談格爾木市二期水源地保護工程方案

汪生斌 梁志祥

0 引言

水是一切生命之源，安全飲用水是人類生存的基本保障。黨中央、國務院高度重視飲水安全工作，要求保護飲用水水源地，保障群眾飲用水安全。格爾木市是青海省海西蒙古族藏族自治州最大城市，也是青海省的第二大城市，是青海省西部政治、經濟、文化中心，也是青海西部重要的交通樞紐和商品集散地。實施西部大開發(fā)的戰(zhàn)略加快了城鎮(zhèn)的發(fā)展，城鎮(zhèn)供水能力由現(xiàn)有的10×104m3/d將增加到遠期的20×104m3/d。為了有效防止水源的污染，確保格爾木市飲用水的安全，實施水源地保護已成為當務之急［2］。

1 社會經濟概況及遠期需水量

格爾木市是青海省第二大城市，也是青海省西部工業(yè)發(fā)展的重點地區(qū)，位于柴達木盆地中南緣，是青海省鹽化資源、石化資源的開發(fā)基地，是青藏鐵路和正在建設的青新鐵路的交通樞紐，也是柴達木盆地循環(huán)經濟試驗區(qū)的重點地區(qū)。格爾木市東西長約450 km，南北寬約 225 km，東距省會西寧812 km，市區(qū)面積30 km2，全市總人口達28萬人。2010年全市完成生產總值突破200億元。

根據(jù)格爾木城市總體規(guī)劃，到2020年，人口將達到36萬，隨著格爾木市社會經濟的迅速發(fā)展，城市水資源量也會急劇增加，預測2020年對地下水資源的需求量將達到20×104m3/d［2］。

2 水源地供水現(xiàn)狀及供水前景

2． 1 水源地供水現(xiàn)狀

格爾木市二期水源地位于格爾木市西5 km的格爾木人工河西岸、昆侖山前沖洪積扇中前緣的扇軸部位。現(xiàn)有水源地有4個泵房，每個泵房為一個井群組，每組有地下水開采井6眼，6眼井呈正六邊形，同深同采，地下水位35 m～38 m，井深103 m?，F(xiàn)狀供水量為 5．2 ×104m3/d，最大供水量為10 ×104m3/d［2］。

2． 2 供水前景

水源地位于昆侖山前沖洪積扇中前部的扇軸部位，水源地所在區(qū)域為大厚度潛水含水層，厚50 m～400 m，水位埋深35 m，滲透系數(shù)為280 m/d～320 m/d，單井計算涌水量0．9×104m3/d～1．9 ×104m3/d，礦化度小于0．5 g/L，水化學類型為 HCO3·SO4·Cl—Ca·Na型水，含水層為第四系中上更新統(tǒng)砂礫卵石層，具有松散、顆粒大、無膠結、泥砂含量少、透水性強、富水性強等特點。水源地地下水主要接受格爾木河河水滲漏補給。根據(jù)格爾木河水文站資料，格爾木河多年平均流量23．71 m3/s，最大流量455 m3/s，最小流量 7．33 m3/s［2］。

格爾木市二期水源地的地下水天然補給資源量為1 343．85×104m3/d(3．681 8×108m3/年)，僅格爾木人工河的滲漏補給量達100．87 ×104m3/d(18．601 m3/(d·m))，而二水源地及其附近已建的企業(yè)自備水源地總開采量為23×104m3/d，僅占格爾木河人工河道區(qū)內多年平均補給資源量的22．8%，水源地的開采量是完全有保障的［3］。

