地下水饮用水源地地下水饮用水源地 保护区划分方法保护区划分方法陈鸿汉陈鸿汉陈鸿汉陈鸿汉 刘明柱刘明柱刘明柱刘明柱中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）Chenhhcugb.edu.cnChenhhcugb.edu.cnliumzliumzcugb.edu.cncugb.edu.cn010-82320921010-82320921饮用水水源地保护区划分技术规范研讨会12021/7/23我国地下水饮用水源概况我国地下水饮用水源概况 地下水是重要的饮用水水源。全国有近70%的人口饮用地下水，有400多个城市开采地下水，在华北和西北地区，城市供水量中地下水比例高达到72%和66%，部分城市地下水几乎是唯一的饮用水水源。内容内容一、地下水环境基本概念一、地下水环境基本概念二、国内外地下水饮用水源地保护区划分现状二、国内外地下水饮用水源地保护区划分现状三、地下水饮用水源保护区划分方法三、地下水饮用水源保护区划分方法一、地下水环境基本概念一、地下水环境基本概念基本概念基本概念l地下水的广义概念：赋地下水的广义概念：赋存于地面以下岩石空存于地面以下岩石空隙中的水隙中的水l地下水的狭义概念：赋地下水的狭义概念：赋存于饱水带岩石空隙存于饱水带岩石空隙中的水中的水 地质、水文地质条件的不同，其地下水污染途径和程度也地质、水文地质条件的不同，其地下水污染途径和程度也不一样。不一样。 1 包气带特性包气带特性:厚度厚度 岩性岩性 物理化学特性物理化学特性 生物降解特性生物降解特性 2 含水层特性：含水层特性：厚度厚度 岩性岩性 渗透性渗透性 物理化学特性物理化学特性 生物降解生物降解特性特性 3 地下水特性：地下水特性：径流强度径流强度 流向流向 地下水物理化学性质地下水物理化学性质地质、水文地质在保护区划分工作地质、水文地质在保护区划分工作中的重要性中的重要性按埋藏条件分按埋藏条件分潜水：潜水：饱水带饱水带中第一个具有中第一个具有自由水面的含自由水面的含水层中的水水层中的水承压水：承压水：充满充满于两个隔水层于两个隔水层之间的含水层之间的含水层中的水中的水隔水层隔水层隔水底板隔水底板承压水测压水位承压水测压水位潜水水位潜水水位潜水含水层潜水含水层包气带包气带承压含水层承压含水层饱水带饱水带上层滞水上层滞水局部透镜体状隔水层局部透镜体状隔水层地下水分类地下水分类n潜水特征潜水特征u潜水面为一自由水面潜水面为一自由水面u靠重力作用由高水位向低水位流动靠重力作用由高水位向低水位流动u潜水的分布区与补给区是一致的潜水的分布区与补给区是一致的u潜水的水位、流量和化学成分均随时空而变潜水的水位、流量和化学成分均随时空而变n承压水特征承压水特征承压水位是虚拟水位承压水位是虚拟水位分布区与补给区不一致分布区与补给区不一致动态受季节变化、人为因素影响较小动态受季节变化、人为因素影响较小n n按含水介质分类按含水介质分类孔隙水：储存于松孔隙水：储存于松散层中的地下水。散层中的地下水。裂隙水：储存于基裂隙水：储存于基岩裂隙中的地下水岩裂隙中的地下水岩溶水：储存于可溶性岩溶水：储存于可溶性岩石溶穴中的地下水岩石溶穴中的地下水 埋藏条件不同，保护区划分的要求不一样。埋藏条件不同，保护区划分的要求不一样。介质类型不同，划分的方法也不同。介质类型不同，划分的方法也不同。102021/7/231、污染物迁移受水动力条件的控制、污染物迁移受水动力条件的控制3、1和和2受含水层介质控制受含水层介质控制2、污染物迁移转化受水化学演化路径的控制、污染物迁移转化受水化学演化路径的控制4、污染物迁移与比重和可溶性等物化性相关。、污染物迁移与比重和可溶性等物化性相关。污染物从包气带进入含水层的过程中，其迁移、污染物从包气带进入含水层的过程中，其迁移、污染物从包气带进入含水层的过程中，其迁移、污染物从包气带进入含水层的过程中，其迁移、转化受地质、水文地质条件的控制。转化受地质、水文地质条件的控制。转化受地质、水文地质条件的控制。