试论《饮用水水源保护区划分技术规范》在大曹庄管理区的应用

李秀丽，韩廷印

(河北省邢台水文水资源勘测局，河北 邢台054000)

饮用水水源地是直接关系人民生命和身体健康的重要基础，是人与社会经济协调发展的根本保证。目前，水资源开发利用程度不断提高，水体污染日趋严重，水源水质环境安全受到威胁。尽管各地对水源的保护工作都已开展，并取得了一定的成效，但由于受地域、经济发展水平和水资源总量的影响，饮用水水源保护工作在立法、执法水平和管理手段上差别很大，缺乏统一的保护规划和管理。因此，科学合理的划分饮用水源保护区、保障饮用水源的水质安全显得极为重要和迫切。

1 自然地理及水文地质概况

1.1 地理位置

大曹庄管理区位于邢台市北部，东经114°55'～115°02'之间，北纬 37°26'～37°36'之间，距邢台市 110 km，土地总面积 80.0 km2。

大曹庄管理区气候属于暖温带半湿润季风性大陆气候，多年(1956—2010)平均降水量472.2 mm，多年平均径流深11.1 mm。年水面蒸发量1 030 mm，多年平均干旱指数为2.24。降水量年际变化大，年内分配极不均匀，汛期(6—9月)降水量约占全年的70%以上。

1.2 水文地质条件

大曹庄管理区属于华北断拗中临清拗陷三级构造单元，项目区揭露的地层为新生界第四系，为陆相的冰、冰水堆积及冲、洪、坡积物。境内基底发育有北北东向近期活动断裂，将本区割裂成束鹿隆尧凸起，巨鹿凹陷两个四级构造单元。基底构造控制着第四系的沉积厚度。垂向上自下向上分为下更新统，中更新统、上更新统及全新统。

2 地下水补径排及动态特征

大气降水形成表流流经众多冲沟侧向渗透补给孔隙水，其次为大气降水或灌溉水通过弱透水层缓慢地补给孔隙水，此补给历时长，量值受季节影响小，分配均匀。第四系孔隙水排泄主要为人工开采和侧向径流。人工开采近年来以农灌为主。该区地下水位动态变化，主要受气象因素及人为开采强度的影响。

2.1 浅层地下水

区域内由于近年大气降水远不能满足工农业的需求，人工开采成为本区地下水排泄的主要方式，在西北部已形成一定范围的水位降落漏斗。而从山前向平原流动的天然流场被改变。埋深由1991年的19.39 m增大到了36.94 m(2010年)。大曹庄管理区代表站1991-2010年浅层地下水水位年际变化图见图1。

图1 鱼滩头站1991-2010年浅层地下水水位年际变化图

2.2 深层地下水

由于长年的开采，深层地下水的流场不再是从西北向东南流动，从而地下水改变其流向。埋深由1991年的18.31 m增大到了36.72 m(2010年)。

大曹庄管理区代表站1991-2010年深层地下水水位年际变化图见图2。

上世纪80年代以来，用水量持续增加，当地地表水先天不足，浅层地下水近些年一直处于超采状态，不能满足用水需求，因此将深层地下水作为正常水源开采利用。现状生活饮用水水源均为深层水。

图2 大曹庄农场二分场站1991-2010年深层地下水水位年际变化图

3 水资源开发利用现状及存在的问题

3.1 水资源开发利用现状

2010年邢台市《水资源统计年报表》显示，2010年大曹庄管理区全区总供水量为 1 950.0万 m3，其中浅层水1 624.65万 m3，占总供水量的 83.3%，深层地下水 325.35万 m3，占总用水量的16.7%，无地表水供水量。现状该区地下水供水量大于可开采量1 258万 m3/a，处于超采状态，供水潜力不足。

3.2 水资源开发利用中存在的问题

进入21世纪，随着大曹庄管理区工业经济的快速发展，需水量剧增，水资源供需矛盾突出。以邢台水文局在大曹庄管理区设立的浅层地下水观测井为例，21世纪第一个五年，由于超采，引起浅层地下水位持续下降，下降速率为0.72 m/a。21世纪第二个五年，浅层地下水位下降速率为1.17 m/a。水资源短缺已成为制约大曹庄管理区社会稳定和经济发展的主要因素。因此，科学合理地划分水源地的保护范围，确保饮水安全，处理好大曹庄管理区经济、农业的发展与水源地保护之间的关系，促进经济社会全面、协调、可持续发展具有十分重要的意义。

