黎城縣李莊集中式飲用水源地保護(hù)區(qū)劃分研究

劉彥伶 馬宗瑤 郭隆鑫 吳鵬飛 張馳

摘 要：本文在文獻(xiàn)查找和實(shí)地調(diào)查相結(jié)合的基礎(chǔ)上，對(duì)黎城縣李莊進(jìn)行實(shí)地調(diào)研。全面收集李莊集中供水工程水資源利用及保護(hù)情況、水源地環(huán)境及水質(zhì)狀況的基本資料，詳細(xì)調(diào)查水源地污染源分布及排放情況，對(duì)水源地水質(zhì)狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，劃分水源地保護(hù)區(qū)，擬定水源地保護(hù)目標(biāo)，按地下水承壓完整井流公式計(jì)算一級(jí)保護(hù)區(qū)半徑R值為22m，保護(hù)區(qū)面積S值為0.0015km2，保護(hù)區(qū)周長L值為138km，不設(shè)二級(jí)保護(hù)區(qū)。建立并完善了黎城縣李莊集中式飲用水源地保護(hù)區(qū)。

關(guān)鍵詞：水源地；生態(tài)環(huán)境；現(xiàn)場調(diào)查；保護(hù)區(qū)劃分

一、研究背景

我國現(xiàn)階段由于水源污染而引起的社會(huì)問題相當(dāng)突出，飲用水源地保護(hù)問題已成為國計(jì)民生的首要問題。

國務(wù)院明確要求環(huán)保工作要以飲用水安全為重點(diǎn)，加強(qiáng)水污染防治工作，指出“以飲用水安全和重點(diǎn)流域治理為重點(diǎn)，加強(qiáng)水源污染防治，要科學(xué)劃定和調(diào)整飲用水水源保護(hù)區(qū)，加強(qiáng)飲用水水源保護(hù)，建設(shè)好城市備用水源，解決好飲用水安全問題。

二、研究意義

水是人類生命之源，水資源是眼下地球最重要的自然資源之一，與人類生產(chǎn)生活密不可分，安全的水環(huán)境是維持生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的重要條件。伴隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的趨勢(shì)，世界人口增速加快，資源供需矛盾日趨嚴(yán)重。全球范圍內(nèi)的環(huán)境污染、生態(tài)系統(tǒng)破壞等環(huán)境問題已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)不得不關(guān)注的世界性主題。

三、研究目的

本次研究旨在對(duì)集中式飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分方法進(jìn)行應(yīng)用研究，并以黎城縣李莊為實(shí)例，通過構(gòu)建水質(zhì)模型，分析水源地現(xiàn)狀。從而為類似地形條件下的保護(hù)區(qū)劃分提供借鑒，也為當(dāng)?shù)厮吹乇Ｗo(hù)與研究提供依據(jù)。

黎城縣李莊的現(xiàn)用水源井投入使用時(shí)間較為久遠(yuǎn)，水源地水源井現(xiàn)狀與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》（HJ/T338-2007）的要求不統(tǒng)一，且由于城市化進(jìn)程的加快和城市框架的大幅擴(kuò)展，城市建設(shè)活動(dòng)對(duì)該地區(qū)的影響不斷加深，使該區(qū)域面臨越來越大的生態(tài)壓力，水源地的環(huán)境污染問題也日益突出。

因此，依據(jù)國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，在考慮區(qū)域范圍和整體生態(tài)環(huán)境的情況下，有必要對(duì)水源地進(jìn)行水源地保護(hù)區(qū)規(guī)劃，對(duì)飲用水水源地加以保護(hù)，以確保生活飲用水水源的環(huán)境安全，實(shí)現(xiàn)城市的可持續(xù)和諧發(fā)展。

四、研究內(nèi)容

基于水源保護(hù)區(qū)劃分相關(guān)技術(shù)規(guī)范，結(jié)合地域?qū)嶋H情況，對(duì)水源井周圍水質(zhì)的污染情況進(jìn)行分析，對(duì)水源地保護(hù)區(qū)劃定進(jìn)行研究，主要研究過程如下：

（1）通過資料收集整理，對(duì)水域保護(hù)規(guī)劃的方法進(jìn)行分析探索，通過研究國內(nèi)外水源保護(hù)區(qū)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及水質(zhì)數(shù)學(xué)模型研究現(xiàn)狀，對(duì)水源保護(hù)區(qū)劃分的技術(shù)方法進(jìn)行總結(jié)與分析歸納。

（2）對(duì)水源地水文情勢(shì)、地質(zhì)地理、生態(tài)環(huán)境、人口經(jīng)濟(jì)發(fā)展、污染現(xiàn)狀等資料進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查收集，應(yīng)用收集的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行研究。

（3）綜合分析研究河段水文條件后，以技術(shù)規(guī)范為原則，對(duì)水源地保護(hù)區(qū)進(jìn)行劃分。

（4）通過計(jì)算，將所得劃分范圍進(jìn)行對(duì)比分析研究，得到最優(yōu)的水源保護(hù)區(qū)范圍。

（5）通過水源保護(hù)區(qū)劃分研究為黎城縣李莊飲用水水源保護(hù)區(qū)的劃定、更新、管理、保護(hù)與利用提供科學(xué)依據(jù)。

五、水源地保護(hù)區(qū)計(jì)算

李莊集中供水水源井一級(jí)保護(hù)區(qū)半徑R?計(jì)算

孔深627.22m

靜止水位埋藏深度：242.0m

動(dòng)水位埋藏深度：287.0m

降深：45.0m

涌水量：1200m3/d

含水層厚度：100.0m

鉆孔半徑：0.09m

李莊水源井降深45.0m，不需要扣除無效降深△S值（也稱為水躍值），理由奧陶系巖溶水頭壓高于隔水頂板281m，隔水頂板以上石炭、二迭系地層井壁實(shí)管外周圍全部采用水泥漿止水，管中水流通暢，沒有井損耗水頭及影響水量減少現(xiàn)象，不需要扣除無效降深△S值。

