后孟營地下水飲用水水源地保護(hù)區(qū)劃分

霍秋雅，宋佩佩，劉司航

（1.河北省水文工程地質(zhì)勘查院，河北石家莊050000；2.河北地質(zhì)大學(xué)水資源與環(huán)境學(xué)院，河北石家莊050000）

1 研究區(qū)概況

1.1 水源地基本概況

后孟營水源地位于昌黎縣馬坨店鄉(xiāng)后孟營村村北，昌黎縣隸屬秦皇島市，地處河北省北部環(huán)渤海地帶，東臨渤海，西臨灤河并與唐山市灤縣、灤南縣隔河相望，并與撫寧區(qū)、盧龍縣相鄰，南以灤河為界與唐山市樂亭縣相鄰。

昌黎縣屬東部季風(fēng)區(qū)、暖溫帶，為半濕潤大陸性氣候，日照充足、四季分明，夏季受海洋季風(fēng)氣候影響，秋季延續(xù)時(shí)間長，無霜期長，水熱系數(shù)小，受海陸風(fēng)影響，風(fēng)向多變，一年中以西南偏西風(fēng)最多，東北風(fēng)次之。夏季高溫，炎熱多雨，冬季干燥，寒冷少雪，降雨量充沛，多年平均降水量597.4mm，降水量年際差異大，且年內(nèi)分配不均勻，絕大多數(shù)集中于6～8月，占全年降水量的60%以上。研究區(qū)年平均氣溫11℃，7月份氣溫最高，平均氣溫可達(dá)25.1℃，1月份氣溫最低，平均氣溫-5.2℃。年無霜期平均186d，最大凍土深度57cm。

1.2 水文地質(zhì)條件

研究區(qū)的基地構(gòu)造之上覆蓋著厚度相差懸殊的第四系沉積地層。寧河—昌黎斷裂帶直接控制了平原北部和南部第四系地層發(fā)育，其厚度由50m增加到500m以上，屬于山前沖洪積平原，巖性主要為砂卵石、砂、粘質(zhì)砂土、粘土等。

昌黎縣山區(qū)地下水主要接受大氣降水的補(bǔ)給，平原區(qū)淺層地下水補(bǔ)給來源較多，主要接受大氣降水入滲補(bǔ)給、山區(qū)向平原區(qū)的側(cè)向徑流補(bǔ)給，以及河流滲漏和灌溉水回歸入滲補(bǔ)給等，深層地下水的補(bǔ)給來源雖難以追尋，但本質(zhì)上也是接受大氣降水入滲補(bǔ)給、河流滲漏補(bǔ)給和山區(qū)的側(cè)向徑流補(bǔ)給，當(dāng)存在開采的情況時(shí)，深層地下水也接受淺層地下水的越流補(bǔ)給。

受地形限制，研究區(qū)地下水的徑流總體呈現(xiàn)北部山丘向南部平原區(qū)徑流，北部山丘地下水水力坡度大，徑流條件較好；平原區(qū)較為平坦，徑流條件相對較差，但也受水力坡度控制，使得平原區(qū)的地下水由北西向東南徑流。

研究區(qū)北部山丘區(qū)，地表水、地下水密切聯(lián)系，交替轉(zhuǎn)化強(qiáng)烈，地下水大部分轉(zhuǎn)化為地表水排泄到下游。平原區(qū)人類活動影響較大，地下水利用程度高，故其排泄方式主要以人工開采和潛水蒸發(fā)等排泄為主，其次是以徑流、河流等方式進(jìn)行排泄。

1.3 水源地開發(fā)利用現(xiàn)狀

后孟營水源地現(xiàn)有供水井10眼，全部正常運(yùn)行，供水井呈帶狀均勻分散分布，整個(gè)供水系統(tǒng)由檢測儀表和自動控制系統(tǒng)組成，并配有UPS不間斷電源系統(tǒng)，保持整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行。

該水源地設(shè)計(jì)年供水能力1095×104m3，供水范圍為昌黎縣城區(qū)，服務(wù)人口約7萬人，近幾年實(shí)際日最大供水量約為1.8×104m3。2016年供水量為496×104m3，其中居民用水量322.4×104m3，占總供水量的昌黎縣后孟營地下水飲用水水源地環(huán)境保護(hù)方案65%，其他項(xiàng)目用水占總供水量的35%。

該水源地距周邊河道12km，不易受到地表水的徑流污染?！肚鼗蕧u市昌黎縣飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)報(bào)告》中采用DRASTIC 方法對地下水防污性能進(jìn)行了評價(jià)，其評價(jià)結(jié)果顯示，水源地包氣帶透水性強(qiáng)，有利于地表污染物的滲透和遷移，地下水環(huán)境自我防護(hù)能力較差，地下水較易污染。

2 水源地保護(hù)區(qū)劃分方法

2.1 保護(hù)區(qū)劃分原則

飲用水水源地保護(hù)區(qū)的劃分需滿足水質(zhì)達(dá)標(biāo)原則、保護(hù)優(yōu)先原則和保護(hù)區(qū)最小原則，具體為：

