淺談城鎮集中式水源地劃分技術*
——以漳州市某水廠為例

張喚民

（福建省金皇環保科技有限公司，福建 福州 350005）

隨著近年工業快速發展以及人口急劇增長，水資源短缺和環境污染成為急需解決的難題[1]。在此背景下，有效劃定飲用水水源保護區，強化水源管理，保障居民水質安全成為關乎民生的重大問題[2]。飲用水水源保護區指為防止飲用水水源地污染，保證水源水質而劃定，并要求加以特殊保護的一定范圍的水域和陸域。飲用水水源保護區分為一級保護區和二級保護區，必要時可在保護區外劃分準保護區[3]。飲用水水源保護區劃分的目的是為各級政府和有關部門依法加強飲用水水源地的管理和保護服務，為相關部門合理開發和利用飲用水水源，保障飲用水環境質量提供依據[4]。

某水廠是漳州市薌城區重點民生項目，該水源地位于薌城區某經濟開發區，于1994年建成并正式取水，主要服務經濟開發區內工業和周邊農村供水。本文將以其為例，研究水源地保護區的劃定方法。

1 水源地所在區域地形地貌

研究區地勢特點西北多山，東南臨海，地勢從西北向東南傾斜，依次出現中山、低山、丘陵、臺地、平原。西北部及北部山脈構成的中山地貌，山峰海拔多在800 m以上，面積占全市總面積的5%；低山處于中山與丘陵過渡帶，海拔500～800 m，沿海地區多為古島嶼上升而成的孤山；丘陵分布最廣，海拔大多在150～400 m，是主要梯田所在地，面積約占53%；濱海臺地海拔一般在20～50 m，主要分布于沿海盆地。其中，位于九龍江中下游的漳州平原是福建省最大的平原，面積1000 km2。

2 水源地概況

2.1 水資源利用

水源地類型為河流型，水廠目前設計供水能力為3.5萬m3/d，總占地面積19340 m2，區域內現有水廠3座。本水廠取水口位于九龍江西溪，現有取水口設在附近河道右岸，供水能力為3.5萬t/d，主要供應周邊經濟開發區一帶。

2.2 水量分析

水源地區域內水文站是所在干流唯一的控制站，水文站以上流域面積為3419 km2。本工程取水口位于水文站下游約4.4 km處，取水口以上集雨面積為3680 km2，選取水文站為本工程徑流計算的參證站。由于水文站至本工程取水口河段區間無支流匯入及較大的引取水工程，因此將水文站的徑流統計參數直接移用至本工程取水口。將水文站1951—1993年逐月平均流量系列通過移用至取水口斷面，取水口斷面水文年多年平均來水量為121.4 m3/s，枯水期多年平均來水量為62.7 m3/s

在不考慮取水戶情況下，天然來水量能滿足最小生態需水量的要求。考慮到取水口距下游一橋閘約24 km，該河段屬于感潮河段，在橋閘關閘情況下，河道區間的槽蓄水量較大，因此從供水的優先順序角度考慮，應優先考慮生活、工業生產用水，其次考慮滿足灌溉用水，最后剩余水量補充生態基流。從現狀需水情況上看，取水口下游其他用水戶總需水量為6.64 m3/s，本項目日最大用水量1.16 m3/s，包含本項目在內的總需水量為7.80 m3/s，典型年最小10 d平均來水量能夠滿足所有用水戶需水后仍有1.67 m3/s補充枯水期最小生態需水量。取水口位置最小月平均流量、P=95%典型年最小月來水量及最小10 d來水量分別為最小月平均來水量36.3 m3/s，P=95%典型年最小月來水量15.8 m3/s，最小10 d平均來水量 11.9 m3/s。

3 飲用水源地水質分析

為全面了解水廠的飲用水源地水質達標情況，對飲用水源地進行取樣監測，監測項目含GB 3838—2002《地表水環境質量標準》中地表水環境指標標準基本項目、集中式生活飲用水地表水源地補充項目和特定項目，總計109項。根據監測結果可知，水廠取水口水質基本達到GB 3838—2002中Ⅱ類水質標準，溶解氧、總磷、汞符合GB 3838—2002中Ⅲ類水質標準，其余總氮、鐵、錳、四乙基鉛、活性氯等指標檢測結果也均符合相應水質標準。

