盧氏縣集中式飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分研究

張 長，于魯冀，劉春曉

(1.鄭州大學(xué)環(huán)境技術(shù)咨詢工程公司，鄭州 450002;2.鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院，鄭州 450002)

1 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，飲用水安全問題逐步凸顯，因水源地污染而引發(fā)的社會事件屢見不鮮，人民群眾的飲水安全存在重大隱患［1，2］，因此，加強(qiáng)飲用水水源地管理，制定科學(xué)合理的保護(hù)區(qū)劃分方法，正確劃定飲用水水源保護(hù)區(qū)的工作已經(jīng)迫在眉睫［3］。2010年4月國家發(fā)改委、環(huán)境保護(hù)部及水利部等5部門聯(lián)合印發(fā)了我國第一部飲用水水源環(huán)境保護(hù)規(guī)劃《全國城市飲用水水源地環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》(2008年～2020年)，明確了我國飲用水水源地環(huán)境保護(hù)近遠(yuǎn)期的水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)和重點(diǎn)任務(wù)，提出了“必須充分重視和發(fā)揮科技進(jìn)步對飲用水水源地生態(tài)環(huán)境改善的支撐作用，在科技創(chuàng)新的基礎(chǔ)之上，強(qiáng)化科學(xué)、高效的管理”的要求。為確保盧氏縣居民飲用水安全，必須對飲用水水源地進(jìn)行合理區(qū)劃，劃分出保護(hù)區(qū)，并加強(qiáng)管理確保水源地水質(zhì)滿足水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，保障盧氏縣居民的供、用水安全，促進(jìn)盧氏縣社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

2 水源地基本概況

盧氏縣隸屬于三門峽市管轄，位于河南省西部邊陲，居北緯 33°32′～ 34°23′，東經(jīng) 110°35′～111°22′之間。盧氏縣城集中式飲用水由盧氏縣城自來水廠集中供給，取洛河北岸盧氏縣城區(qū)地下水井群為水源，共有8眼水井，2011年總供水量為362.9萬噸。由于受城市建設(shè)、居民生活的影響，盧氏縣城區(qū)部分水井出水量不斷減少，水質(zhì)不斷下降，為保證居民的飲用水安全，盧氏縣擬新建以地表水為水源的第二水廠，水源為盧氏縣水峪河、盧氏縣沙河、盧氏縣雙廟水庫。研究區(qū)域地表水系圖見圖1。

圖1 研究區(qū)域地表水系Fig.1 Water system of studied area

2.1 盧氏縣城區(qū)地下水井群水源地

盧氏縣城第一自來水廠取洛河北岸城區(qū)地下水為水源，共有8眼水井，2011年總供水量為362.9萬噸。盧氏縣城區(qū)地下水井群基本情況詳見表1。

表1 盧氏縣城區(qū)地下水井群基本情況Tab.1 The basic information of groundwater well in the urban area of Lushi county

根據(jù)河南省城市供水水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)三門峽監(jiān)測站監(jiān)測結(jié)果，所監(jiān)測的pH、總硬度、氯化物、氟化物、硝酸鹽、總大腸菌群共7項(xiàng)因子，均能滿足《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/14848-93)Ⅲ類水質(zhì)的要求，達(dá)標(biāo)率為100%。

2.2 盧氏縣水峪河水源地

水峪河為洛河一級支流，發(fā)源于盧氏縣文峪鄉(xiāng)香子坪村的抱犢寨下西板長溝，西北流經(jīng)通河、煤溝口、大石河、磨上、文峪、望家村、麻家灣，至澗西村東注入洛河，河長26km，流域面積124km2。河道比降 1∶24，偏旱年平均流量0.36m3/s，豐水年平均流量 0.647 m3/s。根據(jù)《盧氏縣城第二水廠供水工程水資源論證報(bào)告》，水峪河水質(zhì)良好，無污染。水峪河電站站址處地表水資源量2221.17萬m3/a，第二水廠供水工程實(shí)際引水量89.42萬m3/a，占區(qū)域水資源量比例4%。

