石油资源开发水土保持功能影响研究

刘洋+王甲山

摘要：水土保持补偿以水土保持功能为考量依据。石油开发建设期间按照占用土地面积计征水土保持补偿费比较适当；开采期间以生产井占地面积计征水土保持补偿费，对生产期间落地原油、注水采油、水力压裂带来的水土保持功能损害考虑不够，计征依据存在一定的局限性。结合样本油田，根据开采过程对水土保持功能的损害度及影响年限，评估年单位石油产量所损耗的水土保持功能服务价值。开采期间应根据水土保持功能服务价值计征水土保持补偿费，适当拓宽补偿渠道，坚持环境经济型石油资源开发模式，建立长效补偿机制。

关键词：油气资源开发；水土保持功能；生态服务价值；生态补偿

中图分类号：F062.2 文献标识码：A 文章编号：1673-5595（2017）03-0001-06

《中华人民共和国水土保持法》明确将水土保持补偿费定位为功能补偿，而非对水土流失造成经济损失的补偿，从法律层面突出了水土保持功能补偿的重要地位。水土保持功能在学理上和法理上有不尽相同的解释。从学理上看，水土保持功能是陆地生态系统所固有的一种自然属性。从法理上看，水土保持功能指水土保持设施、地貌植被所发挥或蕴藏的有利于保护水土资源、防灾减灾、改善生态、促进社會进步等方面的作用。[1]法理的解释倾向于人类的需要和偏好，更注重水土保持功能的社会属性。石油资源开发是对已探明油田实施产能建设和石油生产的经济活动，其开发过程扰动资源富集区原始的自然环境、地质地貌和水文情况，对水土保持功能产生很大影响，生态损失难以准确估量。石油资源开发造成人为影响和破坏生态系统，使水土保持功能下降或丧失，水土保持生态补偿即要求针对资源开发行为产生的外部性进行弥补，也就是对所影响的水土保持功能进行补偿。

一、文献回顾

中国石油资源开发对水土环境影响的研究主要侧重于水土流失和各类污染，可概括为两个方面：一是针对勘探开发、输油管道建设、石油开采的某一阶段或某一开采技术造成水土流失或污染进行定量研究。李昌林等结合石油长输管道工程特点，提出了水土环境影响评价的重点和评价方法。[2]易莉等从石油开发建设和开采两个阶段出发，分析了吐鲁番地区油田开发对土壤、水环境的影响。[3]顾廷富等认为落地原油对土壤造成立体污染，污染横向迁移呈辐射状分布，纵向迁移范围距土壤表面达10 cm。[4]赵修军等从地下水位下降、漏斗面积扩大、地面沉降、地表变形、水土污染五个方面阐述了注水采油的环境问题。[5]二是基于对不同地区石油资源开发形成水土流失问题的分析结果，探讨对策。刘大平等模拟分析了大庆油田开采导致当地水文地质环境恶化的影响过程，提出了规避和修复措施。[6]李永红等研究了新疆维吾尔自治区能源开发建设项目水土流失危害，提出了治理对策。[7]

因此，深入研究石油资源开发对水土保持功能的影响，对评估水土保持补偿费标准、优化水土保持补偿制度有所裨益。

二、石油资源开发对水土保持功能的影响分析

考虑到石油资源开发过程对水土保持功能的影响对象、表现特点和损害程度不同，水土保持补偿费征收使用管理办法应将石油资源开发划分为建设期和开采期，并计以不同征收比例。

（一）建设期间

建设期间主要是勘探活动、地面工程建设和油气管道建设对水土环境的影响。石油生产建设项目的建设期间，包括后续加密井及后续集输工程建设期间，对地表水土保持设施、地貌植被造成损坏，水土保持功能难以恢复。

勘探活动对水土保持功能构成一定威胁。勘探活动是石油开采的第一个关键环节，其目的是识别和探明地质情况和油气储量。相比其他阶段，勘探过程对水土环境的影响较小，但也不排除产生一定的地表扰动和水体污染问题。地震勘探具有施工范围广、流动性大、燃油消耗量多的特点。钻探产生的泥浆和岩石碎屑、爆炸排放的含氮气体及钻井作业中的油料泄露还对周边地表水和地下水质产生污染。

