1 概述

地下水是歐洲城市供水的基本水源之一。在歐洲的許多國家，像奧地利、德國、意大利或丹麥，有超過70%人口的供水水源是來自地下水。在西班牙，是將一定比例的地下水作為供水的主要水源，大致為:對人口密度超過2萬居民的，比例為19% ，對人口密度低于2萬的，比例為70%。

2000年通過的歐盟水框架指令(WFD)已經生效，地下水保護在歐洲政策中也已經成為一個高優(yōu)先級的環(huán)境目標;歐洲議會和理事會的2000/60/CE指令，更具體地說，于2006年通過的歐洲議會和理事會的2006/118/CE指令，是保護地下水、防止其遭受污染及惡化的法律依據。為此，歐盟成員國必須采取最方便的保護水質措施，因而，首先應該對取水點處的水進行治理，以保證該處水質不至于發(fā)生明顯的惡化，這樣就要求必須增加對水的凈化處理程序。

按照WFD，“壓力”被定義為是由人為原因而引起的一種活動，這種活動可能會對水造成一種消極影響。至于談到地下水，可將壓力分為點污染源、傳播感染源、取水、人工補給地下水、海水入侵5種類型。

由于這些活動可能會將污染物帶到水中(比如，來自農業(yè)活動、牲畜、城市住宅區(qū)、工業(yè)生產活動、危險的廢物儲存和垃圾填埋場的污染物)，這樣，水的物理化學性能就有可能會發(fā)生變化(主要是指受人工回灌或垃圾填埋場的影響)，或者使水資源減少(指抽象概念上的水資源)。

由于受人類活動的影響，易受污染是地下水含水層對污染的敏感性?？蓪⑵鋭澐譃閮仍诘拇嗳跣院吞囟ǖ拇嗳跣?。雖然它是獨立于自然的污染介質，但是考慮到一個給定區(qū)域的地質和水文地質特征，內在脆弱性是對于人類活動產生的地下水污染的敏感性。

另一方面，具體的脆弱性就是地下水對污染介質或者是對一組特定的污染介質的敏感性，這些都與其特點有關，而且也與它們內在的脆弱性綜合體有關。

非常有必要開展社會經濟活動以保護地下水的質量和數量。歷史上，雖然這一最重要的問題是通過基于自然地理學特征對土地的利用進行規(guī)劃而得以解決的，但是由于要實施保護地下水的策略，因此要開展一些相應的工程。

迄今為止，最常用的地下水保護措施就是建立水源保護區(qū)以及對污染的內在脆弱性進行評價，這是利用水資源的預防性保護措施。水源保護區(qū)的重點是關注水資源，或者是關注用于飲用水的取水，而繪制脆弱性分布區(qū)域是為了保護水資源，這個水資源也就是指的地下水水體。

用于飲用水取水點的水源保護區(qū)在歐盟所有國家的水保護立法中被廣泛采用，只是不同的國家對其邊界定義各不相同。不管怎樣，在歐盟一些國家之間，所建立的保護措施存在著很大的差異，比如在德國，其水源保護區(qū)覆蓋其國土面積的20%，而在西班牙，在這方面所采取的措施幾乎為零。在西班牙，最經常使用的分區(qū)系統(tǒng)是被用于將取水點周邊劃分為3個區(qū)域。

為了測繪具有粒間孔隙度的含水層的水源保護區(qū)，可以運用水文地質和分析方法以及數學模型的一些特征，對不同項目進行分析。由于其具有很大的異質性，因此可以將大量的限制方法用于巖溶和裂縫性的環(huán)境。對于這些類型的地下水而言，最先進的保護工具就是對其內在脆弱性進行評價。

建立水源保護區(qū)和繪制地下水內在脆弱性分布圖，對于保護水資源來說是比較有效的保護工具;但是，與此同時，也要對其他一些標準開展評估，以建立健全一個有效的全球性的地下水水體保護措施。尤其是考慮將污染看作是壓力和污染脆弱性的綜合體，是非常明智的想法。

WFD的第6條要求所有用于飲用水取水的水體，平均每天要提供超過10 m3的飲用水，或者是平均每天要為50人以上的人口提供飲用水，而且這些水體，其中也包括已經考慮到的水源保護區(qū)的水體，注定了在將來也會像現在這樣使用(飲用水保護區(qū)(DWPA))。

由于制定有這些嚴格的要求，在眾多歐盟成員國中，大多數地下水水體都必須在這種保護區(qū)的考慮范圍內，因此，這些成員國的地下水水體保護范圍覆蓋了其大部分國土面積。

