河流型饮用水水源保护区划分技术方法研究——以淮河淮南段某水厂为例

杨 梅 高良敏

(安徽理工大学地球与环境学院， 安徽 淮南 232001)

河流型饮用水水源保护区划分技术方法研究
——以淮河淮南段某水厂为例

杨 梅 高良敏

(安徽理工大学地球与环境学院， 安徽 淮南 232001)

划定饮用水水源地保护区是保护环境、确保供水质量的有效手段。通过对国内外饮用水水源保护区划分方法的研究进程分析，以HJ/T 338—2007《饮用水水源保护区划分技术规范》为依据,通过实例研究河流型水源保护区划分技术方法。

饮用水水源；保护区；划分技术

饮用水水质与人体健康密切相关，饮用水源地的环境保护与管理受到国内外的广泛关注[1]。而划定饮用水源保护区，是确保供水质量的有效手段。。

饮用水水源保护区是指国家为防止水源地污染、保障水源地环境质量而划定并要求加以特殊保护的一定面积的水域和陆域[2]。1992年，国家环保局污染管理司发布了《饮用水源保护区划分纲要》(环管水[1992] 006号)，规定了饮用水源保护区划分的基本技术要求，至2007年HJ/T 338—2007《饮用水水源保护区划分技术规范》[3]发布，明确具体划分要求。以往划分水源保护区时，由于缺乏统一的划定技术依据，划分方法不一致，大部分省市地区仅以不同的形式通过政府或人大审批要求划定了不同的饮用水水源保护区。实际各地保护区划分工作随意性较大，在一定程度上制约了保护区作用的发挥，甚至有的水源地并没有划分保护区。

HJ/T 338—2007对保护区划分的技术方法作出详细规定，但仍有一些技术细节问题不明确。本文基于HJ/T 338—2007《饮用水水源保护区划分技术规范》，对河流型饮用水水源保护区划分技术方法进行阐述，对合理划定保护区范围进行初步研究。河流型水源保护区划分时可采用经验值法或水质模型计算法，通过两种方法结合划分水源地保护区，确定各级保护区应有的明确地理界线、水质限值，使水源地最大可能免受人类活动的影响。

1 划分技术思路

划分河流型水源保护区的技术思路应在综合考虑区域水文地质条件、水质长期监测、水源地环境现状等资料的基础上，分析污染物迁移转化的物理化学过程。划分时以水源保护区取水口为中心基点，计算上游污染物扩散程度，确定各级保护区距离，最终以明显标识物确定边界；确保污染物在输移过程中，能够衰减到规定浓度水平；保障取水口水质达标。按照划分结果对范围内的水质进行检测，依据现场情况明确划分结果,对保护范围进行核定。

2 河流型饮用水水源保护区划分方法

世界各国在饮用水水源保护区划分方法的研究上有所差别,但目前国内外所采用划分方法的原理基本相同[4-5]。我国目前水源保护区划分普遍采用经验法和数值模型计算法，一般选定COD、氨氮等常规污染物作为水质指标。如果没有结合水源地具体情况，只是笼统的参照规范进行划分难以起到保障水质安全的作用[6]。河流型水源保护区划分时要多项因素结合考虑，水源地的地理位置、水文地质、是否受潮汐影响，集水汇流、水域污染特征等问题对划分方案都有不同程度的影响。各个分散的饮用水水源在供水量大小、取水方式等方面都有其独特性，因此，划分时可基本采纳规范予以的技术方法，将水源保护区划分规范作为参考[7]。

2.1 经验值法

经验类比是划定水源保护区时广为采用的方法。经验值法是从多年实践及以往研究成果、数据资料中归纳出适合相似地形或相近情况的一种方法[8]。经验值法操作方便、能够简单快速制定方案，但受到人为影响，往往差异性较大。且缺乏对应的理论依据，所涉及参数与实际情况相脱离，对于复杂地质条件的水源地往往不能满足需求。

在选用经验值法时，要综合考虑水源类型、地理位置、水文条件、供水规模等因素，选定适合的经验值参数，以符合国家标准水源水质作为合理划定的判断要求[9]，易雯等[10]对非潮汐河流等不同水源地采取经验类比的方法划定保护区长度范围。

目前《饮用水水源保护区划分技术规范》中提出的划分体系同时借鉴了国际上的三级划分分类法，即划定一级保护区、二级保护区，必要时增设准保护区对二级保护区确定的范围进行补充保护。《饮用水水源保护区划分技术规范》中对河流型一级、二级保护区水域范围的水质有最低要求,一级保护区范围内水质基本项目不能低于GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中的 II 类水质标准，二级保护区的水质基本项目不得低于GB 3838—2002中Ⅲ类水质标准，同时要保证河水由二级保护区流入一级保护区时满足一级保护区的水质要求，必要时应增加准保护区来调整保护区范围。考虑到地区经济与环境协调发展，水源保护区面积应尽可能小，在符合卫生防护带距离的基础上满足供水需求，现用规范中已列出一级、二级保护区经验值划定数据。