地面工程建设对水土保持功能造成一定危害。地面工程建设阶段具有工程复杂、差异大、占地广等特点，危害性表现为：（1）长期占压地表。地面工程建设需要在地面布设大量配套工程，长期占用大量土地，如大庆油田因长期占地导致大庆市沙化、盐碱化、草质退化的“三化”草场占草场总面积的78.1%[8]。永久性用地的占压使原有植被地貌和水土保持设施无法恢复，导致地表水土保持功能严重受损。工程建设自油田产能建设开始到油井报废，短则二三十年，长则上百年甚至更长。临时性用地在使用结束后通过人工措施基本能够恢复土壤植被的自然力。（2）加速水土流失。井场、站场、道路、管沟开挖等建设施工扰动相对稳定的地表，使土壤疏松并产生一定裸露面积，加速了土壤的水力侵蚀和风蚀沙化。（3）降低植被和土壤生产力。地面建设施工中要铲除植被、开挖地表、翻动土壤，造成植被的毁坏。被扰乱的地表土壤层有机质和黏粒的含量减少，导致土壤养分含量降低，从而影响植物生长。施工装载、搬运中产生的扬尘降低了植被和土壤的生产能力，从而影响水土保持功能。

输油管道建设对水土保持功能造成一定损坏。与普通的工程建设不同，油气长输管道工程建设项目具有经由区域多、类型变化大、时空差异大等特点，对施工沿线生态资源、水文环境、地质资源环境均造成一定破坏。具体表现为：（1）改变土壤结构和性状，加剧土壤侵蚀。输油管道多采用沟埋式，开挖部分的土壤团粒结构和表土层受到直接破坏。管沟下挖、挖土堆放、弃土的混合，扰动改变上、下层土壤的层次和质地。土壤扰动还会加速管道附近土壤的退化，使其防风固沙能力下降，加剧土地侵蚀。土方回填时，由于机器碾压导致土壤固结，改变了土壤的紧密度，降低了水土保持功能。（2）植被覆盖率下降，降低水土保持功能。在输油管道施工中，作业区的植被包括地上部分和地下根系或被直接毁坏或间接导致死亡；管沟外的植被由于挖土堆放、施工车辆和器具碾压、人员踩踏等造成地面以上部分难以存活，只留下根系。建设活动结束后，虽然会对部分临时占地进行植被恢复，但由于林龄较短、林层较少、恢复植被品种单一，短期内很难达到原地貌植被的水土保持功能。人工植被取代天然植被后，植物多样性受到破坏，种群减少，生态系统极不稳定，水土保持功能严重下降。（3）损坏水土保持设施，区域水土保持功能受损。如西部原油成品油管道工程甘肃段管道铺设过程中损坏水土保持设施面积约6577. 9 hm2[9]，榆林—濮阳—济南输气管道工程损坏水土保持设施面积3735.65 km2[10]。管道铺设施工会引发地表形态大面积改变，导致地面已经形成的各种水土保持设施受到严重破坏，水土保持功能因此受损。

（二）开采期间

开采期间主要是原油开采和集输对水土环境的影响。此阶段已建成的管道、站场、处理厂、油井等设施基本固化并投入运行，对地表扰动和植被破坏程度减轻，对水土保持功能的影响更为隐蔽和难测定。

落地原油降低水土保持功能。落地原油是石油资源开采过程中因试油、修井、洗井、油井喷溢、管线泄漏而未进入集输管道、散落在地面的原油。原油进入土壤后，污染土壤，影响土壤的通透性，阻碍植物根系的呼吸与吸收，减少土壤肥力，影响植物生长，降低土壤水土保持功能。（1）污染土壤。落地原油为数百种物质组成的混合物，其中环境优先控制污染物和美国协议法令规定的污染物达30多种。虽然现代钻井工艺技术实现了流出原油直接排入计量罐或排污坑，双层防渗不接触土壤，但落地原油仍是土壤污染的重要因素。土壤遭受污染后，污染物被植被吸收，在植物体内积累残留甚至导致植被的死亡。土壤污染后，因雨水冲刷、淋溶、渗漏进入地下和地表水体，从而污染水源。石油类污染物如过量过快地进入土壤，超过其自净承受能力，将最终导致土壤资源的枯竭。（2）增加侵蚀动力。由于石油黏度较高，进入土壤后将会引起土壤理化特性的變化，聚合土壤颗粒呈较为致密的团状结构体，堵塞土壤孔隙，降低土壤透水性及含水率，降低水土保持涵养水源的功能。土壤入渗和持水能力的降低，将导致地表径流量增加，降雨形成的地表径流汇流时间缩短，易产生水土流失。地表径流是水土流失的重要动力，其变化对水土保持功能的影响不容忽视。

