水源區保護區劃,水源保護區劃分技術報告

本文目錄一覽：

• 1、飲用水源保護區可分為哪幾個等級？
• 2、地下水型飲用水水源地保護區劃分的基本原則
• 3、地下水型水源地保護區劃分方法
• 4、水資源保護區的保護區區劃
• 5、水源地保護區劃分
• 6、水源地保護區劃分工作的實施

飲用水源保護區可分為哪幾個等級？

按照《水污染防治法》的要求，飲用水水源保護區分為一級和二級保護區，必要時還可以在飲用水水源保護區外圍劃定一定的區域作為準保護區。劃分不同級別的保護區應當按照不同的水質標準和防護要求，不同級別的飲用水水源保護區，將採取不同的保護管理措施。

1．按照水資源綜合規劃、水功能區劃及取水工程建設情況，確定地表水源地的具體位置。在地表飲用水源地和工業集中取水水源地設立保護區。保護區範圍應包括地表水源地的設計蓄水水域、主要匯流河道、沿岸陸域及匯水區域的耕地、林地等。

2．地表水源地主要水體應滿足《地表水環境質量標準》（GB3838－2002）相應標準：飲用水水源地水質應符合Ⅱ類水質以上標準；農業供水水源地應符合Ⅴ類水質以上標準；工業供水水源地應符合Ⅳ類水質以上標準。

3．批准的一級、二級飲用水水源保護區，應設置明確的地理界標和明顯的警示標誌及防護設施。

4．在地表飲用水水源地准保護區和二級保護區內，禁止下列行為：

（一）設置排污口；　 　

（二）直接或者間接向水體排放工業廢水和生活污水；　 　

（三）建設向水體或者河道排放污染物的項目；　 　

（四）非法採礦、毀林開荒、破壞植被；　 　

（五）使用炸藥、高殘留農藥及其他有毒物質；　 　

（六）堆放、存儲、填埋或者向水體傾倒廢渣、垃圾、污染物；　 　

（七）對水體造成污染的其他行為。

5．在飲用水水源地一級保護區內，除進行水利工程建設和保護水源地水質安全的建設項目外，禁止任何污染水體或者可能造成水體污染的各類活動。

擴展資料：

除了《水污染防治法》第56~63條對飲用水水源保護進行了規定，《飲用水水源保護區污染防治管理規定》作出了更為詳細的規定。

按照《飲用水水源保護區污染防治管理規定》要求，飲用水地表水源各級保護區及准保護區內，禁止一切破壞水環境生態平衡的活動以及破壞水源林、護岸林、與水源保護相關植被的活動；禁止向水域傾倒工業廢渣、城市垃圾、糞便及其他廢棄物。

運輸有毒有害物質、油類、糞便的船舶和車輛一般不準進入保護區，必須進入者應事先申請並經有關部門批准、登記並設置防滲、防溢、防漏設施；禁止使用劇毒和高殘留農藥，不得濫用化肥，不得使用炸藥、毒品捕殺魚類。對飲用水地表水源各級保護區及准保護區具體規定:

一級保護區內:禁止新建、擴建與供水設施和保護水源無關的建設項目；禁止向水域排放污水，已設置的排污口必須拆除；不得設置與供水需要無關的碼頭，禁止停靠船舶。

禁止堆置和存放工業廢渣、城市垃圾、糞便和其他廢棄物；禁止設置油庫；禁止從事種植、放養畜禽和網箱養殖活動；禁止可能污染水源的旅遊活動和其他活動。

二級保護區內:禁止新建、改建、擴建排放污染物的建設項目；原有排污口依法拆除或者關閉；禁止設立裝卸垃圾、糞便、油類和有毒物品的碼頭。

准保護區內:禁止新建、擴建對水體污染嚴重的建設項目；改建建設項目，不得增加排污量。

飲用水地下水源保護：對於飲用水地下水源各級保護區及准保護區，《飲用水水源保護區污染防治管理規定》要求，禁止利用滲坑、滲井、裂隙、溶洞等排放污水和其他有害廢棄物。

禁止利用透水層孔隙、裂隙、溶洞及廢棄礦坑儲存石油、天然氣、放射性物質、有毒有害化工原料、農藥等；實行人工回灌地下水時不得污染當地地下水源。具體規定:

一級保護區內:禁止建設與取水設施無關的建築物；禁止從事農牧業活動；禁止傾倒、堆放工業廢渣及城市垃圾、糞便和其它有害廢棄物；禁止輸送污水的渠道、管道及輸油管道通過本區；禁止建設油庫；禁止建立墓地。

二級保護區內:潛水含水層地下水水源地，禁止建設化工、電鍍、皮革、造紙、製漿、冶煉、放射性、印染、染料、煉焦、煉油及其他有嚴重污染的企業，已建成的要限期治理，轉產或搬遷；禁止設置城市垃圾、糞便和易溶、有毒有害廢棄物堆放場和轉運站，已有的上述場站要限期搬遷。

