摘要：地下水飲用水水源保護(hù)區(qū)的劃分，主要有經(jīng)驗值法、經(jīng)驗公式法和數(shù)值模型計算法3 種技術(shù)方法，因此可根據(jù)不同水源地的水文地質(zhì)特征和水源規(guī)模，選擇不同的保護(hù)區(qū)劃分方法。根據(jù)《飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》（HJ 338-2018）中7.2.2 孔隙水承壓水型水源保護(hù)區(qū)的劃分方法要求，針對中小型水源地保護(hù)區(qū)中一級保護(hù)區(qū)劃分，應(yīng)將上部潛水的保護(hù)區(qū)作為承壓水型水源地的一級保護(hù)區(qū)，劃分方法與中小型的孔隙水潛水水源地相同；中小型的孔隙水潛水水源地沒有特殊說明，不設(shè)二級保護(hù)區(qū)。因此，某集中式飲用水水源地水源類型為孔隙承壓水型水源，可按照HJ 338-2018 中7.2.2 孔隙水承壓水型水源保護(hù)區(qū)的劃分方法對集中式飲用水水源保護(hù)區(qū)進(jìn)行劃分。

關(guān)鍵詞：經(jīng)驗公式法；孔隙水承壓水型；中小型水源地；一級保護(hù)區(qū)

飲用水水源安全與人類的生存息息相關(guān)，但隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國水環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，使得我國集中式飲用水水源安全受到了嚴(yán)重威脅。同時，伴隨生活水平的提高，人們對飲用水質(zhì)量提出了更高的要求。因此，為保障飲用水質(zhì)量、保證飲水安全，采取有力的保護(hù)措施對集中式飲用水水源地進(jìn)行保護(hù)成為當(dāng)務(wù)之急。

本文按照國家頒布的法律法規(guī)、技術(shù)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，在收集某集中式飲用水水源地（簡稱“某水源地”）的自然地理概況、國民經(jīng)濟和社會發(fā)展概況、飲用水水源周邊環(huán)境概況及污染源分布特征的基礎(chǔ)上，選取合適的技術(shù)方法、評價標(biāo)準(zhǔn)，研究集中式飲用水水源保護(hù)區(qū)的劃分，確定飲用水水源地保護(hù)區(qū)范圍，為飲用水水質(zhì)安全提供支撐。

1 水源地自然地理概況

某水源地是為人口約2 萬人城區(qū)提供飲用水的水源地，也是該城區(qū)的主要飲用水水源地之一。

某水源地所處區(qū)域第四系孔隙含水層分布廣泛，且第四系大致以150 m 標(biāo)高為含水層界，同時劃分為淺層地下水和深層地下水2個類型[1]。其中，淺層地下水的含水層主要以細(xì)中砂巖性為主[2]，厚度約50 m，富水性為5～10 m3/h·m，礦化度﹤1 g/L；深層地下水含水層巖性以含礫石粉細(xì)砂為主，厚度在30～35 m，富水性為10～20m3/h·m，礦化度﹤ 1 g/L。

某水源地所處區(qū)域第四系地層巖性為黃色、棕黃、黃褐色、棕紅色粉土、粉質(zhì)粘土、粘土夾砂層與夾砂礫層，成因類型以沖積為主，其中粉土、粉質(zhì)粘土、粘土呈多次結(jié)構(gòu)，隔水性能良好。某水源地所處區(qū)域的地下水位線埋深淺，補給方式以大氣降水補給為主，地表水的入滲補給及側(cè)向徑流補給為輔[3]；地下水流向為自西南向東北；地下水的消耗以人工開采為主，潛水蒸發(fā)消耗和側(cè)向徑流排泄次之[3]。根據(jù)某水源地近5 年水位監(jiān)測資料，其地下水埋深在10 m 以下，蒸發(fā)微弱，地下水主要消耗于人工開采，地下水動態(tài)類型屬降水入滲補給- 開采消耗型[1]。

