任宗仲，陳艷艷，曹俊秀

(南昌市環(huán)境科學(xué)研究院有限公司，南昌 330038)

·水環(huán)境·

南昌市紅角洲水廠水源地保護(hù)區(qū)劃分

任宗仲，陳艷艷，曹俊秀

(南昌市環(huán)境科學(xué)研究院有限公司，南昌 330038)

在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的同時(shí)，制定科學(xué)合理的飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分范圍，是防治飲用水水源污染，使保護(hù)區(qū)管理有法可依，保障人民群眾飲用水安全和身體健康的重要環(huán)節(jié)。南昌市紅角洲水廠保護(hù)區(qū)劃分以《飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》(HJ/T338-2007)等有關(guān)技術(shù)原則為指導(dǎo)，制定2套保護(hù)區(qū)劃定方案，并將不同劃分方案進(jìn)行科學(xué)比選，為實(shí)施飲用水水源保護(hù)區(qū)環(huán)境保護(hù)工程和管理提供科學(xué)依據(jù)。

水源地；保護(hù)區(qū)劃分；水質(zhì)模型

飲用水安全關(guān)系廣大人民群眾的健康、生命安全和社會的和諧穩(wěn)定，隨著我市工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程速度快速推進(jìn)和經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展、水資源開發(fā)利用程度不斷加大，水源水質(zhì)面臨一系列環(huán)境問題，確定飲用水水源保護(hù)區(qū)、保護(hù)水環(huán)境已經(jīng)刻不容緩。因此，為保護(hù)紅角洲水廠水質(zhì)，防止水資源污染，確保飲用水安全，需科學(xué)合理地劃定紅角洲水廠飲用水源保護(hù)區(qū)，進(jìn)一步加強(qiáng)飲用水水源保護(hù)的管理工作。[1～3]

1 保護(hù)區(qū)劃分方案概述

結(jié)合國家和江西省對飲用水源地劃分的相關(guān)要求，本文針對紅角洲水廠水源地保護(hù)區(qū)范圍劃分共設(shè)計(jì)2套方案。其中，方案1是根據(jù)《江西省生活飲用水水源污染防治辦法》[4]中相關(guān)要求，通過遙感衛(wèi)星圖測算確定；方案2是在參考國家和我省相關(guān)飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分要求等基礎(chǔ)上，結(jié)合南昌紅角洲水廠周邊及上游自然地理、環(huán)境特征和環(huán)境管理要求，采用二維水質(zhì)模型和類比經(jīng)驗(yàn)等方法綜合確定。

1.1 依據(jù)技術(shù)規(guī)范劃分確定

根據(jù)《江西省生活飲用水水源污染防治辦法》中有關(guān)河流型水源地一級保護(hù)區(qū)劃分要求，一級保護(hù)區(qū)范圍為自取水點(diǎn)起算，上游1 000m至下游100m的水域和取水點(diǎn)一側(cè)的灘地以及迎水面堤腳向背水面延伸100m的陸域。二級保護(hù)區(qū)范圍為自一級保護(hù)區(qū)上界起上溯3 000m的水域和取水點(diǎn)一側(cè)的灘地以及迎水面堤腳向背水面延伸100m的陸域。

1.2 水質(zhì)模型劃分確定

1.2.1 一級保護(hù)區(qū)劃分

根據(jù)南昌市環(huán)境監(jiān)測站對紅角洲水廠水源地贛江段現(xiàn)狀水質(zhì)監(jiān)測，除大腸菌群指標(biāo)不能達(dá)到II類外，其他指標(biāo)均達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)要求，水源地取水口及其上游2.4km內(nèi)，均能滿足飲用水水源地水質(zhì)目標(biāo)要求。因此無需采用二維水質(zhì)模型預(yù)測最大影響范圍，可采用類比經(jīng)驗(yàn)方法，并結(jié)合《飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》、《生活飲用水集中式供水單位衛(wèi)生規(guī)范》和《江西省生活飲用水水源污染防治辦法》等相關(guān)技術(shù)規(guī)范綜合確定一級保護(hù)區(qū)。