禁止利用未經凈化的污水灌溉農田，已有的污灌農田要限期改用清水灌溉；化工原料、礦物油類及有毒有害礦產品的堆放場所必須有防雨、防滲措施。承壓含水層地下水水源地，禁止承壓水和潛水的混合開採，作好潛水的止水措施。

准保護區內:禁止建設城市垃圾、糞便和易溶、有毒有害廢棄物的堆放場站，因特殊需要設立轉運站的，必須經有關部門批准，並採取防滲漏措施；當補給源為地表水體時，該地表水體水質不應低於《地表水環境質量標準》Ⅲ類標準。

不得使用不符合《農田灌溉水質標準》的污水進行灌溉，合理使用化肥；保護水源林，禁止毀林開荒，禁止非更新砍伐水源林。

參考資料：百度百科—水源地保護

參考資料：百度百科—飲用水水源地

地下水型飲用水水源地保護區劃分的基本原則

地下水飲用水水源地保護區的劃分一般遵循如下5個原則。

1）地下水和地表水統一原則：地下水和地表水相互作用、互為補給，兩者之間在水量和水質上有著不可分割的關係，必須堅持地下水和地表水同時保護。

2）水質和水量兼顧原則：地下水保護主要是保護地下水質量。對未污染水體要加強保護，防止水質惡化。對已經遭受污染的水體，要控制消除污染以提高水質。同時，不可忽視對地下水資源量的保護，堅持水質和水量兼顧的原則。

3）優先保護原則：由於資金技術及時間因素，地下水保護和治理應當以敏感性較強的地下水體為優先考慮對象。

4）協調一致原則：協調一致原則包括以下3方面：橫向協調，即與地下水管理有關部門之間的協調，如環境保護、國土資源、水利等部門；縱向協調，即國家、省、地區、縣市級間的協調；與地下水保護相關的法律規章協議之間的協調一致。

5）預警原則：污染物運移至地下水體需要經歷很長時間，這個過程與包氣帶厚度、介質特徵、水文地球化學和生物降解性及污染物本身性質數量、濃度相關，通過污染源、水文地質條件等因素的調查和地下水監測可以預測地下水系統可能遭受的危害並儘早提出警告，以選擇恰當的預防措施，防止地下水體遭到污染。

地下水型水源地保護區劃分方法

1.3.3.1 地下水型水源地保護區劃分歷程

水源地保護區是指國家為防止水源地污染、保護水源地環境質量而劃定並要求加以特殊保護的一定面積的水域和陸域，它分為地表和地下水型飲用水水源地保護區。近年來，世界人口的持續增長和水污染的日益加劇，促使各國更重視地下水並把其作為優先飲用水水源，而建立保護區則是保護地下水型水源地的有效手段。

早在18世紀末期，歐美工業國家就開始了對水源地保護區劃分的研究，到20世紀末期研究方法已相對成熟，並頒布了許多與地下水型水源地保護區劃分工作相關的法規。本研究主要是對歐美髮達國家水源地保護區劃分的方法及政策進行研究並結合國內實際情況而發展出更符合國內實際、更便於理解同時更準確的劃分方法。

我國水源地保護區劃分工作始於1984年頒布實施的《中華人民共和國水污染防治法》，當時主要針對地表水水源劃分保護區。在1989年國家環保總局頒布的《飲用水水源保護區污染防治管理規定》中，提出了飲用水地表和地下水水源保護區劃分和防護的原則。2002年，中華人民共和國第九屆全國人民代表大會常務委員會第二十九次會議通過了《中華人民共和國水法》。為規範水源保護區的劃分工作，原國家環境保護總局於2007初頒布了《飲用水水源保護區劃分技術規範》，對保護區劃分的標準、方法、要求等做了系統規定。

地下水保護區域劃分條例通常是和公共利益相關的，對於所有已定義關於土地利用及人類活動的限制它需要法律來界定，它必須基於具有約束力的法律法規且必須保證這些限制都是為了保護地下水資源且成本最低，沒有其他可替代的措施。

1.3.3.2 保護區劃分的技術方法

國外發達國家對保護區劃分以保護飲用水水源方面取得了較為豐富的成果，尤以美國和德國為優，它們的經驗值得借鑒。

（1）美國

美國從20世紀40年代起先後頒布了《清潔水法》、《生活飲用水安全法》、《資源保護和恢復法》等法律法規來指導美國供水企業安全生產等問題，還制定了其他有關地下水保護的法律，如《聯邦殺蟲劑、滅菌劑和滅鼠藥法》、《有毒物質控制法》等，此外美國各州都建立了本州的地下水保護區法案。在制定了相應的法律法規基礎上，美國還根據各項法案賦予的權力，組織實施了一系列的地下水保護計劃，最有影響力的當屬井源保護計劃（Well Head Protection Program，WHPP），該計劃始於1986年，由美國環保局和美國地調局負責，要求全國各州繪製或者劃定現有井和新井的保護區，以確保保護區內及鄰近地區的土地利用等各項活動不會污染水井，同時發展出了解析法、圖形簡化法和數值模擬法等多種保護區劃分方法。聯邦飲用水安全法案（Federal Safe Drinking Water Act）指示所有的州為公共機構（CWS）和非公共機構（NCWS）的供水井制定水源地保護計劃（WHPP），各個州必須提交一個被美國環保部（U.S.Environmental Protection Agency，EPA）所批准的WHPP計劃。水源保護區域（Well Head Protection Areas，WHPA）的劃分是WHPP的一個組成部分，該計劃的其他組成部分包括污染源調查、保護地下水最佳管理實踐的發展和執行、整合土地利用計劃、促進公眾在保護地下水資源中公共意識的覺醒。1996年的飲用水安全修正法案開始要求各州進行水源評價項目。

