府谷縣田家寨鎮(zhèn)石馬川河飲用地下水水源保護(hù)區(qū)劃分

羅文剛，王 鵬，馬妍欣

（陜西省水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院，陜西 西安 710001）

切實(shí)保障飲用水安全，事關(guān)全面小康社會建設(shè)。2018年6月，國務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于全面加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)堅(jiān)決打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的意見》，提出要深入實(shí)施水污染防治行動計(jì)劃，打好水源地保護(hù)攻堅(jiān)戰(zhàn)，劃定集中式飲用水水源保護(hù)區(qū)，推進(jìn)規(guī)范化建設(shè)[1]。環(huán)境保護(hù)部、水利部聯(lián)合印發(fā)了《全國集中式飲用水水源地環(huán)境保護(hù)專項(xiàng)行動方案》，指出近年來，我國飲用水水源地環(huán)境保護(hù)工作取得積極進(jìn)展，但保護(hù)形勢依然嚴(yán)峻，一些地區(qū)飲用水水源保護(hù)區(qū)劃定不清、邊界不明、違法問題多見，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)隱患突出；利用兩年時(shí)間，全面完成縣級及以上城市地表水型集中式飲用水水源保護(hù)區(qū)“劃、立、治”三項(xiàng)重點(diǎn)任務(wù)[2]。

府谷縣田家寨鎮(zhèn)石馬川河水源地周邊人為活動日益頻繁，公路、鐵路建設(shè)，煤礦開采及轉(zhuǎn)運(yùn)對水源地造成了較大威脅，由于水源地未劃定保護(hù)區(qū)，使水源保護(hù)工作缺乏法律依據(jù)，難以有效遏制水源地周邊污染源不斷發(fā)展趨勢，盡快劃定飲用水水源保護(hù)區(qū)，對于推進(jìn)水源地環(huán)境問題整治和規(guī)范化建設(shè)具有重要意義。

1 研究區(qū)概況

1.1 自然環(huán)境

府谷縣石馬川河是黃河一級支流，發(fā)源于府谷縣田家寨鎮(zhèn)政府西北的高寒嶺，自西向東主要流經(jīng)府谷縣田家寨鎮(zhèn)和磧塄農(nóng)業(yè)園，于磧塄農(nóng)業(yè)園區(qū)郝家村附近匯入黃河，河道全長43 km，流域面積243 km2，多年平均徑流量1400萬m3。

石馬川河地處陜北黃土高原的黃土梁峁區(qū)，地勢總體西高東低，海拔940 m～1100 m。區(qū)域地下水按照賦存條件及含水介質(zhì)，可分為三種類型，即：第四系松散巖類孔隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水、碳酸鹽巖類巖溶裂隙水。其中松散巖類含水不豐富，碎屑巖類孔隙裂隙水富水性為弱～中等；碳酸鹽巖類巖溶裂隙水富水性為淺部較弱深部較強(qiáng)。該區(qū)地下水主要受大氣降水、地表水滲漏及區(qū)外側(cè)向徑流補(bǔ)給。

水文地質(zhì)剖面圖見圖1。

圖1 府谷縣田家寨鎮(zhèn)石馬川河水文地質(zhì)剖面圖

1.2 社會經(jīng)濟(jì)

府谷縣田家寨鎮(zhèn)位于府谷縣西南部石馬川河上游，距府谷縣城約35 km，總土地面積227 km2，總?cè)丝?1268人。2018年共完成生產(chǎn)總值5.3億元，其中工業(yè)總產(chǎn)值4.19億元。全鎮(zhèn)現(xiàn)有鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)4個(gè)，均位于石馬川河流域，主要以煤炭開采為主。共有耕地7.9萬畝，占總土地面積23%；林草地面積6.8萬畝，占總土地面積20%；其余以其他難利用地為主。

