吉林省撫松縣上清泉飲用天然礦泉水開發(fā)利用方案

方巖，劉剛

吉林省水文地質(zhì)調(diào)查所 ，吉林 長(zhǎng)春 130012

0 引言

吉林省撫松縣天然礦泉水資源極其豐富，日流量大、水質(zhì)好、無污染，是世界上相對(duì)比較優(yōu)質(zhì)的天然飲用礦泉之一。 2016年吉林省水文地質(zhì)調(diào)查所對(duì)撫松縣上清泉進(jìn)行勘查，上清泉取水水源為自流泉水，為偏硅酸型礦泉水，因此，我們對(duì)吉林省撫松縣上清泉飲用天然礦泉水資源進(jìn)行開發(fā)利用分析。

1 自然地理概況

1.1 交通位置

撫松縣位于吉林省東南部，長(zhǎng)白山西北麓。西隔頭道松花江與靖宇縣相望，北與樺甸市、敦化市隔二道松花江相鄰，東南部與長(zhǎng)白朝鮮族自治縣毗連。上清泉位于吉林省的撫松縣露水河鎮(zhèn)清水河村，區(qū)內(nèi)交通比較發(fā)達(dá)。區(qū)內(nèi)有長(zhǎng)白—撫松等公路與鄰縣市相通，以縣城為中心的公路通往各鄉(xiāng)鎮(zhèn)村屯，營(yíng)城—松江河高速公路現(xiàn)已開通，交通便利。便捷的交通網(wǎng)絡(luò)為礦泉水的開發(fā)創(chuàng)造了有利的交通條件。

1.2 地形、地貌

上清泉所在區(qū)域最低點(diǎn)位于區(qū)域東北部，海拔標(biāo)高630 m左右，最高點(diǎn)位于區(qū)域西南部，海拔標(biāo)高770 m，相對(duì)高差140 m。區(qū)內(nèi)地貌按成因類型、成因形態(tài)和形態(tài)單元?jiǎng)澐郑饕獮榍治g火山地貌火山熔巖玄武巖臺(tái)地。在區(qū)內(nèi)廣泛分布第四系下更新統(tǒng)軍艦山組玄武巖。上清泉位于玄武巖臺(tái)地上，海拔標(biāo)高為670 m。

1.3 氣象水文

上清泉所在區(qū)域?qū)俦睖貛Т箨懶园霛駶?rùn)氣候區(qū)，四季分明，其特點(diǎn)是大陸性季風(fēng)明顯，春季干旱多風(fēng)，夏季濕潤(rùn)多雨，秋季溫和涼爽多晴天，冬季寒冷漫長(zhǎng)多雪。區(qū)內(nèi)水系發(fā)育，主要有大蒲春河、小蒲春河等河流分布，河流主要由西向東展布。極端最高氣溫34.9 ℃，極端最低氣溫-37.7 ℃，多年平均氣溫4.5 ℃。多年平均降水量765 mm，降水多集中在6、7、8月份。多年平均蒸發(fā)量1 000 mm，無霜期125天，最大凍結(jié)深度1.8 m。

2 礦泉水資源概況

2.1 地質(zhì)構(gòu)造

本區(qū)地質(zhì)構(gòu)造位于華北板塊(Ⅰ)，膠遼陸塊(Ⅱ)，龍崗古陸塊(Ⅲ)，通化—兩江裂陷槽(Ⅳ)的中部。區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造控制了區(qū)域上各類型地下水的形成與分布，同時(shí)也為礦泉水的形成提供了空間環(huán)境。

2.2 地層

區(qū)內(nèi)發(fā)育地層主要為新生界第四系下更新統(tǒng)軍艦山組(βQ1j)，巖性為灰黑色橄欖玄武巖及含斜長(zhǎng)石斑晶玄武巖組成，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，杏仁氣孔狀構(gòu)造，孔洞之間連通性較好，厚度在110 m以上，與下伏地層為整合接觸。