其中，水文地質數據是劃分保護區的基礎，還需要考慮下面的這些標準：

距離（Distance）：距離井的距離是確定保護區範圍最簡單的辦法。但是這個標準通常比較隨意且無法控制地下水流；

降深（Drawdown）：保護區的劃分可以依據由於抽水引起的降深來確定，有時候包括引起降深的區域或者影響區域（Zone of Influence，ZOI）；

運移時間（Time of Travel，TOT）：這個標準是基於地下水流速而定的。可以指定一個重要的運移時間如50天或者10年等，通過水力梯度和滲透係數確定地下水流速後就可以確定保護區範圍；

水流系統邊界（Flow-System Boundaries）：自然邊界範圍可以用於定義保護區。對水流邊界的定義需要對現有數據進行彙編及解譯、田間數據的收集及專業的判斷。

（2）德國

1957年，在西德聯邦《水法》框架下，德國已經開始建立了地下水保護區域，除國家法規外，德國每個州基本都制定了更細緻的水法，這些地下水保護相關的條例是由DVGW（德國燃氣與水工業協會，1959，1975，1995）（李建新，1998）及單獨的州所頒布的，通常這些州所採納的是DVGW W101規章，但是通常它們會設置更特殊及詳細的限制，保護區域的定義及劃分過程所使用的方法在各個州都大致是相同的。

在德國制定和地下水相關的飲用水保護區主要是出於以下目的：防止各種有害物質危害人體健康；防止那些對人體健康可能無害但是會影響水質的物質的傷害；防止地下水溫度變化。

同時需要對下列事宜進行考慮：對水質的保護必須是預防性質的；對已污染含水層的修復是非常複雜的工作，無論是從技術上、經濟上還是執行上；圍繞一個開採井建立三個保護區域的系統已經在美國和很多歐洲國家證明是行之有效的；這三個保護區域都需要對土地利用和人類活動進行很多限制；對保護區域的劃分必須非常仔細以權衡各方利益：足夠大以保護水資源供應及滿足保護水質基本要求；儘可能小，以減少不必要的限制，避免對當地經濟發展帶來消極影響。

地下水保護區域應當包括井的整個地表和地下集水區或者是開採地下水作為飲用水的井場。對保護區的劃分應當反映對地下水造成污染的各種活動的不同風險，在不同保護區域中對土地利用的限制也應當反映潛在的風險，除非不考慮全局污染否則這些潛在風險通常隨著各種造成污染的活動離井場距離的增加而減小。根據通用的保護地下水免於污染的原則將保護區域分為3類：

1）外部區域（Outer Zone—Zone Ⅲ）：區域Ⅲ保護地下水免受長距離運移後的污染如輻射物質或難降解化學物質，該區域可以進一步劃分為Ⅲ A 區域和Ⅲ B區域。

區域Ⅲ一般應當延伸到地下集水區的邊界，地表水滲入到地下水的區域也應當包括在區域Ⅲ中。如果無法準確定義地下集水區，那麼區域Ⅲ就應當包括所有可能的集水區。如果水位變化顯著，那麼用來定義保護區邊界的數據就需要進行檢驗以符合低水位條件和高水位條件以及水流的不同方向。如果地下水流速很大（如在岩溶含水層），那麼地下水從集水區頂部流動到出水口所需時間經常小於50d，從健康角度考慮無法對水起到有效的保護作用。

如果需要的話，可以對區域Ⅲ繼續劃分為區域ⅢA和區域ⅢB。如果要對區域Ⅲ進行劃分，裂隙含水層和岩溶含水層由於性質區別應當進行不同的處理。

孔隙含水層和規則裂隙含水層：對於地下水流速小於10m/d的孔隙含水層，區域ⅢA和ⅢB之間的邊界大概是在取水口上游2km左右，如果流速大這個距離會更大。

在含水層被連續穩定低滲透性且厚度起碼在5～8m地層覆蓋的區域，地下水流速超過10m/d可以被分類為區域ⅢB，但是從區域ⅢB邊界到井口距離不該小於1km且地下水從區域ⅢB運動到井所需時間不應當小於50d。

