吴忠市金积地下水饮用水源地保护区划分

第１１卷第１期　２０１３年２月　南水北调与水利科技　Ｓｏｕｔｈ－ｔｏ－Ｎｏｒｔｈ　Ｗａｔｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｅｒｓ　ａｎｄ　Ｗａｔｅｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｖＯ１．１１　Ｎｏ．１　Ｆｅｂ．２０１３　ｄｏｉ：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１２０１．２０１３．０１　１２７　吴忠市金积地下水饮用水源地保护区划分　邓媛媛　，胡立堂　，高　童　，王金生　（１．北京师范大学水科学研究院，北京１００８７５；２．地下水污染控制与修复教育部工程研究中心，北京１００８７５；　３．中海石油环保服务有限公司咨询信息中心，北京１０００１２）　摘要：对以地下水为主要供水水源的城市进行地下水饮用水源地保护区划分将提高饮用水的安全保障程度。在总　结地下水水源地划分的原则和方法基础上，利用ＦＥＦＬＯＷ软件建立了吴忠市金积傍河型地下水水源地的地下水　数值模型，模拟了规划的三种地下水开采情景下地下水的运动，并利用反向粒子跟踪技术和水源地划分原则和标准　确定了三级保护区范围。该研究可为吴忠市和其他类似地区地下水资源管理和有效保护提供科学依据和参考。　关键词：地下水水源地；保护区划分；数值模拟；反向粒子跟踪；傍河　中图分类号：Ｘ１４３；ＴＵ９９１．１１　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２—１６８３（２０１３）０１—０１２７—０５　Ｄｅｌｉｎｅａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｄｒｉｎｋｉｎｇ　Ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ　Ｓｏｕｒｃｅｓ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　Ａｒｅａｓ　ｉｎ　Ｊｉｎｊｉ　Ｃｏｕｎｔｙ　ｏｆ　Ｗｕｚｈｏｎｇ　Ｃｉｔｙ　ＤＥＮＧ　Ｙｕａｎ－ｙｕａｎ　’　，ＨＵ　Ｌｉ－ｔａｎｇ　，ＧＡＯ　Ｔｏｎｇ　，ＷＡＮＧ　Ｊｉｎ－ｓｈｅｎｇ　’　（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｗａｔｅｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，ＢｅＯｉｎｇ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１００８７５，Ｃｈｉｎａ；２．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ＣｅｎｔｅｒｏｆＧｒｏｕｎｄｗａｔｅｒＰｏｌｌｕｔｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｎｄＲｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ　ｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＢｅＯｉｎｇ　１００８７５，Ｃ　ｉｎａ；　３．Ｃｎｏｏｃ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　Ｓｅｒｖｉｃｅ　Ｌｉｍｉｔｅｄ　Ｃｏｍｐａｎｙ　Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ　ｉｎ　Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｃｅｎｔｅｒ，ＢｅＯｉｎｇ　１０００１２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｅｌｉｎｅａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｒｉｎｋｉｎｇ　ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ　ｓｏｕｒｃｅｓ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ａｒｅａｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｉｔｉｅｓ　ｗｈｅｒｅ　ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｗａｔｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｓｏｕｒｃｅ　ｃａｎ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｔｈｅ　ｄｅｇｒｅｅ　ｏｆ　ｄｒｉｎｋｉｎｇ　ｗａｔｅｒ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ．Ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｅｌｉｎｅａｔｉｏｎ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ　ａｎｄ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｒｉｎｋｉｎｇ　ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ　ｓｏｕｒｃｅ　ａｒｅａ，ａ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ　ｆｌｏｗ　ｍｏｄｅ１　ｗａｓ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ｕｓｉｎｇ　ＦＥＦＬＯＷ　ｔＯ　ｓｉｍｕｌａｔｅ　ｔｈｅ　ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ　ｓｙｓ—　ｔｅｎ　ｏｆｒ　ｔｈｅ　ｎｅａｒ－ｒｉｖｅｒ　ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ　ｓｏｕｒｃｅ　ａｒｅａ　ｉｎ　Ｊｉｎｊｉ　ｃｏｕｎｔｙ　ｏｆ　Ｗｕｚｈｏｎｇ　ｃｉｔｙ．Ｔｈｒｅｅ　ｓｃｅｎａｒｉｏｓ　ｏｆ　ｐｌａｎｎｅｄ　ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ　ｅｘｐｌｏｒａ—　ｔｉｏｎ　ｗｅｒｅ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ．Ｔｈｅ　ｔｈｒｅｅ　ｌｅｖｅｌ　ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ａｒｅａ　ｗａｓ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｉｎｖｅｒｓｅ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｔｒａｃｋｉｎｇ　ａｎｄ　ｄｅｌｉｎｅａｔｉｏｎ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｏｆ　ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ　ｓｏｕｒｃｅ　ａｒｅａ．Ｔｈｉｓ　ｓｔｕｄｙ　ｃａｎ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ｉｎ　Ｗ　ｇ　ｃｉｎｔｙ　ｏｒ　ｏｔｈｅｒ　ｃｉｔｉｅｓ　ｗｉｔｈ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ　ｓｏｕｒｃｅ　ａｒｅａ　ｄｅｌｉｎｅａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｚｏｎｅ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｉｎｖｅｒｓｅ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｔｒａｃｋｉｎｇ；ｎｅａｒ－ｒｉｖｅｒ　地下水是我国许多城市的重要供水水源，也是维系区域　作量，经济成本也会相应提高，因此保护区范围应该科学合　理地加以确定　。　生态环境的关键要素。建立地下水饮用水源保护区目的是　保护地下水饮用水源地免受污染，或使轻度受污染的水源水　质逐渐恢复清洁；为此需要检测污染物运移的方向，及时采　取措施，防止突发事件的发生，并通过对保护区的管理，恢复　生态环境，涵养水分，净化水源，减少对补给水源的污染。目　前我国地下水质不断恶化、城市地下水水源地遭受不同程度　有机污染，对城市主要供水的地下水饮用水源地进行保护区　划分显得尤其迫切＿】］。