注水采油破坏水土保持功能。油田特别是低渗透油田采出1 t原油大约需要注水2～5 t，开采中后期注水还要增加，导致油区水资源供给不足，地下水位下降，水域面积变小，其对水土保持功能的影响在局部地区表现突出。注水采油方式导致中国北部主要石油产区不同程度地存在地下水位下降。大庆油田每年高强度注水4×107～5×107 t，形成区域性大面积地下水下漏斗[11]。中原油田濮阳市2012年检测漏斗中心最大水位埋深28.3 m，相比2008年漏斗中心向西扩展了500 m左右。[6]长庆油田庆阳市地下水可采量为2.1×107 m3，实际取水量已超过可采量，达到2.822×107 m3。[12]地下水位下降会对地表植被构成严重威胁，地下水埋深度直接影响与植被生长关系密切的土壤水分与养分，土壤水分大量漏失，严重影响地面植被与树木的正常生长。地下水的过度开采容易引起地面沉降、塌陷和地裂缝，损坏地表的水土保持设施。

水力压裂损害水土保持功能。水力压裂法是油气开采的一项比较先进、成熟的增产技术，是目前开采天然气尤其是页岩气的主要方式，要大量掺入化学物质和压力液高压注入地下井，对岩石构造进行液压碎裂以释放天然气。具体损害有二：一是压裂废液易对水体造成危害。压裂废液中包含已知的人类致癌物如甲醛、萘、二甲苯、甲苯、乙基代苯等，水力压裂可能造成压裂液中的化学物质融入地下水。操作结束后会有15%～80%回流地表，这些返排水的处理难度较大，处理不当会对地表水造成污染。[13]二是可能伴生地震。水力压裂诱发地震的可能性和机理目前还处于研究探索阶段。油气开采因大量向地下注入高压水等液体冲击页岩层，使岩层爆裂，可能因打开地下深部的腔隙和裂缝而引发地震。美国地质调查局通过分析导致地震频率变化的可能性原因，得出了地震频发地点是注水井废水排放大量增加地区的结论，并解释了为什么人为向岩层注水可能导致断层发生“跳跃”，断层压力过大，造成板块滑动而引发地震。①

（三）建设期间和开采期间对水土保持功能影响对比分析

石油资源开发不同阶段对水土保持功能的影响因子和损害程度有一定差别，主要表现为：

一是显现时间不同。建设期间对地表水土保持设施的损坏是严重的，影响范围虽仅在建设区局部，但破坏力较大。开采期间的影响则需要一个缓慢积累的过程，有些问题直到石油资源开发中后期，甚至开发结束后若干年才会显现，具有很强的滞后性和隐蔽性，其影响范围可能会积累扩大成为区域性的生态环境问题。

二是影响因子有区别。建设期间以直接占压地表、扰动土地、毁坏植物和破坏水土保持设施为主，对地形和土壤因子有一定负面影响，扰动性和破坏程度较为明显。开采期间则以污染土壤、水体、挤占生态用水为主，对土壤、水体、植被、地形地貌等因子有一定直接或潜在影响。生态因子固有属性被破坏直接影响水土保持功能的发挥。

三是定量估算难度有差异。建设期间的影响主要与勘探范围、地面及管道建设面积有关，影响程度基于占地面积评估具有一定的依据性。开采期间的影响与产量有一定关系，同等条件下产能规模越大，油井数量越多，落地原油、注水采油、水力压裂、含油污泥处理等对水土保持功能影响就越大，但是与产量并不是绝对正比关系。整体而言，生产阶段的影响难以显现且难以评测，加上不可预见的油田突发事故，水土保持功能影响的定量估算难度很大。

石油生产建设不同阶段对水土保持功能影响方式和程度有所不同，因此水土保持补偿费应分别征收。建设期间以直接占压地表、扰动土地、毁坏植被和破坏水土保持设施为主，其破坏性较为明显，按照征用占地面积计征石油开发建设期间水土保持补偿费比较适当；开采期间按生产井占地面积计征主要体现为对扰动土地、损坏水土保持设施和地貌植被的补偿，而对生产期间落地原油、注水采油、水力压裂带来的水土保持功能损害考虑不够，计征依据存在一定的局限性。