粗糙裂隙含水層和岩溶含水層：對於具有較快流速的出露岩溶和裂隙含水層，區域Ⅲ可能無法進一步劃分。如果從整個集水區到取水口的水流所需時間小於50d那麼該區域就應當被定義為區域Ⅱ。

區域Ⅲ可以進一步劃分的情況可能僅限於含水層被連續有一定厚度及低滲透性的地層覆蓋時。如果這種地層存在，那麼該區域就可以被劃分為區域ⅢB，從區域ⅢB到井的最小距離應當是1km。

2）內部保護區域（Inner Protection Zone—ZoneⅡ）：區域Ⅱ主要保護地下水免於受到病原微生物成分如細菌、病毒、寄生蟲及蟲卵等污染，這些物質與井處於較短距離時可能會發生危害。在開採井和人工補給區之間的區域通常被定義為區域Ⅱ。

區域Ⅱ應當包括從井或者井場到至少50日流程線之間的距離，該流程線是指地下水從該線上某點出發運移到開採井所需時間為50日，這個最小運移時間保證了沒有病原體可以到達開採井。

這種方法是經驗法的典型代表，德國的50日流程等值線已有70 余年的歷史。20 世紀30年代，衛生防疫、減少飲用水水源中病菌病原體是德國飲用水水源保護的首要任務。通過試驗發現，飲用水中的病菌病原體在地下水層中的隨流生存時間少於50d，由此建立50日流程等值線這一概念。50日流程等值線這一辦法利用了岩石土壤對水污染的自然凈化功能，人們稱之為岩土過濾器。岩土過濾器的功能機理還沒有研究透徹，因此50日流程等值線是一個經驗值，它被許多國家廣為接受。

50日流程等值線也有不適合的地區，比如地下岩石裂隙很大的地區，岩土過濾器的功能比較弱，這在下文中將會提及。

50日流程線的是由水文地質方法、數學模擬等確定的，額外的示蹤試驗及水質評價數據可以支撐對50日流程線的刻畫，簡單的數學近似法可以用來估計區域Ⅱ圍繞單井的延伸以提供50d的延遲運移時間。

如果要確定50日流程線及臨界點，那麼就需要考慮本地條件下的平均日流量或者最大日流量。確定50日流程線以定義區域Ⅱ時忽略彌散是普遍做法，只有當地下水位很低或者上覆隔水層並不存在時才需要把彌散考慮在內。

孔隙含水層和規則裂隙含水層：區域Ⅱ應當包含整個50日流程線內區域。從取水口到區域Ⅱ的延伸不能小於100m（周圍環境可以保證的話是50m）。如果地下水埋深很大，那麼在本地地質情況可以保證的情況下區域Ⅱ就要比上面介紹的要小。

如果水資源完全是由隔水層覆蓋的深層剖面提供，或者進入這些剖面的所有井都是密封的，或者在取水口到50日流程線之間所有的水資源都是被具有足夠厚度的低滲透層所覆蓋的話，那麼區域Ⅱ就不是必需的。該情況僅存在於自流井中。

粗糙裂隙含水層和岩溶含水層：如果對應於岩溶含水層的區域Ⅱ包括了地下水運移50d到達開採井的所有區域，那麼區域Ⅱ通常包括了整個或者大部分集水區，這種情況下區域Ⅱ可能會窄一些，但是無論如何它應當包括可能由於污染對岩溶含水層造成危害的區域，例如：向集水區傾斜的坡度或乾旱山谷；深處的岩溶盆地、補給區、落水洞及它們周邊直接影響的環境；河流溪谷入口處周邊；深度切割的乾旱山谷、部分或暫時排乾的地表水或滲透典型區域；對岩溶含水層進行採礦挖掘的區域。

如果深部岩溶含水層被厚厚的低滲透性地層在整個集水區內所覆蓋，那麼區域Ⅱ就不是必要的。

3）直接保護區域（Immediate Protection Zone—ZoneⅠ）：區域Ⅰ主要保護井及它們周圍環境免受污染。人工補給區域通常可以考慮作為區域Ⅰ。

區域Ⅰ應當從開採井延伸出不小於10m的距離。如果是泉的話，區域Ⅰ起碼要在泉上遊方向不小於20m，如果是岩溶含水層的話，該距離不小於30m。

如果可能的話保護區的邊界應該沿著道路、徑道、所有權地標，例如森林邊界、堤壩、河流邊界且不應當位於水文地質方法決定的邊界內。由地下水保護區法規指定的保護區計劃顯示了區域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的邊界由水文地質調查、實際行政界線、自然邊界或者所有權邊界等決定。

（3）其他國家

英國在「地下水保護政策與實踐」中為地下水保護制定了3個區域。內部區域Ⅰ（Inner Zone）是由河床下任一點到水源的50日流程線定義的，不能小於50m。這個邊界的定義是基於生物腐爛標準和對有害化學物質的防護。外部區域Ⅱ（Outer Zone）是由400日流程線或者水源集水區的25%中選比較大的定義。提供延遲、稀釋和緩慢降解污染物減少的最小時間是這個邊界的主要標準規範。區域Ⅲ定義為支撐經過長期地下水補給後的保護生產區域。

