張 長，于魯冀，劉春曉

(1.鄭州大學環(huán)境技術咨詢工程公司，鄭州 450002;2.鄭州大學水利與環(huán)境學院，鄭州 450002)

1 引言

隨著經濟的不斷發(fā)展，飲用水安全問題逐步凸顯，因水源地污染而引發(fā)的社會事件屢見不鮮，人民群眾的飲水安全存在重大隱患［1，2］，因此，加強飲用水水源地管理，制定科學合理的保護區(qū)劃分方法，正確劃定飲用水水源保護區(qū)的工作已經迫在眉睫［3］。2010年4月國家發(fā)改委、環(huán)境保護部及水利部等5部門聯(lián)合印發(fā)了我國第一部飲用水水源環(huán)境保護規(guī)劃《全國城市飲用水水源地環(huán)境保護規(guī)劃》(2008年～2020年)，明確了我國飲用水水源地環(huán)境保護近遠期的水質保護目標和重點任務，提出了“必須充分重視和發(fā)揮科技進步對飲用水水源地生態(tài)環(huán)境改善的支撐作用，在科技創(chuàng)新的基礎之上，強化科學、高效的管理”的要求。為確保盧氏縣居民飲用水安全，必須對飲用水水源地進行合理區(qū)劃，劃分出保護區(qū)，并加強管理確保水源地水質滿足水質標準，保障盧氏縣居民的供、用水安全，促進盧氏縣社會經濟可持續(xù)發(fā)展。

2 水源地基本概況

盧氏縣隸屬于三門峽市管轄，位于河南省西部邊陲，居北緯 33°32′～ 34°23′，東經 110°35′～111°22′之間。盧氏縣城集中式飲用水由盧氏縣城自來水廠集中供給，取洛河北岸盧氏縣城區(qū)地下水井群為水源，共有8眼水井，2011年總供水量為362.9萬噸。由于受城市建設、居民生活的影響，盧氏縣城區(qū)部分水井出水量不斷減少，水質不斷下降，為保證居民的飲用水安全，盧氏縣擬新建以地表水為水源的第二水廠，水源為盧氏縣水峪河、盧氏縣沙河、盧氏縣雙廟水庫。研究區(qū)域地表水系圖見圖1。

圖1 研究區(qū)域地表水系Fig.1 Water system of studied area

2.1 盧氏縣城區(qū)地下水井群水源地

盧氏縣城第一自來水廠取洛河北岸城區(qū)地下水為水源，共有8眼水井，2011年總供水量為362.9萬噸。盧氏縣城區(qū)地下水井群基本情況詳見表1。

表1 盧氏縣城區(qū)地下水井群基本情況Tab.1 The basic information of groundwater well in the urban area of Lushi county

根據(jù)河南省城市供水水質監(jiān)測網三門峽監(jiān)測站監(jiān)測結果，所監(jiān)測的pH、總硬度、氯化物、氟化物、硝酸鹽、總大腸菌群共7項因子，均能滿足《地下水質量標準》(GB/14848-93)Ⅲ類水質的要求，達標率為100%。

2.2 盧氏縣水峪河水源地

水峪河為洛河一級支流，發(fā)源于盧氏縣文峪鄉(xiāng)香子坪村的抱犢寨下西板長溝，西北流經通河、煤溝口、大石河、磨上、文峪、望家村、麻家灣，至澗西村東注入洛河，河長26km，流域面積124km2。河道比降 1∶24，偏旱年平均流量0.36m3/s，豐水年平均流量 0.647 m3/s。根據(jù)《盧氏縣城第二水廠供水工程水資源論證報告》，水峪河水質良好，無污染。水峪河電站站址處地表水資源量2221.17萬m3/a，第二水廠供水工程實際引水量89.42萬m3/a，占區(qū)域水資源量比例4%。

根據(jù)河南省城市供水水質監(jiān)測網三門峽檢測站對水峪河河水檢測結果，所監(jiān)測的pH、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、石油類、揮發(fā)酚、汞、鉛、COD、BOD5、總氮、總磷、銅、鋅、氨氮、硒、砷、鎘、六價鉻、氰化物、陰離子表面活性劑、硫化物、硫酸鹽、氯化物、鐵、錳、氟化物、糞大腸菌群、硝酸鹽等28項因子中，除了汞以外均達到了《地表水環(huán)境質量標準》(GB3838-2002)Ⅱ類水標準。汞的監(jiān)測結果為小于0.0001mg/L，超過了地表水Ⅱ類標準0.00005mg/L，超標1倍。但汞的濃度已經達到《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB5749-2006)Ⅱ級標準 (0.5mg/L)。因此水峪河河水現(xiàn)狀水質較好，可以作為飲用水源地。

