福州集中式飲用水源保護(hù)區(qū)回顧性評(píng)價(jià)及調(diào)整研究

江 華

(福州市環(huán)境科學(xué)研究院，福州 350011)

前 言

飲用水源安全直接關(guān)系到人民群眾的生命健康和社會(huì)穩(wěn)定大局，最容易成為各類水環(huán)境問(wèn)題的焦點(diǎn)，具有很強(qiáng)的社會(huì)影響放大效應(yīng)[1]。飲用水源保護(hù)區(qū)既是生態(tài)環(huán)境保護(hù)紅線，也是生態(tài)環(huán)境管理和執(zhí)法邊界，建立飲用水源保護(hù)區(qū)制度是開(kāi)展飲用水源環(huán)境保護(hù)與監(jiān)管的重要著力點(diǎn)和重要抓手，有效劃定飲用水源保護(hù)區(qū)對(duì)強(qiáng)化水源管理、保障水質(zhì)安全具有重要意義[2]。

飲用水源保護(hù)區(qū)的劃分是一項(xiàng)集自然、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)因素于一體的復(fù)雜工作[3]，近年來(lái)不少學(xué)者都對(duì)不同類型的飲用水源保護(hù)區(qū)劃定開(kāi)展研究。李云禎等利用直角坐標(biāo)系推流二維濃度模擬河道COD、氨氮濃度沿程分布和污染源分布，計(jì)算確定河流水源地各級(jí)保護(hù)區(qū)的最大縱向擴(kuò)散長(zhǎng)度，劃定了四川某河流型飲用水源保護(hù)區(qū)[4]；許冠東等人采用經(jīng)驗(yàn)值法、環(huán)境問(wèn)題分析法和風(fēng)險(xiǎn)緩沖帶計(jì)算法，提出了平原人工自流灌區(qū)飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分方法思路[5]；趙紅梅等人采用公式法與數(shù)值模擬法對(duì)地下水流場(chǎng)進(jìn)行模擬，劃定地下飲用水源保護(hù)區(qū)[6]。目前對(duì)飲用水源地的調(diào)整研究局限于單一類型，由于缺少全面的系統(tǒng)調(diào)查和研究，對(duì)大范圍不同類型的水源地梳理及調(diào)整研究還較少，本文在全面調(diào)查福州市現(xiàn)有水源地的劃分方法和水質(zhì)狀況，并結(jié)合在建調(diào)水工程，提出了有效、科學(xué)的水源地調(diào)整方案。

1 研究區(qū)域概況

福州地處東南沿海，東部丘陵平原相間，南部為盆地，西部為中低山地，北部為山地，地勢(shì)從西南向東傾斜。山地和丘陵分別占32.41%和40.27%，閩江橫貫市區(qū)東流入海[7]。福州市地表水資源量72.58億m3，可滿足全市用水需求，人均水資源擁有量1 002 m3，2018年全市年供水總量為33.48億m3，目前福州市劃定的飲用水源保護(hù)區(qū)均以地表水為主。

福州市鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)以上集中式飲用水源保護(hù)區(qū)除敖江水源保護(hù)區(qū)(含觀音閣水源保護(hù)區(qū))于2000年12月以省政府令的形式劃定外，其余水源保護(hù)區(qū)均以省政府批復(fù)的形式劃定。自2002年11月省政府批復(fù)福州市區(qū)生活飲用水地表水源保護(hù)區(qū)劃定方案始，至2019年12月底共批復(fù)劃定115個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)以上集中式飲用水源保護(hù)區(qū)(表1)，其中地市級(jí)5個(gè)，縣級(jí)13個(gè)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)97個(gè)。

表1 福州市飲用水源保護(hù)區(qū)劃定基本信息Tab.1 Basic information of the drinking water source protection area in Fuzhou city

2 飲用水源保護(hù)區(qū)回顧性評(píng)價(jià)

2.1 水源區(qū)劃分方法評(píng)價(jià)

2.1.1 評(píng)價(jià)方法

根據(jù)《飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》(HJ338-2018)規(guī)定的水源保護(hù)區(qū)水域和陸域的劃分方法(表2)[8-9]，對(duì)福州市115個(gè)飲用水源保護(hù)區(qū)的批復(fù)范圍按照河流型、湖庫(kù)型、湖庫(kù)型+河流型進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，提取關(guān)鍵字并對(duì)部分相近表述進(jìn)行合并歸類；此外，為滿足統(tǒng)計(jì)有效性，對(duì)樣本數(shù)較少的河流型+湖庫(kù)型(3個(gè))、準(zhǔn)保護(hù)區(qū)(3個(gè))進(jìn)行單獨(dú)分析。