三、石油资源开采期间水土保持功能价值影响评估

为了明晰石油资源开发开采期间对水土保持功能的影响程度，笔者参考北京林业大学测算的各地区单位土地面积水土保持功能服务价值数据，结合样本油田，评估开采期间石油产品单位产量所损耗的水土保持功能服务价值，以期为科学制定能源开发水土保持补偿制度提供标准参考。

（一）参数的确定

尽管注水采油、水力压裂等因素对水土保持功能产生很大影响，但因其长期性、隐蔽性、难监测的特点，难以获得较为系统的数据，本次评估暂不考虑，仅通过样本油田现场调查可获得的数据对永久和临时占压土地而导致的石油生产区水土保持功能损失及落地原油污染进行价值评估。

1. 单位土地面积水土保持功能服务价值

中国水土保持功能服务价值的评估已取得了一定成果，由于研究方法、数据来源、样本区域选择的不同，评估结果差别很大。霍学喜等运用Panel Data模型评估的2000—2004年陕西省单位土地面积水土保持服务功能价值为51.69元·（m2）-1[14]；余新晓等采用多种评估方法估算的2004年中国土地单位面积水土保持生态服务价值为0.022元·（m2）-1[15]；何静等测算的新疆地区单位面积水土保持生态服务价值为0.073元·（m2）-1[16]。北京林业大学关于水土保持功能服务价值的评估，是目前国内此研究的最新成果，经对比分析，其测算结果也较为客观，故本文采用北京林业大学对部分省区市每年单位土地面积提供的水土保持功能服务价值作为评估的基础数据，见表1。

2. 影响时间和程度

永久占地的影响在油田建设期间最为突出。建设结束后，虽然部分地面占压设施将被拆除，但大致经过10年才能逐步恢复到原有水土保持功能价值水平。由于油田是滚动开发，存在边生产边建设的情况，故无法严格区分建设期和开采期，水土保持功能一般按照服务期+10年计算。永久占地多建设基础设施，对原有土地水土保持功能的影响历时长且破坏性大，保守计算，服务期按损失水土保持功能服务价值的90%估算损害程度②，结束后逐年递减，至影响期末为0。

临时占地可随时间推移逐渐还原，恢复水土保持功能原有水平。虽然《中华人民共和国土地法》第57条规定临时占地不得超过2年，但石油资源开发因其开采时长的特殊性需占地3～10年，一般不超过15年。本次测算的影响时间按服务期1/2计算，按30%估算损失水土保持功能服务价值程度。②

落地原油的影响隐蔽且持续时间较长，短期内污染效果并不一定显现，按10年累积达到污染范围，一直到油田报废后20年以上才能通过生态系统降解自愈恢复到原有水土保持功能服务价值，影响时间按服务期+20年计算。②落地原油影响程度按水土保持功能价值的30%估算损失，开采期后逐年递减至影响期末为0。

各油田区块的设计生产服务年限差别很大，实际年限取决于油藏储量，一般在15～50年不等，本文以样本油田 “木头油田木152等5个区块”的设计生产服务年限15年为例，以较低年限进行估算。

3. 落地原油影响面积

以前落地原油一般堆放在油井周围或被简单覆盖，污染面积较大。油井周围40 m范围内污染最重，占总量90%，而随着距离的增大石油烃等污染浓度的测定明显降低，横向迁移150 m污染基本消除。顾廷富等对大庆油田落地原油对土壤污染的调查中得出数据，落地原油单口油井污染面积达7.1 hm2。[4]近几年石油企业在生产过程中注重对含油污泥的及时回收，污染情况得以缓解，但问题仍然存在。高赞东在对东营油气区水土污染的调查中发现，被落地原油、含油污泥污染的油井占调查单位的90%以上，单井污染面积约0.78 hm2；较新的油区单井污染范围基本是井场范围（约0.2 hm2）。[17]本次测算落地原油单口油井污染面积按0.5 hm2计算，不考虑原油运输、集输和事故等可能泄漏的情况。