地下水源保护和污染防治工作按保　护区级别不同而要求不同，因此划定各级保护区的界线十分　关键。保护区如果划分过小，则不能起到对水源地的保护作　用；如果划得过大，则可能增加不必要的保护和污染防治工　地下水源地污染防治规划最先始于１８世纪末期的德　国，德国自来水８５　以上依靠地下水供应ｌ　。德国经过长期　实践，在水源保护区方面探索出一系列保护规范、模型、政策　与法规ｉ４］，并且建立了保护区的划定原则与方法以及分区分　级保护等思想，被欧美等工业国家吸收采纳［５　。国内在这　方面尚处于起步阶段。１９８９年国家环保局等五部委联合颁　布的《饮用水水源保护区污染防治管理规定》，对水源保护区　的划分做了原则性规定［７］。２００７年１月颁布的《饮用水水源　保护区划分技术规范》（ＨＪ／Ｔ　３３８—２００７），明确规定了地下水　饮用水水源保护区划分的基本方法和饮用水水源保护区划　收稿日期：２０１２—１１—２１　修回日期：２０１２—１２—１８　网络出版时间：２０１３—０１—２４　网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗ　ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／１３．１３３４．ＴＶ．２０１３０１２４．１１３１．０１５．ｈｔｍｌ　基金项目：国家“水体污染控制与治理”科技重大专项“饮用水源地环境保护与管理技术与示范”（２００９ＺＸ０７４１９—００３）　作者简介：邓媛媛（１９８５一），女，山东威海人，硕士研究生，从事地下水环境影响评价等方面的工作。１９８５１１１１ｙｕａｎ＠１６３．ｃｏｍ　通讯作者：胡立堂（１９７６一），男，湖北潜江人，副教授，博士，主要从事地下水数值模拟和渗流计算方面的研究。ｌｉｔａｎｇｈｕ＠ｂｎｕ．ｅｄｕ．ｅｎ　欲　采　娄　苍｜　．１２７　ｌ　第１１卷总第６４期・南水北调与水利科技・２０１３年第１期　分技术文件编制的要求　］。划分地下水水源保护区时需要　考虑众多因素，涉及技术和非技术两个方面。技术方面的因　地土壤介质类型是砂质壤土或粉质壤土。总体上的岩性特　征是：除表层为薄层黏性土之外，下层结构由松散粗碎屑物　质组成，构成了巨大厚度的储水空间。　素包括保护区的自然地理状况、水文气候、地质及水文地质　条件、污染源分布及污染物类型、供水井的分布及规模；而非　技术因素包括经济负担能力、制度执行能力等。地下水水源　保护区实施分级保护ｌｇ］，即从取水点（区）向外依次分为一　级保护区、二级保护区和准保护区，保护级别从内向外逐渐　降低。各级地下水源保护区的范围应根据当地的水文地质　条件确定，并保证开采规划水量时能达到所要求的水质标　准。本文在总结地下水饮用水源划分原则和方法的基础上，　针对吴忠市典型傍河地下水水源地保护区划分进行探讨。　ｌ地下水饮用水源地划分原则与方法　地下水水源保护区划分需依据一定原则，主要包括：（１）　地下水和地表水统筹考虑；（２）水质和水量兼顾；（３）优先保　护原则；（４）协调一致原则。指保护区划分要与地下水管理　有关的部门之间协调，要考虑国家、省、地区、县级之间的协　调，还要考虑与地下水保护相关的法律、规章和协议之间的　协调一致；（５）预警原则。需要通过污染源、水文地质条件等　因素的调查和地下水监测，预测地下水系统可能遭受的危害　或潜在危害ｌ　１，提前提出警告，选择合适的预防和保护措　施，防止地下水污染。具体制定地下水水源地保护区时需要　根据研究区的实际情况和以上原则确定。　划分地下水水源地保护区的方法很多，包括经验法、公　式计算法、水文地质描绘法、解析模型法、地下水数值模拟　法［１　。数值模拟法是求解实际地下水水源地问题的主要方　法，水力截获技术是目前国外应用最广的划分水源保护区的　数值模拟技术之一［１２　１４］。数值模拟法划分标准有距离标准　和时间标准，由于距离标准没有考虑到污染物在含水层中发　生的地球化学过程，这样单纯的用距离来划分保护区可能会　造成过度保护或保护不足，因此地下水数值模型中普遍采用　的是时间标准划分保护区，而且采用紧迫的时问观念，有利　于保护部门及早做出保护措施，防止水源地的污染。相对于　５０日流程等时线，１００　ｄ更有利于细菌的死亡，因为考虑到　吴忠市地下含水层的空间异质性，有些细菌和病毒在超过５Ｏ　ｄ后仍然可以存活，因此采用ｉ００　ｄ为一级保护区划分标准。　２研究区概述　吴忠市地处我国西北（如图１），位于银川市南部，黄河纵　贯全境，引黄灌溉自秦汉以来有２０００多年的历史，而且地下　水饮用水源地属傍河地下水水源地类型。