平原區(qū)集中式飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)探討
——以永清縣為例

河北省地礦局第四水文工程地質(zhì)大隊(duì) 耿萬青，鄭悅，姚萬森

一、引言

農(nóng)村生活飲用水水源是民之根本，是賴以生存的最直接的物質(zhì)條件，水源的保護(hù)則成為人民健康和生活的重要一環(huán)，當(dāng)前隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，飲用水的質(zhì)量更是關(guān)系到了社會進(jìn)步和高質(zhì)量發(fā)展的進(jìn)程，其受到的威脅在不斷加大，近些年我國采取了多種措施來改善生活環(huán)境和保障用水質(zhì)量，但由于受區(qū)域的水資源總量以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、地域特色、經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的影響，飲用水水源保護(hù)工作在管理手段、執(zhí)行上、規(guī)范建設(shè)上還是存在著較大差距。因此，為了更加科學(xué)并且合理地劃分不同地區(qū)類型的保護(hù)區(qū)、保障人民的飲用水源的水質(zhì)安全就是當(dāng)前重要的工作。

二、鄉(xiāng)鎮(zhèn)水源地基本信息

永清縣位于廊坊市中部，永清縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)水源地主要包括劉街鄉(xiāng)水源地、永清鎮(zhèn)（北辛溜）水源地、大辛閣鄉(xiāng)水源地、管家務(wù)回族鄉(xiāng)水源地、里瀾城鎮(zhèn)水源地、龍虎莊鄉(xiāng)水源地、別古莊鎮(zhèn)水源地、養(yǎng)馬莊鄉(xiāng)8個鄉(xiāng)鎮(zhèn)水源地。本次涉及的水源地利用開采層位主要為第四系深層含水組，以及少部分新近系明化鎮(zhèn)組含水層。項(xiàng)目區(qū)地下水位在永清縣里瀾城鎮(zhèn)埋藏最深，為68.08m，在永清縣永清鎮(zhèn)埋藏最淺為29.83m，其他地區(qū)水位基本變化不大，水位埋深38.47-51.68m。永清縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)水源地基本概況見表1。

表1 永清縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)水源地基本情況表

三、水文地質(zhì)條件

永清縣基底為震旦、寒武和石碳、二迭系地層，第三系地層直接覆蓋于基底之上，巖性以黏土、亞黏土及細(xì)砂為主，頂板埋深500m左右。相當(dāng)于第四系上更新統(tǒng)Q3地層，為承壓水。主要利用層為沖擊洪積及湖積的亞砂土，主要為細(xì)砂、粉細(xì)砂，有少量的中細(xì)砂出露，砂層多呈透鏡體狀發(fā)育，底板埋深為90-160m，厚度為64.8-119m單位涌水量為25-50m3/h·m。為主要利用層?？h域的地下水補(bǔ)、徑、排條件淺層地下水埋藏淺，主要由大氣降水，其次為側(cè)向徑流補(bǔ)給，河溝渠滲流補(bǔ)給，地表水灌溉和井灌回歸補(bǔ)給，以人工開采消耗為主，其次為蒸發(fā)及側(cè)向排泄。深層地下水主要由側(cè)向徑流補(bǔ)給，補(bǔ)給源位于西北山區(qū)及山前地帶。

四、保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)方法

根據(jù)《飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》(以下簡稱《規(guī)范》)要求，本次劃定的永清縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)集中式飲用水水源地日設(shè)計供水量0.195-0.5萬m3，屬于中小型孔隙承壓型水源地。永清縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)集中式飲用水水源位于永定河沖洪積平原水文地質(zhì)區(qū)，地下水的流向?yàn)橛杀毕蚰希吹厣嫌尉鶠樗吹匮a(bǔ)給區(qū)，將其全部劃為準(zhǔn)保護(hù)區(qū)不利于實(shí)施保護(hù)區(qū)環(huán)境管理。因此，本次飲用水水源保護(hù)區(qū)僅設(shè)一級保護(hù)區(qū)，不設(shè)二級保護(hù)區(qū)及準(zhǔn)保護(hù)區(qū)。

中小型孔隙潛水水源地一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值和經(jīng)驗(yàn)公式法確定保護(hù)區(qū)范圍。

