平原人工自流灌區(qū)飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分——成都市自來(lái)水七廠水源地為例

許冠東，佟洪金，任春坪，廖瑞雪

(四川省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，成都 610041)

1 前言

水是人類(lèi)的生命之源，沒(méi)有安全的飲用水就沒(méi)有健康的生命。目前，我國(guó)城鄉(xiāng)居民飲水安全狀況不容樂(lè)觀，飲用水水源污染已經(jīng)成為一個(gè)較突出的社會(huì)問(wèn)題。依據(jù)《中華人民共和國(guó)水污染防治法》［1］第二十條“省級(jí)以上人民政府依法劃定生活飲用水地表水源保護(hù)區(qū)”和《中華人民共和國(guó)水污染防治法實(shí)施細(xì)則》相關(guān)規(guī)定，設(shè)立飲用水水源保護(hù)區(qū)，是保護(hù)飲用水源地免受人類(lèi)活動(dòng)影響、保證水質(zhì)安全的重要措施。

2 河流型飲用水源保護(hù)區(qū)劃分方法

依據(jù)《中華人民共和國(guó)水污染防治法》和《飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》［2］，一級(jí)保護(hù)區(qū)劃分結(jié)合管理需求考慮，多采用經(jīng)驗(yàn)值法;準(zhǔn)保護(hù)區(qū)劃分方法主要參照二級(jí)保護(hù)區(qū)劃分方法;二級(jí)保護(hù)區(qū)劃分方法種類(lèi)較多，需結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)境狀況及管理需求進(jìn)行綜合考慮確定，因此作者重點(diǎn)探討二級(jí)保護(hù)區(qū)劃分方法。

2.1 二級(jí)保護(hù)區(qū)長(zhǎng)度劃分方法

二級(jí)保護(hù)區(qū)長(zhǎng)度劃分主要采用風(fēng)險(xiǎn)緩沖帶計(jì)算法、水質(zhì)模型模擬計(jì)算法、經(jīng)驗(yàn)值法。

2.1.1 風(fēng)險(xiǎn)緩沖帶計(jì)算法。劃定的水源保護(hù)區(qū)范圍，應(yīng)保證一旦出現(xiàn)污染水源的突發(fā)情況，有采取緊急補(bǔ)救措施的時(shí)間和緩沖地帶。

2.1.2 水質(zhì)模型模擬計(jì)算法。二級(jí)保護(hù)區(qū)上游側(cè)邊界到一級(jí)保護(hù)區(qū)上游邊界的距離應(yīng)大于污染物從GB 3838-2002Ⅲ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)濃度水平衰減到GB3838-2002Ⅱ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)濃度所需的距離。

2.1.3 經(jīng)驗(yàn)值法。二級(jí)保護(hù)區(qū)長(zhǎng)度從一級(jí)保護(hù)區(qū)的上游邊界向上游 (包括匯入的上游支流)延伸不得小于2000米，下游側(cè)外邊界距一級(jí)保護(hù)區(qū)邊界不得小于200米。

2.2 二級(jí)保護(hù)區(qū)水域?qū)挾葎澐址椒?/h3>

二級(jí)保護(hù)區(qū)水域?qū)挾葎澐种饕捎媒?jīng)驗(yàn)值法，即:一級(jí)保護(hù)區(qū)水域向外10年一遇洪水所能淹沒(méi)的區(qū)域，有防洪堤的河段二級(jí)保護(hù)區(qū)的水域?qū)挾葹榉篮榈虄?nèi)的水域。

2.3 二級(jí)保護(hù)區(qū)陸域?qū)挾葎澐址椒?/h3>

二級(jí)保護(hù)區(qū)陸域?qū)挾葎澐种饕捎媒?jīng)驗(yàn)值法、環(huán)境問(wèn)題分析法。

2.3.1 經(jīng)驗(yàn)值法。二級(jí)保護(hù)區(qū)沿岸縱深范圍不小于1000米，具體可依據(jù)自然地理、環(huán)境特征和環(huán)境管理需要確定。對(duì)于流域面積小于100平方公里的小型流域，二級(jí)保護(hù)區(qū)可以是整個(gè)集水范圍。

2.3.2 環(huán)境問(wèn)題分析法。當(dāng)面污染源為主要水質(zhì)影響因素時(shí)，二級(jí)保護(hù)區(qū)沿岸縱深范圍，主要依據(jù)自然地理、環(huán)境特征和環(huán)境管理的需要，通過(guò)分析地形、植被、土地利用、地面徑流的集水匯流特性、集水域范圍等確定。