研究区属中温带　半干旱气候区，多年平均降水量１９３．４　ｍｍ，多年平均蒸发量　２　０１３．７　ｍｍ。研究区地势南高北低，南部为牛首山及罗山余　脉汇合而成的黄土丘陵地带；北部为黄河冲积平原，平均海　拔高度为１　１２５　ｍ。　吴忠市区内含水层主要有第四系松散岩类孔隙潜水一　承压含水层、第三系碎屑裂隙孔隙承压含水层。第四系最厚　达ｌ　６００　ｍ，为地下水储存提供了良好条件，是建设水源地的　主要含水层。地下水水源地含水层介质类型主要为砂砾石　或薄层状砂，含水层水力传导系数为０．５～１５　ｍ／ｄ，包气带　性质为含较多的粉粒和黏粒的砂砾石（如表１）。地下水水源　＃　目＃　《＃　０　０　ｐ＃　々。　・１２８・饮水安全　图１研究区域地理位置　Ｆｉｇ．１　Ｌｏｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｔｕｄｙ　ａｒｅａ　表１　３００　ｍ内典型钻孔岩性和厚度　Ｔａｂｌｅ　ｌ　Ｔｈｅ　ｌｉｔｈｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｙｐｉｃａｌ　ｂｏｒｅｈｏｌｅ　吴忠市金积地下水水源地位于吴忠市西北部，主要补给　量来自田间渗漏、引黄灌渠及排水沟下渗，其次是大气降水　渗入补给；主要排泄方式为蒸发、开采和侧向径流至黄河，开　采只供农村生活使用。水源地被两条主要的工业／生活排水　沟（南干沟和清二沟）包围，清水沟沿岸依次分布着大小１６　家排污企业，南干沟沿岸有１１家造纸、化肥等企业，每年排　放工业废水达８６２万ｔ。两条排水沟全年污染严重，水质级　别为劣Ｖ类，石油类污染物、高锰酸盐指数、挥发酚等污染物　超标。区内化肥农药污染、禽畜养殖污染和农村生活污染等　非点源污染也同时影响地下水质量：大量的化肥农药残留在　土壤中，造成土壤污染，并通过渗漏作用造成地下水污染；由　于养殖业发展迅猛，畜禽粪便直接或间接进入农田，然后随　降雨径流或农田退水进入地表或地下水体，引起水体氨氮含　量增加；农村地区大量的生活垃圾随意堆放，其渗漏液污染　地表水和地下水；大量未经过处理的污水直接用于农田灌　溉，未被土壤、作物吸收的Ｎ、Ｐ等元素以及有毒有害物质随　径流进入地表水、地下水，直接危害着饮水和食物安全。从　水文地质条件来看，吴忠地区含水层岩性均为砂砾石，渗透　性良好，深层水与浅层水有直接的水力联系，上层的污染水、　劣质水容易进入地下造成深层地下水水质恶化；而且金积水　邓媛媛等・吴忠市金积地下水饮用水源地保护区划分　源地的大量地下水开采将使地下水位长期低于南干沟和清　二沟的地表污水水位，加快了浅层污染的地下水向下部较深　层地下水的垂向流动。由此可见，吴忠地区水源地正面临严　重威胁，保护区的划分刻不容缓。　研究区金积水源地设计日供水量为４０　０００　ｒｎ３／ｄ，单井　流量为２　０００　／ｄ，且水源地要确保正常运行２Ｏ年，中心水　位降深限定在３０　ｍ以内。水源地共有１２眼抽水井，其中３　眼为备用井，井群之间的距离为５０　ｍ。目前金积水源地尚　未投入使用，本文将探讨不同井开采模式下水源地附近水头　行反向示踪模拟。按照水质点流入水源井的时间，不同时间　的迹线点连线即可画出各级水源地保护区范围。根据《饮用　水水源保护区划分技术规范》中的时间标准，其中一级保护　区时间为１００　ｄ，二级为１　０００　ｄｌ８］，准保护区相当于水源井的　水流捕获区，得到各级保护区范围。由于第１年水位变化　快，一旦发生污染事件，污染物质在地下水中的运移速度也　较快，因此有必要对第１年进行反向示踪模拟，与２０年的保　护区范围相互比较与优化，从而更准确地划分保护区范围。　由于Ｅ１前没有确定水源井开采方式，模型将水源井概化为１　分布及保护区变化情况。　３地下水流数值模拟　３．１水文地质概念模型　在青铜峡口以北，黄河东岸，地下水为单一潜水区。潜　水含水层的岩性为砂砾岩、中粗砂、细砂，其厚度由西向东变　薄，普遍小于２０　ｍ，水位埋深大于１０　ｍ。承压水分布在洪积　倾斜平原前沿细粒带与冲积平原交错部位，含水层岩性为细　砂，厚度为１０￣３０　ｍ，最厚达５０　ｍ，水位埋深１～１０　ｍ，承压　水接受潜水的越流补给及侧向地下水径流补给。在３００　ｍ　勘探深度内一般有二组承压水，上覆潜水含水层以砂卵石、　粉细砂为主。据此将区域概化为具有统一水动力场的多层　含水系统，模拟区面积约为２０１．８２　ｋｍ　。南边界为侧向流入　边界，西边界、北边界为黄河，为水头值连续变化的三类边界　（即黄河和地下水关系根据地下水位和黄河水位关系进行判　断，其转化量也根据地下水位、黄河水位和河水一地下水水　力传导系数来计算）；东边界为侧向排泄边界。