府谷縣田家寨鎮石馬川河飲用地下水水源保護區劃分

羅文剛，王 鵬，馬妍欣

（陜西省水利電力勘測設計研究院，陜西 西安 710001）

切實保障飲用水安全，事關全面小康社會建設。2018年6月，國務院發布了《關于全面加強生態環境保護堅決打好污染防治攻堅戰的意見》，提出要深入實施水污染防治行動計劃，打好水源地保護攻堅戰，劃定集中式飲用水水源保護區，推進規范化建設[1]。環境保護部、水利部聯合印發了《全國集中式飲用水水源地環境保護專項行動方案》，指出近年來，我國飲用水水源地環境保護工作取得積極進展，但保護形勢依然嚴峻，一些地區飲用水水源保護區劃定不清、邊界不明、違法問題多見，環境風險隱患突出；利用兩年時間，全面完成縣級及以上城市地表水型集中式飲用水水源保護區“劃、立、治”三項重點任務[2]。

府谷縣田家寨鎮石馬川河水源地周邊人為活動日益頻繁，公路、鐵路建設，煤礦開采及轉運對水源地造成了較大威脅，由于水源地未劃定保護區，使水源保護工作缺乏法律依據，難以有效遏制水源地周邊污染源不斷發展趨勢，盡快劃定飲用水水源保護區，對于推進水源地環境問題整治和規范化建設具有重要意義。

1 研究區概況

1.1 自然環境

府谷縣石馬川河是黃河一級支流，發源于府谷縣田家寨鎮政府西北的高寒嶺，自西向東主要流經府谷縣田家寨鎮和磧塄農業園，于磧塄農業園區郝家村附近匯入黃河，河道全長43 km，流域面積243 km2，多年平均徑流量1400萬m3。

石馬川河地處陜北黃土高原的黃土梁峁區，地勢總體西高東低，海拔940 m～1100 m。區域地下水按照賦存條件及含水介質，可分為三種類型，即：第四系松散巖類孔隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水、碳酸鹽巖類巖溶裂隙水。其中松散巖類含水不豐富，碎屑巖類孔隙裂隙水富水性為弱～中等；碳酸鹽巖類巖溶裂隙水富水性為淺部較弱深部較強。該區地下水主要受大氣降水、地表水滲漏及區外側向徑流補給。

水文地質剖面圖見圖1。

圖1 府谷縣田家寨鎮石馬川河水文地質剖面圖

1.2 社會經濟

府谷縣田家寨鎮位于府谷縣西南部石馬川河上游，距府谷縣城約35 km，總土地面積227 km2，總人口11268人。2018年共完成生產總值5.3億元，其中工業總產值4.19億元。全鎮現有鄉鎮企業4個，均位于石馬川河流域，主要以煤炭開采為主。共有耕地7.9萬畝，占總土地面積23%；林草地面積6.8萬畝，占總土地面積20%；其余以其他難利用地為主。

2 水源地現狀

2.1 水源地基礎狀況

府谷縣田家寨鎮石馬川河飲用水源地位于石馬川河上游，屬地下水水源地，現有取水井6眼，分布在石馬川河王沙峁村至高家峁村段的干支流河灘內，水源地主要供田家寨鎮王沙峁村、張家峁、蘇家洼村、堯渠村、高家峁等居民生活用水。

水源地取水井類型為大直徑輻射管井，井距100 m～500 m，井深一般為50 m～80 m，井直徑1 m～2 m，取水層位為三疊系永坪組泥質粉砂巖裂隙含水層，單井日取水量為50 t/d～80 t/d。

根據監測，石馬川河地表水滿足《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002）Ⅱ類標準[3]要求；水源地取用的地下水滿足《地下水質量標準》（GB/T 14848-2017）Ⅲ類水質[4]要求，且達到《飲用天然礦泉水》（GB 8537-2008）水質[5]要求，總體看，該水源地地下水儲量較豐富，水質良好，且富含礦物質，是較好的飲用水水源地。府谷縣田家寨鎮石馬川河飲用水源地地理位置見圖2。

