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。實施西部大開發的戰略加快了城鎮的發展，城鎮供水能力由現有的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發展的重點地區，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經濟試驗區的重點地區。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。

根據格爾木城市總體規劃，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 水源地供水現狀及供水前景

2． 1 水源地供水現狀

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自備水源地總開采量為23×104m3/d，僅占格爾木河人工河道區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 現狀供水環境

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《青海地下水污染現狀評價》資料(青海省環境監測總站)，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。

在開發地下水過程中應加強水源地上游及其附近的環境保護，不能因為水源地上游無大的工礦企業、無工業污染源、無人口密集的村莊，就忽視對地下水水質的防護措施，該地區就曾有輸油管線發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，采用數值模型方法，模擬計算污染物的捕獲區范圍，一級保護區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，二級保護區為一級保護區以外，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、水源地規模及現有的資料、技術條件，運用數值模擬計算公式。

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，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，L2T-1;

H1(x，y，z，t)——已知水位邊界函數，L。

地下水運動數值模型:

用有限差分數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范圍的兩倍估算，以確保水源地明顯漏斗影響區包含在內?？紤]到該水源地含水層滲透系數較大，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建立隔離防護、綜合整治、修復保護體系。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。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。為此根據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進行圍護，圍墻長度6．825 km;在二級保護區邊緣設置護欄網，圍欄長21．326 km，在二級保護區東側沿青藏公路西側與格爾木河之間設立警示牌。

2)生態保護措施。

生態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。在陸地生態系統中，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，具有涵養水源、調節徑流的作用。在水源地一、二級保護區內種植生態防護林，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內現有點源、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，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3．623 km2，周長6．825 km;二級保護區 29．785 km2，周長 21．326 km。

強化政府對水源地的垂直管理，在水源地建立水統一管理，重點協調水、環境、城建、林業、農業、氣象等機構的關系，形成節水、保水、潔水的管理機制。

加強管理，加大宣傳節水力度。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。

加強水質的自動監測工作，提高應對突發事件的能力［2］。

［1］ HJ/T 338-2007，飲用水水源保護區劃分技術規范［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．長治市鄉鎮飲用水源保護現狀分析［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．