2 水源地特征

2.1 地下水動態(tài)特征

依據(jù)某水源地多年的連續(xù)觀測資料，分析其地下水動態(tài)變化特征[4]。

2.1.1 年內(nèi)變化特征

根據(jù)動態(tài)監(jiān)測資料分析，某水源地深層地下水水位年內(nèi)變化主要受天氣、降水和蒸發(fā)諸因素控制，年內(nèi)波動較大，地下水埋深與降水量如圖1 所示。因此，將地下水年內(nèi)水位動態(tài)劃分為相對穩(wěn)定期、春采水位下降期、雨季水位回升期、秋冬采下降期4 個動態(tài)期。

2.1.1.1 相對穩(wěn)定期

淺層地下水1 月初至3 月中旬的地下水位升降幅度很小，且此期間地下水開采量有限，地下水主要為側(cè)向徑流補給，消耗于徑流排泄，1 月中旬至2 月下旬水位可到達(dá)1 個水文年內(nèi)的最高值。

2.1.1.2 春采水位下降期

3 月中旬以后，由于農(nóng)業(yè)灌溉開采比較集中，致使淺層的地下水水位埋深區(qū)域性下降，一般在4 月下旬至5 月下旬出現(xiàn)全年水位最低，個別年份推遲到6 月上旬或中旬。

2.1.1.3 雨季水位回升期

6 月中旬以后，由于大氣降水量不斷地增加[1]，入滲補給地下水量增加，加之農(nóng)業(yè)活動開采量減少或停止開采[5]，促使地下水位有了較大幅度的上升，一般在12 月至次年1 月水位達(dá)到年內(nèi)最高值。

2.1.1.4 秋冬采水位下降期

1 月年最高水位出現(xiàn)后至年末，降水量減少，秋種和冬灌農(nóng)業(yè)再次集中開采地下水，使地下水普遍下降，但下降幅度遠(yuǎn)小于春采期，短暫下降后水位就會回升。

2.1.2 年際變化特征

依據(jù)某水源地水源井2013—2023 年的年末水位埋深統(tǒng)測結(jié)果，水源地區(qū)域地下水位根據(jù)降水量的多少有升有降，但水位升降基本平衡，10 年來總計下降1.5 m。

2.2 地下水化學(xué)特征

2.2.1 水化學(xué)類型平面分布與變化特征

某水源地地下水化學(xué)類型的主要特征表現(xiàn)為重碳酸鹽型水，區(qū)域大部分為HCO3-NaCa 或HCO3-CaNaMg型水，溶解性總固體為0.5～1.0 g/L，近 10 年水化學(xué)類型基本穩(wěn)定。

2.2.2 垂向分布及變化特征

某水源地地下水為單一的全淡水結(jié)構(gòu)，水質(zhì)垂向上變化較小，水化學(xué)類型較簡單，淺-深層總硬度、礦化度、Ca2+、SO42-、CL-9 等略有減少，深層水質(zhì)優(yōu)于淺層水質(zhì)。

3 水源地周邊與上游污染源調(diào)查

某水源地水源井周圍土地現(xiàn)狀及規(guī)劃用途為居住用地，水源地周邊大多為村莊、耕地，無加油站、規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖廠（小區(qū)）等潛在地下水污染源；水源井北側(cè)保護(hù)范圍內(nèi)有河流。根據(jù)水文地質(zhì)資料介紹，某水源地水源井取水段均在168 m 以下，位于區(qū)域隔水頂板以下，因此本次不將地表水列為污染源。某水源地周邊潛在污染源調(diào)查結(jié)果顯示，沒有點源污染，非點源污染主要來自小區(qū)，流動源污染主要為鄉(xiāng)道。

4 飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分與定界

4.1 飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分方法

國家設(shè)立集中式飲用水水源保護(hù)區(qū)，旨在確保飲用水水源不受污染和破壞，并對飲用水水源區(qū)域進(jìn)行特殊保護(hù)。按照要求，城市集中式飲用水水源地必須設(shè)立保護(hù)區(qū)，通常分為一級和二級保護(hù)區(qū)，必要時還可以設(shè)立預(yù)備保護(hù)區(qū)，具體劃分取決于水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和保護(hù)需求。