圖2 府谷縣田家寨鎮石馬川河飲用水源地地理位置圖

2.2 水源地周邊污染源分布情況

石馬川河飲用水源地周邊主要涉及田家寨鎮及王沙峁村、堯渠村、南門村、東溝村、石馬川村、蘇家洼村等10個自然村，主要污染源包括點源、面源以及風險源等。

（1）點污染源：包括集鎮生活排污和工業污水，生活污水主要來自田家寨集鎮及神府高速府谷西服務區，田家寨集鎮生活污水基本實現達標處理排放，府谷西服務區污水處理設施不健全，存在生活污水直排現象。工業點源主要是區域內的4座煤礦，煤礦企業存在廢污水偷排、超排現象。

（2）面污染源：一是區內水土流失造成耕地土壤氮、磷流失，影響水體水質；二是流域內少量畜禽養殖污染物排放對水環境產生一定污染；三是沿河村莊均無污水處理設施，農村生活污水散排直排，對河流水質造成一定影響。

（3）環境風險源：水源地內有神府高速自西向東橫穿石馬川河河谷，存在道路交通事故造成有毒有害物質泄漏對河流水質的污染風險；另外，流域內的煤礦井下廢水、礦區生活污水、儲煤廠煤泥水可能發生事故排放，對石馬川河地表水、地下水造成污染。

3 劃分技術方法

地下水水源保護區范圍應根據當地的水文地質條件、供水量、開采方式和污染源分布確定，并保證開采規劃水量時能達到所要求的水質標準。

地下水水源保護區劃分的技術方法主要有：經驗值法、經驗公式法、數值模型計算法、解析模型法、水文地質描繪法等。其中數值模擬法是求解地下水水源地問題的主要方法[6]，適用于地下水水源地規模較大，水文地質條件復雜，周邊污染源較多的重要水源地。石馬川河流域地下水主要受大氣降水補給，地下水向河道排泄，水源地地質條件簡單，規模較小，可采用經驗公式法和經驗值法確定單井保護區范圍。

按照《飲用水水源保護區劃分技術規范》（HJ 338-2018）、《陜西省城市飲用水水源保護區環境保護條例》《村鎮集中飲用水源保護區劃分技術規范》等，結合石馬川河水源地自然社會條件，確定水源地保護區共劃分為一級、二級和準保護區[7～9]。

3.1 單井保護區經驗公式法

依據水文地質條件，選擇合理的水文地質參數，可采用經驗公式計算確定單井各級保護半徑。各級保護區半徑計算的經驗公式如下：

式中：R為保護區半徑，m；α為安全系數，一般取值150%；K為含水層滲透系數，m/d；本水源地含水層為泥質粉砂巖，滲透系數為10 m/d；I為水力坡度，無量綱；石馬川河地下水水力坡度取9.3‰；T為污染物水平遷移時間（d），一級水源保護區T取100 d；二級保護區T取1000 d；n為有效孔隙度，無量綱。

根據《陜西省府谷縣田家寨鎮石馬川河地下水水水源地水文地質勘查報告》，以及《環境影響評價技術導則 地下水環境》（HJ 610-2016）附錄B，石馬川河地下水水源地地下水含水層巖性為泥質粉砂巖，取有效孔隙度為0.30。經計算，石馬川河地下水水源地單井的一、二級保護區的半徑分別為47 m、470 m。

3.2 單井保護區經驗值法

經驗值法是依據含水層介質類型，以單井井口為中心，依據經驗值確定保護區半徑的劃分方法。不同含水層介質的各級保護區半徑見表1[10]。

表1 中小型潛水型水源保護區范圍的經驗值

石馬川河地下水水源地含水層的介質為泥質粉砂巖～混質粉砂巖，顆粒組分屬中砂，根據表1，確定水源一級、二級保護區半徑范圍經驗值分別為50 m、500 m。

對比石馬川河水源保護區劃分的經驗公式計算值和經驗值，兩者相差不大，按照便于實施環境管理的原則，結合石馬川河兩岸岸坡長300 m～400 m，綜合確定取整數值作為保護區半徑，即石馬川河地下水水源單井一、二級保護區半徑分別為50 m和400 m。

