆存期不得超过6~12个月。

3.1.2 清基翻耕工程

在建井结束、井场临时用地主体工程完毕后,对井场临时用地进行地表废弃物清理;在井场闭井工程完毕后,对井场永久用地进行地表废弃物清理。清理厚度不低于50 cm。保证复垦为耕地砾石含量不高于5%,复垦为林草地的不高于15%。深翻厚度30 cm,采用人工平整并使之自然。

3.1.3 覆土工程

根据建设时表土处置和当地土源情况,合理确定是否进行覆土。直接覆土不低于30 cm,耕地不低于50 cm;根据所在地区和土源情况,对于土源丰富的区域,可适当增加覆土厚度;覆土可采用直接覆土、穴状或带土坨等方式。覆土土源质量满足《土地复垦质量控制标准》(TD/T 1036—2013)。由于油气项目的特征,一般不外购土源,土源缺乏时可将岩土混合物覆盖在表层,用于造林,只需在植树的坑内填入土壤或其他含肥物料。当用机械整平时,尽量采用对地压力小的机械设备,并在整平后对覆土层进行耕翻。

3.2 生物化学措施与要求

3.2.1 土壤培肥

培肥工程主要包括增施有机肥和无机肥。由于油气项目的点线分布,无法大面积进行培肥,不宜采用秸秆还田或种植绿肥等培肥方式,宜采用添加有机肥进行培肥;每亩地化肥使用量不低于500 kg。增施无机肥类型和用量应结合当地土壤供肥和作物的需肥情况来确定。土壤培肥主要针对管线和井场,特别是管线。

3.2.2 污染防控措施

坚持预防为主,修复为辅的原则,根据可能存在的污染类型和环节,采用差别化、针对性的预防措施。对于污染严重的区域,应铺设隔离层后覆土,隔离层厚度应为30~50 cm。对于已产生污染的区域进行调查评价工作,具体调查评价流程和技术方法可参考《场地环境调查技术导则》(HJ 25.1—2014)、《污染场地风险评估技术导则》(HJ 25.3—2014)等。

3.2.3 林草恢复工程

综合提出植被类型,植被类型尽量为当地的适生和先锋植被,且尽量与周边保持一致。选择具有较强的适应能力、固氮能力,且根系发达,有较高的生长速度的植被类型。配置的植被能够保持水土、增加土壤肥力,建立稳定的生态系统。植被栽植工程设计包括混交方式、造林方式、整地方式和整地规格、造林密度或播种量、苗木规格等。林草恢复3~5年后,林地郁闭度应高于0.3,各类树种的造林密度应符合《生态公益林建设技术规程》(GB/T 18337.3—2001)的要求,草地播撒培育应符合《人工草地建设技术规程》(NY/T 1342—2007)。

四、结 语

以我国石油天然气项目土地复垦为对象,基于历史数据和文献统计分析,归纳我国油气项目用地和土地损毁具有点多、面广、线长、单宗面积小和输油管线损毁周期长以及用地不确定性等特征;针对损毁土地特征,油气复垦应统一规划、源头控制、防复结合;尽量与周边保持一致,恢复原状;用地的特殊性导致政策阻力大。以复垦方向为主导标志,采用自上而下和自下而上相结合,提出了适合我国油气项目土地复垦工程类型区划的技术路线以及区划方法。根据确定的技术路线,将我国油气项目土地复垦工程类型划分为9个一级工程类型区和38个二级工程类型区;针对不同工程类型二级区,明确了涵盖工程技术和生物化学措施的油气项目关键复垦技术和要求。油气项目复垦关键技术包括工程技术(表土处置、清基翻耕工程、覆土工程)和生物化学措施(污染防治、土壤培肥、林草恢复工程)两类六种。

原标题:中国油气项目土地复垦工程类型区划与关键技术

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