表2 飲用水源保護(hù)區(qū)一般劃定方法Tab.2 General delineating methods for the drinking water source protection area

2.1.2 評(píng)價(jià)結(jié)果

基于分類統(tǒng)計(jì)方法，福州市現(xiàn)有115個(gè)飲用水源保護(hù)區(qū)的劃分方法的統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)圖1。由圖1可知：福州市飲用水源保護(hù)區(qū)水域的劃定主要是類比經(jīng)驗(yàn)法，而陸域的劃分則用上了類比經(jīng)驗(yàn)法、地形邊界法、緩沖區(qū)法等3種方法。其中HJ338-2018中河流型一級(jí)保護(hù)區(qū)水域劃定經(jīng)驗(yàn)“取水口下游100m至上游1 000m”，占河流型一級(jí)水域劃定經(jīng)驗(yàn)的35.9%；河流型一級(jí)保護(hù)區(qū)陸域劃定經(jīng)驗(yàn)“外延50m”和“外延50m，遇防洪堤以堤為界”分別占河流型一級(jí)陸域劃定經(jīng)驗(yàn)的30%和5%。河流型二級(jí)水域劃定中，HJ338-2018中明確提及的“下游300m至上游3 000m”劃定經(jīng)驗(yàn)僅1例，河流型二級(jí)陸域中有2例“整個(gè)匯水流域”和3例“外延至防洪堤或路”，占比相對(duì)較少。湖庫(kù)型飲用水源保護(hù)區(qū)一級(jí)水域則相對(duì)較多，用到“庫(kù)區(qū)全部水域”或相近的占84.8%，陸域用到“外延200m”或“一定高程線以下”或相近表述的占64.7%。

圖1 河流型和湖庫(kù)型飲用水源保護(hù)區(qū)劃定范圍統(tǒng)計(jì)圖Fig.1 Statistical map of the delineating scope of river-type and lake-type drinking water source protection area

2.1.3 存在問(wèn)題及原因分析

2.1.3.1 部分水源保護(hù)區(qū)劃定范圍過(guò)大，增加管理難度。如馬尾水廠飲用水源保護(hù)區(qū)，其供水主體白眉水庫(kù)(有效庫(kù)容1500萬(wàn)m3)為中型水庫(kù)，按照HJ338山區(qū)型中型水庫(kù)二級(jí)保護(hù)區(qū)的劃定范圍應(yīng)為水庫(kù)周邊山脊線以內(nèi)(一級(jí)保護(hù)區(qū)以外)及入庫(kù)河流上溯不小于3 000m的匯水區(qū)域，而當(dāng)前的劃定范圍為白眉水庫(kù)整個(gè)匯水區(qū)域。如按HJ338二級(jí)保護(hù)區(qū)的范圍應(yīng)為23.76km2，而現(xiàn)有二級(jí)保護(hù)區(qū)范圍為61.74km2。馬尾水廠水源保護(hù)區(qū)鄰近福州主城區(qū)，且與鼓嶺國(guó)家旅游度假區(qū)規(guī)劃范圍有重疊。2018年福州市主城區(qū)(五城區(qū)、不含長(zhǎng)樂(lè))建成區(qū)面積為267.69km2，主城區(qū)盆地內(nèi)用地已基本飽和，需向東南長(zhǎng)樂(lè)濱海方向擴(kuò)展。而鄰近主城區(qū)的馬尾水廠二級(jí)保護(hù)區(qū)外圍區(qū)域，存在不少適宜開(kāi)發(fā)建設(shè)的用地，因此在土地資源緊張的情況下，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和水源保護(hù)區(qū)矛盾沖突問(wèn)題日益顯著，影響地方政府和當(dāng)?shù)卮迕癖Ｗo(hù)水源的積極性。

2.1.3.2 水源保護(hù)區(qū)未根據(jù)實(shí)際地物情況確定，缺乏落地可行性。如觀音閣水源保護(hù)區(qū)，保護(hù)區(qū)按照水域外延100m劃定，而未考慮臨近的防洪堤等永久性的明顯標(biāo)志為界，不僅不便于勘界定標(biāo)，也對(duì)圍擋建設(shè)和保護(hù)區(qū)管理造成困難。