2.3 水文地質(zhì)

根據(jù)區(qū)域地下水的賦存條件、水理性質(zhì)及水力特征，工作區(qū)內(nèi)地下水類型主要為玄武巖類孔洞裂隙水(圖1)。

圖1 區(qū)域水文地質(zhì)圖Fig.1 Regional hydrogeological map1.下更新統(tǒng)軍艦山組玄武巖；2.地下水流向；3.地表水體；4.上清泉：右為流量(L/s)；5.勘查區(qū)范圍；6.剖面線。

地下水主要賦存于新生界第四系下更新統(tǒng)軍艦山組玄武巖孔洞裂隙中，氣孔狀玄武巖孔洞間連通性好，無充填物，節(jié)理裂隙發(fā)育，有利于降水滲入和地表水補(bǔ)給，地下水多以泉的形式排泄于地表，單泉流量在1～10 L/s，水量豐富。水化學(xué)類型以重碳酸鈣型水為主，礦化度小于0.2 g/L。pH值一般在6.72～7.93。區(qū)內(nèi)玄武巖廣泛分布，溝谷深切裸露、植被發(fā)育，有利于降水滲入補(bǔ)給。地下水主要接受大氣降水滲入補(bǔ)給，以泉的形式排泄于地表(圖2)。

圖2 水文地質(zhì)剖面圖Fig.2 Hydrogeological profile1.上清泉；2.地下水水位；3.致密塊狀玄武巖；4.氣孔狀玄武巖

2.4 礦泉水資源量情況

上清泉枯水期流量為2 016.48 m3/d，豐水期流量為2 268.72 m3/d。為保障礦泉水資源長(zhǎng)期開發(fā)利用，避免礦泉水水源地生態(tài)環(huán)境破壞，確定允許開采量為1 391 m3/d，按照年開采時(shí)間300天計(jì)算，年允許開采量41.73萬噸。上清泉平均流量為2 115.61 m3/d，允許開采量占平均流量的69%，該允許開采量的確定，保證程度較高，可作為飲用天然礦泉水開發(fā)利用的依據(jù)。

2.5 礦泉水形成機(jī)制

上清泉出露于新生界第四系下更新統(tǒng)軍艦山組玄武巖噴發(fā)旋回層面上，氣孔狀玄武巖孔洞間無充填物，相互間連通性好，為地下水賦存和運(yùn)移提供了空間環(huán)境。

上清泉礦泉水的形成與含水介質(zhì)密切相關(guān)，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，新生界第四系下更新統(tǒng)軍艦山組玄武巖中二氧化硅含量較大，為礦泉水中偏硅酸的富集提供了物質(zhì)來源。該泉主要接受地下水的側(cè)向徑流補(bǔ)給，地下水沿玄武巖孔洞裂隙徑流，在循環(huán)運(yùn)移過程中，不斷溶解圍巖中的二氧化硅和微量元素，使地下水中的某些化學(xué)組分含量相對(duì)富集，形成偏硅酸型礦泉水。

2.6 礦泉水資源可開采量

依據(jù)2017年吉林省水文地質(zhì)調(diào)查所編制的《吉林省撫松縣上清泉飲用天然礦泉水勘查評(píng)價(jià)報(bào)告》所述，撫松縣上清泉飲用天然礦泉水允許開采量應(yīng)限制在1 391 m3/d，按每年開采300天計(jì)算，即417 300 m3/a。