根據(jù)河南省城市供水水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)三門峽檢測站對水峪河河水檢測結(jié)果，所監(jiān)測的pH、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、石油類、揮發(fā)酚、汞、鉛、COD、BOD5、總氮、總磷、銅、鋅、氨氮、硒、砷、鎘、六價(jià)鉻、氰化物、陰離子表面活性劑、硫化物、硫酸鹽、氯化物、鐵、錳、氟化物、糞大腸菌群、硝酸鹽等28項(xiàng)因子中，除了汞以外均達(dá)到了《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)。汞的監(jiān)測結(jié)果為小于0.0001mg/L，超過了地表水Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)0.00005mg/L，超標(biāo)1倍。但汞的濃度已經(jīng)達(dá)到《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)Ⅱ級標(biāo)準(zhǔn) (0.5mg/L)。因此水峪河河水現(xiàn)狀水質(zhì)較好，可以作為飲用水源地。

2.3 盧氏縣沙河水源地

沙河為洛河一級支流，發(fā)源于盧氏縣潘河鄉(xiāng)的冠云山主峰南凹，東南流經(jīng)兩岔口入沙河鄉(xiāng)的三角、寨子溝，抵城郊鄉(xiāng)的澗北村注入洛河，河長27km，流域面積178km2，河道比降1∶23，河床均寬100m，上游高程1118m，下游高程503m，落差615m。根據(jù)《盧氏縣城第二水廠供水工程水資源論證報(bào)告》，沙河水質(zhì)良好，無污染。沙河澗北水電站渠首壩處地表水水資源量3218.63萬 m3/a，第二水廠供水工程預(yù)計(jì)引水量578.46萬m3/a，占區(qū)域水資源量比例18%。

根據(jù)河南省城市供水水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)三門峽檢測站對沙河河水檢測結(jié)果，所監(jiān)測的28項(xiàng)監(jiān)測因子中，除了汞和鐵以外均達(dá)到了《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)。但汞、鐵因子的監(jiān)測濃度已經(jīng)達(dá)到了《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)的Ⅱ級標(biāo)準(zhǔn)。因此沙河河水現(xiàn)狀水質(zhì)較好，可以作為飲用水源地。

2.4 盧氏縣雙廟水庫水源地

雙廟水庫位于盧氏縣文峪鄉(xiāng)，位于洛河一級支流泉水峪河上，距文峪鄉(xiāng)8km。水庫壩址以上控制流域面積18.65km2，水庫大壩始建于1976年8月，水庫總庫容197萬m3，是一座以防洪為主，兼顧灌溉、供水綜合效益的小型水庫。雙廟水庫所處泉水峪河流域面積29.54km2，取水口接灌溉輸水洞，灌溉輸水洞位于大壩右岸，進(jìn)口底高程769.725m，最大輸水流量1.5m3/s。在沙河、水峪河枯水期來水量不能滿足縣城用水需求情況下，由雙廟水庫補(bǔ)充。最大日引水量可達(dá)1.42萬m3，年引水量98.62萬m3。根據(jù)盧氏縣城第二水廠供水工程水資源論證報(bào)告，雙廟水庫地表水資源量428.95萬m3/a，第二水廠供水工程預(yù)計(jì)引水量98.62萬m3/a，占區(qū)域水資源量比例23%。

根據(jù)河南省城市供水水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)三門峽檢測站對雙廟水庫水質(zhì)檢測結(jié)果，所監(jiān)測的28項(xiàng)監(jiān)測因子中，除了汞以外均達(dá)到了《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)。但汞因子的監(jiān)測濃度已經(jīng)達(dá)到了《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)的Ⅱ級標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)根據(jù)盧氏縣環(huán)境監(jiān)測站對雙廟水庫富營養(yǎng)化指標(biāo)監(jiān)測結(jié)果顯示，雙廟水庫葉綠素、總磷、總氮、透明度、高錳酸鹽指數(shù)等5個(gè)富營養(yǎng)化指標(biāo)均處于貧營養(yǎng)狀態(tài)，說明雙廟水庫水質(zhì)狀況較好，不存在富營養(yǎng)化問題。因此雙廟水庫現(xiàn)狀水質(zhì)較好，可以作為飲用水源地。

