試論《飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》在大曹莊管理區(qū)的應(yīng)用

李秀麗，韓廷印

(河北省邢臺(tái)水文水資源勘測局，河北 邢臺(tái)054000)

飲用水水源地是直接關(guān)系人民生命和身體健康的重要基礎(chǔ)，是人與社會(huì)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的根本保證。目前，水資源開發(fā)利用程度不斷提高，水體污染日趨嚴(yán)重，水源水質(zhì)環(huán)境安全受到威脅。盡管各地對(duì)水源的保護(hù)工作都已開展，并取得了一定的成效，但由于受地域、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和水資源總量的影響，飲用水水源保護(hù)工作在立法、執(zhí)法水平和管理手段上差別很大，缺乏統(tǒng)一的保護(hù)規(guī)劃和管理。因此，科學(xué)合理的劃分飲用水源保護(hù)區(qū)、保障飲用水源的水質(zhì)安全顯得極為重要和迫切。

1 自然地理及水文地質(zhì)概況

1.1 地理位置

大曹莊管理區(qū)位于邢臺(tái)市北部，東經(jīng)114°55'～115°02'之間，北緯 37°26'～37°36'之間，距邢臺(tái)市 110 km，土地總面積 80.0 km2。

大曹莊管理區(qū)氣候?qū)儆谂瘻貛О霛駶櫦撅L(fēng)性大陸氣候，多年(1956—2010)平均降水量472.2 mm，多年平均徑流深11.1 mm。年水面蒸發(fā)量1 030 mm，多年平均干旱指數(shù)為2.24。降水量年際變化大，年內(nèi)分配極不均勻，汛期(6—9月)降水量約占全年的70%以上。

1.2 水文地質(zhì)條件

大曹莊管理區(qū)屬于華北斷拗中臨清拗陷三級(jí)構(gòu)造單元，項(xiàng)目區(qū)揭露的地層為新生界第四系，為陸相的冰、冰水堆積及沖、洪、坡積物。境內(nèi)基底發(fā)育有北北東向近期活動(dòng)斷裂，將本區(qū)割裂成束鹿隆堯凸起，巨鹿凹陷兩個(gè)四級(jí)構(gòu)造單元。基底構(gòu)造控制著第四系的沉積厚度。垂向上自下向上分為下更新統(tǒng)，中更新統(tǒng)、上更新統(tǒng)及全新統(tǒng)。

2 地下水補(bǔ)徑排及動(dòng)態(tài)特征

大氣降水形成表流流經(jīng)眾多沖溝側(cè)向滲透補(bǔ)給孔隙水，其次為大氣降水或灌溉水通過弱透水層緩慢地補(bǔ)給孔隙水，此補(bǔ)給歷時(shí)長，量值受季節(jié)影響小，分配均勻。第四系孔隙水排泄主要為人工開采和側(cè)向徑流。人工開采近年來以農(nóng)灌為主。該區(qū)地下水位動(dòng)態(tài)變化，主要受氣象因素及人為開采強(qiáng)度的影響。

2.1 淺層地下水

區(qū)域內(nèi)由于近年大氣降水遠(yuǎn)不能滿足工農(nóng)業(yè)的需求，人工開采成為本區(qū)地下水排泄的主要方式，在西北部已形成一定范圍的水位降落漏斗。而從山前向平原流動(dòng)的天然流場被改變。埋深由1991年的19.39 m增大到了36.94 m(2010年)。大曹莊管理區(qū)代表站1991-2010年淺層地下水水位年際變化圖見圖1。

圖1 魚灘頭站1991-2010年淺層地下水水位年際變化圖

2.2 深層地下水

由于長年的開采，深層地下水的流場不再是從西北向東南流動(dòng)，從而地下水改變其流向。埋深由1991年的18.31 m增大到了36.72 m(2010年)。

大曹莊管理區(qū)代表站1991-2010年深層地下水水位年際變化圖見圖2。

上世紀(jì)80年代以來，用水量持續(xù)增加，當(dāng)?shù)氐乇硭忍觳蛔?，淺層地下水近些年一直處于超采狀態(tài)，不能滿足用水需求，因此將深層地下水作為正常水源開采利用。現(xiàn)狀生活飲用水水源均為深層水。

圖2 大曹莊農(nóng)場二分場站1991-2010年深層地下水水位年際變化圖

3 水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及存在的問題

3.1 水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

2010年邢臺(tái)市《水資源統(tǒng)計(jì)年報(bào)表》顯示，2010年大曹莊管理區(qū)全區(qū)總供水量為 1 950.0萬 m3，其中淺層水1 624.65萬 m3，占總供水量的 83.3%，深層地下水 325.35萬 m3，占總用水量的16.7%，無地表水供水量?，F(xiàn)狀該區(qū)地下水供水量大于可開采量1 258萬 m3/a，處于超采狀態(tài)，供水潛力不足。