3 水源地保護方案

3． 1 現(xiàn)狀供水環(huán)境

格爾木市二期水源地屬于大型孔隙潛水水源地，含水層為透水性極強的第四系沖洪積砂礫卵石。水源地距格爾木人工河約700 m，地表水與地下水有密切的水力聯(lián)系，因而地下水水質受地表水影響較大。青藏公路109國道與河流間分布著一條成品油輸油管線，輸油管線一旦漏油，地表水和地下水受到污染的可能性大;在水源地南側3．5 km～4．0 km范圍附近分布一條花土溝—格爾木原油輸油管線，2007年曾發(fā)生過盜油事件，盜油后遺留的孔洞滲漏原油，形成對地下水的污染源。據(jù)《青海地下水污染現(xiàn)狀評價》資料(青海省環(huán)境監(jiān)測總站)，格爾木—拉薩輸油管線，北起格爾木、南抵拉薩，擔負著油料輸送任務。一方面，由于管線超期服役，管道破損，“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象較多;另一方面，各加壓泵站清洗管道的廢液直接排放，從而造成格爾木河及其沖洪積扇地下水一定程度的污染。

通過取樣化驗分析，格爾木沖洪積扇地下水中石油類含量為0．13 mg/L ～1．275 mg/L，樣品檢出率100%，超標率70%，一般超過標準(0．05 mg/L)7．8倍。其污染范圍:南抵乃吉里水電站，北至青新公路，沿其沖洪積扇軸線呈南窄北寬(最寬處8 km)分布，面積約 80 km2［2］。

現(xiàn)狀條件下水源地僅水廠有圍墻圍護，水源地周圍均為戈壁灘，閑散人員可隨意進出水源地。由于含水層為大顆粒、松散、滲透性強的砂礫卵石層，水質極易受到污染。

在開發(fā)地下水過程中應加強水源地上游及其附近的環(huán)境保護，不能因為水源地上游無大的工礦企業(yè)、無工業(yè)污染源、無人口密集的村莊，就忽視對地下水水質的防護措施，該地區(qū)就曾有輸油管線發(fā)生滲漏對水源地造成污染的先例。因此，應引起有關部門的高度重視，今后必須加強對輸油線路的管理，并在水源地的使用過程中加強環(huán)境保護工作［2］。

3． 2 水源地保護

3．2．1 水源地保護方案的劃分

格爾木水源地屬于大型的孔隙潛水水源地，按HJ/T 338-2007，孔隙潛水型水源地地層為砂礫卵石，采用數(shù)值模型方法，模擬計算污染物的捕獲區(qū)范圍，一級保護區(qū)以地下水取水井為中心，溶質點遷移100 d為半徑所圈定的范圍，二級保護區(qū)為一級保護區(qū)以外，溶質點遷移1 000 d的距離為半徑所圈定的范圍，該水源地巖性結構較簡單，自地表向下為連續(xù)沉積的卵礫石層，厚度大于200 m，地下水位埋深36 m。上部邊界呈開放式，自地表至潛水含水層之間沒有屏障，含水層上部包氣帶的粘性土含量較少，對有害物質的吸附與自凈能力有限，若保護不當，極易遭受污染。綜合水源地的地理位置、水文、氣象、地質特征、水動力特性、水域污染類型、污染特征、污染源分布、水源地規(guī)模及現(xiàn)有的資料、技術條件，運用數(shù)值模擬計算公式。

水源地地下水運動控制方程可用下面微分方程描述:

式中:SS——給水度，L-1;

H——地下水水位，L;

Kx，Ky，Kz——x，y，z方向上的滲透系數(shù)，LT-1;

t——時間，T;

qs——源匯項，T-1;

M——含水層厚度，L;

q(x，y)——流量邊界單寬流量函數(shù)，L2T-1;

H1(x，y，z，t)——已知水位邊界函數(shù)，L。

地下水運動數(shù)值模型:

用有限差分數(shù)值方法對上述地下水運動微分方程進行求解，計算范圍近似按二級保護區(qū)范圍的兩倍估算，以確保水源地明顯漏斗影響區(qū)包含在內。考慮到該水源地含水層滲透系數(shù)較大，為保證計算精度，空間部分步長取50 m。選用Processing Modflow(瑞士)地下水運移模擬程序求解，在數(shù)值模型計算開采井捕獲帶范圍的基礎上，考慮到便于管理、易操作性，確定一級保護區(qū)面積為3．623 km2，開采井距上游和下游保護界限的距離分別為1．28 km 和0．90 km;二級保護區(qū)面積為 29．785 km2，開采井群距上游和下游保護界限的距離分別為6．0 km和1．95 km［1］。