1.2.2 二級保護(hù)區(qū)劃分

水源地二級保護(hù)區(qū)水域范圍采用二維水質(zhì)模型計(jì)算確定。根據(jù)《飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》(HJ/T338-2007)中二級保護(hù)區(qū)水域范圍要求，二級保護(hù)區(qū)水域范圍應(yīng)用二維水質(zhì)模型計(jì)算得到，二級保護(hù)區(qū)上游側(cè)邊界到一級保護(hù)區(qū)上游邊界的距離應(yīng)大于污染物從GB 3838-2002 Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)濃度水平衰減到GB 3838-2002 Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)濃度所需的距離。本次劃分采用二維穩(wěn)態(tài)衰減模式(解析解)[5]方法進(jìn)行模擬計(jì)算。

二維水質(zhì)模型計(jì)算需贛江南昌段河流相應(yīng)水文參數(shù)、綜合降解系數(shù)、橫向混合系數(shù)和上游河段來水污染物排放強(qiáng)度等相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。本文綜合降解系數(shù)采用兩點(diǎn)法計(jì)算取得。經(jīng)預(yù)算得出，紅角洲水廠上游CODcr污染物由Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)20mg/L衰減到Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)15mg/L以下，所需要的降解距離至少為4 580m。氨氮污染物由Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)1mg/L衰減到Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)0.5mg/L以下，所需要的降解距離至少為4 890m。

水源地二級保護(hù)區(qū)陸域范圍劃分主要通過采用最新的資源3號衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)[6-7]，分析得出與一級和二級保護(hù)區(qū)水域等長的陸域范圍內(nèi)集水面積，并結(jié)合國家及江西省有關(guān)飲用水源二級保護(hù)區(qū)陸域范圍劃定要求等綜合確定。

2 紅角洲水廠水源地保護(hù)區(qū)劃分

2.1 水源地概況

隨著南昌國際體育中心、高鐵南昌西客站、華南城(華中國際物流城)、南昌地鐵一、二號線，科技創(chuàng)新中心的規(guī)劃開工建設(shè)，九龍湖片區(qū)必將成為南昌打造帶動(dòng)中三角發(fā)展的核心增長極的一個(gè)新引擎，將與紅谷灘中心區(qū)、紅角洲、鳳凰洲、生米鎮(zhèn)構(gòu)成五大片區(qū)，是南昌紅谷灘新區(qū)的重要組成部分。目前，承擔(dān)紅谷灘片區(qū)的水廠主要有雙港水廠、牛行水廠和紅角洲水廠(圖1)，現(xiàn)有供水能力40萬m3/d。其中雙港水廠和牛行水廠主要承擔(dān)紅谷灘中心區(qū)、紅角洲和鳳凰洲片區(qū)供水任務(wù)(供水能力20萬m3/d)；紅角洲水廠主要承擔(dān)九龍湖和生米鎮(zhèn)片區(qū)供水任務(wù)(設(shè)計(jì)供水能力20萬m3/d)。

圖1 南昌市紅角洲水源地Fig.1 Hongjiaozhou drinking water source in NanChang

南昌市紅角洲水廠設(shè)計(jì)供水能力為20萬m3/d，分兩期建設(shè)，一期供水能力10萬m3/d，已于2013年底建成投產(chǎn)，取水口處經(jīng)度為115°48′47.06″，緯度為28°36′25.36″。2013年7月，南昌市環(huán)境監(jiān)測站對紅角洲水廠水源地進(jìn)行了現(xiàn)狀水質(zhì)監(jiān)測。在紅角洲水廠取水口上游100m處布設(shè)了1個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，并對上述監(jiān)測點(diǎn)開展了一次全指標(biāo)監(jiān)測分析，監(jiān)測項(xiàng)目數(shù)為109項(xiàng)。根據(jù)上述監(jiān)測點(diǎn)的全指標(biāo)監(jiān)測分析結(jié)果得知，監(jiān)測點(diǎn)的109項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)均達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 方案1劃分結(jié)果

根據(jù)《江西省生活飲用水水源污染防治辦法》[5]中相關(guān)要求，通過相關(guān)水域衛(wèi)星遙感影像圖[6-7]測算，方案1劃定的保護(hù)區(qū)總面積為6.83km2。其中，一級保護(hù)區(qū)總面積為2.15km2；二級保護(hù)區(qū)總面積為4.67km2，具體劃分結(jié)果見圖2。