2.3 盧氏縣沙河水源地

沙河為洛河一級支流，發(fā)源于盧氏縣潘河鄉(xiāng)的冠云山主峰南凹，東南流經兩岔口入沙河鄉(xiāng)的三角、寨子溝，抵城郊鄉(xiāng)的澗北村注入洛河，河長27km，流域面積178km2，河道比降1∶23，河床均寬100m，上游高程1118m，下游高程503m，落差615m。根據(jù)《盧氏縣城第二水廠供水工程水資源論證報告》，沙河水質良好，無污染。沙河澗北水電站渠首壩處地表水水資源量3218.63萬 m3/a，第二水廠供水工程預計引水量578.46萬m3/a，占區(qū)域水資源量比例18%。

根據(jù)河南省城市供水水質監(jiān)測網三門峽檢測站對沙河河水檢測結果，所監(jiān)測的28項監(jiān)測因子中，除了汞和鐵以外均達到了《地表水環(huán)境質量標準》(GB3838-2002)Ⅱ類水標準。但汞、鐵因子的監(jiān)測濃度已經達到了《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB5749-2006)的Ⅱ級標準。因此沙河河水現(xiàn)狀水質較好，可以作為飲用水源地。

2.4 盧氏縣雙廟水庫水源地

雙廟水庫位于盧氏縣文峪鄉(xiāng)，位于洛河一級支流泉水峪河上，距文峪鄉(xiāng)8km。水庫壩址以上控制流域面積18.65km2，水庫大壩始建于1976年8月，水庫總庫容197萬m3，是一座以防洪為主，兼顧灌溉、供水綜合效益的小型水庫。雙廟水庫所處泉水峪河流域面積29.54km2，取水口接灌溉輸水洞，灌溉輸水洞位于大壩右岸，進口底高程769.725m，最大輸水流量1.5m3/s。在沙河、水峪河枯水期來水量不能滿足縣城用水需求情況下，由雙廟水庫補充。最大日引水量可達1.42萬m3，年引水量98.62萬m3。根據(jù)盧氏縣城第二水廠供水工程水資源論證報告，雙廟水庫地表水資源量428.95萬m3/a，第二水廠供水工程預計引水量98.62萬m3/a，占區(qū)域水資源量比例23%。

根據(jù)河南省城市供水水質監(jiān)測網三門峽檢測站對雙廟水庫水質檢測結果，所監(jiān)測的28項監(jiān)測因子中，除了汞以外均達到了《地表水環(huán)境質量標準》(GB3838-2002)Ⅱ類水標準。但汞因子的監(jiān)測濃度已經達到了《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB5749-2006)的Ⅱ級標準。同時根據(jù)盧氏縣環(huán)境監(jiān)測站對雙廟水庫富營養(yǎng)化指標監(jiān)測結果顯示，雙廟水庫葉綠素、總磷、總氮、透明度、高錳酸鹽指數(shù)等5個富營養(yǎng)化指標均處于貧營養(yǎng)狀態(tài)，說明雙廟水庫水質狀況較好，不存在富營養(yǎng)化問題。因此雙廟水庫現(xiàn)狀水質較好，可以作為飲用水源地。

3 劃分原則

3.1 實事求是的原則［4］?；A情況調查過程中，求真務實。區(qū)劃方案制定應實事求是，堅持從實際情況出發(fā)。

3.2 保護優(yōu)先原則。水資源是經濟社會發(fā)展和人民生活最寶貴的資源，優(yōu)先保護飲用水水源地水質，確保飲用水水源地水質達標，保障群眾供水安全［5］。

3.3 預防為主、防治結合的原則［6］。切實體現(xiàn)以防為主的思想，預防和治理相結合。

3.4 科學性、前瞻性、可操作性相結合的原則。在堅持科學性的基礎上，劃分方案應體現(xiàn)在前瞻性、可操作性，以保證劃分方案的全面落實。

3.5 水質達標原則。地下飲用水必須達到《地下水質量標準》(GB/T 14848-93)三類水標準，地表飲用水源一級保護區(qū)必須達到《地表水環(huán)境質量標準》(GB3838-2002)二級標準。

4 劃分方法

根據(jù)《飲用水水源保護區(qū)劃分技術規(guī)范》(HJ/T338-2007)水源地類型劃分，盧氏縣飲用水水源地可分3種類型:地下水、河流型、湖庫型。

4.1 地下飲用水水源保護區(qū)劃分技術方法

盧氏縣城區(qū)地下水源地多為中小型孔隙水潛水型，因此采用并依據(jù)《飲用水水源保護區(qū)劃分技術規(guī)范》(HJ/T338-2007)公式計算水源地保護區(qū)的半徑。