2.7 水質(zhì)評(píng)價(jià)分析

依據(jù)2017年吉林省水文地質(zhì)調(diào)查所編制的《吉林省撫松縣上清泉飲用天然礦泉水勘查評(píng)價(jià)報(bào)告》所述，撫松縣上清泉礦泉水中陰離子以重碳酸根為主，質(zhì)量濃度36.6～44.50 mg/L，陽離子以鎂離子為主，質(zhì)量濃度2.61～3.75 mg/L，次為鈣、鈉離子，質(zhì)量濃度分別為6.17～7.99 mg/L、4.07～4.43 mg/L。溶解性總固體87～93.92 mg/L，pH值6.72～7.93，氯離子質(zhì)量濃度0.89～1.0 mg/L。水質(zhì)較穩(wěn)定，水化學(xué)類型為重碳酸鎂鈣型水，偏硅酸質(zhì)量濃度為30.18～33.2 mg/L，已達(dá)到《國(guó)家食品安全標(biāo)準(zhǔn)飲用天然礦泉水》(GB8537-2018)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，為偏硅酸型礦泉水[1](表1)。

表1 上清泉飲用天然礦泉水化學(xué)分析結(jié)果表

撫松縣上清泉飲用天然礦泉水中其它限量指標(biāo)、污染指標(biāo)、微生物指標(biāo)均符合《國(guó)家食品安全標(biāo)準(zhǔn)飲用天然礦泉水》(GB/T8537-2018)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[1]。礦泉水的水樣采集、保存、運(yùn)輸及水質(zhì)檢驗(yàn)方法均符合《國(guó)家食品安全標(biāo)準(zhǔn)飲用天然礦泉水檢驗(yàn)方法》(GB/T8538-2016)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[2]。

3 產(chǎn)品需求現(xiàn)狀和預(yù)測(cè)

3.1 產(chǎn)品需求現(xiàn)狀

伴隨著中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的日益提高，人們對(duì)飲用水，特別是對(duì)天然礦泉水的需求及其作用認(rèn)識(shí)也不斷提高。天然礦泉水以其優(yōu)良的品質(zhì)，在市場(chǎng)中的份額大幅增長(zhǎng)。天然礦泉水將成為中國(guó)飲用水市場(chǎng)的主導(dǎo)產(chǎn)品。

當(dāng)今，國(guó)外健康飲水觀念已成為主流。在國(guó)際上，天然礦泉水曾被稱為貴族水。如法國(guó)人十分喜愛礦泉水，共有50多家大的礦泉水廠，維希是世界著名的礦泉城，巴黎每條街的酒吧、車站、旅游景點(diǎn)、飯店、食品店都銷售礦泉水，而且都是法國(guó)自產(chǎn)的。再如德國(guó)擁有235家較大的礦泉水企業(yè)，礦泉水年總產(chǎn)量近900萬噸，出口的礦泉水不到80萬噸，德國(guó)人的人均礦泉水消費(fèi)量為65 kg/a。韓國(guó)人也很重視礦泉水養(yǎng)生，90%以上的韓國(guó)人崇尚飲用天然礦泉水。

我國(guó)是人均礦泉水消費(fèi)量是世界上最低的國(guó)家之一，按目前我國(guó)礦泉水產(chǎn)量，人均年消費(fèi)礦泉水僅有1.5 L，相當(dāng)于意大利人均消費(fèi)水平的1%，如果人均消費(fèi)增加1 L，礦泉水產(chǎn)量將比目前增加2/3，所以，我國(guó)礦泉水的消費(fèi)市場(chǎng)潛力是很大的。現(xiàn)在我國(guó)礦泉水消費(fèi)市場(chǎng)主要在大中城市和旅游地區(qū)。出行人口消費(fèi)量大，兒童比成年人消費(fèi)的多。隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，城鄉(xiāng)消費(fèi)差別的縮小，礦泉水的消費(fèi)市場(chǎng)將由大中城市擴(kuò)展到中小城市，由旅游流動(dòng)人口擴(kuò)大到常駐人口，由富裕家庭到一般家庭。礦泉水消費(fèi)市場(chǎng)將繼續(xù)擴(kuò)大。

由于撫松縣上清泉飲用天然礦泉水允許開采量應(yīng)限制在1 391 m3/d，按每年開采300天計(jì)算，即417 300 m3/a，遠(yuǎn)小于市場(chǎng)需求量，因而需要加快礦泉水企業(yè)合理開發(fā)利用礦泉水資源。