法國根據Public Health Code將保護區分為3個區域：直接保護區域（The Immediate Protection Zone）；靠近區域（The Proximity Zone）；遙遠區域（The Distant Zone）。直接保護區域有著強制性，它通常圍繞著數百平方米或者幾公頃區域，它的功能是防止取水設施的直接污染，這塊區域上的土地必須歸政府所有。靠近區域也是帶有強制性的，它的尺寸和形狀是由水力標準決定的（通常以50日流程線為界）。遙遠區域並不帶有強制性。

澳大利亞的區域劃分系統遵循兩個主要目標：為了公共健康免於受到不正確活動的污染，保護飲用水水源；保護環境以保證飲水供應。

澳大利亞在地下水保護區劃分方面和其他國家指導路線很不相同。在PDWSAs中定義了3個優先分類區域：1級優先源保護區（Priority 1 Source Protection Area，P1）：該區域是確保水源不會退化。P1區域包括那些最高質量的飲用水供應作為主要土地利用的區域。2級優先源保護區（Priority 2 Source Protection Area，P2）：該區域是確保水源地不會面對增加的污染風險。P2區域包括發展強度比較低的區域如鄉村，在這些區域中公共水資源供應處於最優先順序別，P2區域的管理應該是以最小風險為原則同時允許有條件的發展。3級優先源保護區（Priority 3 Source Protection Area，P3）：P3區域是用來管理水源地污染風險的。P3區域包括那些需要和水資源供應共存的土地利用如居住區、商業區和輕工業發展區。對P3區域的保護是通過對土地利用活動的指導路線管理來完成的。如果水源被污染，那麼需要對水進行處理或者尋找替代水源。

除去優先分類區域外，還定義了井水頭保護區域和水庫保護區域用來保護水井和水庫附近的水源免受污染。井水頭保護區域通常是圓形的，P1區域半徑是500m，P2和P3區域半徑是300m；水庫保護區域通常在水庫最高水位附近包括2km的緩衝區且包括水庫本身。優先順序是由土地佔用、土地利用和水流路徑決定的，每個優先順序區域使用不同的管理策略。

水資源保護區的保護區區劃

依照《中華人民共和國水污染防治法》的規定，結合本市黃浦江上游水源保護工作的多年實踐，對黃浦江上游水源保護區在原有水源保護區、准水源保護區劃分的基礎上，調整為一級飲用水源保護區、上游水源保護區和准水源保護區，並對其水域和陸域範圍分別作了相應的劃分和調整，具體如下：

一級飲用水源保護區

在原水源保護區範圍內，以松浦大橋取水口為中心，劃定一塊一級飲用水源保護區。具體範圍為取水口到上游一號河（7、9公里）、下游至千步徑（4.1公里）黃浦江水域以及兩岸縱深2公里陸域，具體涉及松江縣的車墩鎮、華陽橋鎮、張澤鎮和葉榭鎮的部分地區及閔行區馬橋鎮的少部分地區。面積約為46平方公里。其水質要求條例GB3838-88II類水標準。

上游水源保護區

將原上游水源保護區（一級飲用水源保護區範圍涵蓋其中），範圍適當向下游延伸，其下邊界的北岸由原來的閔行西河浜延伸至閔行北沙港，南岸由原來的秦朝賢千步涇延伸至奉賢南沙港。拓展的部分具體涉及閔行馬橋和奉賢鄔橋的部分約48平方公里，原為準水源保護範圍。其水質要符合GB3838-88II類水標準。

准水源保護區

在原准水源保護區（調整為上游水源保護區的部分除外），另增為金山、松江、青浦的大泖港、園泄涇地區約228平方公里為準水源保護區。該範圍包括金山的楓涇、興塔、新農、呂巷、廊下和朱涇鄉、朱涇鎮、松江的新浜、五庫鄉和青浦的蒸淀鄉。其水質要求符合GB3838-88II類水標準。

水源地保護區劃分

2005年吳忠市人民政府根據經驗法對金積水源地進行了保護區劃分，但是保護區劃分範圍存在許多問題。金積水源地一級保護區存在的主要問題是以農戶住宅和畜禽圈棚形式的違章建築。二級保護區主要問題：一是存在農田面源污染，農用化肥和農藥中氮、磷含量是農田面源污染主要因素；二是工業污染源問題，金積水源地有8家工業，廢水排放量為1383.4噸/年，排入兩條農田退水溝（南乾溝和清二溝）。地表水體被嚴重污染的主要原因是：大部分居民生活污水排入；部分居民生活垃圾、畜禽糞便傾倒入水體；農田種植、農藥化肥使用的面源污染。