經(jīng)驗(yàn)公式法中單個抽水井一級地保護(hù)區(qū)計算公式為：

式中：R—保護(hù)區(qū)半徑，m；

α—安全系數(shù)，取值150%；

K—含水層滲透系數(shù)，m/d；

I—水力坡度，無量綱；

T—污染物水平遷移時間，d（一級保護(hù)區(qū)取100d）

n—有效孔隙度，無量綱；

式中有關(guān)參數(shù)及劃定范圍的確定原則如下：

滲透系數(shù)（K）

滲透系數(shù)確定的依據(jù)：

永清南部及中部為沖擊、湖積平原水文地質(zhì)亞區(qū)，水源地除管家務(wù)水源地外均位于該區(qū)域，其區(qū)域淺層含水層巖性以細(xì)砂為主。根據(jù)《河北地下水》相關(guān)平原水文地質(zhì)區(qū)及所處巖性的研究，山前平原、中部及濱海平原以中砂為主要巖性的含水層滲透系取值范圍為6-15m/d。以細(xì)砂、細(xì)粉砂為主要巖性的含水層滲透系取值范圍為大于15m/d。

綜上，工作區(qū)水源地周邊其他水源地滲透系數(shù)依據(jù)含水層富水性綜合研究分析，本著更有利于水源地保護(hù)的原則，確定本次計算參數(shù)。工區(qū)北部水源地，管家務(wù)水源地滲透系數(shù)大于15m/d，取值16m/d，工區(qū)南部及中部水源地滲透系數(shù)6-15m/d，取值8.5m/d。

水力坡度（I）

地下水水力坡度（I）確定，根據(jù)《永清縣水資源評價報告》，永清縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)水源地水力坡度取值依據(jù)現(xiàn)狀年地下水等水位線圖讀取，

有效孔隙度（n）

依據(jù)前人研究成果，確定細(xì)砂：0.10-0.28，中砂0.15-0.32。

根據(jù)《規(guī)范》，對于集中式供水水源地，井群內(nèi)井間距大于一級保護(hù)區(qū)半徑的2倍時，可以分別對每口井進(jìn)行一級保護(hù)區(qū)劃分；井群內(nèi)井間距小于等于一級保護(hù)區(qū)半徑的2倍時，則以外圍井的外接多邊形為邊界，向外徑向距離為一級保護(hù)區(qū)半徑的多邊形區(qū)域。

五、保護(hù)區(qū)劃分結(jié)果

依據(jù)不同的含水層介質(zhì)類型，以井口為中心，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)值確定保護(hù)區(qū)半徑。一級保護(hù)區(qū)半徑可以按經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計算，但保護(hù)區(qū)范圍實(shí)際應(yīng)用值不得小于下表中對應(yīng)范圍的下限值。不同含水層介質(zhì)的各級保護(hù)區(qū)半徑如表2所示。

表2 保護(hù)區(qū)經(jīng)驗(yàn)值表

由于永清縣北部潛水含水巖性以中砂為主，中部及南部潛水含水巖性以細(xì)砂、粉砂為主，根據(jù)表4不同介質(zhì)一級保護(hù)保護(hù)區(qū)半徑經(jīng)驗(yàn)值可知，一級保護(hù)保護(hù)區(qū)半徑取值細(xì)砂為0.03m、中砂0.05m。以開采井為中心，以0.03m或0.05m為半徑的圓形區(qū)域。（見表3）

表3 劃分結(jié)果及最終取值表

六、保護(hù)區(qū)最終定界

依據(jù)保護(hù)區(qū)劃分的分析和經(jīng)驗(yàn)公式法、經(jīng)驗(yàn)值法的劃分結(jié)果，以取水口為圓心、以保護(hù)區(qū)半徑所得圓形區(qū)域的外切正方形為界，結(jié)合飲用水水源保護(hù)區(qū)的地形、地標(biāo)、地物特點(diǎn)，最終確定飲用水水源保護(hù)區(qū)范圍，如劉街鄉(xiāng)水源地三眼井一級保護(hù)區(qū)面積均為0.0036km2，范圍均為南至取水口南0.03米，東至取水口東0.03米，北至取水口北0.03米，西至取水口西0.03米的正方形區(qū)域。

七、建議

平原區(qū)依據(jù)不同含水巖性，一般僅劃分一級保護(hù)區(qū)，且范圍較小，針對區(qū)內(nèi)的保護(hù)建議，主要就是對高毒、高殘留農(nóng)藥的使用進(jìn)行嚴(yán)格的禁止，對周邊的農(nóng)業(yè)污染源進(jìn)行控制，施肥則優(yōu)先使用生態(tài)肥料；其次，加強(qiáng)對附近居民的宣傳引導(dǎo)，生活垃圾應(yīng)定點(diǎn)堆放，統(tǒng)一處置；保護(hù)區(qū)內(nèi)旱廁建議整改為環(huán)保廁所，保護(hù)區(qū)周邊旱廁應(yīng)定期清掏。