水庫型飲用水水源地一級保護區(qū)隔離防護工程研究

付素靜，萬寶春，趙憲偉，馮亞平

（1.河北省環(huán)境科學(xué)研究院，河北 石家莊 050037；2.河北省環(huán)境保護廳，河北 石家莊 050037）

水庫型飲用水水源地一級保護區(qū)隔離防護工程研究

付素靜1，萬寶春1，趙憲偉2，馮亞平2

（1.河北省環(huán)境科學(xué)研究院，河北 石家莊 050037；2.河北省環(huán)境保護廳，河北 石家莊 050037）

依托于地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)管理和空間信息分析的功能，利用高分辨率遙感影像研究隔離方案劃定的技術(shù)流程。該技術(shù)流程主要包括收集水源地基礎(chǔ)資料、解譯高分辨率遙感影像、提取土地覆蓋分類信息、建立空間數(shù)據(jù)庫、劃定物理隔離和生物隔離的區(qū)段。該種技術(shù)流程也適用于地形復(fù)雜、一級保護區(qū)面積較大的地下型水源地。

水庫型水源地；隔離防護；一級保護區(qū)；地理信息系統(tǒng)

10.13358/j.issn.1008-813x.2016.04.15

隔離防護工程是指在保護區(qū)范圍內(nèi)，劃定一定的隔離區(qū)域，通過封禁管理措施和設(shè)置生態(tài)保護帶，阻礙污染物質(zhì)遷移到受保護的水源地范圍內(nèi)，并通過隔離帶自身的生態(tài)調(diào)節(jié)和凈化功能，降解飲用水體污染物質(zhì)，達到保護飲用水源的目的［1-3］。《水污染防治法》明確規(guī)定在水源保護區(qū)的邊界設(shè)立明確的地理界標和明顯的警示標志，飲用水水源保護區(qū)禁止設(shè)置排污口，禁止在一級保護區(qū)內(nèi)新建、改建、擴建與供水設(shè)施和保護水源無關(guān)的建設(shè)項目?！都惺斤嬘盟吹匾?guī)范化建設(shè)環(huán)境保護技術(shù)要求》規(guī)定在一級保護區(qū)周邊人類活動頻繁的區(qū)域設(shè)置隔離防護設(shè)施［4-5］。在飲用水水源地一級保護區(qū)建立水源地隔離防護工程，可以有效阻止居民在一級保護范圍區(qū)建設(shè)違規(guī)建筑物，從事網(wǎng)箱養(yǎng)殖等可能造成水體污染的活動，結(jié)合水源保護區(qū)地理界線設(shè)立警示標志，可對保護區(qū)范圍內(nèi)的居民起到一定的警示作用，并且可以攔截污染物直接進入水源保護區(qū)，防止各類車輛尤其是運載危險化學(xué)品的車輛意外進入，以免造成水體污染。

水庫型水源地具有水域面積廣闊、服務(wù)人口多、自凈能力較差、保護區(qū)占地面積較大、入庫河流多、污染物種類復(fù)雜且危害性大、處理困難、周邊生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性差等特點［6-9］。建設(shè)水庫型水源地隔離工程能極大程度地降低水庫型水源地的突發(fā)環(huán)境風(fēng)險，確保水質(zhì)安全。因此，筆者以水庫型水源地為主，研究在一級保護區(qū)如何開展水源地隔離防護工程。

1　隔離防護工程

隔離防護工程主要包括物理隔離和生物隔離兩種。

物理隔離是通過設(shè)置隔離墻、護欄或隔離網(wǎng)等物理工程對水源保護區(qū)進行機械圍爐，阻隔人類生產(chǎn)生活所帶來的污染物質(zhì)進入水源保護區(qū)。鑒于隔離墻對生態(tài)環(huán)境造成的不利影響，推薦選擇護欄或者隔離網(wǎng)［10-11］。物理隔離防護設(shè)施應(yīng)該遵循耐用、經(jīng)濟的原則，目前采用較多的護欄型式主要是公路護欄網(wǎng)（框架式、C型柱）以及勾花隔離網(wǎng)。隔離防護工程具有見效快、施工方便、成本較低等優(yōu)點，但物理隔離容易受到人為破壞，需要定期維修，使用壽命相對較短。

生物隔離是在水源地保護區(qū)范圍內(nèi)種植適宜的林草，形成一定寬度的帶狀防護林帶，打造生態(tài)涵養(yǎng)林，營造生物隔離帶。水源涵養(yǎng)林工程的林木需要考慮樹種的蓄水保土、生物自凈功能，在此基礎(chǔ)上，以鄉(xiāng)土樹種為主，選擇具有較強適應(yīng)性和較好生態(tài)效益的物種。造林能夠達到一定的密度，盡可能選擇接近自然的造林模式。生物隔離在植物種植初期成本較高，在人工維護方面需要投入較大的人力，前期隔離效果較差，待植物成長起來，能起到較好的防護效果，植物繁殖能力較強，后期的維護管理所需投入相對較小。