对于引水渠，　直接概化为人渗项；对于排水沟，因其与地下水有一定的水　力联系，常年排泄地下水，概化为第三类排水沟边界。上边　界为潜水面边界。模型以第四系底部为界，为零流量边界。　垂向上按区内承压区的多层岩性结构概化为三层：潜水层、　弱透水层和承压含水层。　３．２三维地下水流模拟　采用德国ＷＡＳＹ水资源规划所开发的地下水有限单元　数值计算软件（ＦＥＦＩ　ＯＷ）ｌ１　进行模拟计算。平面上初始剖　分节点为２　４６８个，在水源地集中开采区，网格加密；垂向上　分为３个模拟层，各分层厚度按掌握的钻孔各层厚度插值；　各分层岩性分区和赋值参考已进行的抽水试验结果和岩性　水文地质参数的经验值。模型识别期为２０１１年４月至２０１１　年９月。在多年平均条件下，地下水总补给与排泄量基本处　于平衡状态，因此用稳定流模型计算的流场作为２Ｏ１１年年　初的流场分布。输人２０１１年源汇项数据之后开始进行水　文地质参数识别，经过拟合调参最终确定各区渗透系数值。　２０１１年９月模拟与实测的潜水位等值线比较见图２，统测　与模拟的观测孔水位关系见图３，拟合的结果误差都在３％　以内。　４地下水水源地保护区划分　４．１地下水水源地保护区划分　在地下水流场数值模拟结果的基础上，利用ＦＥＦＩ　ＯＷ　软件中的反向粒子追踪功能，在２０年的水位流场基础上进　Ｉｔ１￣（情景一）、４　Ｉｔ１￣（情景二）和１２眼开采井（情景三），分别划　分３种情景保护区，模拟结果如下。　图２　２０１１年９月流场拟合图　Ｆｉｇ．２　Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ａｎｄ　ｏｂｓｅｒｖｅｄ　ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ　ｌｅｖｅｌ　ｃｏｎｔｏｕｒｓ　图３实测值与模拟值比较　Ｆｉｇ．３　Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ａｎｄ　ｏｂｓｅｒｖｅｄ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｈｅａｄｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｗｅｌｌｓ　（１）情景一（见图４）。保护区范围近似于以开采井为　中心的圆，一级保护区的近似半径为４５０　ｍ（４００￣４９０　ｍ）；　二级保护区的近似半径为１　１００　ｍ（１（）（）Ｏ～１　２００　ｍ）。准保　护区的范围为集水区，可以根据迹线所覆盖的剩下区域来　划定。　（２）情景二（见图５）。一级保护区的形状也近似为椭　圆，长轴的半径为向水流上游方向延伸３５０　ｍ，短轴为向下　游方向延伸１３０　ｍ；二级保护区的形状也近似为椭圆，长轴　的半径为向水流上游方向延伸８５０　ＩＴＩ，短轴为向下游方向　延伸２００　ｍ。　饮水安全・１２９・　１８６０００００　詈；　篁　蓥　甍　寸　善ｊ　墨　寸　图例　井群中心　量０～级保护区范围　蒉　ｊ二级保护区范围　０　１，７５０３．５００　７，０００　Ｍｅｔｅｒｓ　Ｉ；　善　Ｎ　量ｌ８　５９２　０Ｏ０　甍　謇１８　６００　０００　　謇ｌ８６０８　０００　　图４情景一地下水保护区划分　Ｆ　４　Ｉ）ｅｌｉｎｅａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ａｒｅａ　ｕｎｄｅｒ　Ｓｃｅｎｅｒｉｏ　１　…　…　一一　ｌ　０ｏ０　．　：：：　二级傈护区范围　・４开采井　善　０　１３５０３　，５０ｏ　７．Ｍ　ｏｏ　ｔ　量篓　篓　１８　５９’２　００Ｏ　１８６０’０Ｏ００　１８　６０　８　图５情景二地下水保护区划分　Ｆｉｇ，．５　Ｄｅｌｉｎｅａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ａｒｅａ　ｕｎｄｅｒ　Ｓｃｅｎｅｒｉｏ　２　（３）情景三（见图６）。每个井的反向示踪形状近似为椭　圆，一级保护区（６号、７号井除外）长轴的半径为向水流　游　方向延伸３５０　ｍ，短轴为向下游方向延伸１３０　ｍ；二级保护区　的长轴的半径为向水流上游方向延伸８００　ＩＴＩ，短轴为向下游　方向延伸１８０　ｍ；６号、７号井一级保护区的形状近似为圆彤，　半径为３００　ｍ。准保护区的范围为集水区，可以根据迹线所　覆盖的剩下区域来划定。　４．２保护区划分结果分析　水源地增加地下水开采后产生降落漏斗（图７），由于研　究区临近黄河有黄河的入渗补给，三种模拟情景下２ｏ年降　深在３０　ｉＴＩ以内，可保证水源地的正常运行。