3.2 產(chǎn)品需求預(yù)測(cè)

據(jù)2015年至2020年中國(guó)高端礦泉水產(chǎn)業(yè)運(yùn)行態(tài)勢(shì)及投資戰(zhàn)略研究報(bào)告表明，飲用天然礦泉水以富含多種對(duì)人體健康有益的化學(xué)組分和微量元素，愈來愈受到廣大消費(fèi)者的歡迎，因而其市場(chǎng)前景良好。礦泉水以其自身品質(zhì)的優(yōu)越性，必然會(huì)在飲品行業(yè)中占據(jù)重要地位。從20世紀(jì)90年代中期，純凈水、蒸餾水開始作為飲料充斥市場(chǎng)，并占據(jù)了市場(chǎng)很大一部分份額。隨著人們對(duì)水科學(xué)認(rèn)識(shí)的不斷提高，這些水對(duì)人體健康的影響已被越來越多的人們所認(rèn)識(shí)。隨著時(shí)間的推移，純凈水、蒸餾水等將退出飲水市場(chǎng)，為礦泉水發(fā)展留下相當(dāng)大的空間，擴(kuò)大了發(fā)展?jié)摿Α?/p>

我國(guó)的礦泉水行業(yè)漸漸步入成熟，隨著市場(chǎng)消費(fèi)觀念和科學(xué)飲水觀念的提高，礦泉水在飲用水市場(chǎng)中的份額不斷提升，中國(guó)礦泉水市場(chǎng)每年都以20%的速度遞增，2018年我國(guó)礦泉水消費(fèi)量達(dá)到2 000萬噸，預(yù)計(jì)在2025年我國(guó)礦泉水消費(fèi)量將超過5 000萬噸。況且上清泉主要銷售方式是建立穩(wěn)定的銷售網(wǎng)絡(luò)和營(yíng)銷隊(duì)伍，以國(guó)內(nèi)批發(fā)為主，市場(chǎng)零售為輔。充分利用互聯(lián)網(wǎng)信息平臺(tái)，掌控市場(chǎng)動(dòng)態(tài)，及時(shí)調(diào)整銷售策略。

本項(xiàng)目年銷售350 mL瓶裝天然泉水25 714.29萬瓶，每瓶0.8元，3 L瓶裝天然泉水5 333.33萬瓶，每瓶5元，產(chǎn)品售價(jià)(不含稅)按出廠價(jià)計(jì)，經(jīng)估算年均銷售收入為45 820.94萬元。

4 礦泉水資源保護(hù)方案

為確保撫松縣上清泉飲用天然礦泉水資源在開發(fā)利用過程中免遭污染破壞，根據(jù)《天然礦泉水資源地質(zhì)勘查規(guī)范》(GB/T 13727-2016)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求[3]，結(jié)合該礦泉井飲用天然礦泉水水源地地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，設(shè)立礦泉水資源Ⅲ級(jí)保護(hù)區(qū)，并在保護(hù)區(qū)界設(shè)置固定標(biāo)志及相應(yīng)保護(hù)措施[4-5]。

礦泉水水源地衛(wèi)生保護(hù)區(qū)建立與劃分方案如下：

Ⅰ級(jí)保護(hù)區(qū)(安全保護(hù)區(qū))：①范圍包括天然礦泉水水源地取水點(diǎn)、引水及取水建筑設(shè)施所在地區(qū)；②保護(hù)區(qū)邊界距取水點(diǎn)為50 m半徑；③保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)無關(guān)人員不得居住或逗留，不得興建與天然礦泉水水源引水無關(guān)的建筑，進(jìn)行任何影響水源地保護(hù)的活動(dòng)，取消一切可以導(dǎo)致天然礦泉水水源污染的因素。