保護區(qū)半徑計算公式［7］:

式中，R為保護區(qū)半徑，米;α為安全系數(shù)，一般取150%，(為了安全起見，在理論計算的基礎上加上一定量，以防未來用水量的增加以及干旱期影響造成半徑的擴大);K為含水層滲透系數(shù)，米/天;I為水力坡度 (為漏斗范圍內的水力平均坡度);T為污染物水平遷移時間，天;n為有效孔隙度。

4.2 河流型飲用水水源保護區(qū)劃分技術方法

根據(jù)《飲用水水源保護區(qū)劃分技術規(guī)范》(HJ/T338-2007)，大型、邊界條件復雜的水域采用數(shù)值解方法，對小型、邊界條件簡單的水域可采用解析解方法進行模擬計算。水峪河為洛河一級支流豐水年平均流量只有0.647 m3/s，規(guī)劃取水口的渠首壩控制流域面積為82.44km2;沙河也為洛河一級支流，多年平均流量1.14 m3/s。兩條小河水量穩(wěn)定，水質狀況較好，處于山區(qū)未受到污染，屬于小型、邊界條件簡單的河流，因此采用解析解方法。解析解方法 (采用污染源在兩個邊界的中間時)公式如下［7］:

式中:

C(x，y)—橫向衰減距離y，縱向衰減x后，污染物的濃度，mg/L;

M—污染源污染物的濃度，mg/L;

x—縱向衰減距離，m;

y—虛源橫向衰減距離，m;

u—河流流速，m/s;

B—河流寬度，m;

n—邊界的反射的影響隨著距離的增加而衰減很快，一般n＞4后，計算結果基本趨于穩(wěn)定，計算時取n=4～5;

K—污染物降解系數(shù)。

4.3 湖庫型飲用水水源保護區(qū)劃分技術方法

根據(jù)湖庫型飲用水水源地分類標準，雙廟水庫庫容遠小于0.1億m3，屬于小型水庫。根據(jù)《飲用水水源保護區(qū)劃分技術規(guī)范》 (HJ/T338-2007)，小型水庫和單一供水功能水庫應將正常水位線以下的全部水域面積劃為一級保護區(qū)。二級保護區(qū)邊界至一級保護區(qū)的徑向距離大于所選定的主要污染物或水中指標從GB3838-2002Ⅲ排類水質標準濃度水平衰減到GB3838-2002Ⅱ類水質標準濃度所需的距離，易采用數(shù)值計算的方法，公式如下［7］:

式中:C—污染物的濃度，mg/L;

x—縱向衰減距離，m;

y—橫向衰減距離，m;

u—河流流速，m/s;

K—污染物降解系數(shù)。

5 劃分結果

5.1 盧氏縣城區(qū)地下水井群水源保護區(qū)劃分結果

根據(jù)《飲用水水源保護區(qū)劃分技術規(guī)范》(HJ/T338-2007)，盧氏縣城區(qū)地下水井群水源地一級保護區(qū)以開采井為中心，按照公式(1)計算的結果為半徑的圓形區(qū)域，公式中T取100天;二級保護區(qū)以開采井為中心，按照公式(1)計算的結果為半徑的圓形區(qū)域，公式中T取1000天。并采用現(xiàn)場調研和衛(wèi)星遙感技術相結合的方法，結合飲用水水源保護區(qū)的地形、地標、地物的特點，最終確定各級保護區(qū)界線。盧氏縣城區(qū)地下水井群水源保護區(qū)劃分結果詳見表2。

表2 盧氏縣地下飲用水水源保護區(qū)劃分結果Tab.2 The zoning result of underground drinking water source protection area

5.2 盧氏縣水峪河水源保護區(qū)劃分結果

根據(jù)《飲用水水源保護區(qū)劃分技術規(guī)范》(HJ/T338-2007)，盧氏縣水峪河水源地一級保護區(qū)采用類比經驗法確定;二級保護區(qū)上游邊界到一級保護區(qū)上游邊界的距離應大于污染物從GB3838-2002Ⅲ類水質標準濃度水平衰減到GB3838-2002Ⅱ類水質標準濃度所需要的距離，采用公式(2)二維水質模型解析解方法確定;準保護區(qū)為取水口上游的整個匯水區(qū)域并采用現(xiàn)場調研和衛(wèi)星遙感技術相結合的方法，結合飲用水水源保護區(qū)的地形、地標、地物的特點，最終確定各級保護區(qū)界線。盧氏縣水峪河水源保護區(qū)劃分結果詳見表3和圖2。