雖然2011年4月和9月兩次對地下水水質的檢測結果中各項指標均正常，但是兩條農田退水溝（南乾溝和清二溝）水質已經受到嚴重污染，水質為劣Ⅴ類水質。由於該水源地的水文地質特徵為粗粒相含水層，滲入補給條件較好，地表水與地下水存在著直接的補給關係，因此，嚴重污染的地表水體，通過滲入補給途徑可能對地下水造成污染。尤其是在非灌溉期。一旦水源地開始供水，地下流場將發生變化，地表水就有可能加快滲漏速率，金積地下水型水源地安全將受到威脅。為了保證水源地的供水安全，需要對水源地開採後流場進行預測，重新劃定保護區範圍，以便現在採取更好的措施進行水源地保護。

通過使用HEARLAW指數評價法，建議使用數值模擬法來進行保護區劃分工作。通過對研究區水文地質條件的概化，並經過數值模型的識別，雖沒有驗證數據，但認為上述模型可基本刻畫地下水流動狀態。在此基礎上，利用FEFLOW中的粒子反向追蹤功能，按照水質點流入水源井的時間，畫出各級水源地保護區範圍。根據《飲用水水源保護區劃分技術規範》中的時間標準，其中一級保護區時間為100天，二級為1000天，准保護區相當於水源井的水流捕獲區，因而能夠得到各級保護區範圍。

根據吳忠市金積水源地供水水文地質勘探報告：金積水源地設計日供水量為40000m3/d，單井流量為2000m3/d，且水源地要確保正常運行20年，中心水位降深限定在30m以內。水源地共有12口抽水井，其中3口為備用井，井群之間的距離為50m（圖5.18、圖5.19）。由於文獻中較常用的是將水源地開採井概化成1口大井，本書在概化成1口大井的基礎上，還嘗試概化成4口井（根據開採井的分布情況）及對所有水源井進行保護區劃分，設置成為以下3種情景。

情景1：在模型中將水源井概化成1口大開採井，即在水源井中心0號位置，抽水量為40000m3/d，分別進行水源井開採後的1年、2年、5年、10年、20年的流場預測，根據流場進行保護區劃分。

情景2：在模型中將水源井概化成4口大開採井，分別為圖中的1號、4號、9號、11號井位置，抽水量為10000m3/d，對水源井開採後的1年、2年、5年、10年、20年進行流場預測，根據流場進行保護區劃分。

情景3：根據所有開採井的位置在模型中設置12口開採井，抽水量為3333m3/d，分別進行水源井開採後的1年、2年、5年、10年、20年的流場預測，根據流場進行保護區劃分。

情景1模擬流場圖及保護區劃分範圍（圖5.20至圖5.31）：

圖5.18 水源井分布圖

圖5.19 觀測井分布圖

圖5.20 模擬1年流場圖

圖5.21 模擬2年水位降深圖

圖5.22 模擬5年水位降深圖

圖5.23 模擬10年水位降深圖

圖5.24 模擬20年水位降深圖

圖5.25 保護區劃分圖

圖5.26 開採1年後反向示蹤圖

圖5.27 開採20年後反向示蹤圖

圖5.28 觀測井1水位變化圖

圖5.29 觀測井2水位變化圖

圖5.30 觀測井3水位變化圖

圖5.31 觀測井4水位變化圖

當將水源開採井概化成1口大井時，抽水量為40000m3/d，第1年水位動態變化很大，觀測井水位下降很快；當水源井運行10年之後，水位動態變化趨於穩定，觀測井水位變化不大；經過20年的模擬預測，地下水流場基本上達到一個新的動態平衡。1、2號觀測井水位下降幅度較3、4號觀測井水位下降幅度大，這也正驗證了傍河水源地由於抽水帶來的地下水水位降低，從而激發黃河的側向補給。

在20年的水位流場基礎上進行反向示蹤模擬，確定保護區範圍。保護區應該在地下水流場趨於穩定的條件下進行劃分，但由於第1年水位變化快，一旦發生污染事件，污染物質在地下水中的運移速度也較快，因此，有必要對第1年進行反向示蹤模擬，與20年的保護區範圍相互比較與優化，從而更準確地劃分保護區範圍。保護區範圍近似於以開採井為中心的圓，一級保護區的近似半徑為450m（400～490m）；二級保護區的近似半徑為1100m（1000～1200m）。准保護區的範圍為集水區，可以根據跡線所覆蓋的剩下區域來劃定。

情景2模擬流場圖及保護區劃分範圍（圖5.32至圖5.43）：

當將水源開採井概化成4口大井時，每口井10000m3/d的抽水量，第1年水位動態變化很大，觀測井水位下降很快，當水源井運行10年之後，水位動態變化趨於穩定，觀測井水位變化不大，經過20年的模擬預測，地下水流場基本上達到一個新的動態平衡。1、2號觀測井水位下降幅度較3、4號觀測井水位下降幅度大，這也正驗證了傍河水源地由於抽水帶來的地下水水位降低，從而激發黃河的側向補給。