当将整个井群　概化成一个大井时，一级保护区范围过小，没有包括整个井　群；并且～、二级保护区的形状近似圆形，不符合实际粒子迁　移情况。当概化为４眼开采井时，井群间相互干扰较小，各　个井的反向示踪情况符合基本实际粒子运移情况；但是由于　・１３０・饮水安全　第１１卷总第６４期・南水北调与水利科技・２０１　３年第１期　堕５９２Ｏ．．．Ｏ．Ｏ．　詈　（＿】（）０　寸＾】ｏ０苔　寸０窨　寸　謇　葛　量　＝　…　二级保护区范围　　｝开采井　堇　ｆ口　莒　墨１　。　１７５∞，　，　｝墨　叶　；叶　～　；　’　而　一　【８＊６０８面０　图６情景三地下水保护区划分　ｉＦｇ．６　Ｄｅｌｉｎｅａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ａｒｅａ　ｕＦｌｄｅｒ　Ｓｃｅｎｅｒｉｏ：　两两姐妹井之间距离较远（大于１５０　ｍ），导致一级保护区的　范围出现空隙，增加厂水源地的安全风险。当采用所有的　采井进行保护区划分时，抽水引起的水位降深最小，最符合　水源地开采的实际情况，且一级保护区包含所有的水源升之　间的宅隙，因此当开采井为所有的水源开采井时，保护区划分范　００（～２Ｎ叶围最准确。模拟示踪粒子经过１００　ｄ的逆向轨迹，将最外层示踪　质点的起点连接起来的范围就是一级保护区。同理　：级保护　区范围分别为１　０００　ｄ的等值线。每个井的反向示踪形状近似　为椭圆，一级保护区长轴的半径为向水流上游方向延伸３５０　ｎ　，　短轴为向下游方向延伸１３０　ｍ；二级保护区的长轴的半径为向水　流上游方向延伸８００　ｍ，短轴为向下游方向延伸１８０　ＩＩ１。准保护　区的范围为集水区，可以根据迹线所覆盖的剩下区域来划定。　图７情景三潜水位降深等值线图　ｂ　ｉｇ．７　Ｃｏｍｏｕｒ　ｍａｐ　ｏｆ　ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ　ｄｒａｗｄｏｗｎ　ｕｎｄｅｒ　Ｓｃｅｎｅｒｉｏ　３　５　结语　（１）数值模型对水源地的实际水文地质条件及水源井的　ｏ（）ｏ苎　邓媛媛等・吴忠市金积地下水饮用水源地保护区划分　数量及开采情况进行准确的刻画，提高了地下水饮用水源地　保护区划分的精度。采用数值法划分地下水水源地保护区，　可以预测地下水水源地投入使用后地下水的时空变化趋势，　ｏｇｒａｐｈｙ，１９９８，１７（４）：８８—９７．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））　［５］　Ｇａｒｔｎｅｒ　Ａ．Ｄｉｅ　Ｈｙｇｉｅｎｅ　ｄｅｓ　Ｗａｓｓｅｒｓ　Ｇｅｓｕｎｄｈｅｉｔｌｉｃｈｅ　Ｂｅｗｅｒ—　ｔｕｎｇ，Ｓｃｈｕｔｚ［Ｍ］．Ｂｒａｕｎｓｃｈｗｅｉｇ：Ｖｅｒｂｅｓｓｅｒｕｎｇ　Ｕｎｔｅｒｓｕｃｈｕｎｇ　ｄｅｒ　Ｇｅｗ　ａｅｓｓｅｒ，１９１５．　以便及时对水源地做出预警，能够及时的对环境突发事件做　出反应。　［６］Ｎｏｅｒｉｎｇ　Ｆ　Ｗ　ａｓｓｅｒｓｃｈｕｔｚｇｅｂｉｅｔｅ［ｊ］．ＧＷ　Ｆ　Ｗ　ａｓｓｅｒ－Ａ　ｂｗ　ａｓ—　ｓｅｒ，１９８４，６：１６９—１７１．　（２）采用ＦＥＦＬＯＷ软件建立了金积傍河地下水水源地　的三维地下水流数值模型，在模型识别基础上，对水源井开　采的３种布井方案分别进行了水源地保护区划分，３种方案　［７］　国家环境保护局．关于饮用水源保护区污染防治管理规定ＥＺ］．　１　９８９．（Ｔｈｅ　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　Ａｇｅｎｃｙ．Ｐｏｌｌｕ—　ｔｉｏｎ　Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　Ｄｒｉｎｋｉｎｇ　Ｗａｔｅｒ　下地下水头降深满足规划的最大３０　ｍ降深要求。在金积水　源地内将水源井概化成１眼井，一级保护区划分面积过小，　而将水源井概化成１２眼开采井模型，能够很好地反应水源　地开采井布局，因此得出的地下水保护区范围比较准确。如　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　Ｚｏｎｅｓ［Ｚ］．１９８９．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））　［８］ＨＪ／Ｔ　３３８—２００７，饮用水水源保护区划分技术规范［Ｓ］．（ＨＪ／Ｔ　３３８—２００７。Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅ　ｆｏｒ　Ｄｅｌｉｎｅａｔｉｎｇ　Ｄｒｉｎｋｉｎｇ　Ｗａｔｅｒ　ｓｏｕｒｃｅ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　Ａｒｅａｓ［Ｓ］．