转化受地质、水文地质条件的控制。 Contaminant Plumes (map view)上层滞水上层滞水地下潜水地下潜水可溶性污染物可溶性污染物生活污水和工业废水的排放生活污水和工业废水的排放垃圾填埋垃圾填埋石化产品的储存和运输过程中的泄漏石化产品的储存和运输过程中的泄漏化肥、杀虫剂、除草剂等的施用等化肥、杀虫剂、除草剂等的施用等 漂浮污染物漂浮污染物局部隔水粘土局部隔水粘土地下水污染的来源地下水污染的来源水源地分类水源地分类1、按埋藏条件划分、按埋藏条件划分2、按介质类型分、按介质类型分3、按开采规模分、按开采规模分 中小型：中小型：5万万m3/d 大大 型：型：5万万m3/d美国 在80年代开展了这项工作。1986年通过了对1974年的清洁水法修正案以后，美国开展了全国性的井源保护计划(WHP )。该计划要求各州绘制或“圈定”现有井和新井的补给区，以保证区内或附近的土地利用活动不致污染水井。二、国内外地下水饮用水源地保护区划分现状二、国内外地下水饮用水源地保护区划分现状部分国家地下水水源保护区划分表部分国家地下水水源保护区划分表国家国家一级区一级区二级区二级区三级区三级区德国德国101050m50m50d (50d (50m) ) 2000m芬兰芬兰取水区取水区60d流域区界流域区界瑞典瑞典井区井区100m，60d流域区界流域区界英国英国5050d，50m4000d4000d，面积不小，面积不小于流域的于流域的25%流域区界，半径不流域区界，半径不小于小于5Km澳大利澳大利亚亚直接防护区直接防护区10-20m50d (50d (50m) )局部保护区局部保护区瑞士瑞士1010-20m100m流域区界流域区界荷兰荷兰井区井区集水区集水区50-60d滞留滞留20年保护区年保护区我国地下水水源保护研究现状我国地下水水源保护研究现状 水源保护区不足1000个，远远低于西方发达国家的水平。由于没有建立明确的地下水源保护区划分标准，划分工作长期处于混乱状况。有的城市把水源地取水井周围30m作为一级保护区，有的则取15m, 50m等；有的取抽水井以漏斗边界作为保护区。三、地下水饮用水源保护区划分方法三、地下水饮用水源保护区划分方法本次保护区分级划定原则本次保护区分级划定原则三分法三分法1、一级保护区、一级保护区 100天的流程线天的流程线2、二级保护区、二级保护区 1000天的流程线天的流程线3、准保护区、准保护区 潜潜 水：水： 补给区补给区+径流区径流区 承压水：承压水：补给区补给区不同开采规模水源地划分要求不同开采规模水源地划分要求1、中小型水源地、中小型水源地 经验值法、公式法经验值法、公式法2、大型水源地、大型水源地 数值法数值法u水源地水文地质资料 主开采层埋藏条件、介质类型、包气带岩性、主开采层埋藏条件、介质类型、包气带岩性、主开采层埋藏条件、介质类型、包气带岩性、主开采层埋藏条件、介质类型、包气带岩性、 补径排特征补径排特征补径排特征补径排特征u长期动态观测资料 地下水位、水质地下水位、水质地下水位、水质地下水位、水质u污染源资料 可能对地下水有影响的污染源可能对地下水有影响的污染源可能对地下水有影响的污染源可能对地下水有影响的污染源u水源地开采现状资料 开采规模、开采深度开采规模、开采深度开采规模、开采深度开采规模、开采深度pp划分所需的资料划分所需的资料潜水中小型水源地介质类型介质类型一级保护区半径一级保护区半径R（米）（米） 二级保护区半径二级保护区半径R（米）（米）细砂细砂3050300500中砂中砂501005001000粗砂粗砂10020010002000砾石砾石20050020005000卵石卵石50010005000100001、经验值法、经验值法潜水中小型水源地2、公式法、公式法式中，式中，RR保护区半径（米）；保护区半径（米）；安全系数，一般取安全系数，一般取150%150%KK含水层渗透系数（米含水层渗透系数（米/ /天）；天）；II水力坡度（为漏斗范围内的水力平均坡度）；水力坡度（为漏斗范围内的水力平均坡度）；TT污染物水平运移时间（天）；污染物水平运移时间（天）；nn为有效孔隙度。