3.2 水資源開發(fā)利用中存在的問題

進(jìn)入21世紀(jì)，隨著大曹莊管理區(qū)工業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，需水量劇增，水資源供需矛盾突出。以邢臺(tái)水文局在大曹莊管理區(qū)設(shè)立的淺層地下水觀測井為例，21世紀(jì)第一個(gè)五年，由于超采，引起淺層地下水位持續(xù)下降，下降速率為0.72 m/a。21世紀(jì)第二個(gè)五年，淺層地下水位下降速率為1.17 m/a。水資源短缺已成為制約大曹莊管理區(qū)社會(huì)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素。因此，科學(xué)合理地劃分水源地的保護(hù)范圍，確保飲水安全，處理好大曹莊管理區(qū)經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)的發(fā)展與水源地保護(hù)之間的關(guān)系，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。

4 現(xiàn)狀飲用水水源及主要污染途徑

4.1 現(xiàn)狀飲用水水源

大曹莊管理區(qū)以開采地下水為主，城區(qū)供水可分為供水公司統(tǒng)一供水和部分工業(yè)自備水源供水兩部分。供水公司集中供水水源為孔隙水承壓水型水源，現(xiàn)有兩眼水源井，一用一備，供水能力為4 800 m3/d，供水方式為聯(lián)網(wǎng)直供，沒有消毒池和清水池?，F(xiàn)狀供水量為200 m3/d，1號(hào)水源井位于大曹莊管理區(qū)管委會(huì)前的緯六街中央，井深255 m，封井深度130 m，開采段含水層厚度約為35 m，出水量為90 m3/h。2號(hào)水源井位于大曹莊管理區(qū)管委會(huì)院內(nèi)，井深350 m，封井深度120 m，開采段含水層厚度約為48 m，出水量為110 m3/h。

2號(hào)水源井位于大曹莊管理區(qū)管委會(huì)院內(nèi)，水源井周圍較空曠，對(duì)井口進(jìn)行了加高保護(hù)。1號(hào)水源井位于緯六街中央，井口在路面以下，井口以上雖有鐵板保護(hù)，但也不能有效隔絕地面雨洪水、污廢水及其他液體污染物通過井口對(duì)飲用水水源的直接污染危害，建議對(duì)其關(guān)閉。并新建水源井替代1號(hào)水源井與2號(hào)水源井組成一備一用的城區(qū)集中式飲用水供水水源。

4.2 水源地水污染主要途徑

深層水是通過長時(shí)間、長距離滲濾、運(yùn)移、擴(kuò)散，徑流、儲(chǔ)存、積累形成的，對(duì)深層水造成污染的主要途徑有三個(gè)。

(1)側(cè)向徑流污染:位于山前補(bǔ)給區(qū)的地表水和地下水是平原地下水的側(cè)向補(bǔ)給源，一旦受到污染，會(huì)通過側(cè)向徑流給深層水造成一定程度的污染。

(2)垂向越流污染:在現(xiàn)狀開采條件下，上部淺層水水位高于下部深層水水位，形成了上部淺層水向下部深層水的越流補(bǔ)給條件，

(3)人類活動(dòng)造成的含水層污染:開采過程中不規(guī)范，未將淺層水進(jìn)行隔離的深層水井、未嚴(yán)格封閉的工程鉆孔、廢棄水井等人類活動(dòng)造成了地表、淺層水與深層承壓水之間的人為垂向通道。地表雨污水和水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的淺層水可通過人為垂向通道直接污染深層承壓水。此污染途徑已成為深層水的主要污染途徑，具有潛在危害性。

5 飲用水水源地保護(hù)區(qū)劃分

5.1 劃分方法

水源保護(hù)區(qū)劃分常用的方法有兩種，即經(jīng)驗(yàn)法和數(shù)值模型法。水質(zhì)模型法是利用水質(zhì)數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用流體力學(xué)的原理，以及水中污染物質(zhì)的質(zhì)量守恒，建立污染物質(zhì)在水體中的遷移擴(kuò)散方程，研究污染物質(zhì)在水體中的稀釋、擴(kuò)散、遷移、轉(zhuǎn)化規(guī)律，對(duì)污染物在水體中的對(duì)流擴(kuò)散及沿程降解進(jìn)行數(shù)值模擬，得到污染物的空間分布情況，根據(jù)空間分布情況，分析各級(jí)保護(hù)區(qū)內(nèi)水質(zhì)達(dá)標(biāo)情況，一般適用于大型飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分;經(jīng)驗(yàn)法劃分是根據(jù)前人的工作經(jīng)驗(yàn)和國家規(guī)定的水源地劃分原則，直接給定保護(hù)區(qū)范圍的一種方法，一般適用于中小型飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分。

