楊 梅 高良敏

(安徽理工大學地球與環(huán)境學院， 安徽 淮南 232001)

河流型飲用水水源保護區(qū)劃分技術方法研究
——以淮河淮南段某水廠為例

楊 梅 高良敏

(安徽理工大學地球與環(huán)境學院， 安徽 淮南 232001)

劃定飲用水水源地保護區(qū)是保護環(huán)境、確保供水質量的有效手段。通過對國內外飲用水水源保護區(qū)劃分方法的研究進程分析，以HJ/T 338—2007《飲用水水源保護區(qū)劃分技術規(guī)范》為依據,通過實例研究河流型水源保護區(qū)劃分技術方法。

飲用水水源；保護區(qū)；劃分技術

飲用水水質與人體健康密切相關，飲用水源地的環(huán)境保護與管理受到國內外的廣泛關注[1]。而劃定飲用水源保護區(qū)，是確保供水質量的有效手段。。

飲用水水源保護區(qū)是指國家為防止水源地污染、保障水源地環(huán)境質量而劃定并要求加以特殊保護的一定面積的水域和陸域[2]。1992年，國家環(huán)保局污染管理司發(fā)布了《飲用水源保護區(qū)劃分綱要》(環(huán)管水[1992] 006號)，規(guī)定了飲用水源保護區(qū)劃分的基本技術要求，至2007年HJ/T 338—2007《飲用水水源保護區(qū)劃分技術規(guī)范》[3]發(fā)布，明確具體劃分要求。以往劃分水源保護區(qū)時，由于缺乏統(tǒng)一的劃定技術依據，劃分方法不一致，大部分省市地區(qū)僅以不同的形式通過政府或人大審批要求劃定了不同的飲用水水源保護區(qū)。實際各地保護區(qū)劃分工作隨意性較大，在一定程度上制約了保護區(qū)作用的發(fā)揮，甚至有的水源地并沒有劃分保護區(qū)。

HJ/T 338—2007對保護區(qū)劃分的技術方法作出詳細規(guī)定，但仍有一些技術細節(jié)問題不明確。本文基于HJ/T 338—2007《飲用水水源保護區(qū)劃分技術規(guī)范》，對河流型飲用水水源保護區(qū)劃分技術方法進行闡述，對合理劃定保護區(qū)范圍進行初步研究。河流型水源保護區(qū)劃分時可采用經驗值法或水質模型計算法，通過兩種方法結合劃分水源地保護區(qū)，確定各級保護區(qū)應有的明確地理界線、水質限值，使水源地最大可能免受人類活動的影響。

1 劃分技術思路

劃分河流型水源保護區(qū)的技術思路應在綜合考慮區(qū)域水文地質條件、水質長期監(jiān)測、水源地環(huán)境現狀等資料的基礎上，分析污染物遷移轉化的物理化學過程。劃分時以水源保護區(qū)取水口為中心基點，計算上游污染物擴散程度，確定各級保護區(qū)距離，最終以明顯標識物確定邊界；確保污染物在輸移過程中，能夠衰減到規(guī)定濃度水平；保障取水口水質達標。按照劃分結果對范圍內的水質進行檢測，依據現場情況明確劃分結果,對保護范圍進行核定。

2 河流型飲用水水源保護區(qū)劃分方法

世界各國在飲用水水源保護區(qū)劃分方法的研究上有所差別,但目前國內外所采用劃分方法的原理基本相同[4-5]。我國目前水源保護區(qū)劃分普遍采用經驗法和數值模型計算法，一般選定COD、氨氮等常規(guī)污染物作為水質指標。如果沒有結合水源地具體情況，只是籠統(tǒng)的參照規(guī)范進行劃分難以起到保障水質安全的作用[6]。河流型水源保護區(qū)劃分時要多項因素結合考慮，水源地的地理位置、水文地質、是否受潮汐影響，集水匯流、水域污染特征等問題對劃分方案都有不同程度的影響。各個分散的飲用水水源在供水量大小、取水方式等方面都有其獨特性，因此，劃分時可基本采納規(guī)范予以的技術方法，將水源保護區(qū)劃分規(guī)范作為參考[7]。

2.1 經驗值法

經驗類比是劃定水源保護區(qū)時廣為采用的方法。經驗值法是從多年實踐及以往研究成果、數據資料中歸納出適合相似地形或相近情況的一種方法[8]。經驗值法操作方便、能夠簡單快速制定方案，但受到人為影響，往往差異性較大。且缺乏對應的理論依據，所涉及參數與實際情況相脫離，對于復雜地質條件的水源地往往不能滿足需求。