(1)水質(zhì)達(dá)標(biāo)原則。綜合考慮水源地供水量、水源地環(huán)境、開采方式以及污染源的分布等因素的影響，劃分的各級保護(hù)區(qū)范圍，既要保證能夠開采規(guī)劃水量，又能保證開采的水質(zhì)能達(dá)到所要求的標(biāo)準(zhǔn)。

(2)保護(hù)優(yōu)先原則。劃定水源地保護(hù)區(qū)范圍應(yīng)滿足水源地附近的人類活動不直接污染水源，且主要污染物在向取水點(diǎn)運(yùn)移過程中，應(yīng)衰減到規(guī)定的濃度水平；在正常規(guī)劃取水的情況下，要保證水質(zhì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，并且一旦水源發(fā)生污染等突發(fā)情況，有足夠的時(shí)間和緩沖地帶可以實(shí)施緊急補(bǔ)救措施。

(3)保護(hù)區(qū)最小原則。在確保飲用水水源地的水質(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。

2.2 保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)方法

后孟營水源地保護(hù)區(qū)劃分首先需要收集相關(guān)的水文地質(zhì)資料，然后根據(jù)《飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》（HJ/T338-2007）的要求，對后孟營水源地保護(hù)區(qū)的范圍進(jìn)行劃定，可將其劃定為一級保護(hù)區(qū)和二級保護(hù)區(qū)。

本次保護(hù)區(qū)的劃分?jǐn)M采用公式法，并用經(jīng)驗(yàn)值法進(jìn)行核定，結(jié)合研究區(qū)地下水水質(zhì)現(xiàn)狀、地下水污染防護(hù)能力、地下水補(bǔ)徑排條件、含水層特征等水環(huán)境現(xiàn)狀及污染發(fā)展趨勢，確定水源地安全約束條件，綜合分析最終確定相應(yīng)的范圍，以確保所劃分范圍的準(zhǔn)確性和有效性。

基于該水源地所在區(qū)域的水文地質(zhì)特征和條件，確定后孟營水源地的地下水類型為第四系孔隙水。由于該水源地的日開采量小于5×104m3，按開采規(guī)模將其確定為中小型水源地，即后孟營水源地為中小型孔隙水潛水型水源地。保護(hù)區(qū)半徑計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式為：

式中：R——保護(hù)區(qū)半徑，m；

Α——安全系數(shù)；

K——含水層滲透系數(shù)，m/d；

I——水力坡度（為漏斗范圍內(nèi)的水力平均坡度）；

T——污染物水平遷移時(shí)間，d；

n——有效孔隙度。

各參數(shù)取值見表1。

表1 參數(shù)表

按照公式計(jì)算結(jié)果與孔隙水潛水型水源地保護(hù)區(qū)范圍經(jīng)驗(yàn)值對比，并結(jié)合水源地周圍環(huán)境、水源地水文地質(zhì)條件，確定一級保護(hù)區(qū)半徑為360m，二級保護(hù)區(qū)半徑為2070m。

3 劃分結(jié)果

后孟營水源地有10 眼水源井，屬于集中式供水水源地，根據(jù)調(diào)查可知井群中各井間的距離均小于4140m（即二級保護(hù)區(qū)的半徑的2倍），那么將外圍井連接，以該連接線作為邊界，向外徑向距離為二級保護(hù)區(qū)半徑的多邊形區(qū)域。目前10眼井未在一條直線上，因此采用非線性布井概念圖，如圖1（B）所示。按規(guī)范要求一級保護(hù)區(qū)范圍是以水源地外圍井的外接多邊形為邊界，向外徑距離為一級保護(hù)區(qū)半徑的多邊形區(qū)域。建立一級保護(hù)區(qū)可保證水源地集水有一定的滯后昌黎縣后孟營地下水飲用水水源地環(huán)境保護(hù)方案時(shí)間，以防止一般病原菌的污染。根據(jù)當(dāng)前井群布置情況及實(shí)際情況，計(jì)算可得一級保護(hù)區(qū)面積為2.1km2，二級保護(hù)區(qū)面積為21.7km2，后孟營水源地一、二級保護(hù)區(qū)范圍如圖2所示。

4 結(jié)語

后孟營水源地周邊水環(huán)境主要污染來自群眾生活產(chǎn)生的生活污水，生活污水隨意排放，排水系統(tǒng)不完善，收集方式不恰當(dāng)，沒有完善的排水管道，存在散排亂排的現(xiàn)象。后孟營地下水飲用水水源地作為昌黎縣重要的集中式供水水源地，承擔(dān)著昌黎縣供水的重要任務(wù)，為防治飲用水水源地污染，切實(shí)保障群眾飲水安全，必須盡快實(shí)施水源地環(huán)境保護(hù)方案，從保護(hù)區(qū)建設(shè)、整治、監(jiān)控預(yù)警、風(fēng)險(xiǎn)防控、應(yīng)急能力、管理規(guī)范、宣傳教育等多方面開展工作，確保水源地的穩(wěn)定和安全運(yùn)行。

圖1 群井的水源地保護(hù)區(qū)范圍的概念模型圖

圖2 后孟營水源地一、二級保護(hù)區(qū)范圍圖