圖2 方案1劃分結(jié)果Fig.2 Scheme 1 of protection zone delineation

2.3 方案2劃分結(jié)果

國家技術(shù)規(guī)范和我省相關(guān)管理辦法所要求的水域范圍基本一致。不同之處主要體現(xiàn)在我省生活飲用水水源污染防治辦法未對通航河道予以考慮預(yù)留船舶通航寬度。同時(shí)，目前水源地取水口上游1 000m，下游100m范圍的河道水域內(nèi)沒有支流匯入，因此，確定方案2的水源地一級保護(hù)區(qū)范圍為：水域取水口上游1 000m，下游100m范圍的河道水域，寬度為7月洪水期取水口側(cè)堤腳起至贛江航道中心線為界；陸域沿岸長度為相應(yīng)的一級保護(hù)區(qū)水域長度，寬度為紅角洲水廠取水口一側(cè)的灘地以及迎水面堤腳向背水面延伸至九龍湖防護(hù)大堤內(nèi)側(cè)的范圍。

根據(jù)各污染物二維水質(zhì)預(yù)測模型計(jì)算結(jié)果，氨氮污染物由Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)衰減到Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)所需降解距離最長，為4 890m。因此，為確保南昌紅角洲水廠擬建取水口取水安全，本次二級保護(hù)區(qū)所需要的降解距離至少為4 890m。通過現(xiàn)場調(diào)查，一級保護(hù)區(qū)上游4 890m和其下游200m范圍的贛江河道均有大堤防護(hù)。根據(jù)《飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》(HJ/T338-2007)中“二級保護(hù)區(qū)長度從一級保護(hù)區(qū)的上游邊界向上游(包括匯入的上游支流)延伸不得小于2 000m，下游側(cè)外邊界距一級保護(hù)區(qū)邊界不得小于200m”的基本要求，同時(shí)，結(jié)合二級保護(hù)區(qū)陸域范圍內(nèi)村莊居民分布和二級保護(hù)區(qū)的公路橋梁等地形、地標(biāo)、地物特點(diǎn)，從便于環(huán)境管理角度，綜合分析，確定方案2的水源地二級保護(hù)區(qū)水域范圍為：贛江主河道自一級保護(hù)區(qū)上游邊界向上游4 900m，下游自一級保護(hù)區(qū)下游邊界起下溯200m，寬度為整個(gè)河寬，以及一級保護(hù)區(qū)水域向取水口相對一側(cè)擴(kuò)展至整個(gè)河道范圍。

圖3 方案2劃分結(jié)果Fig.3 Scheme 2 of protection zone delineation

同時(shí)，通過現(xiàn)場踏勘調(diào)研及根據(jù)最新的資源3號衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)分析，贛江生米九龍湖防洪大堤工程上游端起滬昆高速贛江鐵路橋，下止九龍湖雅瑤村，全長4.72km。因此，紅角洲水廠取水口上游贛江沿岸3.96km均有防洪大堤防護(hù)，形成人工隔離屏障，期間無電排站。此外，隨著紅谷灘九龍湖片區(qū)的開發(fā)，贛江上游九龍湖防洪大堤以上也建立了贛江防護(hù)大堤，其防護(hù)大堤長度已延伸至二級保護(hù)區(qū)上游邊界。取水口對岸二級保護(hù)區(qū)長度范圍內(nèi)也均建有沿江南大道防護(hù)大堤。因此，為確保水源保護(hù)區(qū)水域水質(zhì)達(dá)標(biāo)，從有利于對上述這些污染源的有效控制出發(fā)，確定方案2的水源地二級保護(hù)區(qū)陸域范圍為：陸域長度與二級保護(hù)區(qū)相應(yīng)水域等長，寬度至贛江兩岸防洪大堤堤腳內(nèi)的所有陸域范圍，具體劃分結(jié)果見圖3。

3 方案比選

水源地保護(hù)區(qū)劃分方案比選主要從社會經(jīng)濟(jì)、污染控制和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等三個(gè)方面進(jìn)行比較，分析兩套劃分方案各自具備的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，并從中篩選出建議劃分方案，作為推薦的南昌市紅角洲水廠飲用水水源地劃分方案。

3.1 方案1優(yōu)缺點(diǎn)

(1)考慮九龍湖大堤和上游贛江防護(hù)大堤的物理隔離作用，原有取水口上游斗門小河集水范圍內(nèi)的生米鎮(zhèn)、雅瑤村及山背李家等村鎮(zhèn)生活污染被截留，不再進(jìn)入保護(hù)區(qū)內(nèi)，從而避免了生活及農(nóng)業(yè)面源污染對下游紅角洲水廠的取水安全影響。