2.1.3.3 感潮河段水源保護(hù)區(qū)未按規(guī)范設(shè)置，影響供水安全。閩江口為強(qiáng)潮陸相河口，潮型為半日潮，河口區(qū)咸淡水交匯區(qū)的鹽度受潮汐強(qiáng)度、徑流的影響[10]。研究表明，2003年咸潮影響已達(dá)大樟溪口附近，枯水期咸潮影響上界已到達(dá)義序水廠取水口河段[11]。雖然處于閩江感潮河段上義序水廠、東南區(qū)水廠、馬尾備用水源地均已取消，但城門、峽南、炎山水源保護(hù)區(qū)(圖2)仍受此影響。

圖2 福州感潮河段飲用水源保護(hù)區(qū)分布圖Fig.2 Distribution of drinking water source protection area in Fuzhou tidal reach

目前福州市的問(wèn)題水源保護(hù)區(qū)均在規(guī)范HJ338出臺(tái)之前劃定，歷史劃分與新規(guī)范不相適應(yīng)的矛盾日益顯現(xiàn)[12]，一定程度上阻礙了城市的水生態(tài)文明建設(shè)。

2.2 水源區(qū)水質(zhì)狀況評(píng)價(jià)

2.2.1 資料來(lái)源

水質(zhì)總體評(píng)價(jià)來(lái)源于2009～2018年度福州市重點(diǎn)流域水環(huán)境質(zhì)量狀況通報(bào)和水源地評(píng)估報(bào)告；氯化物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)源于福建省生態(tài)云飲用水源地水質(zhì)現(xiàn)狀監(jiān)控平臺(tái)各水質(zhì)自動(dòng)站實(shí)時(shí)上傳數(shù)據(jù)；鐵含量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)源于各飲用水源保護(hù)區(qū)常規(guī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

2.2.2 水質(zhì)狀況

2009～2019年福州市飲用水源水質(zhì)達(dá)標(biāo)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表3，由表3可知，各級(jí)別飲用水源水質(zhì)達(dá)標(biāo)總體呈上升趨勢(shì)，自2016市、縣兩級(jí)達(dá)標(biāo)率均達(dá)到100%，鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)飲用水源地還存在超標(biāo)情況，主要是由于部分水源地特殊水質(zhì)的超標(biāo)情況。

表3 2009～2019年福州市飲用水源水質(zhì)達(dá)標(biāo)率統(tǒng)計(jì)表Tab.3 Statistic analysis of rate of reaching the standard water in Fuzhou drinking water sources areas from 2009 to 2019 (%)

首先，位于感潮河段的部分水源地氯化物超標(biāo)不容樂(lè)觀。經(jīng)調(diào)查，炎山、峽南自動(dòng)站監(jiān)測(cè)因子中無(wú)氯化物，城門、飛鳳山、原厝、大樟溪、觀音閣五個(gè)水站則不同時(shí)間起開(kāi)展氯化物實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。根據(jù)五個(gè)水站氯化物實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)圖可知(圖3)，原厝站氯化物為0.0～15.01mg/L，平均值為5.0mg/L；大樟溪站為0.3～58.2mg/L，平均值7.00mg/L；觀音閣站為0.29～114.48mg/L，平均值6.15mg/L；飛鳳山氯化物為7.63～15.58mg/L之間，平均值9.75mg/L。這四個(gè)水源地氯化物均小于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)中氯化物(以CL-計(jì))250mg/L的標(biāo)準(zhǔn)限值，雖受潮汐作用影響，但潮汐作用不會(huì)導(dǎo)致取水口氯化物超標(biāo)。而城門水站氯化物波動(dòng)達(dá)到0.03～498.70mg/L之間，雖然平均值(198.99mg/L)可滿足250mg/L的標(biāo)準(zhǔn)限值要求，但基本上漲潮期氯化物均超標(biāo)，位于該點(diǎn)下游的峽南、炎山水源地在線監(jiān)測(cè)雖無(wú)氯化物指標(biāo)，但氯化物的影響肯定更甚于城門水站。

其次，部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)水源保護(hù)區(qū)鐵元素超標(biāo)嚴(yán)重，如A地某水源地監(jiān)測(cè)鐵超標(biāo)0.43倍，B地不同流域的兩個(gè)水源地鐵分別超標(biāo)1.07倍、1.83倍，C地某水源地鐵超標(biāo)0.9倍。上述水源地分屬不同流域，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，鐵元素超標(biāo)水源地周邊沒(méi)有相關(guān)礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)和工業(yè)企業(yè)污染，初步判定為天然背景值較高。

圖3 感潮河段氯化物在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變化趨勢(shì)分析圖Fig.3 Trend analysis of online real-time monitoring of chloride in tidal reach