1.求滲透系數(shù)K及影響半徑R值

K=0.366Q（LgR-Lgr）/ms

=0.366×1200（lg262-lg0.09）/100×45

=439.2×3.46/4500

=0.34m/d

R=10S

=10×45

=262m

2.水源井一級(jí)保護(hù)區(qū)半徑R?計(jì)算：

經(jīng)驗(yàn)公式為：R?=α×K×I×T/n

求水力坡度：I=S/R

=45/262

=0.172

給水度（也可用裂隙率替代）：根據(jù)辛安泉徑流區(qū)奧陶系石灰?guī)r巖溶裂隙、溶洞發(fā)育特征，經(jīng)驗(yàn)值n范圍0.1-0.8，李莊水源井開采奧陶系中統(tǒng)石灰?guī)r巖溶裂隙水，n=0.39。

R?=α×K×I×T/n

=1.5×0.34×0.172×（100/0.39）

=22m

李莊水源井一級(jí)保護(hù)區(qū)半徑R?=22m

六、水源地保護(hù)區(qū)劃分方案

李莊集中供水水源井一級(jí)保護(hù)區(qū)劃分方案

1.一級(jí)保護(hù)區(qū)邊界范圍

李莊水源井一級(jí)保護(hù)區(qū)水文地質(zhì)條件分折：根據(jù)抽水資料及所開采埋藏深度523m以下奧陶系巖溶水，結(jié)合水源井采水段頂板為巨厚的石炭系、二迭系、第三系、笫四系地層所覆蓋，碎屑巖類及松散巖類地層分布泥巖、泥質(zhì)砂巖及粘性士為隔水層。故計(jì)算的李莊水源井一級(jí)保護(hù)區(qū)半徑R?=22m是符合實(shí)際的。

李莊水源井是黎城縣2010年飲用水安全重點(diǎn)工程，水源井位于管理站院內(nèi)大門右側(cè)距離院墻3米，泵房左側(cè)為300立方米圓形蓄水池一座，由于承壓水不易受到外界環(huán)境影響，一級(jí)保護(hù)區(qū)邊界范圍，以供水井為中心，水源井半徑22m圍成的圓形區(qū)域?yàn)檫吔?，邊界點(diǎn)坐標(biāo)為：

2.一級(jí)保護(hù)區(qū)面積及周長（用于保護(hù)的圍欄圍網(wǎng)建設(shè)）

3.14×2×22m=138 km

七、水源地保護(hù)區(qū)劃分結(jié)果

李莊集中供水水源地供水井含水層組為裂隙承壓水，按地下水埋藏條件劃分為“承壓水”，按地下水承壓完整井流公式計(jì)算一級(jí)保護(hù)區(qū)半徑R值為22m，保護(hù)區(qū)面積S值為0.0015km2，保護(hù)區(qū)周長L值為138km，不設(shè)二級(jí)保護(hù)區(qū)。

八、結(jié)論

合理劃分水源地保護(hù)區(qū)對(duì)該水源地開展污染防治，保障水源安全的重要措施之一，本文綜合考慮李莊水源地水文特征，結(jié)合具體地形特點(diǎn)，使用類比經(jīng)驗(yàn)法進(jìn)行計(jì)算，通過計(jì)算結(jié)果獲得該水源地保護(hù)區(qū)范圍劃分依據(jù)，對(duì)黎城縣李莊進(jìn)行水源地保護(hù)區(qū)劃分，研究結(jié)論如下：

1、通過計(jì)算得到保護(hù)區(qū)范圍，劃定時(shí)以《飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》（HJ/T338-2007）及《飲用水水源保護(hù)區(qū)標(biāo)志技術(shù)要求》（HJ/T 433-2008）中規(guī)定的保護(hù)區(qū)面積大小作為劃定保護(hù)區(qū)的最小范圍，最后劃定的保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)水質(zhì)良好，全部指標(biāo)達(dá)到《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848-93）Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)。

2、李莊集中供水水源地供水井含水層組為裂隙承壓水，按地下水埋藏條件劃分為“承壓水”，按地下水承壓完整井流公式計(jì)算一級(jí)保護(hù)區(qū)半徑R值為22m，保護(hù)區(qū)面積S值為0.0015km2，保護(hù)區(qū)周長L值為138km，不設(shè)二級(jí)保護(hù)區(qū)。

本文對(duì)黎城縣李莊水源地保護(hù)區(qū)劃分進(jìn)行了針對(duì)性研究，能夠很好的滿足當(dāng)?shù)貙?duì)水源地規(guī)劃的要求，為黎城縣李莊集中式飲用水水源保護(hù)區(qū)的劃分提供依據(jù)，也為相似地形的水源地保護(hù)區(qū)的規(guī)劃提供了參考。

作者簡介

第一作者：劉彥伶，中北大學(xué)朔州校區(qū)。第二作者：馬宗瑤，中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院。郭隆鑫，中北大學(xué)朔州校區(qū)。吳鵬飛，中北大學(xué)朔州校區(qū)。張 馳，中北大學(xué)朔州校區(qū)。

（作者單位：中北大學(xué)朔州校區(qū)；中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院）