Ⅱ級(jí)保護(hù)區(qū)(內(nèi)保護(hù)區(qū))：①范圍包括Ⅰ級(jí)保護(hù)區(qū)的周邊地區(qū)，即地表水及潛水向礦泉水水源取水點(diǎn)流動(dòng)的徑流地區(qū)；②保護(hù)區(qū)邊界距離Ⅰ級(jí)保護(hù)區(qū)邊界50 m；③范圍內(nèi)不得設(shè)置可導(dǎo)致天然礦泉水水源水質(zhì)、水量、水溫改變的工程，禁止進(jìn)行可能引起礦泉水含水層污染的人類生活及經(jīng)濟(jì)工程活動(dòng)。

Ⅲ級(jí)保護(hù)區(qū)(外保護(hù)區(qū))：①范圍包括水源補(bǔ)給地區(qū)，距取水點(diǎn)500 m半徑范圍；②在此區(qū)內(nèi)只允許進(jìn)行對(duì)礦泉水水源地地質(zhì)環(huán)境沒有危害的經(jīng)濟(jì)工程活動(dòng)。

撫松縣上清泉水源保護(hù)區(qū)保護(hù)措施如下：

劃立界碑、警示牌：水源保護(hù)區(qū)界分別設(shè)置界標(biāo)或警示標(biāo)志，界標(biāo)上映明確Ⅰ級(jí)保護(hù)區(qū)、Ⅱ級(jí)保護(hù)區(qū)、Ⅲ級(jí)保護(hù)區(qū)。

水源保護(hù)工程：在泉點(diǎn)及集水池上方設(shè)泵房，以泉點(diǎn)為中心，半徑50 m處設(shè)置防護(hù)網(wǎng)，高度約2 m，材質(zhì)為鐵絲網(wǎng)，在對(duì)外交通便利處設(shè)置大門。

監(jiān)控工程：在礦泉水水源井建立水源地水量監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控礦泉水水量。

5 結(jié)論

上清泉點(diǎn)附近無地質(zhì)遺跡及人文景觀分布。礦泉水在開發(fā)利用過程中，主要為礦泉水廠區(qū)內(nèi)的生產(chǎn)生活建筑物，無其它地面工程，對(duì)地形地貌景觀影響較輕。開采方式為集水池收集自然流淌的泉水，再經(jīng)過水泵提水，通過地下管道輸送至廠區(qū)，能夠滿足項(xiàng)目需求，對(duì)礦泉水天然流場(chǎng)不會(huì)產(chǎn)生任何改變和影響。礦區(qū)生態(tài)環(huán)境良好，尚未有地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生，引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的可能性小。撫松縣上清泉允許開采量為1 391 m3/d。根據(jù)2016年4月至2017年3月底對(duì)該泉進(jìn)行了地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料，查明取水層位新生界第四系下更新統(tǒng)軍艦山組地下水動(dòng)態(tài)特征，通過一個(gè)水文年的動(dòng)態(tài)觀測(cè)資料分析，地下水埋深、水溫動(dòng)態(tài)穩(wěn)定，氣象因素對(duì)地下水動(dòng)態(tài)影響不明顯，取水不會(huì)對(duì)礦泉水含水系統(tǒng)產(chǎn)生影響。不會(huì)破壞含水層的結(jié)構(gòu),也不會(huì)造成含水層中水位下降及水質(zhì)惡化等不良現(xiàn)象，礦泉水生產(chǎn)對(duì)地下水影響程度較輕。

6 建議

(1)建議對(duì)水源地的水量、水質(zhì)、水溫動(dòng)態(tài)進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)，實(shí)時(shí)掌握水源地水量、水質(zhì)、水溫的動(dòng)態(tài)變化情況。

(2)加強(qiáng)水資源保護(hù)工作，制訂節(jié)水措施方案，配套建設(shè)節(jié)水設(shè)施，節(jié)水設(shè)施應(yīng)當(dāng)與主體工程三同時(shí)即：“同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投產(chǎn)”。切實(shí)落實(shí)各項(xiàng)工程措施和非工程措施，實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用。