2 水源地現(xiàn)狀

2.1 水源地基礎(chǔ)狀況

府谷縣田家寨鎮(zhèn)石馬川河飲用水源地位于石馬川河上游，屬地下水水源地，現(xiàn)有取水井6眼，分布在石馬川河王沙峁村至高家峁村段的干支流河灘內(nèi)，水源地主要供田家寨鎮(zhèn)王沙峁村、張家峁、蘇家洼村、堯渠村、高家峁等居民生活用水。

水源地取水井類型為大直徑輻射管井，井距100 m～500 m，井深一般為50 m～80 m，井直徑1 m～2 m，取水層位為三疊系永坪組泥質(zhì)粉砂巖裂隙含水層，單井日取水量為50 t/d～80 t/d。

根據(jù)監(jiān)測，石馬川河地表水滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)[3]要求；水源地取用的地下水滿足《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848-2017）Ⅲ類水質(zhì)[4]要求，且達(dá)到《飲用天然礦泉水》（GB 8537-2008）水質(zhì)[5]要求，總體看，該水源地地下水儲量較豐富，水質(zhì)良好，且富含礦物質(zhì)，是較好的飲用水水源地。府谷縣田家寨鎮(zhèn)石馬川河飲用水源地地理位置見圖2。

圖2 府谷縣田家寨鎮(zhèn)石馬川河飲用水源地地理位置圖

2.2 水源地周邊污染源分布情況

石馬川河飲用水源地周邊主要涉及田家寨鎮(zhèn)及王沙峁村、堯渠村、南門村、東溝村、石馬川村、蘇家洼村等10個(gè)自然村，主要污染源包括點(diǎn)源、面源以及風(fēng)險(xiǎn)源等。

（1）點(diǎn)污染源：包括集鎮(zhèn)生活排污和工業(yè)污水，生活污水主要來自田家寨集鎮(zhèn)及神府高速府谷西服務(wù)區(qū)，田家寨集鎮(zhèn)生活污水基本實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)處理排放，府谷西服務(wù)區(qū)污水處理設(shè)施不健全，存在生活污水直排現(xiàn)象。工業(yè)點(diǎn)源主要是區(qū)域內(nèi)的4座煤礦，煤礦企業(yè)存在廢污水偷排、超排現(xiàn)象。

（2）面污染源：一是區(qū)內(nèi)水土流失造成耕地土壤氮、磷流失，影響水體水質(zhì)；二是流域內(nèi)少量畜禽養(yǎng)殖污染物排放對水環(huán)境產(chǎn)生一定污染；三是沿河村莊均無污水處理設(shè)施，農(nóng)村生活污水散排直排，對河流水質(zhì)造成一定影響。

（3）環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源：水源地內(nèi)有神府高速自西向東橫穿石馬川河河谷，存在道路交通事故造成有毒有害物質(zhì)泄漏對河流水質(zhì)的污染風(fēng)險(xiǎn)；另外，流域內(nèi)的煤礦井下廢水、礦區(qū)生活污水、儲煤廠煤泥水可能發(fā)生事故排放，對石馬川河地表水、地下水造成污染。

3 劃分技術(shù)方法

地下水水源保護(hù)區(qū)范圍應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件、供水量、開采方式和污染源分布確定，并保證開采規(guī)劃水量時(shí)能達(dá)到所要求的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

地下水水源保護(hù)區(qū)劃分的技術(shù)方法主要有：經(jīng)驗(yàn)值法、經(jīng)驗(yàn)公式法、數(shù)值模型計(jì)算法、解析模型法、水文地質(zhì)描繪法等。其中數(shù)值模擬法是求解地下水水源地問題的主要方法[6]，適用于地下水水源地規(guī)模較大，水文地質(zhì)條件復(fù)雜，周邊污染源較多的重要水源地。石馬川河流域地下水主要受大氣降水補(bǔ)給，地下水向河道排泄，水源地地質(zhì)條件簡單，規(guī)模較小，可采用經(jīng)驗(yàn)公式法和經(jīng)驗(yàn)值法確定單井保護(hù)區(qū)范圍。