對于地下水飲用水水源保護(hù)區(qū)的劃分，可根據(jù)水源的水文地質(zhì)特點和規(guī)模來選擇劃分方法，一般主要采用經(jīng)驗值法、經(jīng)驗公式法2 種經(jīng)驗法和數(shù)值模型計算法確定及預(yù)測水源保護(hù)區(qū)域。其中，經(jīng)驗法是依據(jù)先前的工作經(jīng)驗和官方水源地劃分準(zhǔn)則直接確定保護(hù)區(qū)范圍；數(shù)值模型計算法是通過應(yīng)用流體力學(xué)和質(zhì)量守恒原理，建立水中溶質(zhì)遷移擴散模型，并通過反向追蹤模擬來預(yù)測溶質(zhì)遷移。

對于中小型水源，可以采用經(jīng)驗公式法劃分飲用水水源保護(hù)區(qū)，而在數(shù)據(jù)匱乏的情況下也可使用經(jīng)驗值法確定保護(hù)范圍[6]。另外，在劃分飲用水水源保護(hù)區(qū)時，還應(yīng)在充分收集水源地水文地質(zhì)調(diào)查、長期觀測數(shù)據(jù)、水源地開采情況、規(guī)劃及周邊污染源等信息的基礎(chǔ)上，結(jié)合多種方法得到的結(jié)果合理確定，以及進(jìn)行持續(xù)的監(jiān)測以驗證保護(hù)區(qū)劃分的合理性，并在必要時進(jìn)行調(diào)整。

依據(jù)《飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》（HJ 338-2018）[6]，將地下水分為孔隙水、基巖裂隙水及喀斯特水3 種，并對其進(jìn)行分類。根據(jù)集中式飲用水水源地埋深情況，將其分成潛水型、受限型2 種；根據(jù)開發(fā)程度可劃分為中小型（日開采量＜ 50000 m3）、大型（日開采量≥ 50000 m3）2 種[7]。

某水源地的水源為多孔- 承壓型地下飲用水水源，依據(jù)HJ 338-2018 中7.2.2 章節(jié)關(guān)于地下水和地表水規(guī)定的水源地一級保護(hù)區(qū)的劃分方法，應(yīng)當(dāng)將受壓水類水資源的一級保護(hù)區(qū)列為上潛水區(qū)，并與之對應(yīng)[6]；第二類保護(hù)區(qū)通常不設(shè)置[6]。

對于中小孔隙地下水資源的劃定，通常采用經(jīng)驗統(tǒng)計法。因此，地下水水源地保護(hù)區(qū)的確定方法如式（1）所示。

式（1）中有關(guān)參數(shù)及劃定范圍的經(jīng)驗值如表1 所示。

4.2 初步劃分結(jié)果與分析

4.2.1 水力坡度

根據(jù)區(qū)域潛水與其他水位線圖，計算水源地平均水利坡度I 。由計算得出，大水源地平均水利坡度I 為1.02‰。

4.2.2 滲透系數(shù)

由于某水源地水源井年代久遠(yuǎn)，成井資料缺失且目前均處于使用狀態(tài)，不具備抽水試驗條件，因此根據(jù)水源地含水介質(zhì)采用經(jīng)驗值計算滲透系數(shù)K 。根據(jù)不利原則，如表2 所示，將水源地保護(hù)區(qū)半徑計算滲透系數(shù)K 取值為經(jīng)驗值的上限值。

4.2.3 有效孔隙度

如表3 所示，參考《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》中所列的不同松散巖石有關(guān)給水度的經(jīng)驗值，某水源地取水含水層巖性主要為粗砂、粗中砂、中粗砂、中砂、細(xì)砂等，依據(jù)前人研究成果“對于均質(zhì)各向同性的潛水含水層，有效孔隙度在數(shù)值上等于給水度”（《多孔介質(zhì)流體力學(xué)》，李竟生等譯），因此某水源地取水含水層巖性有效孔隙度n 值，根據(jù)水源井取水含水層巖性取值。