2　水源地隔離技術(shù)流程

水源地一級保護區(qū)隔離技術(shù)流程見圖1。

2.1建立空間數(shù)據(jù)庫

2.1.1收集基礎(chǔ)資料

開展飲用水水源地隔離防護工程建設(shè)首先應(yīng)從自然地理狀況、社會經(jīng)濟、保護區(qū)劃分以及基礎(chǔ)環(huán)境狀況四個方面著手，收集水源地的基礎(chǔ)資料。

圖1　水源地隔離技術(shù)流程

自然地理狀況資料包括水源地所在區(qū)域的地質(zhì)資料、氣象資料、水文資料、河流水系概況、地貌特征、水土流失狀況、植被覆蓋程度等相關(guān)資料。

社會經(jīng)濟資料包括水源地周邊的居民分布情況、人口、農(nóng)業(yè)狀況、經(jīng)濟狀況以及交通、旅游、產(chǎn)業(yè)等基本資料。

水源地保護區(qū)劃分資料包括水資源開發(fā)利用狀況、保護區(qū)劃分方案、調(diào)整方案、保護區(qū)劃分圖、水利工程建設(shè)資料、保護區(qū)管理以及出臺的相關(guān)法規(guī)政策等。

基礎(chǔ)環(huán)境狀況資料包括收集歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)，掌握水源地水質(zhì)狀況及年際間的變化、水庫富營養(yǎng)化狀態(tài)、水源地保護區(qū)范圍內(nèi)的違規(guī)建設(shè)項目情況、污染源分布及排污數(shù)據(jù)等。

2.1.2建立空間數(shù)據(jù)庫

地圖數(shù)字化是獲取矢量空間數(shù)據(jù)的一種重要方式，通過對水源地劃分圖進行掃描，配準，裁剪，圖像拼接，圖形要素的跟蹤，采集，制作水源地保護區(qū)劃分矢量數(shù)據(jù)，通過對屬性字段的添加，錄入水源地基礎(chǔ)信息，初步建立水源地空間數(shù)據(jù)庫［12-13］。

可以結(jié)合全國第二次土地調(diào)查數(shù)據(jù)、Google Earth和天地圖等高分辨率影像數(shù)據(jù)，利用ENVI、ERDAS等軟件，對高分辨遙感影像進行大氣校正、幾何校正、正射影像、影像融合等預(yù)處理，采用基于面向?qū)ο蟮姆诸惙椒?，分類解譯遙感影像，提取土地覆蓋分類信息［14］。獲得水源保護區(qū)范圍內(nèi)水域、城鎮(zhèn)、農(nóng)田、森林、草地覆蓋狀況等基礎(chǔ)信息。進一步豐富水源地空間數(shù)據(jù)庫，為隔離方案制定提供詳細的技術(shù)資料。

2.2隔離方案

2.2.1隔離區(qū)域

水庫型水源地一級保護區(qū)的劃分方法主要有三種：以取水口為中心，取水口周圍一定距離內(nèi)的水域和陸域劃為一級保護區(qū)，這種方法比較適合山區(qū)型水庫或大型水庫；以水庫某個設(shè)計水位（或等高線）為基準線，其附近一定距離的水域和陸域劃為一級保護區(qū)，在我國多采用正常水位或校核洪水位等作為基準線；第三種則是將水庫庫區(qū)均劃分為一級保護區(qū)，比較適合小型水庫或水功能單一的水庫［15］。水庫型水源地隔離原則上按照水源地的一級保護區(qū)界線建設(shè)隔離防護工程，根據(jù)水源地的實際狀況，在不影響水源地保護和管理的前提下，部分區(qū)段可以通過實地勘界進行細微調(diào)整。

2.2.2隔離方式

鑒于水庫型水源地具有水域面積廣闊、服務(wù)人口多、保護區(qū)占地面積較大等特點，適宜選用物理隔離和生物隔離相結(jié)合的方式，以物理隔離為主，生物隔離為輔。