按照《飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》（HJ 338-2018）、《陜西省城市飲用水水源保護(hù)區(qū)環(huán)境保護(hù)條例》《村鎮(zhèn)集中飲用水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》等，結(jié)合石馬川河水源地自然社會條件，確定水源地保護(hù)區(qū)共劃分為一級、二級和準(zhǔn)保護(hù)區(qū)[7～9]。

3.1 單井保護(hù)區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式法

依據(jù)水文地質(zhì)條件，選擇合理的水文地質(zhì)參數(shù)，可采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算確定單井各級保護(hù)半徑。各級保護(hù)區(qū)半徑計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式如下：

式中：R為保護(hù)區(qū)半徑，m；α為安全系數(shù)，一般取值150%；K為含水層滲透系數(shù)，m/d；本水源地含水層為泥質(zhì)粉砂巖，滲透系數(shù)為10 m/d；I為水力坡度，無量綱；石馬川河地下水水力坡度取9.3‰；T為污染物水平遷移時(shí)間（d），一級水源保護(hù)區(qū)T取100 d；二級保護(hù)區(qū)T取1000 d；n為有效孔隙度，無量綱。

根據(jù)《陜西省府谷縣田家寨鎮(zhèn)石馬川河地下水水水源地水文地質(zhì)勘查報(bào)告》，以及《環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 地下水環(huán)境》（HJ 610-2016）附錄B，石馬川河地下水水源地地下水含水層巖性為泥質(zhì)粉砂巖，取有效孔隙度為0.30。經(jīng)計(jì)算，石馬川河地下水水源地單井的一、二級保護(hù)區(qū)的半徑分別為47 m、470 m。

3.2 單井保護(hù)區(qū)經(jīng)驗(yàn)值法

經(jīng)驗(yàn)值法是依據(jù)含水層介質(zhì)類型，以單井井口為中心，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)值確定保護(hù)區(qū)半徑的劃分方法。不同含水層介質(zhì)的各級保護(hù)區(qū)半徑見表1[10]。

表1 中小型潛水型水源保護(hù)區(qū)范圍的經(jīng)驗(yàn)值

石馬川河地下水水源地含水層的介質(zhì)為泥質(zhì)粉砂巖～混質(zhì)粉砂巖，顆粒組分屬中砂，根據(jù)表1，確定水源一級、二級保護(hù)區(qū)半徑范圍經(jīng)驗(yàn)值分別為50 m、500 m。

對比石馬川河水源保護(hù)區(qū)劃分的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算值和經(jīng)驗(yàn)值，兩者相差不大，按照便于實(shí)施環(huán)境管理的原則，結(jié)合石馬川河兩岸岸坡長300 m～400 m，綜合確定取整數(shù)值作為保護(hù)區(qū)半徑，即石馬川河地下水水源單井一、二級保護(hù)區(qū)半徑分別為50 m和400 m。

3.3 井群水源保護(hù)區(qū)劃分方法

府谷縣田家寨鎮(zhèn)石馬川河流域地下水水源地現(xiàn)有6眼取水井，規(guī)劃還要新建水源井，按照《飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》（HJ 338-2018），井群內(nèi)單井之間的間距大于一級、二級保護(hù)區(qū)半徑的2倍時(shí)，可以分別對每口井進(jìn)行一級、二級保護(hù)區(qū)劃分；井群內(nèi)單井之間間距小于等于一級、二級保護(hù)區(qū)半徑的2倍時(shí)，則以外圍井的外接多邊形為邊界，向外徑向距離為單井一級、二級保護(hù)區(qū)半徑的多邊形區(qū)域作為一級、二級保護(hù)區(qū)。

4 劃分結(jié)果

4.1 一級保護(hù)區(qū)范圍的確定

根據(jù)石馬川河地下水水源保護(hù)區(qū)的劃分方法，石馬川河地下水水源一級保護(hù)區(qū)的范圍應(yīng)為：以每眼井的井口為中心，半徑50 m的區(qū)域。