4 现状饮用水水源及主要污染途径

4.1 现状饮用水水源

大曹庄管理区以开采地下水为主，城区供水可分为供水公司统一供水和部分工业自备水源供水两部分。供水公司集中供水水源为孔隙水承压水型水源，现有两眼水源井，一用一备，供水能力为4 800 m3/d，供水方式为联网直供，没有消毒池和清水池。现状供水量为200 m3/d，1号水源井位于大曹庄管理区管委会前的纬六街中央，井深255 m，封井深度130 m，开采段含水层厚度约为35 m，出水量为90 m3/h。2号水源井位于大曹庄管理区管委会院内，井深350 m，封井深度120 m，开采段含水层厚度约为48 m，出水量为110 m3/h。

2号水源井位于大曹庄管理区管委会院内，水源井周围较空旷，对井口进行了加高保护。1号水源井位于纬六街中央，井口在路面以下，井口以上虽有铁板保护，但也不能有效隔绝地面雨洪水、污废水及其他液体污染物通过井口对饮用水水源的直接污染危害，建议对其关闭。并新建水源井替代1号水源井与2号水源井组成一备一用的城区集中式饮用水供水水源。

4.2 水源地水污染主要途径

深层水是通过长时间、长距离渗滤、运移、扩散，径流、储存、积累形成的，对深层水造成污染的主要途径有三个。

(1)侧向径流污染:位于山前补给区的地表水和地下水是平原地下水的侧向补给源，一旦受到污染，会通过侧向径流给深层水造成一定程度的污染。

(2)垂向越流污染:在现状开采条件下，上部浅层水水位高于下部深层水水位，形成了上部浅层水向下部深层水的越流补给条件，

(3)人类活动造成的含水层污染:开采过程中不规范，未将浅层水进行隔离的深层水井、未严格封闭的工程钻孔、废弃水井等人类活动造成了地表、浅层水与深层承压水之间的人为垂向通道。地表雨污水和水质不达标的浅层水可通过人为垂向通道直接污染深层承压水。此污染途径已成为深层水的主要污染途径，具有潜在危害性。

5 饮用水水源地保护区划分

5.1 划分方法

水源保护区划分常用的方法有两种，即经验法和数值模型法。水质模型法是利用水质数学模型，应用流体力学的原理，以及水中污染物质的质量守恒，建立污染物质在水体中的迁移扩散方程，研究污染物质在水体中的稀释、扩散、迁移、转化规律，对污染物在水体中的对流扩散及沿程降解进行数值模拟，得到污染物的空间分布情况，根据空间分布情况，分析各级保护区内水质达标情况，一般适用于大型饮用水水源保护区划分;经验法划分是根据前人的工作经验和国家规定的水源地划分原则，直接给定保护区范围的一种方法，一般适用于中小型饮用水水源保护区划分。

根据《中华人民共和国水污染防治法实施细则》和《规范》的规定，地下水饮用水源地按开采规模分为中小型水源地(日开采量小于5万 m3)和大型水源地(日开采量大于等于5万m3)。因该水源地日开采量小于5万m3，所以采用经验公式确定保护区半径。然后再与规范提供的保护区经验值进行比较，确定水源地安全约束条件，通过综合分析，最后确定一级保护区范围。

5.2 现状饮用水水源地保护区划分

5.2.1 一级保护区划分

现状饮用水水源地为孔隙水承压水中小型水源地，按照《规范》规定，划定上部潜水的一级保护区作为承压水型水源地的一级保护区，划定方法根据上部潜水的含水层介质类型，参考对应介质类型的中小型水源地一级保护区的划分方法。因此用下式计算保护区半径:

计算公式:R=α·K·Ⅰ·T/n

式中:R为保护区半径，m;α为安全系数，一般取150%(为安全起见，在理论计算的基础上加上一定量，以防未来用水量增加及干旱期影响造成的半径扩大)本次采用200%;K为含水层渗透系数，m/d;Ⅰ为水力坡度(为漏斗范围内的水力平均坡度);T为污染物水平迁移时间;d(一级水源保护区取100 d，二级水源保护区取1 000 d);n为有效孔隙度。

渗透系数k和有效孔隙度n的确定。取水源井上部潜水位至封井深度之间含水层为计算层段，根据水源井成井结构图，计算段含水层介质为粗、中、细砂多层分布，不同含水介质的渗透系数和有效孔隙度参考《供水水文地质手册》、《河北地下水》和当地已有成果综合取值。最后，根据各类型含水介质厚度，采用加权平均法计算综合渗透系数k和有效孔隙度n。经计算渗透系数 k值为50.28，有效孔隙度 n为0.172。