根據(jù)《中華人民共和國水污染防治法實(shí)施細(xì)則》和《規(guī)范》的規(guī)定，地下水飲用水源地按開采規(guī)模分為中小型水源地(日開采量小于5萬 m3)和大型水源地(日開采量大于等于5萬m3)。因該水源地日開采量小于5萬m3，所以采用經(jīng)驗(yàn)公式確定保護(hù)區(qū)半徑。然后再與規(guī)范提供的保護(hù)區(qū)經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行比較，確定水源地安全約束條件，通過綜合分析，最后確定一級(jí)保護(hù)區(qū)范圍。

5.2 現(xiàn)狀飲用水水源地保護(hù)區(qū)劃分

5.2.1 一級(jí)保護(hù)區(qū)劃分

現(xiàn)狀飲用水水源地為孔隙水承壓水中小型水源地，按照《規(guī)范》規(guī)定，劃定上部潛水的一級(jí)保護(hù)區(qū)作為承壓水型水源地的一級(jí)保護(hù)區(qū)，劃定方法根據(jù)上部潛水的含水層介質(zhì)類型，參考對(duì)應(yīng)介質(zhì)類型的中小型水源地一級(jí)保護(hù)區(qū)的劃分方法。因此用下式計(jì)算保護(hù)區(qū)半徑:

計(jì)算公式:R=α·K·Ⅰ·T/n

式中:R為保護(hù)區(qū)半徑，m;α為安全系數(shù)，一般取150%(為安全起見，在理論計(jì)算的基礎(chǔ)上加上一定量，以防未來用水量增加及干旱期影響造成的半徑擴(kuò)大)本次采用200%;K為含水層滲透系數(shù)，m/d;Ⅰ為水力坡度(為漏斗范圍內(nèi)的水力平均坡度);T為污染物水平遷移時(shí)間;d(一級(jí)水源保護(hù)區(qū)取100 d，二級(jí)水源保護(hù)區(qū)取1 000 d);n為有效孔隙度。

滲透系數(shù)k和有效孔隙度n的確定。取水源井上部潛水位至封井深度之間含水層為計(jì)算層段，根據(jù)水源井成井結(jié)構(gòu)圖，計(jì)算段含水層介質(zhì)為粗、中、細(xì)砂多層分布，不同含水介質(zhì)的滲透系數(shù)和有效孔隙度參考《供水水文地質(zhì)手冊(cè)》、《河北地下水》和當(dāng)?shù)匾延谐晒C合取值。最后，根據(jù)各類型含水介質(zhì)厚度，采用加權(quán)平均法計(jì)算綜合滲透系數(shù)k和有效孔隙度n。經(jīng)計(jì)算滲透系數(shù) k值為50.28，有效孔隙度 n為0.172。

水力坡度Ⅰ的確定。根據(jù)河北省邢臺(tái)水文水資源勘測局監(jiān)測的水源井附近淺層水水位資料，計(jì)算出近10年水力平均坡度為 0.001。

經(jīng)計(jì)算大曹莊管理區(qū)城區(qū)集中式飲用水源井一級(jí)保護(hù)區(qū)半徑為58.5 m。計(jì)算結(jié)果與《規(guī)范》中的表2(孔隙水潛水型水源地保護(hù)區(qū)范圍經(jīng)驗(yàn)值，見表1)提供的經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行比較，根據(jù)取水井地層結(jié)構(gòu)柱狀圖，水源地含水層介質(zhì)類型為細(xì)沙、中細(xì)砂、中砂、粗砂多層分布，計(jì)算結(jié)果與《規(guī)范》給定的經(jīng)驗(yàn)值基本一致。為便于規(guī)劃管理，取現(xiàn)狀飲用水源地的一級(jí)保護(hù)區(qū)半徑為60 m，即一級(jí)保護(hù)區(qū):以2號(hào)水源井為圓心，以60 m為半徑的圓形區(qū)域。

表1 孔隙水潛水型水源地保護(hù)區(qū)范圍經(jīng)驗(yàn)值

5.2.2 二級(jí)保護(hù)區(qū)

根據(jù)《規(guī)范》孔隙水承壓水型水源地一般不設(shè)二級(jí)保護(hù)區(qū)。但是，考慮到城區(qū)地下水源地的主要污染途徑是未將淺層水進(jìn)行隔離的深層水井，未嚴(yán)格封閉的工程鉆孔，廢井等人為造成的垂向通道，現(xiàn)狀開采條件下已經(jīng)存在本區(qū)上部潛水通過深淺層混采井這個(gè)垂向通道向深層承壓水越流補(bǔ)給的現(xiàn)象。為防止廢、污水滲融污染水源，危及飲用水衛(wèi)生安全，根據(jù)因地制宜、科學(xué)劃分的原則，應(yīng)劃分二級(jí)保護(hù)區(qū)。根據(jù)上述保護(hù)區(qū)半徑計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式和水文地質(zhì)參數(shù)二級(jí)保護(hù)區(qū)半徑。經(jīng)計(jì)算二級(jí)保護(hù)區(qū)半徑為585 m。為便于規(guī)劃管理，建議二級(jí)保護(hù)區(qū)半徑取600 m，即二級(jí)保護(hù)區(qū):以2號(hào)水源井為圓心，以600 m為半徑的圓形區(qū)域。