WFD的第7.3條要求歐盟各成員國必須確保DWPA的安全，“同時要避免水質惡化，以降低在生產飲用水過程中所必須的水的凈化處理程度”。

劃為保障區(qū)的地區(qū)(在WFD中已經確定的保護區(qū))，應當側重于對地下水保護措施的研制，以避免飲用水水質惡化以及降低飲用水處理過程中所要求的水質凈化程度。這是一個非常值得推薦的做法，因為它已經在眾多不同的歐盟成員國中被廣泛地用于水體保護區(qū)的界定。

因此，根據WFD中第7.3條的規(guī)定，它們應當與建立的用于飲用水的地下水水體的“水源保護區(qū)”是屬于同一等級的。但是目前，這些尚未納入西班牙的法律范疇。在該背景條件下，開展這個工作的目的，是為了制定一個概念性的框架，根據該框架來界定一些保障區(qū)，并將其作為對所有飲用水水體所采取的一項全球性的保護措施。

2 研究方法

西班牙提出的描述流域之間地下水水體保障區(qū)的研究方法，在所開展的這個工作中已有所體現。該方法依次可以分為3項工作階段，其中，第一階段是對所考慮的不同層次的信息進行分析，然后，對該階段的工作進行定義。

2.1 納入考慮的標準定義

為了劃分水源保障區(qū)，應當將以下所有信息層都納入考慮的范疇。

2.1.1 用于飲用水的地下水取水位置分布及特點

根據WFD要求(平均每天要提供超過10 m3的飲用水，或者是平均每天要為50人以上的人口提供飲用水)，以及以前定義的水體中的水源保護區(qū)，同時還應該對涉及供水和礦物質水的取水區(qū)實施保護。有必要強調的是，這是一個動態(tài)的過程。

2.1.2 地下水水體污染內在脆弱性評價

內在脆弱性評價對于土地利用和水資源開發(fā)來說，是非常有效的預防性措施或糾正措施。其目標就是根據必須保護地下水的下層材料容量，對區(qū)域進行詳細分類。在過去的幾十年，已經開發(fā)出了各種不同的方法來繪制污染脆弱性分布圖，常用的有以下各種方法。

控制優(yōu)化(COP)方法和降低脆弱性方法，常常分別被用來對碳酸鹽巖含水層的脆弱性和碎屑巖/混合巖含水層的脆弱性進行評價。

COP方法被成功地應用于西班牙南部地區(qū)不同碳酸鹽巖含水層的處理。該方法也在其他一些國家得到了應用，旨在與其他處理碳酸鹽巖含水層的方法相比，測試該方法是否適合這種類型的介質。

該方法中包含有3個因素:C(匯流)、O(覆蓋層)和P(沉淀物)。因素C認為匯流在隨著巖溶快速滲透的同時，也降低了含水層的自然保護能力;因素O考慮的是含水層必須具有保護其自身的能力，該含水層源自滲流區(qū)巖層;因素P取決于雨量計的特點，該特點能確定污染物通過雨水從地表輸送到地下水的水位。COP指標是由這3個因素的結果計算出的，取值范圍從0到15，該取值范圍把脆弱性劃分成5類(見表1)，其中，較低的值表示脆弱性較高。

西班牙政府一些相關機構在其國內的2個流域中，對DRASTIC方法開展了旨在進行修正的研究工作。在這次修改研究的過程中，提出了將DRASTIC方法中原先需要考慮的7個因素減少為4個因素(即簡化的DRASTIC)，以避免在繪制各種專題圖表時出現資料數據重復的現象。

在簡化的DRASTIC方法中，這4個因素對應于在開展內在脆弱性評估時必須考慮的基本因素之一:表層土、包氣帶巖性、包氣帶厚度和凈補給。這些參數值是從1到10，表示其脆弱性強度是從較輕微到最脆弱，而且由于其權重不同，所以該指標值的范圍是從16到156，將該范圍的指標值劃分為10個脆弱性等級，分別用數字1～10表示，這10個數字分別表示脆弱性的等級從最低到最高等級(見表1)。

表1 用于COP方法(碳酸鹽巖含水層)和降低脆弱性方法(碎屑含水層)的脆弱性計算指標

2.1.3 地下水水體壓力和風險評估

累積的壓力至少應當包括每次活動的系統(tǒng)標識、其地理位置以及其特征，這些將被用于識別可能會導致水質惡化的活動區(qū)域，或者是被用來分析造成已知的水質惡化的原因。應當對每一種壓力都進行評估，以確定其自身改變地下水水質狀態(tài)的能力。