圖5.32 模擬1年流場圖

圖5.33 模擬2年水位降深圖

圖5.34 模擬5年水位降深圖

圖5.35 模擬10年水位降深圖

圖5.36 模擬20年水位降深圖

圖5.37 保護區劃分圖

圖5.38 開採1年後反向示蹤圖

圖5.39 開採20年後反向示蹤圖

圖5.40 觀測井1水位變化圖

圖5.41 觀測井2水位變化圖

圖5.42 觀測井3水位變化圖

圖5.43 觀測井4水位變化圖

在20年的水位流場基礎上進行反向示蹤模擬，確定保護區範圍。保護區應該在地下水流場趨於穩定的條件下進行劃分，但由於第1年水位變化快，一旦發生污染事件，污染物質在地下水中的運移速度也較快，因此，有必要對第1年進行反向示蹤模擬，與20年的保護區範圍相互比較與優化，從而更準確地劃分保護區範圍。一級保護區的形狀也近似為橢圓，長軸的半徑為向水流上遊方向延伸350m，短軸為向下遊方向延伸130m；二級保護區的形狀也近似為橢圓，長軸的半徑為向水流上遊方向延伸850m，短軸為向下遊方向延伸200m。准保護區的範圍為集水區，可以根據跡線所覆蓋的剩下區域來劃定。

情景3模擬流場圖及保護區劃分範圍（圖5.44至圖5.56）：

當將水源地開採井概化為12口大井時，每口井的抽水量為3300m3/d，第1年水位動態變化很大，觀測井水位下降很快，當水源井運行10年之後，水位動態變化趨於穩定，觀測井水位變化不大，經過20年的模擬預測，地下水流場基本上達到一個新的動態平衡。1、2號觀測井水位下降幅度較3、4號觀測井水位下降幅度大，這也正驗證了傍河水源地由於抽水帶來的地下水水位降低，從而激發黃河的側向補給。

圖5.44 模擬1年流場圖

圖5.45 模擬2年水位降深圖

圖5.46 模擬5年水位降深圖

圖5.47 模擬10年水位降深圖

圖5.48 模擬20年水位降深圖

圖5.49 保護區劃分圖

圖5.50 開採1年後反向示蹤圖

圖5.51 開採20年後反向示蹤圖

圖5.52 觀測井1水位變化圖

圖5.53 觀測井2水位變化圖

圖5.54 觀測井3水位變化圖

圖5.55 觀測井4水位變化圖

圖5.56 1號觀測井在不同情景下的水位變化圖

在20年的水位流場基礎上進行反向示蹤模擬，確定保護區範圍。保護區應該在地下水流場趨於穩定的條件下進行劃分，但由於第1年水位變化快，一旦發生污染事件，污染物質在地下水中的運移速度也較快，因此，有必要對第1年進行反向示蹤模擬，與20年的保護區範圍相互比較與優化，從而更準確地劃分保護區範圍。保護區的範圍為每個井反向示蹤範圍的連接，每個井的反向示蹤形狀也近似為橢圓，一級保護區（6、7號井除外）長軸的半徑為向水流上遊方向延伸350m，短軸為向下遊方向延伸130m；二級保護區的長軸的半徑為向水流上遊方向延伸800m，短軸為向下遊方向延伸180m；6、7號井一級保護區的形狀近似為圓形，半徑為300m。准保護區的範圍為集水區，可以根據跡線所覆蓋的剩下區域來劃定。

水源地保護區劃分工作的實施

當使用HEARLAW模型計算出HEARLAW指數後，就可以根據該指數選擇恰當的水源地保護區劃分方法，該方法綜合各方因素來考慮是比較適合於該水源地的。

1）當HEARLAW指數為23～32時，水源地保護區劃分方法建議選擇經驗值法，即根據表5.6來進行保護區經驗半徑的計算。使用此方法唯一需要考慮的就是水源地介質類型，例如當介質類型是細砂時，保護區半徑就可以分別取30～50m及300～500m；當介質類型是中砂時，保護區半徑則取50～100m及500～1000m。如此，使用經驗值法時，只需使用水源地介質類型去選擇對應保護區半徑即可。

表5.6 保護區經驗半徑表

2）當HEARLAW指數計算結果為33～54時，水源地保護區劃分方法建議選擇經驗計算公式（式5.3）。

即使用經驗計算公式計算水源地保護區時，只需收集含水層滲透係數、平均水力坡度及有效孔隙度，然後代入式5.3即可得出保護區半徑。

3）當HEARLAW指數為55～65時，水源地保護區劃分方法建議選擇圓柱法式5.2。

即使用此方法劃分水源地保護區時，需要收集水源井抽水速率、孔隙度及抽水井濾管長度，然後代入式5.2即可計算得出水源地保護區半徑。

4）當HEARLAW指數結果在66～71時，水源地保護區劃分方法建議選擇分析法。該方法主要考慮承壓水源地接受越流補給或者潛水水源地存在區域性補給的情況，如果滲透補給率q1可知（可由抽水試驗及達西定律求得），則可以計算出圓柱體範圍內的垂向或區域補給量：