在選用經驗值法時，要綜合考慮水源類型、地理位置、水文條件、供水規(guī)模等因素，選定適合的經驗值參數，以符合國家標準水源水質作為合理劃定的判斷要求[9]，易雯等[10]對非潮汐河流等不同水源地采取經驗類比的方法劃定保護區(qū)長度范圍。

目前《飲用水水源保護區(qū)劃分技術規(guī)范》中提出的劃分體系同時借鑒了國際上的三級劃分分類法，即劃定一級保護區(qū)、二級保護區(qū)，必要時增設準保護區(qū)對二級保護區(qū)確定的范圍進行補充保護。《飲用水水源保護區(qū)劃分技術規(guī)范》中對河流型一級、二級保護區(qū)水域范圍的水質有最低要求,一級保護區(qū)范圍內水質基本項目不能低于GB 3838—2002《地表水環(huán)境質量標準》中的 II 類水質標準，二級保護區(qū)的水質基本項目不得低于GB 3838—2002中Ⅲ類水質標準，同時要保證河水由二級保護區(qū)流入一級保護區(qū)時滿足一級保護區(qū)的水質要求，必要時應增加準保護區(qū)來調整保護區(qū)范圍。考慮到地區(qū)經濟與環(huán)境協調發(fā)展，水源保護區(qū)面積應盡可能小，在符合衛(wèi)生防護帶距離的基礎上滿足供水需求，現用規(guī)范中已列出一級、二級保護區(qū)經驗值劃定數據。

2.1.1 經驗值法保護區(qū)水域范圍確定

一級保護區(qū)水域范圍：對一般非潮汐河段一級保護區(qū)長度為取水口中心延伸至上游不小于1 000 m，下游不小于100 m；對潮汐型河流水源地則要適當擴大范圍。河流型水源地的保護水域寬度為5年一遇的洪水能夠淹沒的范圍。對于非航道的河段可不設邊界線，將整個河道寬度內皆劃入保護范圍。

二級保護區(qū)水域范圍：可由一級保護區(qū)上邊界向上延伸至少2 000 m，下游外邊界延伸至少200 m，水域寬度為10年一遇的洪水能夠淹沒的范圍。

準保護區(qū)：準保護區(qū)范圍亦可參照二級保護區(qū)劃分要求。如在劃定二級保護區(qū)后水質要求得到滿足的情況下，可不再劃定準保護區(qū)。

2.1.2 經驗值法保護區(qū)陸域范圍確定

水源地岸邊污染帶對水質影響較大[11]，筆者認為當前《飲用水水源保護區(qū)劃分技術規(guī)范》中對水源保護區(qū)陸域劃分要求仍不夠詳細，約束條件尚不夠嚴格。進行劃分工作前期應先展開水源地周邊的污染源調查，將周邊情況調查結果作為劃分的重要考量因素。劃定保護區(qū)陸域范圍旨在確保保護區(qū)水域水質，滿足技術條件的情況下可采用分析比較確定。

保護區(qū)陸域范圍要求：各級保護區(qū)陸域長度與之對應的水域長度應相符，一級保護區(qū)沿岸縱深到河岸距離大于50 m，二級保護區(qū)沿岸縱深范圍至少1 000 m。對陸域范圍的劃分，要充分考慮水源地的環(huán)境條件，結合當地各種天然、人工設施對水流方向、流速、阻擋等因素，圍繞劃分陸域保護區(qū)宗旨，即各級保護區(qū)陸域范圍的確定要以確保相應等級保護區(qū)水域水質為目標，在此基礎上因地制宜，選擇明顯標示物后確定適合范圍。

2.2 水質模型計算

水質數學模型可簡稱為水質模型，是描述參加水循環(huán)的水體中各水質組分所發(fā)生的物理、化學、生物和生態(tài)等諸多方面變化規(guī)律和相互影響關系的數學方法，不僅可以模擬、預測水質現狀及其隨時間發(fā)展的變化規(guī)律,且能為下一步的水質監(jiān)測管理提供科學依據[12]。各國學者對河流水質模型研究較多，多數從河流點源污染進一步確定建立單變量的水質數學模型[13]。