2.1.4 水文地質條件

這是一個在對測壓圖以及地下水流向進行分析的基礎上，對地下水水體開展詳細研究的行為。通過測壓圖可以深入了解地下水的流向，以及其與用于飲用的地下水取水的關系。因此，為了改善水體特性和研制綜合性的保護措施，對于遭受取水影響的區(qū)域應專門劃分出來，并進行相應的規(guī)劃。

2.1.5 今后需要考慮的一些其他因素

(1)界定含水層補給區(qū)。將要確定的補給區(qū)，是最容易受到污染以及將污染物輸送至地下水水體的區(qū)域，因此，需要對這些區(qū)域實施保護。

(2)在保護區(qū)(即飲用水保護區(qū))建立控制網絡，旨在對水壓波動的趨勢(數量上)和水中化學性質隨時間的變化(質量上)情況進行評估。這些對于保護人類賴以生存的地下水資源來說，是必不可少的管理工具。建立適當的監(jiān)控網絡，應當基于對這些地區(qū)的水文地質狀況有著詳細的了解。

(3)現有的凈化處理措施，像控制點，可以防止可能的源于不同壓力的地下水污染。

(4)海水入侵的影響。按照WFD，海水入侵是地下水的壓力之一，因此，有必要對這些沿海含水層加以考慮，因為這里的地下水由于含鹽度問題而沒有被利用。

2.2 工作方法實施的各階段狀況

使用地理信息系統(tǒng)(GIS)工具，對之前描述的參數及其綜合評估開展分析，可以確定一個界定保護區(qū)域的方法，將其作為全球用于飲用水地下水水體的保護措施。本文是介紹第一和第二階段工作實施以后的結果，以及第三階段工作的實施狀況。

所建議的方法包括3個連續(xù)工作階段。在第一階段，是劃定保護區(qū)域。根據所應用的方法，將脆弱性等級分成兩組，這兩組分別為低脆弱性和高脆弱性，其相應的賦值分別為1和2。小組為有壓力或者是具有不是太大的壓力(見表2)。

表2 西班牙早期界定保障區(qū)的進展情況(第一階段)

保障區(qū)域的大小具有高度的可變性。在許多情況下，劃出的這些保障區(qū)域會比實際的地下水水體，包括高脆弱性區(qū)域以及壓力都要小一些，這樣可能會對取水產生影響，或者結果發(fā)現那些是位于同樣的水文地質流域內。

也有可能幾個保障區(qū)都是位于同一個水體以及由這同一個水體向外擴展，但是，由于其本身所具有的特性和處于補給區(qū)的位置，這樣就很容易，比如說，發(fā)生卡斯特巖溶現象。另一方面，這些保障區(qū)域可以有效地保護(應對)整個地下水水體的擴展，或者就環(huán)繞著現有一些取水點的取水保護區(qū)。

在第二階段，考慮的同樣是目前存在的用于飲用水取水、用于供水和礦泉水這兩種目的水源保護區(qū)、水壓分布圖、地下水流量評估以及壓力風險。因此，當需要把這些新的因素都考慮進去時，可以對在第一階段所劃定的保障區(qū)域進行修改。

第三階段，需要對壓力分布圖以及在取水點附近已確定存在的各種壓力進行詳細研究。同時，還應該對海水入侵到受這種現象影響的水體開展研究。為了對獲得的結果進行驗證，一般來說，有必要對水體，特別是對于在分布有一些取水點和存在著凈化處理區(qū)域的水體目前所遭受到的影響因素開展研究。

以考慮這些標準的重要性為例。歐洲委員會給出了一個實例，這個實例就是水質問題。就是說，水質有可能是由于自然因素、也可能是由于人類活動所造成的，但是現在為了解決這個問題，正在實施水質治理，而且已經在執(zhí)行一種飲用水標準，該標準明確規(guī)定，飲用水的污染物濃度必須滿足污染物1類的標準要求。這種治理也有可能會使污染程度進一步惡化，達到污染物2類的標準。無論如何，這個系統(tǒng)隱藏了一個事實，那就是未經處理的水的質量已經顯著惡化。換句話說，防止水質惡化的目的并沒有達到。