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））　［９］方华山．银川地区水文地质条件分析及地下水水源地保护区划　分［　．西安：长安大学，２００９．（ＦＡＮＧ　Ｈｕａｓ－Ｓｈａｎ．Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｙ　Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　Ｗｅｌｌｈｅａｄ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　Ｚｏｎｉｎｇ　果水源地投入使用，除在饮用地下水水源地的三级保护区进　行保护的宣传教育外，还需要在三级保护区内对傍河水源地　周围的地下水水质、环境应进行严格的监测，尽可能避免或　减少对生态环境和供水安全的影响，保证傍河水源地的稳定　和安全地运行。　ｉｖｉＤｓｉｏｎ　ｉｎ　Ｙｉｎｃｈｕａｎ　Ａｒｅａ［Ｄ］．Ｘｉ　ａｎ：Ｃｈａｎｇ　ａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，　２００９．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））　［１Ｏ］　张伟红．地下水污染预警研究［Ｄ］．长春：吉林大学，２００７．　参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：　Ｅ１］　矫勇．统一思想，明确目标，精心组织，编制好城市饮用水水源　（ＺＨＡＮＧ　Ｗｅｉ—ｈｏｎｇ．Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｅａｒｌｙ　Ｗａｒｎｉｎｇ　ｏｆ　Ｇｒｏｕｎｄ—　ｗａｔｅｒ　Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ［Ｄ］．Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ：Ｊｉｌｉｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｄｏｃｔｏｒａｌ　ＩＮｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ，２００７．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））　地安全保障规划［ＥＢ／ＯＬ］ｈｔｔｐ：／／　ｍｗｒ．ｇｏｖ．ｃｎ／ｓｌｚｘ／　ｓｌｙｗ／２００５０７／ｔ２００５０７２９—１４８７９９，ｈｔｍｌ，２００５—０７—２９．（ＪＩＡ（）　Ｙｏｎｇ．Ｕｎｉｆｉｅｄ　Ｔｈｏｕｇｈｔ，Ｃｌｅａｒ　Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓ，Ｅｌａｂｏｒａｔｅ　Ｏｒｇａｎｉｚａ—　［１１］李国敏，徐海珍，黎明，等．地下水源地保护区划分方法与应用　［Ｍ］．北京：中国科学环境出版社，２０１０．（ＬＩ　Ｇｕｏ－ｍｉｎ，ＸＵ　Ｈａｌ—ｚｈｅｎ，ＬＩ　Ｍｉｎｇ，ｅｔ　ａ１．Ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　Ｄｒｉｎｋｉｎｇ　Ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ　ｔｉｏｎ，ｗｏｒｋ　ｏｕｔ　Ｃｉｔｙ　Ｄｒｉｎｋｉｎｇ　Ｗａｔｅｒ　Ｓｅｃｕｒｉｔｙ　Ｐｌａｎｎｉｎｇ［ＥＢ／　ＯＬ］　ｈｔｔｐ　ｗ　．ｍｗｒ，ｇｏｖ．ｃｎ／ｓｌｚｘ／ｓｌｙｗ／２００５０７／ｔ２００５０７２９　—Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　Ａｒｅａ　ｅｌＤｉｎｅａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：　Ｃｈｉｎａ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｐｒｅｓｓ，２０１０．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））　１４８７９９．ｈｔｍｌ，２００５－０７—２９．