3 實(shí)例分析

成都市自來(lái)水七廠取水口分別位于徐堰河、柏條河，水源地位于成都平原都江堰灌區(qū)內(nèi)，屬于灌區(qū)內(nèi)引水河道。徐堰河、柏條河采取重力自流引水，流量可通過(guò)都江堰水利工程的閘壩進(jìn)行人工控制，河道已基本實(shí)現(xiàn)渠化，常年水質(zhì)較好。由于成都市自來(lái)水七廠為成都市骨干水廠，其水源地保護(hù)顯得尤為重要，且成都平原都江堰灌區(qū)水網(wǎng)交錯(cuò)，河網(wǎng)引水、退水受人工控制明顯，屬于典型的平原人工自留灌區(qū)飲用水源地。因此，本文選取成都市自來(lái)水七廠飲用水水源地進(jìn)行研究。

3.1 水源地概況

成都市自來(lái)水七廠設(shè)計(jì)取水能力為100萬(wàn)t/日，正常情況下僅在徐堰河上取水，取水口位于郫縣唐昌鎮(zhèn)星羅村徐堰河左岸方家院子段。柏條河取水站僅在徐堰河歲修期及緊急情況下啟用，取水口位于柏條河郫縣唐昌鎮(zhèn)火花村。徐堰河是都江堰內(nèi)江干渠走馬河上的分干渠，在走馬河9.2km處分水，由西北向東南流經(jīng)都江堰市、郫縣，于石堤堰與柏條河匯合。徐堰河全長(zhǎng) 36.55km，流域面積156km2，系人工控制河道，平均河寬為50m，多年平均流量為41.5m3/s，平均水深為4m，每年斷流30～60天進(jìn)行歲修。柏條河起于都江堰市蒲柏閘，東偏南流經(jīng)都江堰市、郫縣至石堤堰，河長(zhǎng)44.8km，流域面積258km2，上游河寬約30～40m左右，系人工控制河道，多年平均流量37.4m3/s，平均水深為3.5m。徐堰河、柏條河取水口上游流域內(nèi)無(wú)重大點(diǎn)源污染或風(fēng)險(xiǎn)源，水源地主要受到流域內(nèi)面源污染影響。

3.2 水源地水質(zhì)狀況

根據(jù)2014年6～7月水七廠徐堰河、柏條河取水口斷面的監(jiān)測(cè)分析結(jié)果， 《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)表1中的21項(xiàng)指標(biāo)均為Ⅱ類(lèi)，表2中的5項(xiàng)指標(biāo)均滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)限值要求，表3中的80項(xiàng)特定指標(biāo)均未檢出，斷面水質(zhì)優(yōu)良。根據(jù)水七廠徐堰河、柏條河取水口下游約12km處水六廠徐堰河、柏條河取水口斷面2008～2013年歷年水質(zhì)演變趨勢(shì)分析，歷年年均值水質(zhì)評(píng)價(jià)均達(dá)到Ⅱ類(lèi)，2008年以來(lái)的80項(xiàng)特定指標(biāo)保持穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，水質(zhì)總體優(yōu)良。

4 水源地保護(hù)區(qū)劃分

4.1 保護(hù)區(qū)劃分原則

徐堰河、柏條河位于成都平原都江堰灌區(qū)，都江堰灌區(qū)經(jīng)過(guò)兩千年來(lái)的發(fā)展與保護(hù)，現(xiàn)狀水質(zhì)較好。作為典型的平原灌區(qū)，水源地流域內(nèi)水系復(fù)雜，地表自然分水嶺不明顯，且灌區(qū)內(nèi)因便利的農(nóng)耕條件產(chǎn)生的居民聚集效應(yīng)，使得在保護(hù)區(qū)劃定后的后續(xù)管理中地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展與飲用水源保護(hù)的矛盾顯得尤為突出。

因此，保護(hù)區(qū)劃分中應(yīng)堅(jiān)持以下原則:

(1)保護(hù)區(qū)劃分應(yīng)以水質(zhì)保護(hù)為核心，在現(xiàn)狀水質(zhì)及環(huán)境狀況較好的前提下重點(diǎn)考慮風(fēng)險(xiǎn)防范。

(2)針對(duì)水源地流域內(nèi)面源污染為主要污染源，保護(hù)區(qū)寬度劃分應(yīng)在流域水系水網(wǎng)調(diào)查的基礎(chǔ)上對(duì)水源地水質(zhì)響應(yīng)區(qū)域進(jìn)行覆蓋。

(3)綜合考慮地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展與飲用水源保護(hù)的協(xié)調(diào)性，在確保飲用水水源水質(zhì)不受污染的前提下，劃定的水源保護(hù)區(qū)范圍應(yīng)盡可能小。