5.2.3 準(zhǔn)保護(hù)區(qū)

依據(jù)《規(guī)范》，地下水飲用水源保護(hù)區(qū)的劃分方法的要求，承壓水型水源地，必要時(shí)將水源補(bǔ)給區(qū)劃為準(zhǔn)保護(hù)區(qū)。鑒于城區(qū)地下水源地，主要補(bǔ)給源為山前側(cè)向補(bǔ)給，考慮到通過地下水側(cè)向補(bǔ)給造成本區(qū)水源污染的可能性極小及受行政區(qū)劃的限制等因素，本次不劃分準(zhǔn)保護(hù)區(qū)。

6 建議

大曹莊管理區(qū)飲用水水源保護(hù)區(qū)建立后，為切實(shí)保護(hù)好各級(jí)保護(hù)區(qū)內(nèi)的水質(zhì)，建議盡快完成以下工作:

6.1 加快供排水工程建設(shè)

盡快實(shí)施城區(qū)供水廠及管網(wǎng)建設(shè)工程，提高集中供水普及率;盡快完善排水管網(wǎng)建設(shè)，實(shí)行雨污水分流，提高污廢水收集、處理、利用率。

6.2 加強(qiáng)取用水管理

1)加強(qiáng)取水管理。全面推行集中供水，在保護(hù)區(qū)內(nèi)，嚴(yán)格控制新建深層承壓水取水設(shè)施，嚴(yán)禁建設(shè)承壓水、潛水混合開采項(xiàng)目，避免造成水源地污染通道。

2)加強(qiáng)節(jié)水用水管理。通過用水總量控制、定額管理、階梯水價(jià)等一系列管理制度，實(shí)現(xiàn)水資源合理配置，達(dá)到節(jié)水控污的目的。

3)加強(qiáng)污廢水排放及處理回用的監(jiān)督管理。通過嚴(yán)格污廢水達(dá)標(biāo)排放、收集、處理、利用等環(huán)節(jié)的監(jiān)督和管理，最大限度的消減污染物排放量。

6.3 加強(qiáng)監(jiān)管和應(yīng)急能力建設(shè)

由區(qū)政府牽頭組織，成立一個(gè)由區(qū)環(huán)境保護(hù)局、水務(wù)局、自來水公司、衛(wèi)生局等具有政府行為能力和相關(guān)監(jiān)測資質(zhì)的部門參加的監(jiān)督管理機(jī)構(gòu)，全面負(fù)責(zé)對(duì)飲用水水源的保護(hù)。強(qiáng)化飲用水源保護(hù)意識(shí)，明確各成員單位職責(zé)，完善各項(xiàng)規(guī)章制度，提高管理和執(zhí)法水平。

制定和完善《水源地供水應(yīng)急預(yù)案》，建立健全應(yīng)急指揮系統(tǒng)，落實(shí)處置措施。一旦發(fā)生突發(fā)性污染事件，要及時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急監(jiān)測、緊急處置、信息發(fā)布等各項(xiàng)程序。

6.4 優(yōu)化調(diào)度各種水源、嚴(yán)格水資源管理

在最大限度的保護(hù)利用當(dāng)?shù)厮Y源的同時(shí)，充分利用引江水、中水、雨水資源，做到不同水質(zhì)水源的系統(tǒng)調(diào)度、優(yōu)化配置，實(shí)現(xiàn)城區(qū)水資源的可持續(xù)利用。

深入貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，以水資源配置、節(jié)約和保護(hù)為重點(diǎn)，建立用水總量控制、用水效率控制和水功能區(qū)限制納污“三項(xiàng)制度”，相應(yīng)地劃定用水總量、用水效率和水功能區(qū)限制納污“三條紅線”。強(qiáng)化用水需求和用水過程管理，通過健全制度、落實(shí)責(zé)任、提高能力、強(qiáng)化監(jiān)管，嚴(yán)格控制用水總量，全面提高用水效率，加快節(jié)水型社會(huì)建設(shè)，促進(jìn)水資源可持續(xù)利用和經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與水資源水環(huán)境承載能力相協(xié)調(diào)，保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)長期平穩(wěn)較快發(fā)展。

［1］中華人民共和國環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范(HJ/T338～2007).