一旦關于界定保障區(qū)域的最終提案獲得批準，就必須頒布和執(zhí)行與開展各種新的活動相關的限制性條件、建議和行動指南，以及對現有壓力的調節(jié)因素、或新的取水點所在的位置。為了使保護措施能夠發(fā)揮積極的作用，應當將其納入城市法規(guī)和一些對土地利用產生影響的政策決策中。

3 分析結果

本文介紹了在西班牙一些具有共性的河流流域實施前兩個階段工作之后的結果，歸納如下。

3.1 水源保護區(qū)

水源保護區(qū)數據庫所采用的數據，包括一般數據在內，均來自西班牙地質調查局、環(huán)境和農村及海洋事務部(水質網絡數據)、衛(wèi)生與消費部(國際飲用水信息網絡)，以及來自各流域的專門數據庫。

結果顯示，大量的取水點能夠滿足WFD所制定的目標。由于取水點數字龐大，幾乎不可能單獨地劃定水源保護區(qū)，因此，對于西班牙來說，最完善的保護措施就是建立水體保障區(qū)。同時還需要指出的是，在西班牙的國土上，幾乎就沒有實施建立水源保護區(qū)。

3.2 污染的脆弱性

研究表明，碎屑型巖層和混合型巖層水體中存在著由低度到中度污染的脆弱性。在沼澤和沉積層地區(qū)，由于有淺深度的包氣帶存在，因此其脆弱性程度是由高到非常高。應當注意的是，這個因素一旦與巖石的性能相結合，那么將會對最終的結果產生相當大的影響。

對碳酸鹽巖類地下水水體脆弱性空間分布狀況的分析表明，具有高度脆弱性和非常高度脆弱性的區(qū)域，在大多數情況下，均與因素0具有更大的脆弱性值的區(qū)域以及優(yōu)先流區(qū)域相一致。盡管這些區(qū)域只占領著西班牙領土的較小部分，然而，當需要考慮污染的脆弱性時，這些區(qū)域卻是最重要的區(qū)域。應當在這些區(qū)域采取預防措施，以避免其自然水的質量惡化。

3.3 壓 力

針對該項工作，只考慮是否存在重大的壓力。為此，為了達到WFD規(guī)定的目標，以及滿足所獲得的各個不同流域初始特性的結果，采用了源自水數據庫集成系統(tǒng)、CORINE土地覆蓋數據庫、西班牙地質采礦研究院數據庫和尾礦池數據庫的數據，以及總結報告中第5條有關各種壓力的歸納總結數據。

3.4 保障區(qū)的初始界定

根據所提出的方法論，對第一階段和第二階段工作相繼實施之后的保障區(qū)A'和保障區(qū)D'的狀況進行了總結(對各種不同壓力風險的準確評估工作還有待完成)。表3顯示的是保障區(qū)A'類所覆蓋的西班牙國土面積的百分比，和通過實施第二階段工作而得到的D'類保障區(qū)所覆蓋的西班牙國土面積的百分比。

表3 A'型和D'型保障區(qū)所覆蓋的面積占國土百分比

杜羅(Duero)河和瓜達基維爾(Guadalquivir)河流域是A'類保障區(qū)覆蓋國土面積最大的區(qū)域。在杜羅河流域，這種現象的形成是由于沖積巖具有最高的脆弱性，同時，在瓜達基維爾河流域，由于已經確定了數量眾多的水源保護區(qū)，使其覆蓋面積的百分比占到了國土面積總數的10%。

4 政策影響

為了符合WFD的要求，有可能會界定“保障區(qū)”。界定保障區(qū)的技術項目(為了該項目，應當界定水源保護區(qū))必須包含在實施方案的規(guī)劃中，而且應該馬上開始實施。因為這些都必須包括在相應的河流流域管理規(guī)劃中。

河流流域管理規(guī)劃(包括保護區(qū)的統(tǒng)計登記工作)將對各級政府水保護機構提出的基本措施和補充措施方案進行協(xié)調和整合。這些措施對于保證在歐盟水保護立法中確定的目標的實現非常必要，具體包括用于飲用水取水的水保護法規(guī)。這些措施計劃將采取參與式的方式實施。

在具有共同性的河流流域已經成立了主管部門委員會。為了保證在實施各種不同的水保護措施方面能夠相互合作，該委員會不能干預各公共行政部門的管理權限和職能，它包括流域管理局的代表、各行政部門、流域行政區(qū)范圍內的各行政自治區(qū)以及當地政府。同時，它還負責促進各不同主管部門之間的合作。