根據(jù)水源地所在區(qū)域的地形，土地覆蓋分類信息，村莊、農(nóng)業(yè)的分布特點等，在一級保護區(qū)較靠近人類活動密集區(qū)以及道路、橋梁、農(nóng)田、灌渠等存在風(fēng)險隱患的區(qū)域，宜采用物理隔離；在村莊較少，人類活動不頻繁的區(qū)域選擇生物隔離的方式，建造水源涵養(yǎng)林；山區(qū)型水庫，背靠山脊線或其他人跡罕至的區(qū)域可以利用天然優(yōu)勢，暫不實施隔離。利用ArcGIS加載數(shù)據(jù)庫，分別提取物理隔離和生物隔離的區(qū)域，計算隔離長度，形成一級保護區(qū)隔離防護工程專題圖層。

物理隔離應(yīng)在適當(dāng)位置設(shè)門，有建筑物的堤段，防護網(wǎng)與建筑物墻形成閉合圈。隔離網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，參考高速公里隔離網(wǎng)設(shè)計規(guī)格以及水源地保護風(fēng)險防范的要求，隔離防護工程的地面垂直高度應(yīng)不低于2 m，護欄絲徑在6 mm以上，孔徑密度不大于50 mm×100 mm，使用壽命在15 a以上。水源涵養(yǎng)林工程的樹種選擇依據(jù)土壤和氣候條件，本著適地適樹的原則，選擇具備蓄水保土、生物自凈功能、多年生、根系發(fā)達、分支密的樹種造林。造林能夠達到一定的密度，優(yōu)先選擇大樹徑造林。在建設(shè)時采用多層次的接近自然的造林模式，“喬—灌—草”相結(jié)合，利用植物的吸附和分解作用，攔截農(nóng)業(yè)污染物進入水源保護區(qū)，達到綜合的防護效果［16］。

圖2　隔離網(wǎng)結(jié)構(gòu)

2.2.3現(xiàn)場踏勘

隔離方案基于高分辨率遙感影像、土地覆蓋分類信息以及水源地基礎(chǔ)資料綜合劃定，為保證隔離方案的準確性和精確度，應(yīng)開展水源地現(xiàn)場核查和實地勘探，根據(jù)水源地現(xiàn)狀，確定隔離區(qū)域和隔離方式。與當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門、水利部門以及水源地管理機構(gòu)進行溝通，征求相關(guān)人員意見，結(jié)合水源保護區(qū)管理和執(zhí)法的需求，進一步調(diào)整隔離方案，保證其合理可行。同時，根據(jù)《飲用水源保護區(qū)標志技術(shù)要求》 （HJ/T 433-2008）的規(guī)定，結(jié)合水源地護欄網(wǎng)等隔離防護工程設(shè)立界標和交通警示牌。

3　結(jié)論

水庫型水源地服務(wù)人口多，保護區(qū)占地面積較大，在保障居民用水安全方面起著重要作用，因此，開展水庫型水源地一級保護區(qū)隔離防護工程的建設(shè)是極為重要也十分緊迫的。筆者研究闡述了物理隔離和生物隔離的概念以及特點，結(jié)合高分辨率遙感影像細節(jié)豐富、信息量大的特點，以及地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)管理和空間信息分析的功能，研究隔離方案劃定的技術(shù)流程。筆者提出的隔離劃定方案是在理論基礎(chǔ)上進行研究的，但在水源地隔離過程中，會涉及到很多實際問題，如隔離區(qū)域內(nèi)地權(quán)歸屬問題、違章建筑和居民住宅拆遷問題以及隔離區(qū)域內(nèi)面源污染治理等問題，都會對隔離工程以及隔離效果造成影響。筆者期望在下一步結(jié)合實際工程案例進一步研究水源地隔離劃定的效果和區(qū)域內(nèi)污染源治理等問題。

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（編輯：程俊）

Research on The Isolation Protection of Drinking W ater Sources Level Protection Zone in Reservoirs

Fu Sujing1，Wan Baochun1，Zhao Xianwei2，F(xiàn)eng Yaping2
（1.Hebei Provincial Environmental Scientific Research，Shijiazhuang Hebei 050037，China；2.Environmental Protection Department of Hebei Province，Shijiazhuang Hebei 050037，China）

Relying on GIS spatial data management and information analysis capabilities，using high-resolution remote sensing image，researched on the designated technical processes about isolation scheme.The first，collect the basic information.The second，interpret high resolution remotely sensed imagery on information space.The third，extract the cover land information about the study area and building spatial database.The last，form an isolation scheme about physical isolation and biological isolation.This kind of technology is also applicable to process complex terrain，a protected area of the larger type of underground water sources.

drinking water sources in reservoirs，isolation protection，first-grade protection zones，geographic information systems

X3

A

1008-813X（2016）04-0057-04

2016-07-15

付素靜（1987-），女，河北滄州人，畢業(yè)于蘭州大學(xué)水文學(xué)及水資源專業(yè)，碩士研究生，工程師，主要從事環(huán)境規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境方面的研究工作。