表3 盧氏縣水峪河水源保護區(qū)劃分結果Tab.3 The zoning result of Shuiyu river drinking water source protection area

圖2 盧氏縣水峪河水源保護區(qū)劃分結果Fig.2 The map of Shuiyu river drinking water source protection areas

5.3 盧氏縣沙河水源保護區(qū)劃分結果

沙河與水峪河同為河流型水源地，沙河一級保護區(qū)、二級保護區(qū)及準保護區(qū)劃分方法及依據(jù)與水峪河劃分一致。盧氏縣沙河水源保護區(qū)劃分結果詳見表4和圖3。

表4 盧氏縣沙河水源保護區(qū)劃分結果Tab.4 The zoning result of Sha river drinking water source protection area

圖3 盧氏縣沙河水源保護區(qū)劃分結果Fig.3 The map of Sha river drinking water source protection areas

5.4 盧氏縣雙廟水庫水源地

雙廟水庫為小型水庫和單一供水功能水庫，根據(jù)《飲用水水源保護區(qū)劃分技術規(guī)范》(HJ/T338-2007)，一級保護區(qū)為正常水位線以下的全部水域面積;二級保護區(qū)邊界至一級保護區(qū)的徑向距離大于所選定的主要污染物或水中指標從GB3838-2002Ⅲ排類水質標準濃度水平衰減到GB3838-2002Ⅱ類水質標準濃度所需的距離，采用公式(3)數(shù)值計算的方法確定。

盧氏縣雙廟水庫水源保護區(qū)劃分結果詳見表5和圖4。

表5 盧氏縣雙廟水庫水源保護區(qū)劃分結果Tab.5 The zoning result of Shuangmiao reservoir drinking water source protection areas

圖4 盧氏縣雙廟水庫水源保護區(qū)劃分結果Fig.4 The map of Shuangmiao reservoir drinking water source protection areas

6 建議

6.1 制定飲用水水源保護區(qū)管理辦法。盧氏縣人民政府應當在飲用水水源保護區(qū)的邊界設立明確的地理界標和明顯的警示標志。任何單位和個人不得損毀、涂改或者擅自移動地理界標和警示標志。在飲用水水源保護區(qū)范圍內，任何單位和個人都必須遵守《中華人民共和國水污染防治法》和有關法律、法規(guī)的規(guī)定，禁止從事造成水體污染的活動。

6.2 建立水源地保護區(qū)監(jiān)督管理機制。由縣政府牽頭組織，成立一個由縣環(huán)保局、水利局、自來水公司、衛(wèi)生局等具有政府行為能力或相關監(jiān)測資質的部門參加的監(jiān)督管理機構。

6.3 建立水源地水質監(jiān)測網絡系統(tǒng)。由縣政府責成縣水務局、自來水公司等相關部門在盧氏縣城8個集中式地下水源地周圍設立監(jiān)測井，并由具有水質監(jiān)測資質的單位負責對其實時監(jiān)控水源地水質變化。在水峪河、沙河和雙廟水庫3個地表飲用水源地設立監(jiān)測斷面進行長期水質動態(tài)觀測，防止地下水被污染。

6.4 加強飲用水水源保護宣傳與教育。新聞宣傳部門和有關單位要積極配合市供水部門，加強飲用水水源保護的宣傳與教育，提高市民環(huán)境保護意識，尤其注重水峪河和沙河一級二級保護區(qū)內鄉(xiāng)村居民的環(huán)境保護意識宣傳工作，使水源地居民共同參與水源地保護工作，為經濟社會發(fā)展和人民群眾健康生活提供保障。

［1］ 李建新.我國生活飲用水水源保護區(qū)的問題研究［J］.環(huán)境保護科學，2000，26(100):21-22.

［2］ 李建新，唐登銀.生活飲用水地下水源保護區(qū)的劃定方法—英國的經驗值法與實例［J］.地理科學進展，1999，(6):153-157.

［3］ 徐明峰，馬振洲.長春市區(qū)地下水源地保護區(qū)劃分研究［J］.東北水利水電，2006，(9):22-24.

［4］ 汪 林，朱京海，劉佳斌.飲用水水源保護區(qū)劃分問題探討［J］.環(huán)境保護科學，2005，(5):67-69.

［5］ 常德政，袁金華，王有樂.河流型水源保護區(qū)劃分方法探討［J］.環(huán)境科學與技術，2010，(2):181-183.

［6］ 陳蘭丁.濮陽市城市地表水飲用水水源保護區(qū)劃分研究［J］.安陽工學院學報，2012，(11):26-28.

［7］ HJ/T 338-2007，飲用水水源保護區(qū)劃分技術規(guī)范［S］.