南水北调中线京石段总干渠水源保护区划定

2013-11-04王瑞芬

水科学与工程技术 2013年3期

关键词：边线明渠外延

王瑞芬

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250）

1 南水北调中线京石段总干渠概况

南水北调中线京石段总干渠起自石家庄古运河枢纽，止于冀京交界处北拒马河中支南岸，渠线总长227.375km。其中明渠长201.014km，占渠线总长88.41%；建筑物长26.361km，占渠线总长11.59%。

1.1 工程分类

明渠分为高填方段、深挖方段和一般渠段。建筑物按类型分为隧洞、倒虹吸、渡槽、暗渠和涵洞等4类，隧洞7座，长9641m；倒虹吸16座，长12843m；渡槽3座，长2861m；暗渠和涵洞3座，长1017m。

1.2 排水方式

明渠按排水方式分为内、外排水段和无排水段，内、外排水段又分为自流排水段和抽水排水段。

地下水位低于设计渠底的渠段，不设置排水措施，为无排水明渠段，无排水渠段长150.533km。

地下水位高于设计渠底的渠段，设置排水措施，排水段长50.481km。其中自流内排段长18.182km，抽水内排段长20.093km，自流外排段长0.87km，抽水外排段长11.337km。

2 保护区划定目的原则及方法

2.1 划定目的

南水北调中线工程是北京、天津及干渠沿线各省重要的饮用水源，保证供水水质及受水区居民的饮用水安全非常必要。为防范总干渠水质污染风险，防止总干渠两侧一定范围内人类活动产生的污染物通过地下水污染、空气污染等途径进入干渠，确保总干渠水质安全，需要在总干渠两侧划定水源保护区,以控制保护区内的建设项目及其他开发活动。

2.2 划定原则

南水北调中线京石段总干渠水源保护区的划定，以保护水质安全为前提，结合河北省的实际情况，遵循以下原则：

2.2.1 预防为主、安全第一

地下水污染是威胁总干渠水质的主要因素之一，而地下水污染具有复杂性和难以恢复性，因此，存在地下水污染威胁渠段的保护区划定要坚持预防为主、安全第一的原则。

2.2.2 因地制宜

京石段总干渠各渠段的工程类型、两侧地形地貌、水文地质条件不尽相同，保护区的范围要按照因地制宜的原则综合分析确定。

2.2.3 科学合理、重点突出

保护区的划定要结合沿线经济社会发展和总干渠水质保护需要，科学合理地划定水源保护区。对地下水位高于渠底的排水渠段，易于发生污染突发事故的渠段和可能诱发安全隐患的渠段，要突出重点区别划分。

2.3 划定方法

饮用水水源保护区是指国家为防治饮用水水源污染、保证水源环境质量而划定，并要求加以特殊保护的一定面积的水域和陆域,一般划分为一级保护区和二级保护区。一级保护区主要是保证饮用水卫生的要求划定，二级保护区主要是在正常情况下满足水质要求，在出现污染饮用水源的突发情况下，保证有足够采取措施的时间和缓冲地带而划定。

南水北调中线京石段总干渠水源保护区的划定采用经验与分析计算相结合,并参照相关规范综合分析确定的方法进行。鉴于南水北调总干渠管理范围以内已经得到保护，因此，一级保护区、建筑物段及无排水明渠段的二级保护区参照水资源和环境保护的有关法规，结合国内外饮用水水源保护区划定的实际经验综合分析确定；排水渠段受周边地下水污染的可能性较大，其二级保护区通过地下水渗流理论计算并参照相关规定综合分析确定。

2.4 排水渠段二级水源保护区计算原理

二级水源保护区划分目的是为防止微生物、病原体以外的其他污染物进入地下水系统，污染总干渠水质。根据地下水渗流理论测算地下水实际平均流速计算水质点5～10年流程线，以此作为二级保护区最小边界线。测算公式为：

L=K×J×T/λ

式中 L为测算距离（m），即最小保护区半径；K为渗透系数（m/d），可根据当地区域水文地质条件确定，取待划分区渠段的纵向2000m、横向4000m和垂向地面以下3m到渠底标高以下10m范围内的平均等效渗透系数；J为水力坡度（无量纲），根据区域水文地质条件确定；T为滞留时间（d），外排段取5a，内排段取10a；λ为有效孔隙度n或给水度μ（无量纲）。对于大孔隙岩石，n与μ在数值上很相近，λ采用n值或μ值均可，对于细颗粒岩石如粘土，二者相差较大，须采用μ值。μ值可根据当地区域水文地质条件确定，取值范围参照上述K值的区域范围。