4.2 保護(hù)區(qū)劃分方法［3］

4.2.1 一級(jí)保護(hù)區(qū)劃分［4］

徐堰河、柏條河水質(zhì)較好，常年以Ⅱ類(lèi)水質(zhì)為主，為防止水源地附近人類(lèi)活動(dòng)對(duì)水源的直接污染［5］，按照《飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》和《生活飲用水集中式供水單位衛(wèi)生規(guī)范》［6］推薦的經(jīng)驗(yàn)值法劃定一級(jí)保護(hù)區(qū)，劃定范圍為徐堰河和柏條河取水口下游100m至其上游1000m處、兩岸河堤之間的全部水域及沿岸縱深100m的陸域范圍。

4.2.2 二級(jí)保護(hù)區(qū)劃分

(1)二級(jí)保護(hù)區(qū)長(zhǎng)度劃分

按照水質(zhì)模型模擬計(jì)算法，二級(jí)保護(hù)區(qū)長(zhǎng)度計(jì)算結(jié)果大于100km，保護(hù)區(qū)長(zhǎng)度過(guò)大，不具備可操作性;采用經(jīng)驗(yàn)值法，保護(hù)區(qū)長(zhǎng)度僅為2000m，在上游突發(fā)污染事故的情況下，無(wú)法對(duì)取水口提供有效的緩沖保護(hù)。

由于徐堰河、柏條河現(xiàn)狀水質(zhì)水質(zhì)均能穩(wěn)定達(dá)到Ⅱ類(lèi)水質(zhì)要求，滿(mǎn)足《飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》中有關(guān)二級(jí)保護(hù)區(qū)的水質(zhì)要求，因此二級(jí)保護(hù)區(qū)長(zhǎng)度按照風(fēng)險(xiǎn)緩沖帶計(jì)算法進(jìn)行確定。另根據(jù)《突發(fā)環(huán)境事件信息報(bào)告辦法》［7］，“對(duì)初步認(rèn)定為重大 (II級(jí))或者特別重大 (I級(jí))突發(fā)環(huán)境事件的，事件發(fā)生地設(shè)區(qū)的市級(jí)或者縣級(jí)人民政府環(huán)境保護(hù)主管部門(mén)應(yīng)當(dāng)在兩小時(shí)內(nèi)向本級(jí)人民政府和省級(jí)人民政府環(huán)境保護(hù)主管部門(mén)報(bào)告，同時(shí)上報(bào)環(huán)境保護(hù)部?！币虼耍?jí)保護(hù)區(qū)長(zhǎng)度依據(jù)水源地河道流量常態(tài)狀況條件下2小時(shí)緩沖帶［8］長(zhǎng)度確定。徐堰河、柏條河多年平均流量分別為41.5m3/s、37.4m3/s，其對(duì)應(yīng)的平均流速為:徐堰河0.65m/s、柏條河0.74m/s。在不考慮污染團(tuán)降解的情況下，2小時(shí)污染團(tuán)流程徐堰河、柏條河分別為4.7km、5.3km。

(2)二級(jí)保護(hù)區(qū)寬度劃分

二級(jí)保護(hù)區(qū)水域?qū)挾雀鶕?jù)《飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》中經(jīng)驗(yàn)值法確定為徐堰河、柏條河河堤內(nèi)水域。

二級(jí)保護(hù)區(qū)陸域?qū)挾劝凑战?jīng)驗(yàn)值法的1000m確定，劃定范圍過(guò)大，后續(xù)保護(hù)區(qū)保護(hù)管理與地方發(fā)展與規(guī)劃存在較大沖突，因此該方案不具備可操作性。

按照環(huán)境問(wèn)題分析法，考慮對(duì)流域內(nèi)面源污染進(jìn)行控制、在徐堰河、柏條河集水范圍的調(diào)查基礎(chǔ)之上對(duì)保護(hù)區(qū)寬度進(jìn)行確定。由于徐堰河、柏條河地處成都平原地區(qū)，按自然分水嶺確定的保護(hù)區(qū)范圍過(guò)大。因此，結(jié)合水源地河流所在的都江堰灌區(qū)渠系灌排分工明確、輸水灌渠獨(dú)立引水的特點(diǎn)，并將平原區(qū)域國(guó)道公路的人工分水嶺特點(diǎn)納入考慮，將水源地流域邊界的灌渠及國(guó)道公路確定為二級(jí)保護(hù)區(qū)陸域邊界，見(jiàn)下圖。

圖 徐堰河流域水系結(jié)構(gòu)Fig.River basin structure of Xu Yan River

4.2.3 準(zhǔn)保護(hù)區(qū)劃分

根據(jù)《飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》，準(zhǔn)保護(hù)劃分方法參考二級(jí)保護(hù)區(qū)劃分方法確定。