4 水源地周邊及上游污染源分布情況

水廠取水口位于九龍江西溪干流，水質主要受上游污水處理廠尾水排放、沿程區域污染源影響、上游匯水流域內各會匯入支流等影響。因此，本次污染源調查主要包括取水口上游20 km范圍內的點源和工業、生活、農業污染源分布情況等。

工業污染源主要為周邊沿途的園區工業企業和上游的污水處理廠運行尾水排放等。其中，園區內主要為村莊及農業用地，工業主要為少量機磚廠、有機肥加工廠、包裝制品廠、金屬制品廠等，企業分布零散無序，存在工業與居民區、學?；祀s，園區內的農村生活污水和工業企業排放污水將接入市政污水管網，納入污水處理廠處理，污水處理廠尾水排放執行GB 18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A排放標準，引至別處作為景觀用水，不會對水源地水質造成污染。上游的污水處理廠已將排污口下移至水源保護區下游，也不會對水源地水質造成污染。

生活污染源主要是農村居民和鄉鎮中未截污納管進行處理的城鎮居民生活污水及生活垃圾徑流污水，對水源地水質存在污染風險。

水源地所在流域范圍內農業污染源主要為畜禽養殖污染、農田徑流污染和水產養殖污染。沿途的區域農業污染源主要是農田徑流污染、水產養殖污染，農業廢水為散排，最終進入西溪，對水源地水質存有一定的污染風險。

上游20 km匯水區域主要涉及上游的各支流，根據調查，區域內主要污染源為工業污染、農村面源、養殖業面源，均對水源地水質存有污染風險。

5 水源保護區劃定

5.1 劃定方法

本次水源保護區按照HJ 338—2018《飲用水水源保護區劃分技術規范》開展劃定工作，地表水飲用水源保護區范圍按照流域特點進行水質定量預測并考慮實地條件加以確定，保證在規劃設計的水文條件和污染負荷下，供應規劃水量時，保護區的水質能滿足相應的標準，具體如下：

地表水飲用水源一級保護區的水質基本項目限值不得低于GB 3838—2002中的Ⅱ類標準，且補充項目和特定項目應滿足該標準規定的限值要求。

應用二維水質模型計算二級保護區邊界時，二級保護區上游側邊界到一級保護區上游邊界的距離應大于污染物從GB 3838—2002Ⅲ類水質標準濃度水平衰減到GB 3838—2002Ⅱ類水質標準濃度所需的距離。采用解析解方法進行模擬計算水域范圍（根據現狀水質監測結果分析，選取COD、氨氮、總磷3項指標進行計算）；陸域范圍采用地形邊界法確定。地表水飲用水源二級保護區的水質基本項目限值不得低于GB 3838—2002中的Ⅲ類標準，并保證流入一級保護區的水質滿足一級保護區水質標準的要求。

考慮目前水廠取水口上游處有污水處理廠尾水排放口，因此本次水源保護區劃定方案通過模型模擬該排放口在正常及事故情況下，尾水排放對沿程水質的影響，確保保護區水質基本項目應達到相應的限值要求。

5.1.1 一級保護區劃定

一級保護區水域和陸域范圍采用類比經驗法確定。按照HJ/T 338—2018《飲用水水源保護區劃分技術規范》要求，一級保護區水域長度為取水口上游不小于1000 m，下游不小于100 m范圍內的水域，陸域沿岸縱深與一級保護區水域邊界的距離一般不小于50 m，但不超過流域分水嶺范圍，對于有防洪堤壩的，可以防洪堤壩為邊界，結合九龍江西溪河段現狀，劃定一級水源保護區范圍為水廠取水口下游100 m上溯至取水口上游1000 m范圍內的水域及該水域兩側沿岸外延至防洪堤壩范圍的陸域（不含防洪堤）。