(2)該劃分范圍未考慮贛江的通航功能和九龍湖防洪堤工程的人工隔離作用，所劃分的一級保護(hù)區(qū)水域未給船舶通航設(shè)置相應(yīng)通道范圍，且一級保護(hù)區(qū)陸域內(nèi)現(xiàn)已征用的土地，未來將擬開發(fā)作為房地產(chǎn)及相關(guān)商業(yè)地產(chǎn)項(xiàng)目設(shè)施將全部被定性為違章建筑，嚴(yán)重制約和影響紅谷灘紅角洲及九龍湖片區(qū)的城市開發(fā)建設(shè)。

(3)相比方案2，由于二級保護(hù)區(qū)降解距離不夠，如上游存在污染排放，則二級保護(hù)區(qū)水域水質(zhì)難以穩(wěn)定達(dá)到GB 3838-2002 Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí)，根據(jù)污染源調(diào)查發(fā)現(xiàn)，方案1保護(hù)區(qū)上游取水口對岸鐵路橋下附近有無名砂石碼頭，由于未將該范圍納入監(jiān)管，該范圍產(chǎn)生的污染物可能流入贛江，將可能影響紅角洲水廠取水安全。

3.2 方案2優(yōu)缺點(diǎn)

(1)考慮九龍湖防洪大堤的人工隔離作用，一級保護(hù)區(qū)存在少量違章建筑，房屋拆遷安置工作量小。由于給贛江預(yù)留了通航河道，保護(hù)區(qū)劃定不影響船舶正常通航要求，不會對地方社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來新的制約。

(2)九龍湖大堤和上游贛江防護(hù)大堤的物理隔離作用，原有取水口上游斗門小河集水范圍內(nèi)的生米鎮(zhèn)、雅瑤村及山背李家等村鎮(zhèn)生活污染被截留，不再進(jìn)入保護(hù)區(qū)內(nèi)，避免了生活及農(nóng)業(yè)面源污染對下游紅角洲水廠的取水安全影響。同時(shí)，相比方案1，方案2二級保護(hù)區(qū)降解距離滿足主要污染物CODcr和氨氮由Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)衰減到Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)所需距離要求，且將取水口對岸鐵路橋下附近無名砂石碼頭納入保護(hù)區(qū)內(nèi)，有利于地方環(huán)保部門對上述區(qū)域?qū)嵤┯行У沫h(huán)境監(jiān)管、整治和污染控制，做到污染源不遺漏。

(3)相比方案1，該方案降解距離滿足要求，有利于取水口水質(zhì)的改善；且將取水口對岸鐵路橋下附近無名砂石碼頭納入保護(hù)區(qū)內(nèi)，減小因其碼頭的外排污水給下游紅角洲水廠取水水質(zhì)帶來的環(huán)境影響。

3.3 綜合比較

從劃分方案優(yōu)缺點(diǎn)項(xiàng)目所占數(shù)量上比較，方案1優(yōu)點(diǎn)項(xiàng)目1項(xiàng)，缺點(diǎn)項(xiàng)目2項(xiàng)；方案2優(yōu)點(diǎn)項(xiàng)目3項(xiàng)，缺點(diǎn)項(xiàng)目無。

從分項(xiàng)比較來看，在社會經(jīng)濟(jì)方面，方案2由于其一級保護(hù)區(qū)陸域范圍內(nèi)存在少量違章建筑,拆遷安置工程量不太大，同時(shí)考慮了贛江河道通航功能，劃分方案預(yù)留了足夠的通航通道，相比方案1，避免了因保護(hù)區(qū)的劃定制約地方社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，及可能因搬遷居民房屋的拆遷安置補(bǔ)償措施不當(dāng)導(dǎo)致的民眾糾紛和社會不穩(wěn)定因素，因此方案2勝出。

在污染控制方面，方案1的二級保護(hù)區(qū)陸域?yàn)榭v深100m范圍，未考慮九龍湖防洪大堤的保護(hù)作用，因此，劃分方案存在一定的缺陷。方案2的陸域范圍是在依托九龍湖防洪大堤和贛江防護(hù)大堤工程的人工隔離作用基礎(chǔ)上。因此，方案2勝出。