流域管理局必須對作用于水體的整體措施實施之后產生的效果進行檢查，目的在于保證其相互間的良好合作并找到最合適的合作方式。對于所提出的這些措施的效率，還需要對其可能產生的經濟影響進行分析，因為其結果可能會導致在土地使用、城市污水排放和糞便處理、工業(yè)污水排放及處理、關閉違規(guī)垃圾堆積場、修改污水處理授權書、修建適宜的垃圾堆積場和加油站、建立可用于農業(yè)實踐的良好規(guī)范、建立合乎規(guī)范的廢水收集系統(tǒng)和化糞池，以及購買一些能夠保護地下水水體的土地方面發(fā)生變化。

在對保護區(qū)進行規(guī)劃和采取保護措施方面，歐盟各成員國具有高度的靈活性。但是從在該保護區(qū)實施保護效率的觀點來看，重要的是，應當制定能適應每一個地方特性的綜合性措施，而且其準則和行動必須是在同一個框架內。希望所建議的方法力爭為這一共同目標的實現提供支撐。

此外，將來在對流域規(guī)劃、保障區(qū)的界定及其實施進行評論時，可以說，(經過與其他標準的比較)這是根據WFD的要求而劃定地下水水體范圍的。

包括所有參與者在內的積極合作，對于制定必須采取的必要措施及一些限制性的條件至關重要。

在完成項目的過程中，土地利用和城市規(guī)劃方面的政府職能部門必須考慮劃定保障區(qū)和研制其保護措施。比如，擬定應執(zhí)行的計劃措施，以及對可能的取水點發(fā)放取水許可證。

建議在已劃定的保障區(qū)內應當限制這些活動。為了保證其在歐盟成員國中能夠順利實施，這樣就需要對WFD中的條款進行調整。

5 結論

為了人類生存而保護地下水，是WFD高優(yōu)先級別的環(huán)境目標之一。為此，有必要制定適宜各種不同環(huán)境的保護措施。正是因為有了這個目的，在歐盟許多國家，都已經劃定了保護飲用水取水區(qū)水質的水源保護區(qū);同時，為了保護地下水水體，在這些國家已經開展了內在污染脆弱性評估工作。

在這次的研究工作中，已經確定了建立用于劃定人類賴以生存的所有地下水水體保障區(qū)的概念性框架。保障區(qū)是屬于飲用水保護區(qū)內的區(qū)域，根據WFD的要求，在這些區(qū)域必須采取措施，以對地下水水質實施重點保護，如此一來，這些區(qū)域就相當于是地下水水體的水源保護區(qū)。因此，應當研制一種建立保障區(qū)的方法，并將其作為全球性的保護措施，同時還考慮到，可以將其用于其他一些方面，比如飲用水取水點的分布區(qū)、取水區(qū)水文地質條件、各種壓力評估(其中必須包括危險壓力評估)、脆弱性評估、補給水的評估，以及對現有一些取水點的水源保護區(qū)開展研究。希望所建議的方法能試圖有助于歐盟各國該項目的實施。

最后，需要說明的是，本文是基于較為全面的考慮，已經考慮到了政策的影響、經濟的影響，以及其可能會對法律框架及土地管理帶來的后果。

所建議的方法可以分為3個階段實施，在這次的工作中，開展的是其中前兩個階段的工作。從開展的前兩個階段工作中獲得的結果表明，應當對所記錄的取水點和水源保護區(qū)的動態(tài)特性加以關注，正如在此所討論的一樣，由于其目前的狀況影響到了對保障區(qū)的界定，因此，明智的做法就是不斷地對這些記錄進行實時更新。

至于脆弱性，結果僅僅是限于用于不同數據層的工作尺度。需要研制一種能夠識別脆弱性的方法，該方法應能適合用于所有類型的地下蓄水層，以便統(tǒng)一后續(xù)工作主題層和工作尺度的標準。至于壓力，所獲得的結果認為首先應評價其是否存在;同時，有必要通過開展詳細的野外勘探工作，對壓力風險進行量化?？臻g分析工具在地理信息系統(tǒng)內的使用，使其可以同時處理各種不同的因素，因此，在研制方法的過程中，可以對其加以考慮。

在此次工作中提出的保護策略，對于在各個不同主管部門和公共參與之間開展對話交流過程中所提議的一些計劃措施進行歸納總結而言，非常有必要。只有這樣，才能制定出對實施土地利用規(guī)劃和規(guī)劃手段有效的措施。這也是西班牙目前迫切需要的。