考慮到府谷縣田家寨鎮(zhèn)石馬川河流域地下水水源地有6眼取水井，規(guī)劃還要新建水源井，取水井均勻分布在石馬川河干流王沙峁村～高家峁村段河谷以及該段干流兩岸較大的支溝河谷內(nèi)。石馬川河干流河谷呈“U”型，寬約50 m～100 m，支溝河谷寬約20 m～50 m，單個(gè)井的一級保護(hù)區(qū)范圍基本覆蓋井位處的全河灘區(qū)域。

由于石馬川河地表徑流和地下水相互補(bǔ)給，河谷較窄，河灘區(qū)無居民點(diǎn)及其他敏感目標(biāo)，為確保水源地水質(zhì)不受污染，且保護(hù)范圍能落實(shí)，確定一級保護(hù)區(qū)陸域和水域的范圍為：石馬川河干流以及兩岸較大的支溝的河谷谷底與兩岸山坡坡腳線構(gòu)成的河灘區(qū)域作為一級保護(hù)區(qū)，保護(hù)區(qū)河段長9.0 km，面積0.91 km2。

4.2 二級保護(hù)區(qū)范圍的確定

二級保護(hù)區(qū)是污染源主要防控區(qū)，石馬川河水源地周邊主要水污染源來自神府高速府谷西服務(wù)區(qū)廢污水、河道沿岸農(nóng)村生活污水及生活垃圾以及河道上游支溝煤礦污染等，為有效防治污染源，確保水源地取水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，二級保護(hù)區(qū)范圍盡可能能管控主要污染源。

根據(jù)石馬川河地下水水源保護(hù)區(qū)的劃分方法，確定二級保護(hù)區(qū)陸域和水域的范圍為：一級保護(hù)區(qū)邊界線向外徑向距離為400 m的干流和支溝水域、陸域作為二級保護(hù)區(qū)。若局部地段二級保護(hù)區(qū)范圍超出石馬川河流域分水嶺線，則以分水嶺線作為該地段二級保護(hù)區(qū)范圍。二級保護(hù)區(qū)河段長0.8 km，面積8.39 km2。

4.3 準(zhǔn)保護(hù)區(qū)范圍的確定

石馬川河流域飲用地下水水源準(zhǔn)保護(hù)區(qū)的范圍為：二級保護(hù)區(qū)邊界線向外延伸至石馬川河流域分水嶺山脊線處的區(qū)域作為準(zhǔn)保護(hù)區(qū)。準(zhǔn)保護(hù)區(qū)主要為水源涵養(yǎng)區(qū)。見圖3。

圖3 府谷縣田家寨鎮(zhèn)石馬川引用地下水水源保護(hù)區(qū)劃分圖

5 結(jié)語

府谷縣田家寨石馬川河飲用水源地主要污染源來自水源地周邊的煤礦，公路交通、府谷西服務(wù)區(qū)以及沿岸鄉(xiāng)村生活污水等，水源地水質(zhì)現(xiàn)狀較好，地下水富含礦物質(zhì)，適宜進(jìn)行飲用礦泉水資源開發(fā)。在劃定石馬川河飲用地下水水源保護(hù)區(qū)時(shí)，既要按照國家和地方規(guī)范，通過水質(zhì)預(yù)測模型或經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算，還要因地制宜，將計(jì)算結(jié)果與擬劃定水源地的地理位置、水源地規(guī)模、地下水類型、當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)條件、水質(zhì)狀況及污染源空間分布情況[11]，以及供水對象任務(wù)和水源地開發(fā)利用規(guī)劃，便于實(shí)施環(huán)境管理等需求對照，經(jīng)綜合比選，科學(xué)、合理制定水源地各級保護(hù)區(qū)的范圍，最大限度預(yù)防或減免對水源地污染影響，確保水源地的穩(wěn)定和安全運(yùn)行。