地下水型飲用水水源地保護與管理：以吳忠市金積水源地為例

時間t內的抽水量Q等於圓柱體內自身含水量與滲透補給量之和：

Q＝Q1+Qa （5.6）

因此，有越流或滲漏情況發生下，我們可以得到保護區半徑的計算公式：

地下水型飲用水水源地保護與管理：以吳忠市金積水源地為例

式中：Q——抽水速率；

t——各級保護區的運移時間標準；

n——含水層孔隙度；

b——抽水井濾管長度；

q1——垂向滲透或區域補給率；

Rt——與時間t對應的保護區半徑。

即該情況下水源地保護區劃分需要收集抽水速率、孔隙度、抽水井濾管長度及垂向滲透或區域補給率，代入式5.7即可得出保護區半徑結果。

當水源地所處傾斜坡度大於0.05%時，這種具有明顯傾斜度且傾斜度在區域範圍內保持不變時，其含水層範圍內的保護區將呈不規則橢圓且向上游偏移，偏移程度取決於含水層傾斜度的大小。其中 Forchheimer（1930）提出了計算水源地降落漏斗範圍的方程，即：

xlimit＝Q/2πK （5.8）

ylimit＝Q/K （5.9）

式中：xlimit——降落漏斗在水源井下遊方向的最大延伸距離；

ylimit——降落漏斗在水源井上遊方向的最大寬度；

i——區域內含水層坡度；

K——水平方向滲透係數。

如圖5.4所示沿著影響寬度的邊界線向上游延伸直至遇到分水嶺或其他類型含水層邊界，中間區域即為抽水補給區。保護區範圍可以這樣判斷，下遊方向以xlimit計算值為界，上遊方向根據需要的運移時間標準畫出時間等值線作為上游保護區邊界，上游邊界是根據地下水流速和運移時間標準計算的，如下所示：

υ＝KI/n （5.10）

d＝t×υ＝t×KIi （5.11）

式中：υ——抽水井周圍地下水平均流速；

K——水平方向滲透係數；

I——平均水力梯度；

t——需要確定的運移時間。

即此情況下通過收集抽水速率、滲透係數、抽水井濾管長度及水力梯度按照上述公式計算即可得出保護區範圍。

5）當HEARLAWA指數為72～80時，水源地保護區劃分方法建議選擇解析模型法。使用該方法劃分保護區，首先需要建立解析模型來計算地下水流場分布，然後根據水質點運移時間標準完成保護區劃分。具體分為以下5個步驟。

Ⅰ.查明研究區水文地質條件，全面了解區域內自然條件，包括水文、地質、地貌、地下水補徑排方式和邊界條件、含水層延伸範圍和形狀等，尤其是水源地初始狀態和邊界條件，分析對地下水流動起決定作用的因素，對目標水源地進行合理簡化；

Ⅱ.對影響物理模型的因素進行取捨，忽略與研究問題無關或影響不大的因素，確定對保護區計算結果影響明顯的因素，對地質條件進行合理概化，得到刻畫水源地的物理模型；

Ⅲ.從物理模型出發，用數學關係刻畫其時間空間和數量的關係，得到一組偏微分方程或積分方程；

Ⅳ.採用解析解法求解該數學方程，根據初始條件和邊界條件得到水頭或水位降深的解析表達式，從而求出地下水流場或降深分布；

Ⅴ.在地下水流場基礎上，結合水質點運移時間標準繪出各級保護區。

使用解析法來進行保護區劃分，需要的資料比前述方法多很多，包括滲透係數、抽水速率、有效孔隙度、水力梯度、抽水井濾管長度及水文邊界條件等。這裡需要注意的是，如果在第四步時無法得出解析解，那麼就需要考慮依據當地實際情況轉向數值模擬法或者分析法等。

6）當HEARLAW指數大於80時，水源地保護區劃分方法建議選擇數值模擬法。該方法是指用數值模擬法求得地下水流場分布基礎上，依據給定的時間標準對水質點進行正向或反向示蹤，圈定保護區範圍。具體分為以下6個步驟。

Ⅰ.確立模型目標，明確建模目的；

Ⅱ.模型概化。識別模型邊界，圈定計算區，確定含水岩組，了解區域概況，根據水文地質資料分析地下水系統補給、徑流和排泄條件，收集動態監測資料；

Ⅲ.建立數學模型和數值模型；

Ⅳ.模型識別和調參。為了使建立的模型能夠代表實際研究區域的地下水行為和狀態，必須進行模型的識別和調參，地下水流場和地下水動態都應與實測的相符合；

Ⅴ.模型的校正、分析和驗證。通過反覆的修改和調整達到最理想的擬合結果，得到地下水流場分布；

Ⅵ.粒子示蹤。依據前面計算出來的流場，使用粒子示蹤軟體，依據給定的時間標準圈划出特定時間下能進入開採井的水質點範圍，作為保護區範圍。

使用數值模擬法時，需要輸入的數據是最多的，包括滲透係數、孔隙度、給水度、含水層厚度、源匯項、含水層形狀、邊界位置和性質等，根據數值模擬軟體的需求儘可能多的收集相關參數。