(1)準(zhǔn)保護(hù)區(qū)長(zhǎng)度劃分

參考二級(jí)保護(hù)區(qū)長(zhǎng)度劃分方法，準(zhǔn)保護(hù)區(qū)水源地風(fēng)險(xiǎn)緩沖帶長(zhǎng)度按河道設(shè)計(jì)輸水能力條件確定。徐堰河、柏條河是人工河道，其設(shè)計(jì)流量分別為70m3/s、120m3/s，其對(duì)應(yīng)的河段平均流速為:徐堰河0.79m/s、柏條河1.21m/s。在不考慮污染團(tuán)降解的情況下，2小時(shí)污染團(tuán)流程徐堰河、柏條河分別為5.7km、8.6km。

(2)準(zhǔn)保護(hù)區(qū)寬度劃分

準(zhǔn)保護(hù)區(qū)水域?qū)挾葏⒖级?jí)保護(hù)區(qū)劃分方法確定為徐堰河、柏條河河堤內(nèi)水域。

參考二級(jí)保護(hù)區(qū)長(zhǎng)度劃分方法，準(zhǔn)保護(hù)區(qū)陸域?qū)挾劝此吹亓饔蜻吔绲墓嗲_定。

5 結(jié)論

5.1 在飲用水源取水口水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)、一級(jí)保護(hù)區(qū)劃定結(jié)果足以防止人類(lèi)活動(dòng)對(duì)水源產(chǎn)生直接污染的前提下，二級(jí)保護(hù)區(qū)長(zhǎng)度劃分采用風(fēng)險(xiǎn)緩沖帶計(jì)算法既滿(mǎn)足了緊急狀態(tài)下水源地?fù)碛胁扇【o急補(bǔ)救措施的時(shí)間和緩沖地帶的要求，又能遵守在水質(zhì)得到保護(hù)的前提下，水源保護(hù)區(qū)應(yīng)盡可能小的原則。

5.2 二級(jí)保護(hù)區(qū)陸域?qū)挾葎澐种型ㄟ^(guò)環(huán)境問(wèn)題分析法，針對(duì)平原地區(qū)人工分水嶺不明顯的特點(diǎn)，采用灌區(qū)渠系流域集水范圍調(diào)查，最終得出以渠系和國(guó)道公路為邊界的平原河網(wǎng)人工分水嶺。相對(duì)于平原地區(qū)二級(jí)保護(hù)區(qū)陸域?qū)挾葎澐种谐Ｓ玫慕?jīng)驗(yàn)值法，環(huán)境問(wèn)題分析法既能對(duì)取水口上游匯水流域進(jìn)行全覆蓋保護(hù)，又避免了因保護(hù)區(qū)劃定范圍過(guò)大而與地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生沖突。

5.3 由于平原灌區(qū)地帶飲用水源二級(jí)、準(zhǔn)保護(hù)區(qū)長(zhǎng)度劃分將風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急需求作為劃分依據(jù)。因此，結(jié)合灌區(qū)渠系分水具有人為可控性的特點(diǎn)，建議合理利用流域沿線分水、節(jié)制閘門(mén)對(duì)污染團(tuán)的阻滯、分流下泄作用，科學(xué)合理制定風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急預(yù)案。

［1］ 中華人民共和國(guó)第六屆全國(guó)人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)第五次會(huì)議.中華人民共和國(guó)水污染防治法［Z］.北京:法律出版社，1984.

［2］ HJ/T 388-2007，飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］ 朱雪松.飲用水水源地保護(hù)區(qū)劃分原則及方法分析［J］.黑龍江科技信息，2011，(26):65.

［4］ 易 雯，付 青，鄭丙輝，陳小文，呂小明，李 彤，劉 軍.非潮汐河流型飲用水水源保護(hù)區(qū)經(jīng)驗(yàn)值劃分法及實(shí)例應(yīng)用［J］.水資源保護(hù)，2011，(4):62-66.

［5］ 李建新.德國(guó)飲用水水源保護(hù)區(qū)的建立與保護(hù)［J］.地理科學(xué)進(jìn)展，1998，17(4):88-97.

［6］ 中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部.生活飲用水集中式供水單位衛(wèi)生規(guī)范［Z］.2001.

［7］ 中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)部.突發(fā)環(huán)境事件信息報(bào)告辦法［Z］.2011.

［8］ 李寶赟，王 平.蘭州市紅古區(qū)飲用水水源保護(hù)區(qū)規(guī)劃研究［J］.知識(shí)經(jīng)濟(jì)，2012，(7):80-81.