5.1.2 二級保護區劃定

二級保護區水域和陸域范圍分別采用數值模型計算法、地形邊界法確定。結合水源地所在河段現狀，擬設保護區所在流域屬于邊界條件簡單的水域，結合水源地周邊污染源的分布和排放特征，采用有邊界水域連續點源的穩態排放模型進行模擬計算。由于該水源地受面污染源為主要水質影響因素，二級保護區陸域范圍為：二級保護區水域兩岸外防洪堤以內陸域（不含防洪堤）。

式中：

C——濃度預測值(mg/L)；M——濃度源強(mg/L)；n——邊界的反射次數；y——縱向距離(m)；x——橫向距離(m)；h——混合水深(m)；ux——x方向的流速分量(m/s)；Dy——y 方向的擴散系數(m2/s)；B——平均河寬(m)；K——污染物的降解速率（m3/s）。

根據河段特征和水動力特點，上游污水處理廠排污對下游保護區的影響，選用二維穩態混合衰減模式進行預測計算。

混合過程段的長度估算采用環境影響評價技術導則—地面水環境相關公式：

沿程水質預測采用二維穩態混合衰減模式：

式中：C——濃度預測值(mg/L)；Ch——濃度本底值(mg/L)；Cp——污染物排放濃度(mg/L)；Qp——污水排放量(m3/s)；H——混合水深(m)；u——平均流速(m/s)；My——橫向混合水深(m2/s)；B——平均河寬(m)；K1——降解系數(1/d)。

本河段坡降為0.31%，評價河段的其他參數取值詳見表1。

表1 各參數取值表

通常綜合降解系數的確定主要通過水團追蹤試驗、實測資料反推、類比法、分析借用等方法確定。本研究參考國內外有關資料進行類比分析，詳見表2。最終確定綜合降解系數K值。

表2 參考文獻設計K值匯總表（單位：1/d）

總磷降解系數的研究較少，本次總磷降解參數選取自參考文獻[5]，取值為0.08。

此次研究流域河流綜合降解系數按最保守值確定K值，見表3。

表3 研究范圍內水體降解系數推薦值（單位：1/d）

5.2 保護區劃定方案

根據上述計算結果，高錳酸鹽指數從6 mg/L衰減到4 mg/L的距離為2100 m，氨氮從1 mg/L衰減到0.5 mg/L的距離為2800 m，總磷從0.2 mg/L衰減到0.1 mg/L的距離為1000 m。鑒于水源地取水口存在總氮不能滿足地表水Ⅱ類水標準，因此在劃分時，酌情擴大水源保護區范圍。結合水源地周圍環境現狀，最后確定水廠取水口二級水源保護區范圍為取水口上游4000 m，下游300 m范圍水域及兩岸外延至防洪堤壩范圍內的陸域（不含防洪堤）。采用類比經驗方法確定水廠取水口飲用水水源一級保護區范圍為取水口上游1000 m，下游100 m范圍水域及兩岸外延至防洪堤壩范圍內的陸域（不含防洪堤）（見表4）。

表4 水廠飲用水水源保護區劃定范圍

6 結論

綜上所有分析過程與結果，飲用水水源保護區劃定以HJ 338—2018《飲用水水源保護區劃分技術規范》為主要依據，結合水源地周邊情況，包括水源地水質狀況、周邊污染源分布、地形地貌及周邊土地現狀來確定科學合理的劃定方法。以本水源地為例，當周邊污染源較為復雜，對水源地存有污染風險或水源地水質存在部分不達標的情況時，水源保護區劃定應更為謹慎，應將水源保護區范圍進行適當的擴大。已劃定的水源地應逐步科學地調整飲水水源地，保證供水質量[6]。

水源保護區劃分常用的方法有數值模型計算法、類比經驗法等，為了準確合理地劃定保護區范圍，應擬用多種方案，并在進行劃定后對結果合理性進行比對，以此來確定最優的劃定方案。本文系統梳理的河流型飲用水水源保護區劃分技術方法，分析總結出該類型保護區劃分過程中需要注意的技術要點，為今后劃分同類型區域、污染特征的水廠飲用水水源保護區提供借鑒。