水力坡度Ⅰ的确定。根据河北省邢台水文水资源勘测局监测的水源井附近浅层水水位资料，计算出近10年水力平均坡度为 0.001。

经计算大曹庄管理区城区集中式饮用水源井一级保护区半径为58.5 m。计算结果与《规范》中的表2(孔隙水潜水型水源地保护区范围经验值，见表1)提供的经验值进行比较，根据取水井地层结构柱状图，水源地含水层介质类型为细沙、中细砂、中砂、粗砂多层分布，计算结果与《规范》给定的经验值基本一致。为便于规划管理，取现状饮用水源地的一级保护区半径为60 m，即一级保护区:以2号水源井为圆心，以60 m为半径的圆形区域。

表1 孔隙水潜水型水源地保护区范围经验值

5.2.2 二级保护区

根据《规范》孔隙水承压水型水源地一般不设二级保护区。但是，考虑到城区地下水源地的主要污染途径是未将浅层水进行隔离的深层水井，未严格封闭的工程钻孔，废井等人为造成的垂向通道，现状开采条件下已经存在本区上部潜水通过深浅层混采井这个垂向通道向深层承压水越流补给的现象。为防止废、污水渗融污染水源，危及饮用水卫生安全，根据因地制宜、科学划分的原则，应划分二级保护区。根据上述保护区半径计算经验公式和水文地质参数二级保护区半径。经计算二级保护区半径为585 m。为便于规划管理，建议二级保护区半径取600 m，即二级保护区:以2号水源井为圆心，以600 m为半径的圆形区域。

5.2.3 准保护区

依据《规范》，地下水饮用水源保护区的划分方法的要求，承压水型水源地，必要时将水源补给区划为准保护区。鉴于城区地下水源地，主要补给源为山前侧向补给，考虑到通过地下水侧向补给造成本区水源污染的可能性极小及受行政区划的限制等因素，本次不划分准保护区。

6 建议

大曹庄管理区饮用水水源保护区建立后，为切实保护好各级保护区内的水质，建议尽快完成以下工作:

6.1 加快供排水工程建设

尽快实施城区供水厂及管网建设工程，提高集中供水普及率;尽快完善排水管网建设，实行雨污水分流，提高污废水收集、处理、利用率。

6.2 加强取用水管理

1)加强取水管理。全面推行集中供水，在保护区内，严格控制新建深层承压水取水设施，严禁建设承压水、潜水混合开采项目，避免造成水源地污染通道。

2)加强节水用水管理。通过用水总量控制、定额管理、阶梯水价等一系列管理制度，实现水资源合理配置，达到节水控污的目的。

3)加强污废水排放及处理回用的监督管理。通过严格污废水达标排放、收集、处理、利用等环节的监督和管理，最大限度的消减污染物排放量。

6.3 加强监管和应急能力建设

由区政府牵头组织，成立一个由区环境保护局、水务局、自来水公司、卫生局等具有政府行为能力和相关监测资质的部门参加的监督管理机构，全面负责对饮用水水源的保护。强化饮用水源保护意识，明确各成员单位职责，完善各项规章制度，提高管理和执法水平。

制定和完善《水源地供水应急预案》，建立健全应急指挥系统，落实处置措施。一旦发生突发性污染事件，要及时启动应急监测、紧急处置、信息发布等各项程序。

6.4 优化调度各种水源、严格水资源管理

在最大限度的保护利用当地水资源的同时，充分利用引江水、中水、雨水资源，做到不同水质水源的系统调度、优化配置，实现城区水资源的可持续利用。

深入贯彻落实科学发展观，以水资源配置、节约和保护为重点，建立用水总量控制、用水效率控制和水功能区限制纳污“三项制度”，相应地划定用水总量、用水效率和水功能区限制纳污“三条红线”。强化用水需求和用水过程管理，通过健全制度、落实责任、提高能力、强化监管，严格控制用水总量，全面提高用水效率，加快节水型社会建设，促进水资源可持续利用和经济发展方式转变，推动经济社会发展与水资源水环境承载能力相协调，保障经济社会长期平稳较快发展。

［1］中华人民共和国环境保护行业标准.饮用水水源保护区划分技术规范(HJ/T338～2007).