4.2.4 安全系數(shù)

根據(jù)HJ 338-2018， 安全系數(shù)α 取值為150%。

4.3 一級保護(hù)區(qū)界定

根據(jù)前期水文地質(zhì)勘察結(jié)果可知，某水源地區(qū)域潛水主要為細(xì)砂、粉砂含水層，單位涌水量為5～10 m3/h·m；潛水含水層介質(zhì)主要巖性為中粗砂、細(xì)砂、粉砂[9]。根據(jù)供水水文地質(zhì)詳查中抽水試驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)某水源地區(qū)域滲透系數(shù)為2.7～8.4 m/d，按保守情景估計，潛水含水層滲透系數(shù)取約為5.2 m/d 的平均值；根據(jù)淺層地下水位埋深及標(biāo)高等值線可知[10]，區(qū)域水力梯度約為1‰～1.5‰，供水時潛水含水層水力梯度保守估計為區(qū)域水力梯度的3～5 倍，潛水含水層水力梯度按保守估計約為7‰；根據(jù)文獻(xiàn)資料，有效孔隙度取經(jīng)驗值0.23。按照式（1）計算可得，一級保護(hù)區(qū)半徑R 為150%×5.2 m/d×7‰ ×100 d÷0.23=48.2 m。

由于某水源地潛水含水層巖性主要為中粗砂、細(xì)砂、粉砂，含水層富水性最好的介質(zhì)為中砂與粗砂混合介質(zhì)的中粗砂，孔隙度較粗砂偏小，故中粗砂孔隙度應(yīng)與中砂接近。根據(jù)表4中的經(jīng)驗值，不同巖性保護(hù)區(qū)半徑R 范圍可知，一級保護(hù)保護(hù)區(qū)中砂得取值半徑R 不低于50 m[11]。因此，某水源地一級保護(hù)區(qū)半徑R應(yīng)為50 m。

綜上所述，以開采井為中心，以保護(hù)區(qū)半徑為半徑，繪制如圖2 所示的某水源地保護(hù)區(qū)。

為了便于開展環(huán)境日常管理工作，根據(jù)HJ 338-2018及保護(hù)區(qū)劃分的分析與計算結(jié)果，以水源地取水口為圓心、50 m 為半徑，設(shè)立保護(hù)區(qū)所得圓形的外切正方形區(qū)域為界[12][13]，結(jié)合飲用水水源保護(hù)區(qū)的地形、地標(biāo)、地物特點，最終確定如圖3 所示的某水源地飲用水水源一級保護(hù)區(qū)范圍。

根據(jù)HJ 338-2018，某水源地飲用水水源保護(hù)區(qū)最終定界為一級保護(hù)區(qū)范圍面積0.1 km2，南至取水口南50 m，東至取水口東50 m，北至取水口北50 m，西至取水口西50 m；不設(shè)二級保護(hù)區(qū)和準(zhǔn)保護(hù)區(qū)[6]。

5 結(jié)束語

為了方便環(huán)境日常管理，根據(jù)HJ 338-2018 及保護(hù)區(qū)范圍分析與計算結(jié)果，以水源地取水口為圓心、50 m 半徑為保護(hù)區(qū)所得圓形的外切所得的正方形區(qū)域為界，結(jié)合水源地圈定的保護(hù)區(qū)的地形特點、地標(biāo)特征、地物標(biāo)志，最終劃定某水源地飲用水水源的保護(hù)區(qū)范圍，既可保護(hù)生態(tài)環(huán)境，又可保障飲用水水源安全。

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作者簡介

郭振林（1987—），男，漢族，河北衡水人，高級工程師，工程碩士，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)研究工作。

加工編輯：馮為為

收稿日期：2024-07-24