为有效孔隙度。参数的获取参数的获取 本次保护区划定所需水文地质参数如渗透系本次保护区划定所需水文地质参数如渗透系数、有效孔隙度和给水度等主要通过利用前人成数、有效孔隙度和给水度等主要通过利用前人成果，从已有资料中获取。果，从已有资料中获取。 对于个别需要通过室内或野外试验获取水文地对于个别需要通过室内或野外试验获取水文地质参数的地段，可参阅水文地质手册有关章节测定质参数的地段，可参阅水文地质手册有关章节测定水文地质参数。水文地质参数。潜水大型水源地 建议采用数值法（稍后演示）孔隙承压水孔隙承压水保护区保护区中小型中小型大型大型一级保护区一级保护区 划定上部潜水的一级保护划定上部潜水的一级保护区作为承压水的一级保护区作为承压水的一级保护区，方法同孔隙潜水中小区，方法同孔隙潜水中小型。型。划定上部潜水的一级保护划定上部潜水的一级保护区作为承压水的一级保护区作为承压水的一级保护区，划定方法同潜水大型区，划定方法同潜水大型水源地。水源地。二级保护区二级保护区 不设不设(矿区、油田开采区除外矿区、油田开采区除外)不设不设准保护区准保护区必要时将水源的补给区划必要时将水源的补给区划为准保护区为准保护区必要时将水源的补给区划必要时将水源的补给区划为准保护区为准保护区按成因类型不同分为按成因类型不同分为风化裂隙水风化裂隙水成岩裂隙水成岩裂隙水构造裂隙水。构造裂隙水。 裂隙水饮用水源地保护区划分方法裂隙水饮用水源地保护区划分方法风化裂隙型与成岩裂隙型 介质特征与孔隙介质类似，保护区划分方法同孔隙介质。构造裂隙型 保护区划分方法同孔隙介质。 裂隙水必须考虑裂隙介质的各向异性裂隙水必须考虑裂隙介质的各向异性 由于构造裂隙形成时所产生的不同方向上渗透性的不同，因此在应用经验公式时，必须在不同渗透方向上，分别计算影响半径。主方向主方向次方向次方向根据岩溶水的成因特点，岩溶水分为五种类型根据岩溶水的成因特点，岩溶水分为五种类型岩溶裂隙网络型、岩溶裂隙网络型、峰林平原强径流带型、峰林平原强径流带型、溶丘山地网络型、溶丘山地网络型、峰丛洼地管道型峰丛洼地管道型断陷盆地构造型。断陷盆地构造型。岩溶水保护区划分必须考虑溶蚀裂隙中的管道流与落水洞的集水作用。岩溶水饮用水源地保护区划分方法岩溶裂隙网络型水源地保护区划分 同孔隙型水源地峰林平原强径流带型水源地保护区划分 同构造型水源地。峰丛洼地管道型、溶丘山地网络型、峰丛洼地管道型、溶丘山地网络型、断陷盆地构造型水源地保护区划分断陷盆地构造型水源地保护区划分n一级保护区：一级保护区： 参照地表河水的一级保护区的划分。即以岩溶管道为轴线，水源参照地表河水的一级保护区的划分。即以岩溶管道为轴线，水源地上游不得小于地上游不得小于1000米，下游不得小于米，下游不得小于100米米 （若有支流，则支（若有支流，则支流也要参加计算），两侧宽度按经验公式计算。流也要参加计算），两侧宽度按经验公式计算。 同时，在此类型岩溶水的一级保护区范围内的落水洞处也必须划同时，在此类型岩溶水的一级保护区范围内的落水洞处也必须划分一级保护区，划分方法是以落水洞为圆心，按经验公式计算的分一级保护区，划分方法是以落水洞为圆心，按经验公式计算的距离为半径（距离为半径（T值为值为100天）的圆形区域，通过落水洞的地表河流天）的圆形区域，通过落水洞的地表河流按地表水一级区划分方法划定。按地表水一级区划分方法划定。n二级保护区：一般不设二级保护区二级保护区：一般不设二级保护区n准保护区：必要时将水源的补给区划为准保护区准保护区：必要时将水源的补给区划为准保护区需要注意的问题需要注意的问题同时要加强地对水源地的水质情况进行监测，发同时要加强地对水源地的水质情况进行监测，发现划分半径不合理时，及时进行范围校正。现划分半径不合理时，及时进行范围校正。具体到某个具体水源地时，必须根据水源地的实具体到某个具体水源地时，必须根据水源地的实际情况进行调整际情况进行调整