3 劃分原則

3.1 實(shí)事求是的原則［4］?；A(chǔ)情況調(diào)查過程中，求真務(wù)實(shí)。區(qū)劃方案制定應(yīng)實(shí)事求是，堅(jiān)持從實(shí)際情況出發(fā)。

3.2 保護(hù)優(yōu)先原則。水資源是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和人民生活最寶貴的資源，優(yōu)先保護(hù)飲用水水源地水質(zhì)，確保飲用水水源地水質(zhì)達(dá)標(biāo)，保障群眾供水安全［5］。

3.3 預(yù)防為主、防治結(jié)合的原則［6］。切實(shí)體現(xiàn)以防為主的思想，預(yù)防和治理相結(jié)合。

3.4 科學(xué)性、前瞻性、可操作性相結(jié)合的原則。在堅(jiān)持科學(xué)性的基礎(chǔ)上，劃分方案應(yīng)體現(xiàn)在前瞻性、可操作性，以保證劃分方案的全面落實(shí)。

3.5 水質(zhì)達(dá)標(biāo)原則。地下飲用水必須達(dá)到《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848-93)三類水標(biāo)準(zhǔn)，地表飲用水源一級保護(hù)區(qū)必須達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)二級標(biāo)準(zhǔn)。

4 劃分方法

根據(jù)《飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》(HJ/T338-2007)水源地類型劃分，盧氏縣飲用水水源地可分3種類型:地下水、河流型、湖庫型。

4.1 地下飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)方法

盧氏縣城區(qū)地下水源地多為中小型孔隙水潛水型，因此采用并依據(jù)《飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》(HJ/T338-2007)公式計(jì)算水源地保護(hù)區(qū)的半徑。

保護(hù)區(qū)半徑計(jì)算公式［7］:

式中，R為保護(hù)區(qū)半徑，米;α為安全系數(shù)，一般取150%，(為了安全起見，在理論計(jì)算的基礎(chǔ)上加上一定量，以防未來用水量的增加以及干旱期影響造成半徑的擴(kuò)大);K為含水層滲透系數(shù)，米/天;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，天;n為有效孔隙度。

4.2 河流型飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)方法

根據(jù)《飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》(HJ/T338-2007)，大型、邊界條件復(fù)雜的水域采用數(shù)值解方法，對小型、邊界條件簡單的水域可采用解析解方法進(jìn)行模擬計(jì)算。水峪河為洛河一級支流豐水年平均流量只有0.647 m3/s，規(guī)劃取水口的渠首壩控制流域面積為82.44km2;沙河也為洛河一級支流，多年平均流量1.14 m3/s。兩條小河水量穩(wěn)定，水質(zhì)狀況較好，處于山區(qū)未受到污染，屬于小型、邊界條件簡單的河流，因此采用解析解方法。解析解方法 (采用污染源在兩個(gè)邊界的中間時(shí))公式如下［7］:

式中:

C(x，y)—橫向衰減距離y，縱向衰減x后，污染物的濃度，mg/L;

M—污染源污染物的濃度，mg/L;

x—縱向衰減距離，m;

y—虛源橫向衰減距離，m;

u—河流流速，m/s;

B—河流寬度，m;

n—邊界的反射的影響隨著距離的增加而衰減很快，一般n＞4后，計(jì)算結(jié)果基本趨于穩(wěn)定，計(jì)算時(shí)取n=4～5;