國標對保護區(qū)等級劃定原則明確，要求采用模型分析計算方法確定保護區(qū)水域長度，在水質模型采用上也明確要求對一般非潮汐河流型水源地應用二維水質模型計算，潮汐河段水源地則采用非穩(wěn)態(tài)水動力-水質模型進行模擬。水質模型計算有數值精確、取值合理等優(yōu)點，同時存在數據需求量大、專業(yè)技能要求較高、計算過程較為復雜等不利點，劃分地形復雜的水源地時應結合經驗值法確定保護范圍。

建立二維水質模型后，在參考模型計算結果的基礎上同時采納經驗值法對邊界進行延伸，部分區(qū)域可以采用經驗類比完成范圍劃定。河流型水源采用數學模型時應選取最不利情形時參數，理論上應選取河流枯水期95%的參數加入模型，在數據充足時可兼顧河流的豐水期、平水期即不同時期水體變化同時分析。

以取水口位置為基點，不同長度范圍內取點加入模型計算獲得選取點濃度，可依據污染物濃度等計算數據繪制出污染帶距離示意圖[14]。

3 實例應用

使用單一方法確定河流型水源保護區(qū)難度較大，劃分多支流河段或復雜地形水源保護區(qū)時可將經驗值法和水質模型法結合使用，達到兩種方法優(yōu)缺點互補的效果。經驗值法適合地形簡單、規(guī)模較小的水源地；水質模型法數值精確，適合劃分范圍廣、規(guī)模大、地質條件復雜的水源地，可為保護區(qū)的劃分提供有利的數據支持。規(guī)范在提供方法時考慮到不同省市的實際情況，強調系統(tǒng)性測算同時兼顧可操作性。在有計算條件時優(yōu)先采用模型計算方法劃定；對計算條件不適宜或污染源貢獻較大，無法運用模型模擬水質變化的情況則采用類比經驗方法進行劃定[15]。劃分大規(guī)模水源地時，只使用一種方法往往不夠靈活，通過兩種方法結合使用，可將《飲用水水源保護區(qū)劃分技術規(guī)范》規(guī)定的計算方法細化，實地調研后通過經驗數值也可達到對計算結果延伸彌補的目的。

以淮河淮南段某水廠水源地為例，該水廠現用水源保護區(qū)，淮河繞境而過，取水口處河段地形呈“S”形。該區(qū)域地質條件復雜，重新劃分保護區(qū)時必須結合現有保護區(qū)范圍內碼頭區(qū)域污染情況，因此，可適當結合類比分析，結合經驗數值及模型計算數值對劃分范圍核定。

3.1 研究區(qū)域概況

本次研究區(qū)域位于安徽省淮南市鳳臺縣，北緯32°33′-33°00′、東經116°21′-116°56′。全縣南北長50 km，東西寬42 km，總面積920 km2，人口62.5萬。

鳳臺縣屬北亞熱帶季風氣候，年平均降水量為800～1 000 mm，縣區(qū)地表水系屬淮河流域，市轄淮河全長76.13 km，一般河道寬400 m左右，枯水期250～300 m，豐水期400～800 m，凈水域面積21.5 km2；歷史最高水位24.03 m，最低水位12.36 m，建蚌埠閘后最低水位15.13 m；年平均流量813 m3/s，最大流量12 700 m3/s，最小流量0.5 m3/s。

淮河河道航運便捷，鳳臺段來往運輸船舶較多，鳳臺某水廠現用水源地位于鳳臺縣城關鎮(zhèn)最南邊，附近居民有上萬人，取水口上游有沙場3個，煤場3個，共占面積61 319 m2。取水口離城區(qū)較近，取水口北100 m有1個排澇站，取水口附近有船只停泊，當地生活、生產設施均對取水口水質有所影響。依據目前已有監(jiān)測數據顯示，目前取水口區(qū)域污染狀況仍在控制范圍內，取水水質符合國家標準，因此此次保護區(qū)劃分以維持水域水質為目標。

3.2 研究區(qū)域水源保護區(qū)劃定方案

考慮到淮河淮南段為集飲用水源、工業(yè)水源、農業(yè)灌溉、漁業(yè)養(yǎng)殖、航運多功能為一體的綜合水域[16]，研究河段的地理位置較獨特，取水口位置處于上下游河道部位中部，該河段呈現“S”形。因淮河流經淮南鳳臺區(qū)域時落差較小，水流速度平緩，至鳳臺縣時途徑河流彎道，取水口上游地勢低洼，水流受彎道阻擋，流速減緩，水流對河面不斷沖刷侵蝕，該區(qū)域內長期形成的牛軛湖緩解了河段內污染物的擴散吸附，污染物衰減速度降低[17]。同時，取水口附近船只靠岸邊停泊，有形成岸邊污染帶的可能。因此，筆者認為對本次水廠取水口河段水域、陸域區(qū)域劃分保護區(qū)范圍時，都應在二維水質模型計算的基礎上，對比經驗值數據，選取較大的數值作為劃定結果。