2.1.1 经验值法保护区水域范围确定

一级保护区水域范围：对一般非潮汐河段一级保护区长度为取水口中心延伸至上游不小于1 000 m，下游不小于100 m；对潮汐型河流水源地则要适当扩大范围。河流型水源地的保护水域宽度为5年一遇的洪水能够淹没的范围。对于非航道的河段可不设边界线，将整个河道宽度内皆划入保护范围。

二级保护区水域范围：可由一级保护区上边界向上延伸至少2 000 m，下游外边界延伸至少200 m，水域宽度为10年一遇的洪水能够淹没的范围。

准保护区：准保护区范围亦可参照二级保护区划分要求。如在划定二级保护区后水质要求得到满足的情况下，可不再划定准保护区。

2.1.2 经验值法保护区陆域范围确定

水源地岸边污染带对水质影响较大[11]，笔者认为当前《饮用水水源保护区划分技术规范》中对水源保护区陆域划分要求仍不够详细，约束条件尚不够严格。进行划分工作前期应先展开水源地周边的污染源调查，将周边情况调查结果作为划分的重要考量因素。划定保护区陆域范围旨在确保保护区水域水质，满足技术条件的情况下可采用分析比较确定。

保护区陆域范围要求：各级保护区陆域长度与之对应的水域长度应相符，一级保护区沿岸纵深到河岸距离大于50 m，二级保护区沿岸纵深范围至少1 000 m。对陆域范围的划分，要充分考虑水源地的环境条件，结合当地各种天然、人工设施对水流方向、流速、阻挡等因素，围绕划分陆域保护区宗旨，即各级保护区陆域范围的确定要以确保相应等级保护区水域水质为目标，在此基础上因地制宜，选择明显标示物后确定适合范围。

2.2 水质模型计算

水质数学模型可简称为水质模型，是描述参加水循环的水体中各水质组分所发生的物理、化学、生物和生态等诸多方面变化规律和相互影响关系的数学方法，不仅可以模拟、预测水质现状及其随时间发展的变化规律,且能为下一步的水质监测管理提供科学依据[12]。各国学者对河流水质模型研究较多，多数从河流点源污染进一步确定建立单变量的水质数学模型[13]。

国标对保护区等级划定原则明确，要求采用模型分析计算方法确定保护区水域长度，在水质模型采用上也明确要求对一般非潮汐河流型水源地应用二维水质模型计算，潮汐河段水源地则采用非稳态水动力-水质模型进行模拟。水质模型计算有数值精确、取值合理等优点，同时存在数据需求量大、专业技能要求较高、计算过程较为复杂等不利点，划分地形复杂的水源地时应结合经验值法确定保护范围。

建立二维水质模型后，在参考模型计算结果的基础上同时采纳经验值法对边界进行延伸，部分区域可以采用经验类比完成范围划定。河流型水源采用数学模型时应选取最不利情形时参数，理论上应选取河流枯水期95%的参数加入模型，在数据充足时可兼顾河流的丰水期、平水期即不同时期水体变化同时分析。

以取水口位置为基点，不同长度范围内取点加入模型计算获得选取点浓度，可依据污染物浓度等计算数据绘制出污染带距离示意图[14]。

3 实例应用

使用单一方法确定河流型水源保护区难度较大，划分多支流河段或复杂地形水源保护区时可将经验值法和水质模型法结合使用，达到两种方法优缺点互补的效果。经验值法适合地形简单、规模较小的水源地；水质模型法数值精确，适合划分范围广、规模大、地质条件复杂的水源地，可为保护区的划分提供有利的数据支持。规范在提供方法时考虑到不同省市的实际情况，强调系统性测算同时兼顾可操作性。在有计算条件时优先采用模型计算方法划定；对计算条件不适宜或污染源贡献较大，无法运用模型模拟水质变化的情况则采用类比经验方法进行划定[15]。划分大规模水源地时，只使用一种方法往往不够灵活，通过两种方法结合使用，可将《饮用水水源保护区划分技术规范》规定的计算方法细化，实地调研后通过经验数值也可达到对计算结果延伸弥补的目的。

以淮河淮南段某水厂水源地为例，该水厂现用水源保护区，淮河绕境而过，取水口处河段地形呈“S”形。该区域地质条件复杂，重新划分保护区时必须结合现有保护区范围内码头区域污染情况，因此，可适当结合类比分析，结合经验数值及模型计算数值对划分范围核定。

3.1 研究区域概况

本次研究区域位于安徽省淮南市凤台县，北纬32°33′-33°00′、东经116°21′-116°56′。全县南北长50 km，东西宽42 km，总面积920 km2，人口62.5万。