3．2．2 水源地保護措施

水源地保護工程方案是在飲用水水源保護區(qū)建立隔離防護、綜合整治、修復保護體系。禁止一切破壞水環(huán)境生態(tài)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(yè)廢渣、城市垃圾、糞便及其他廢棄物。為達到此目的，主要采用以下三種方法對水源地進行保護:

1)工程措施。

隔離防護是指通過在保護區(qū)邊界設立物理或生物隔離設施，防止人類活動等對水源地保護和管理的干擾，攔截污染物直接進入水源保護區(qū)。為此根據(jù)格爾木水源地的具體情況決定采用花式圍墻對一級保護區(qū)進行圍護，圍墻長度6．825 km;在二級保護區(qū)邊緣設置護欄網(wǎng)，圍欄長21．326 km，在二級保護區(qū)東側沿青藏公路西側與格爾木河之間設立警示牌。

2)生態(tài)保護措施。

生態(tài)保護措施是水源地保護的根本性措施，也是保護水源的長久之計。在陸地生態(tài)系統(tǒng)中，地表植被和人類活動與水源水量和水質有著密切的關系。在植被覆蓋率高的地區(qū)由于樹木、草地對降雨濺蝕的滯緩作用，有利于土壤水分的入滲，良好的植被覆蓋能減緩降雨徑流的匯流速度，增加入滲量，具有涵養(yǎng)水源、調節(jié)徑流的作用。在水源地一、二級保護區(qū)內種植生態(tài)防護林，對水源地進行保護。

3)綜合整治。

綜合整治是指通過對保護區(qū)內現(xiàn)有點源、面源、內源、線源等各類污染源采取綜合治理措施，對直接進入保護區(qū)的污染源采取分流、截污及入河、入滲控制等工程措施，阻隔污染物直接進入水源地水體。

在井群的影響半徑之內不得修建滲水廁所，本著以人為本的原則，通過綜合考察，可修建泡沫生態(tài)廁所或免水沖打包廁所以解決水廠工作人員生活所需。

4 結論與建議

格爾木市二期水源地周邊及上游沒有大型的工礦企業(yè)，這也是水源地保護的有利條件，投資少量的資金對水源地進行保護即可達到最大的效果。

劃定水源地一級保護區(qū)3．623 km2，周長6．825 km;二級保護區(qū) 29．785 km2，周長 21．326 km。

強化政府對水源地的垂直管理，在水源地建立水統(tǒng)一管理，重點協(xié)調水、環(huán)境、城建、林業(yè)、農業(yè)、氣象等機構的關系，形成節(jié)水、保水、潔水的管理機制。

加強管理，加大宣傳節(jié)水力度。增加水源地綜合管理的資金投入。強化領導管理，提升與水有關的管理機構的管理地位，強化其水資源產權代言人的地位和職權。同時加強對供水管理人員的技術培訓工作。

加強水質的自動監(jiān)測工作，提高應對突發(fā)事件的能力［2］。

［1］ HJ/T 338-2007，飲用水水源保護區(qū)劃分技術規(guī)范［S］．

［2］ 李西寧，梁志祥．青海省重點城市飲用水水源地保護實施方案［Z］．青海906工程勘察設計院，2009．

［3］ 趙海生，張 晶．長治市鄉(xiāng)鎮(zhèn)飲用水源保護現(xiàn)狀分析［J］．山西建筑，2010，36(30):188-189．

［4］ 劉永宏，王文科．青海省格爾木市水源地(二期工程)供水水文地質勘探報告［R］．青海省柴達木綜合地質勘查大隊，1999．