K—污染物降解系數(shù)。

4.3 湖庫型飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)方法

根據(jù)湖庫型飲用水水源地分類標(biāo)準(zhǔn)，雙廟水庫庫容遠(yuǎn)小于0.1億m3，屬于小型水庫。根據(jù)《飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》 (HJ/T338-2007)，小型水庫和單一供水功能水庫應(yīng)將正常水位線以下的全部水域面積劃為一級保護(hù)區(qū)。二級保護(hù)區(qū)邊界至一級保護(hù)區(qū)的徑向距離大于所選定的主要污染物或水中指標(biāo)從GB3838-2002Ⅲ排類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)濃度水平衰減到GB3838-2002Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)濃度所需的距離，易采用數(shù)值計(jì)算的方法，公式如下［7］:

式中:C—污染物的濃度，mg/L;

x—縱向衰減距離，m;

y—橫向衰減距離，m;

u—河流流速，m/s;

K—污染物降解系數(shù)。

5 劃分結(jié)果

5.1 盧氏縣城區(qū)地下水井群水源保護(hù)區(qū)劃分結(jié)果

根據(jù)《飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》(HJ/T338-2007)，盧氏縣城區(qū)地下水井群水源地一級保護(hù)區(qū)以開采井為中心，按照公式(1)計(jì)算的結(jié)果為半徑的圓形區(qū)域，公式中T取100天;二級保護(hù)區(qū)以開采井為中心，按照公式(1)計(jì)算的結(jié)果為半徑的圓形區(qū)域，公式中T取1000天。并采用現(xiàn)場調(diào)研和衛(wèi)星遙感技術(shù)相結(jié)合的方法，結(jié)合飲用水水源保護(hù)區(qū)的地形、地標(biāo)、地物的特點(diǎn)，最終確定各級保護(hù)區(qū)界線。盧氏縣城區(qū)地下水井群水源保護(hù)區(qū)劃分結(jié)果詳見表2。

表2 盧氏縣地下飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分結(jié)果Tab.2 The zoning result of underground drinking water source protection area

5.2 盧氏縣水峪河水源保護(hù)區(qū)劃分結(jié)果

根據(jù)《飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》(HJ/T338-2007)，盧氏縣水峪河水源地一級保護(hù)區(qū)采用類比經(jīng)驗(yàn)法確定;二級保護(hù)區(qū)上游邊界到一級保護(hù)區(qū)上游邊界的距離應(yīng)大于污染物從GB3838-2002Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)濃度水平衰減到GB3838-2002Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)濃度所需要的距離，采用公式(2)二維水質(zhì)模型解析解方法確定;準(zhǔn)保護(hù)區(qū)為取水口上游的整個(gè)匯水區(qū)域并采用現(xiàn)場調(diào)研和衛(wèi)星遙感技術(shù)相結(jié)合的方法，結(jié)合飲用水水源保護(hù)區(qū)的地形、地標(biāo)、地物的特點(diǎn)，最終確定各級保護(hù)區(qū)界線。盧氏縣水峪河水源保護(hù)區(qū)劃分結(jié)果詳見表3和圖2。

表3 盧氏縣水峪河水源保護(hù)區(qū)劃分結(jié)果Tab.3 The zoning result of Shuiyu river drinking water source protection area

圖2 盧氏縣水峪河水源保護(hù)區(qū)劃分結(jié)果Fig.2 The map of Shuiyu river drinking water source protection areas

5.3 盧氏縣沙河水源保護(hù)區(qū)劃分結(jié)果

沙河與水峪河同為河流型水源地，沙河一級保護(hù)區(qū)、二級保護(hù)區(qū)及準(zhǔn)保護(hù)區(qū)劃分方法及依據(jù)與水峪河劃分一致。盧氏縣沙河水源保護(hù)區(qū)劃分結(jié)果詳見表4和圖3。

表4 盧氏縣沙河水源保護(hù)區(qū)劃分結(jié)果Tab.4 The zoning result of Sha river drinking water source protection area

圖3 盧氏縣沙河水源保護(hù)區(qū)劃分結(jié)果Fig.3 The map of Sha river drinking water source protection areas