3.3 井群水源保護區劃分方法

府谷縣田家寨鎮石馬川河流域地下水水源地現有6眼取水井，規劃還要新建水源井，按照《飲用水水源保護區劃分技術規范》（HJ 338-2018），井群內單井之間的間距大于一級、二級保護區半徑的2倍時，可以分別對每口井進行一級、二級保護區劃分；井群內單井之間間距小于等于一級、二級保護區半徑的2倍時，則以外圍井的外接多邊形為邊界，向外徑向距離為單井一級、二級保護區半徑的多邊形區域作為一級、二級保護區。

4 劃分結果

4.1 一級保護區范圍的確定

根據石馬川河地下水水源保護區的劃分方法，石馬川河地下水水源一級保護區的范圍應為：以每眼井的井口為中心，半徑50 m的區域。

考慮到府谷縣田家寨鎮石馬川河流域地下水水源地有6眼取水井，規劃還要新建水源井，取水井均勻分布在石馬川河干流王沙峁村～高家峁村段河谷以及該段干流兩岸較大的支溝河谷內。石馬川河干流河谷呈“U”型，寬約50 m～100 m，支溝河谷寬約20 m～50 m，單個井的一級保護區范圍基本覆蓋井位處的全河灘區域。

由于石馬川河地表徑流和地下水相互補給，河谷較窄，河灘區無居民點及其他敏感目標，為確保水源地水質不受污染，且保護范圍能落實，確定一級保護區陸域和水域的范圍為：石馬川河干流以及兩岸較大的支溝的河谷谷底與兩岸山坡坡腳線構成的河灘區域作為一級保護區，保護區河段長9.0 km，面積0.91 km2。

4.2 二級保護區范圍的確定

二級保護區是污染源主要防控區，石馬川河水源地周邊主要水污染源來自神府高速府谷西服務區廢污水、河道沿岸農村生活污水及生活垃圾以及河道上游支溝煤礦污染等，為有效防治污染源，確保水源地取水水質達標，二級保護區范圍盡可能能管控主要污染源。

根據石馬川河地下水水源保護區的劃分方法，確定二級保護區陸域和水域的范圍為：一級保護區邊界線向外徑向距離為400 m的干流和支溝水域、陸域作為二級保護區。若局部地段二級保護區范圍超出石馬川河流域分水嶺線，則以分水嶺線作為該地段二級保護區范圍。二級保護區河段長0.8 km，面積8.39 km2。

4.3 準保護區范圍的確定

石馬川河流域飲用地下水水源準保護區的范圍為：二級保護區邊界線向外延伸至石馬川河流域分水嶺山脊線處的區域作為準保護區。準保護區主要為水源涵養區。見圖3。

圖3 府谷縣田家寨鎮石馬川引用地下水水源保護區劃分圖

5 結語

府谷縣田家寨石馬川河飲用水源地主要污染源來自水源地周邊的煤礦，公路交通、府谷西服務區以及沿岸鄉村生活污水等，水源地水質現狀較好，地下水富含礦物質，適宜進行飲用礦泉水資源開發。在劃定石馬川河飲用地下水水源保護區時，既要按照國家和地方規范，通過水質預測模型或經驗公式進行計算，還要因地制宜，將計算結果與擬劃定水源地的地理位置、水源地規模、地下水類型、當地水文地質條件、水質狀況及污染源空間分布情況[11]，以及供水對象任務和水源地開發利用規劃，便于實施環境管理等需求對照，經綜合比選，科學、合理制定水源地各級保護區的范圍，最大限度預防或減免對水源地污染影響，確保水源地的穩定和安全運行。