3 水源保护区的划定

3.1 建筑物段

建筑物段包括隧洞、倒虹吸和输水管道等非明渠段。一级水源保护区范围按工程外边线向两侧各外延50m划定，二级水源保护区范围按工程外边线向两侧各外延200m划定。隧洞、倒虹吸等保护区范围边线与明渠段保护范围边线衔接时，用直线连接两边线，并使直线与明渠段边线呈45°（或135°）夹角，该直线段为连接段保护区范围边线。二级水源保护区范围因建筑物本身长度、上下游工程类型不同，其保护区范围各有不同，各建筑物二级水源保护区划定范围如下：

吴庄隧洞、漕河渡槽、岗头隧洞、釜山隧洞4座建筑物二级水源保护区范围由工程外边线向两侧外延200m；滹沱河渠道倒虹吸、唐河渠道倒虹吸上、下游为抽水外排段，其二级水源保护区范围由工程外边线向两侧外延，左侧外延2000m，右侧外延1500m；磁河渠道倒虹吸、沙河（北）渠道倒虹吸、孟良河渠道倒虹吸、漠道沟渠道倒虹吸、瀑河渠道倒虹吸、中易水渠道倒虹吸、西市隧洞、南拒马河渠道倒虹吸、北拒马河渠道倒虹吸9座建筑物上、下游为内排明渠段，二级水源保护区范围由工程外边线向两侧外延，左侧外延3000m，右侧外延2500m。其余14座建筑物同上下游的一般明渠段，其二级水源保护区范围由工程外边线向两侧外延1050m。

3.2 无排水明渠段

无排水明渠段一级水源保护区范围按工程管理范围边线向两侧各外延50m划定，二级水源保护区范围按工程管理范围边线向两侧外延1050m。无排水明渠段与内、外排水渠段保护区边线衔接时，用直线连接两边线，并使直线与排水渠段保护区边线呈45°（或135°）夹角，该直线段为连接段保护区范围边线。

设计地下水位低于总干渠渠底的渠段长150.533km，一级水源保护区范围由工程管理范围边线向两侧外延50m，二级水源保护区范围因上下游工程类型不同，其保护区范围各有不同。其中：0.033km上、下游为抽水外排段，其二级水源保护区范围由工程管理范围边线向两侧外延，左侧外延2000m，右侧外延1500m；4.492km上、下游为抽水内排或自流内排段，其二级水源保护区范围由工程管理范围边线向两侧外延，左侧外延3000m，右侧外延2500m；146.008km二级水源保护区范围由工程管理范围边线向两侧外延1050m。

3.3 排水明渠段

内排明渠段一级水源保护区范围按工程管理范围边线向两侧外延200m划定；外排明渠段一级水源保护区范围按工程管理范围边线向两侧外延100m划定。

二级水源保护区范围，根据地下水渗流公式进行测算。渗透系数、给水度等水文地质参数均采用南水北调中线总干渠水文地质勘察资料进行分析整理，见表1。

内排明渠段左岸二级保护区根据区域水文地质条件和地下水质点10年流程线按所给公式计算，计算结果以500m为一档，不足500m的上靠一档。从计算结果看，计算范围在2048～2948m之间，考虑地下水的流向一般由左岸流向右岸，为保护总干渠水源安全，最小范围不宜小于3000m。右岸二级保护区范围比左岸二级保护区范围减少500m。南水北调中线京石段内排明渠长38.274km，二级水源保护区范围由工程管理范围边线向两侧外延，左侧外延3000m，右侧外延2500m。

表1 南水北调中线京石段总干渠排水明渠段最小保护范围计算成果

外排段左岸二级保护区根据区域水文地质条件和地下水质点5年流程线按所给公式计算，计算结果以500m为一档，不足500m的上靠一档，但最小范围不宜小于2000m。考虑地下水流向一般由左岸流向右岸，右岸二级保护区范围比左岸二级保护区范围减少500m。南水北调中线京石段外排明渠长12.207km，二级水源保护区范围由工程管理范围边线向两侧外延，左侧外延2000m，右侧外延1500m。