5.4 盧氏縣雙廟水庫水源地

雙廟水庫為小型水庫和單一供水功能水庫，根據(jù)《飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》(HJ/T338-2007)，一級保護(hù)區(qū)為正常水位線以下的全部水域面積;二級保護(hù)區(qū)邊界至一級保護(hù)區(qū)的徑向距離大于所選定的主要污染物或水中指標(biāo)從GB3838-2002Ⅲ排類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)濃度水平衰減到GB3838-2002Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)濃度所需的距離，采用公式(3)數(shù)值計(jì)算的方法確定。

盧氏縣雙廟水庫水源保護(hù)區(qū)劃分結(jié)果詳見表5和圖4。

表5 盧氏縣雙廟水庫水源保護(hù)區(qū)劃分結(jié)果Tab.5 The zoning result of Shuangmiao reservoir drinking water source protection areas

圖4 盧氏縣雙廟水庫水源保護(hù)區(qū)劃分結(jié)果Fig.4 The map of Shuangmiao reservoir drinking water source protection areas

6 建議

6.1 制定飲用水水源保護(hù)區(qū)管理辦法。盧氏縣人民政府應(yīng)當(dāng)在飲用水水源保護(hù)區(qū)的邊界設(shè)立明確的地理界標(biāo)和明顯的警示標(biāo)志。任何單位和個(gè)人不得損毀、涂改或者擅自移動(dòng)地理界標(biāo)和警示標(biāo)志。在飲用水水源保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)，任何單位和個(gè)人都必須遵守《中華人民共和國水污染防治法》和有關(guān)法律、法規(guī)的規(guī)定，禁止從事造成水體污染的活動(dòng)。

6.2 建立水源地保護(hù)區(qū)監(jiān)督管理機(jī)制。由縣政府牽頭組織，成立一個(gè)由縣環(huán)保局、水利局、自來水公司、衛(wèi)生局等具有政府行為能力或相關(guān)監(jiān)測資質(zhì)的部門參加的監(jiān)督管理機(jī)構(gòu)。

6.3 建立水源地水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。由縣政府責(zé)成縣水務(wù)局、自來水公司等相關(guān)部門在盧氏縣城8個(gè)集中式地下水源地周圍設(shè)立監(jiān)測井，并由具有水質(zhì)監(jiān)測資質(zhì)的單位負(fù)責(zé)對其實(shí)時(shí)監(jiān)控水源地水質(zhì)變化。在水峪河、沙河和雙廟水庫3個(gè)地表飲用水源地設(shè)立監(jiān)測斷面進(jìn)行長期水質(zhì)動(dòng)態(tài)觀測，防止地下水被污染。

6.4 加強(qiáng)飲用水水源保護(hù)宣傳與教育。新聞宣傳部門和有關(guān)單位要積極配合市供水部門，加強(qiáng)飲用水水源保護(hù)的宣傳與教育，提高市民環(huán)境保護(hù)意識，尤其注重水峪河和沙河一級二級保護(hù)區(qū)內(nèi)鄉(xiāng)村居民的環(huán)境保護(hù)意識宣傳工作，使水源地居民共同參與水源地保護(hù)工作，為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和人民群眾健康生活提供保障。

［1］ 李建新.我國生活飲用水水源保護(hù)區(qū)的問題研究［J］.環(huán)境保護(hù)科學(xué)，2000，26(100):21-22.

［2］ 李建新，唐登銀.生活飲用水地下水源保護(hù)區(qū)的劃定方法—英國的經(jīng)驗(yàn)值法與實(shí)例［J］.地理科學(xué)進(jìn)展，1999，(6):153-157.

［3］ 徐明峰，馬振洲.長春市區(qū)地下水源地保護(hù)區(qū)劃分研究［J］.東北水利水電，2006，(9):22-24.

［4］ 汪 林，朱京海，劉佳斌.飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分問題探討［J］.環(huán)境保護(hù)科學(xué)，2005，(5):67-69.

［5］ 常德政，袁金華，王有樂.河流型水源保護(hù)區(qū)劃分方法探討［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2010，(2):181-183.

［6］ 陳蘭丁.濮陽市城市地表水飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分研究［J］.安陽工學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，(11):26-28.

［7］ HJ/T 338-2007，飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范［S］.