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））　雷志栋．地下水系统保护研究［Ｍ］．中国环境科学出版　［２］　李砚阁，社出版，２００８．（ＬＩ　Ｙａｎ－ｇｅ，ＬＥＩ　Ｚｈｉ—ｄｏｎｇ．Ｔｈｅ　Ｒｅｓｅｒｃｈ　ｏｆ　［１２］Ｊｏｈｎ　ＭＳ．Ｒｅｖｅｒｓｅ　Ｐａｔｈｌｉｎｅ　Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｔｉｍｅ－ｒｅｌａｔｅｄ　Ｃａｐ—　ｔｕｒｅ　Ｚｏｎｅｓ　ｉｎ　Ｎｏｎｕｎｉｆｏｒｍ　Ｆｌｏｗ［Ｊ］．Ｇｒｏｕｎｄ　Ｗａｔｅｒ，１９８７，２５　（３）：２８３—２８９．　Ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ［Ｍ］．Ｃｈｉｎａ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｓｃｉ—　ｅｎｃｅ　Ｐｒｅｓｓ，２００８．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））　［１３］Ｃａｒｌ　ＤＭ．Ｃａｐｔｕｒｅ　Ｚｏｎｅｓ　ｆｏｒ　Ｓｉｍｐｌｅ　Ａｑｕｉｆｅｒｓ￣Ｊ］．Ｇｒｏｕｎｄ　Ｗａ—　ｔｅｒ，１９９１，２９（４）：５８７—５９０．　［３］　马斌，谭柳，潘惠民．发达国家水源地保护模式研究［Ｊ］．水利与　建筑工程学报，２０１０，８（３）：５３　５６．（ＭＡ　Ｂｉｎ，ＴＡＮ　Ｌｉｕ，ＰＡＮ　Ｈｕｉ—ｍｉｎ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｍｏｄｅｌｓ　ｏｆ　Ｗａｔｅｒ　Ｓｏｕｒｃｅ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｉｎ　［１４］　Ｓｔｕａｒｔ　Ｇ．Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ　Ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｔｅａｄｙ－ｓｔａｔｅ　Ｃａｐｔｕｒｅ　Ｚｏｎｅｓ　ｏｆ　Ｐｕｍｐｉｎｇ　Ｗｅｌｌｓ　ｉｎ　Ｃｏｎｆｉｎｅｄ　ａｎｄ　Ｕｎｃｏｎｆｉｎｅｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　Ｃｏｕｎｔｒｉｅｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　Ａｒ—　ｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１０，８（３）：５３—５６．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））　Ａｑｕｉｆｅｒｓ［Ｊ］．Ｇｒｏｕｎｄ　Ｗａｔｅｒ．１９９３，３１（１）：２７—３２．　［１５２　Ｄｉｅｒｓｃｈ　Ｈ－Ｊ　Ｇ　ＷＡＳＹ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　ＦＥＦＬＯＷ（Ｒ）一Ｆｉｎｉｔｅ　Ｅｌｅｍｅｎｔ　Ｓｕｂｓｕｒｆａｃｅ　Ｆｌｏｗ＆Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｍ：Ｒｅｆｅｅｒｅｎｃｅ　Ｍａｎ－　［４］　李建新．德国饮用水水源保护区的建立与保护ｌ－Ｊ］．地理科学进　展，１９９８，１７（４）：８８—９７．（ＬＩ　Ｊｉａｎ　ｘｉｎ．Ｔｈｅ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ　Ａｒｅａｓ　ｕａｌＥＭ］．Ｂｅｒｌｉｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ：ＷＡＳＹ　ＧｍｂＨ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｆｏｒ　Ｗａｔｅｒ　Ｒｅ—　ｓｏｕｒｃｅｓ　Ｐｌａｎｎｉｎｇ　ａｎｄ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２００５．　ｆｏｒ　Ｄｒｉｎｋｉｎｇ　Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ｉｎ　Ｇｅｒｍａｎｙ［Ｊ］．Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｉｎ　Ｇｅ—　；　｜　ｌ　．１３１．