3 飲用水源保護(hù)區(qū)調(diào)整方案

水源保護(hù)區(qū)劃定是否科學(xué)、合理是保障水源地用水安全的重要手段，基于研究區(qū)域飲用水源保護(hù)區(qū)劃分方法和水質(zhì)達(dá)標(biāo)狀況的回顧性評(píng)價(jià)可知，目前福州市的問(wèn)題水源區(qū)劃分方法存在不科學(xué)性，劃分成果存在不合理性，因此，本文從水源地有效管理和定量化劃分的技術(shù)角度，對(duì)現(xiàn)有問(wèn)題水源保護(hù)區(qū)提出科學(xué)的調(diào)整方案。

3.1 對(duì)于HJ338發(fā)布前已批復(fù)劃定的水源保護(hù)區(qū)，應(yīng)在水源保護(hù)區(qū)勘界定標(biāo)中根據(jù)自然地貌特征和行政區(qū)劃等情況，對(duì)保護(hù)區(qū)邊界進(jìn)行必要的調(diào)整、細(xì)化、落地，確保劃定的保護(hù)區(qū)范圍在管理操作層面更加可行性。

3.2 采用HJ338推薦的二維水質(zhì)模型計(jì)算法計(jì)算250mg/L以上氯化物影響區(qū)域，區(qū)域內(nèi)不再新增飲用水源保護(hù)區(qū)。根據(jù)有關(guān)研究，在最小生態(tài)流量308m3/s條件下，氯化物250mg/L對(duì)應(yīng)的0.45ppt 鹽度值咸潮界閩江南港位于義序水廠下游1.38km，北港咸潮界越過(guò)魁岐斷面并上溯0.65km[13]。加快福州市“一閘三線”工程建設(shè)，以閩江竹岐、大樟溪莒口優(yōu)質(zhì)水源替換城門、炎山、峽南水源[14]。工程建成后，將城門、炎山、峽南水源保護(hù)區(qū)取消或調(diào)整為備用水源地?！耙婚l三線”建成實(shí)施后，則需要及時(shí)根據(jù)新的水文條件重新模型計(jì)算咸潮界范圍，以指導(dǎo)今后感潮河段水源保護(hù)區(qū)的設(shè)置。

3.3 對(duì)劃定不夠規(guī)范的市、縣級(jí)水源保護(hù)區(qū)開(kāi)展區(qū)劃調(diào)整，如馬尾水廠按照山區(qū)型中型水庫(kù)調(diào)整二級(jí)保護(hù)區(qū)；觀音閣水源保護(hù)區(qū)作為河流型水源地，應(yīng)以便于實(shí)施環(huán)境管理為原則[15]，以可阻擋污染物進(jìn)入保護(hù)區(qū)的公路或防洪堤為界，調(diào)整保護(hù)區(qū)。

3.4 對(duì)于現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范，建議增加供水保證率、取水有效性的要求，如現(xiàn)有的像城門水廠保護(hù)區(qū)之類的取水口，按照均值評(píng)價(jià)水源地可以達(dá)標(biāo)，屬于達(dá)標(biāo)水源。但實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表明，該水源地一半的時(shí)間受咸潮影響，氯離子超標(biāo)不能取水，難以達(dá)到供水保證率的要求。此外，在勘界方面需進(jìn)一步細(xì)化，以更好的促使保護(hù)區(qū)邊界落地。目前2018年新規(guī)范出臺(tái)以來(lái)，各地逐步開(kāi)展水源地勘界定標(biāo)工作，但規(guī)范中內(nèi)容僅一段，缺乏指導(dǎo)細(xì)則。

4 結(jié) 論

本文對(duì)福州市現(xiàn)有115個(gè)水源保護(hù)區(qū)的歷史劃分方法和水質(zhì)達(dá)標(biāo)狀況進(jìn)行了科學(xué)評(píng)價(jià)，結(jié)果表明除了歷史劃分方法的矛盾性外，感潮區(qū)域、部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)的水源保護(hù)區(qū)存在氯化物和鐵元素超標(biāo)的問(wèn)題。為滿足新形勢(shì)下飲用水源保護(hù)區(qū)管理的需要，對(duì)現(xiàn)有水源保護(hù)區(qū)進(jìn)行科學(xué)調(diào)整勢(shì)在必行。以保證水源地的有效管理和定量化劃分技術(shù)作為科學(xué)調(diào)整水源地的核心技術(shù)準(zhǔn)則，可確保調(diào)整的保護(hù)區(qū)更具管理可行性和用水安全性。此外，應(yīng)定期開(kāi)展保護(hù)區(qū)劃定合理性的回顧性評(píng)估，以便及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題，保障飲用水源保護(hù)區(qū)的長(zhǎng)序安全。