筆者本次僅進行初步劃分，尤其淮河鳳臺段牛軛湖區(qū)域本次采用經驗值法數據，將牛軛湖區(qū)域全部劃入該地水源保護區(qū)水域范圍。后續(xù)研究中，類似淮河鳳臺段牛軛湖地形的河段可首先并入整個河段統(tǒng)一劃分，確定彎道河段在保護區(qū)內的位置及基本保護等級后，采用水質模型對單獨提出的區(qū)域單獨計算，將特定區(qū)域的保護范圍加以擴展。以模型法結合實際地形、水體情況作為計算基礎，以經驗值為對比，即將整個研究范圍先總體研究，再分散為多個部分分別計算，最終將所有結果綜合后確定完整定界，實現兩種方法在應用上相互完善，結果上相互補充。

通過對鳳臺縣某水廠取水口上游水質進行跟蹤檢驗，該水廠保護區(qū)上游5 km范圍水質符合GB 3838—2002中Ⅲ類水質標準，對沿岸污染物衰減程度進行測算后，采用經驗值法對該水廠水源保護區(qū)進行劃定：將取水口上游1 000 m，下游100 m，航道內水域寬度約400 m范圍劃定為一級保護區(qū)，設計一級保護區(qū)陸域沿岸縱深與河岸距離150 m；將一級保護區(qū)上游邊界上溯2 500 m，一級保護區(qū)下游延伸300 m，水域寬度約400 m范圍劃定為二級保護區(qū)，二級保護區(qū)水域河段沿兩岸外延1 km的陸域范圍設定為陸域保護區(qū)。本次劃分不設準保護區(qū)。在今后的研究中還將進一步通過確定研究區(qū)域內永久性標志物對保護區(qū)范圍進行最終定界。

常規(guī)非潮汐河流水源保護區(qū)劃分方法適用于淮河鳳臺段，同時因鳳臺縣獨特的地形地貌，彎度過大的河道使得鳳臺段的劃分研究在一定程度上區(qū)別于一般彎度微小的河段?！癝”形河段劃分水源保護區(qū)時，二維水質模型計算能夠在二維方向上模擬出水流趨勢，但對于該類復雜地形中可能出現的牛軛湖等地質堆積問題無法全面模擬。筆者認為未來對如鳳臺段一類的非典型河段水源地進行劃分研究時，可以嘗試進一步采用三維水質模型計算完成矢量模擬。

4 小結

本文圍繞水源保護劃分方法展開敘述，通過實例分析河流型水源地保護區(qū)劃分主要技術方法，在今后的研究中可通過兩種方法的結合，分析研究水域的污染物衰減演變、有無支流匯入等情況來建立模型?；跀抵的M結果的精確可靠性，適合情況下優(yōu)先以水質模型法進行保護區(qū)初步劃分，并對邊界區(qū)域加以類比分析進行補充。同時，因鳳臺河段的特殊地形，本次保護區(qū)劃分研究有利于今后淮河流域水源地保護工作的進一步開展，也可為相似的河流型水源保護區(qū)劃分提供依據。本文仍有多處不足：如對常規(guī)彎度河段中潮汐型河流的具體劃分要求未能詳述，對陸域保護區(qū)劃分方法也未能作出革新。本次研究的劃分方法尚顯粗略,還有待于在實踐中進一步深入研究。

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Research on the method of delimiting Protection Zones for Drinking Water Source of River by taking one drinking water plant of Huainan City Huaihe River as an example

Yang Mei，Gao Liangmin

(School of Earth and Environment, Anhui University of Science and Technology, Huainan 232001, China)

To establish the drinking water source protection areas is an effective mean of protecting water sources environment and ensuring water quality. In this paper, it reviewed the classification and delimiting methods for drinking water sources at home and abroad, and based on Technical Guideline for Delineating Source Water Protection Areas (HJ/T338-2007) discussed the delimiting method for drinking water sources which was the river type by an example.

drinking water source; protection zone; delineation technique

2014-10-30；2014-12-04修回

楊梅，女，1989年生，碩士研究生，研究方向：水資源保護與管理。E-mail:ym-gyl@126.com

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