在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)方面，由于方案1相比方案2未考慮鐵路橋附近無名砂石碼頭，所排污水對下游紅角洲水廠取水口的水質(zhì)安全影響，因此，方案1存在一定的風(fēng)險(xiǎn)隱患。

因此，綜合分析比較，建議推薦方案2為紅角洲水廠水源地劃分方案。

4 保護(hù)區(qū)主要環(huán)境問題

根據(jù)方案2所劃定保護(hù)區(qū)方案，紅角洲水廠水源地保護(hù)區(qū)主要環(huán)境問題是一級保護(hù)區(qū)內(nèi)存在砂石碼頭、造船廠，二級保護(hù)區(qū)內(nèi)存在港口碼頭、混凝土攪拌站等，以及保護(hù)區(qū)上游存在橋梁跨越等問題，詳見圖1和下表。

表 紅角洲水廠飲用水源地主要污染源Tab. Major pollution sources of Hongjiaozhou drinking water source

5 保護(hù)區(qū)整治措施和建議

根據(jù)保護(hù)區(qū)所存在問題，建議保護(hù)區(qū)管理部門從開展保護(hù)區(qū)及上游港口碼頭等環(huán)境綜合整治，建立保護(hù)區(qū)及上游橋面廢水收集與處理設(shè)施，加強(qiáng)水源地保護(hù)區(qū)內(nèi)日常監(jiān)督和管理，加強(qiáng)水源地保護(hù)區(qū)水質(zhì)監(jiān)測和預(yù)警監(jiān)控，開展水源地規(guī)范化建設(shè)，開展應(yīng)急備用水源地劃分和環(huán)境保護(hù)規(guī)劃等六方面工作著手，加強(qiáng)水源地保護(hù)工作。

6 結(jié) 語

通過對劃分結(jié)果的對比和分析可以看出，依據(jù)技術(shù)規(guī)范劃分紅角洲水源保護(hù)區(qū)的方法簡便易行，但是劃分結(jié)果無法適應(yīng)保護(hù)區(qū)社會經(jīng)濟(jì)、污染控制等方面的實(shí)際情況，不利于保護(hù)。

水質(zhì)模型法對河流水文條件的劃分相對客觀、詳盡，適用于水源地研究，對于紅角洲地表水源地保護(hù)區(qū)的劃分，水源保護(hù)區(qū)劃分結(jié)果比較適應(yīng)實(shí)際情況，但是該法應(yīng)用過程較復(fù)雜，所需條件多，工作量大，同時(shí)對于復(fù)雜水文地質(zhì)條件的水源地，劃分時(shí)也可能產(chǎn)生一定的誤差。

水質(zhì)模型法可以彌補(bǔ)技術(shù)規(guī)范劃分對水文地質(zhì)條件不夠準(zhǔn)確的缺陷，而技術(shù)規(guī)范劃分結(jié)果又可以對區(qū)域水文地質(zhì)條件做出一定的控制參考，以避免水質(zhì)模型調(diào)參時(shí)出現(xiàn)脫離實(shí)際偏差太大的后果。在保護(hù)區(qū)具體劃分中，根據(jù)水源地上下游實(shí)際情況，采用切實(shí)可行的保護(hù)區(qū)劃分方案，對開展飲用水水源地保護(hù)區(qū)劃分和管理工作具有十分重要的意義。

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Delineation of Hongjiaozhou Water Source Protection Zone in NanChang

REN Zong-zhong, CHEN Yan-yan, CAO Jun-xiu

(NanchangAcademyofEnvironmentalScience,Nanchang330038,China)

With the rapid development of economy, making scientific and reasonable delineation of drinking water source protection zone is important for the prevention and treatment of drinking water source pollution, ensure the protection zone management has regulation to follow, and ensure the safety of drinking water and public health. In this paper, taking Hongjiaozhou drinking water source as an example, guided by the “Technical Guideline for Delineating Source Water Protection Zones” ( HJ /T338-2007) two protection area delineation schemes are set up. Also scientific comparison and selection of these two different programs are carried out, in order to provide a scientific basis for the implementation of project and management of drinking water source protection areas.

Drinking water source; protection area division; water quality model

2016-10-20

任宗仲(1986-)，男，江西南昌人， 2010年畢業(yè)于南昌大學(xué)環(huán)境工程專業(yè),碩士研究生，工程師，從事水源地環(huán)境評估、水環(huán)境科學(xué)等研究。

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1001-3644(2017)01-0053-05