（二）样本数据及测算过程

根据中国油田的分布情况，评估从黑龙江、吉林、山东、陕西、新疆选择5个样本油田，基本数据见表2，测算过程见表3。

（三）测算结果

根据样本数据估算，单位石油产量损耗水土保持功能服务价值量为21.07～98.41元·t-1·a-1，平均82.78元·t-1·a-1，见表4所示。

四、结论和建议

石油资源开发对水土保持功能造成一定影响，建设期间与开采期间的影响表现和定量评估均差别较大。建设期间以直接占压地表、扰动土地、毁坏植被和破坏水土保持设施为主，其破坏性较为明显，可依据占地面积进行评估；开采期间存在占地和落地原油污染问题，测算的油气生产期间单位产品每年所损耗的水土保持功能服务价值为21.07～98.41元·t-1，如将注水采油、水力压裂、原油集输和事故等考虑在内，测算结果将大得多。应采取有效措施减少石油资源开发对水土等生态环境的损害，在资源充分利用的同时，尽量降低对水土保持生态服务功能负外部性的影响。为此，提出建议有三：

其一，优化水土保持补偿费制度。一是石油开采期间依据吨油产量计征。本文前已述及，开采期间除占压、扰动土地外，落地原油、注水采油、水力压裂带来的潜在地质危害和污染等损害在计算水土保持补偿费时也应一并考虑，对水土保持功能的影响用产量衡量更加科学，建议水土保持补偿费由生产井占地面积计征改为按年原油产量计征。二是水井、勘探井面积应并入考虑。油气资源开采期间的水井、勘探井数量不容小觑，其一定程度威胁水土保持功能，但现有水土保持补偿费的计征中并未体现，如果按照生产井面积征收，可考虑将水井、勘探井按面积一定比例的折损适当征收。三是拓宽水土保持补偿渠道。除现有的资金补偿外，建议增加技术补偿、政策补偿、实物补偿等方式，加强水土保持综合防治工作和对石油企业的补偿。此外，各地区单位石油产品水土保持生态服务功能价值差别很大，应区别对待，不宜搞“一刀切”。

其二，坚持环境经济型石油资源开发模式。近年来，石油企业在生产建设活动中坚持把推行清洁生产作为一项长期的技术政策，严格执行建设项目环境影响评价和环境保护“三同时”制度，取得了一定成果。除此之外，还应进一步统一规划油田区块，通过勘探技术协作攻关提高探采成功率，采用高新技术成果提高油气采收技术，建立资源核算与环境核算制度，探索创新环境经济型油气资源开发模式。

其三，建立石油资源开发水土保持补偿长效机制。石油资源开发水土环境问题存在已久，防治补偿机制是一项艰巨的长期性和复杂性的社会系统工程，关系多方面的经济和社会利益。政府应加强对水土保持补偿机制重要性的认识，进一步加大监督管理；石油企业应将保护胜于治理的认识贯彻到决策层、规划层、执行层、生产施工层，在石油开采各个环节筑起少占地、少扰动、少污染、多技术、多控制、多评价的防御线，尽可能降低对水土保持功能的影響。

注釋：

① 参见Simon J. A.和Fleming M. E.的Editors Perspective： Shale Gas，Development： Environmental Issues and Opportunities， 2011年版。

② 参见2013年8月石油开采水土保持功能影响评价研究课题组的《石油开采水土保持功能影响评价报告》。

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Research on the Conservation of Soil and Water Under the

Development of Oil Resources

LIU Yang1， WANG Jiashan2

（1.Qiqhuangdao Campus， Northeast Petroleum University， Qiqhuangdao， Hebei 066004， China；

2.Economic and Management Institute， Northeast Petroleum University， Daqing， Heilongjiang 163318， China）

Abstract： Soil and water conservation compensation is based on its conservation function. It is appropriate to collect the compensation for soil and water conservation according to the occupation of land area during the development and construction of oil. However， it still has questions to collect the compensation for soil and water conservation according to the area of production wells. The damages of ground crude oil， water flooding oil recovery and hydraulic fracturing to soil and water conservation during production are ignored. So the collection basis has some limitations. Taking the sample oilfield and the damage and its influence time into consideration， it is supposed to evaluate the service value of soil and water conservation that annual oil production consumes. It is advised to collect the compensation for soil and water conservation according to annual oil production when mining. It proposes to appropriately widen the compensation channel， adhere to the environmental and economic oil resources development pattern and build long-time compensation mechanism.

Key words： oil and gas resources development； soil and water conservation function； ecological service value； ecological compensation