凤台县属北亚热带季风气候，年平均降水量为800～1 000 mm，县区地表水系属淮河流域，市辖淮河全长76.13 km，一般河道宽400 m左右，枯水期250～300 m，丰水期400～800 m，净水域面积21.5 km2；历史最高水位24.03 m，最低水位12.36 m，建蚌埠闸后最低水位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。

淮河河道航运便捷，凤台段来往运输船舶较多，凤台某水厂现用水源地位于凤台县城关镇最南边，附近居民有上万人，取水口上游有沙场3个，煤场3个，共占面积61 319 m2。取水口离城区较近，取水口北100 m有1个排涝站，取水口附近有船只停泊，当地生活、生产设施均对取水口水质有所影响。依据目前已有监测数据显示，目前取水口区域污染状况仍在控制范围内，取水水质符合国家标准，因此此次保护区划分以维持水域水质为目标。

3.2 研究区域水源保护区划定方案

考虑到淮河淮南段为集饮用水源、工业水源、农业灌溉、渔业养殖、航运多功能为一体的综合水域[16]，研究河段的地理位置较独特，取水口位置处于上下游河道部位中部，该河段呈现“S”形。因淮河流经淮南凤台区域时落差较小，水流速度平缓，至凤台县时途径河流弯道，取水口上游地势低洼，水流受弯道阻挡，流速减缓，水流对河面不断冲刷侵蚀，该区域内长期形成的牛轭湖缓解了河段内污染物的扩散吸附，污染物衰减速度降低[17]。同时，取水口附近船只靠岸边停泊，有形成岸边污染带的可能。因此，笔者认为对本次水厂取水口河段水域、陆域区域划分保护区范围时，都应在二维水质模型计算的基础上，对比经验值数据，选取较大的数值作为划定结果。

笔者本次仅进行初步划分，尤其淮河凤台段牛轭湖区域本次采用经验值法数据，将牛轭湖区域全部划入该地水源保护区水域范围。后续研究中，类似淮河凤台段牛轭湖地形的河段可首先并入整个河段统一划分，确定弯道河段在保护区内的位置及基本保护等级后，采用水质模型对单独提出的区域单独计算，将特定区域的保护范围加以扩展。以模型法结合实际地形、水体情况作为计算基础，以经验值为对比，即将整个研究范围先总体研究，再分散为多个部分分别计算，最终将所有结果综合后确定完整定界，实现两种方法在应用上相互完善，结果上相互补充。

通过对凤台县某水厂取水口上游水质进行跟踪检验，该水厂保护区上游5 km范围水质符合GB 3838—2002中Ⅲ类水质标准，对沿岸污染物衰减程度进行测算后，采用经验值法对该水厂水源保护区进行划定：将取水口上游1 000 m，下游100 m，航道内水域宽度约400 m范围划定为一级保护区，设计一级保护区陆域沿岸纵深与河岸距离150 m；将一级保护区上游边界上溯2 500 m，一级保护区下游延伸300 m，水域宽度约400 m范围划定为二级保护区，二级保护区水域河段沿两岸外延1 km的陆域范围设定为陆域保护区。本次划分不设准保护区。在今后的研究中还将进一步通过确定研究区域内永久性标志物对保护区范围进行最终定界。

常规非潮汐河流水源保护区划分方法适用于淮河凤台段，同时因凤台县独特的地形地貌，弯度过大的河道使得凤台段的划分研究在一定程度上区别于一般弯度微小的河段。“S”形河段划分水源保护区时，二维水质模型计算能够在二维方向上模拟出水流趋势，但对于该类复杂地形中可能出现的牛轭湖等地质堆积问题无法全面模拟。笔者认为未来对如凤台段一类的非典型河段水源地进行划分研究时，可以尝试进一步采用三维水质模型计算完成矢量模拟。

4 小结

本文围绕水源保护划分方法展开叙述，通过实例分析河流型水源地保护区划分主要技术方法，在今后的研究中可通过两种方法的结合，分析研究水域的污染物衰减演变、有无支流汇入等情况来建立模型。基于数值模拟结果的精确可靠性，适合情况下优先以水质模型法进行保护区初步划分，并对边界区域加以类比分析进行补充。同时，因凤台河段的特殊地形，本次保护区划分研究有利于今后淮河流域水源地保护工作的进一步开展，也可为相似的河流型水源保护区划分提供依据。本文仍有多处不足：如对常规弯度河段中潮汐型河流的具体划分要求未能详述，对陆域保护区划分方法也未能作出革新。本次研究的划分方法尚显粗略,还有待于在实践中进一步深入研究。

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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

杨梅，女，1989年生，硕士研究生，研究方向：水资源保护与管理。E-mail:ym-gyl@126.com

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