福州集中式飲用水源保護區回顧性評價及調整研究

江 華

(福州市環境科學研究院，福州 350011)

前 言

飲用水源安全直接關系到人民群眾的生命健康和社會穩定大局，最容易成為各類水環境問題的焦點，具有很強的社會影響放大效應[1]。飲用水源保護區既是生態環境保護紅線，也是生態環境管理和執法邊界，建立飲用水源保護區制度是開展飲用水源環境保護與監管的重要著力點和重要抓手，有效劃定飲用水源保護區對強化水源管理、保障水質安全具有重要意義[2]。

飲用水源保護區的劃分是一項集自然、社會經濟和技術因素于一體的復雜工作[3]，近年來不少學者都對不同類型的飲用水源保護區劃定開展研究。李云禎等利用直角坐標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，計算確定河流水源地各級保護區的最大縱向擴散長度，劃定了四川某河流型飲用水源保護區[4]；許冠東等人采用經驗值法、環境問題分析法和風險緩沖帶計算法，提出了平原人工自流灌區飲用水水源保護區劃分方法思路[5]；趙紅梅等人采用公式法與數值模擬法對地下水流場進行模擬，劃定地下飲用水源保護區[6]。目前對飲用水源地的調整研究局限于單一類型，由于缺少全面的系統調查和研究，對大范圍不同類型的水源地梳理及調整研究還較少，本文在全面調查福州市現有水源地的劃分方法和水質狀況，并結合在建調水工程，提出了有效、科學的水源地調整方案。

1 研究區域概況

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區均以地表水為主。

福州市鄉鎮級以上集中式飲用水源保護區除敖江水源保護區(含觀音閣水源保護區)于2000年12月以省政府令的形式劃定外，其余水源保護區均以省政府批復的形式劃定。自2002年11月省政府批復福州市區生活飲用水地表水源保護區劃定方案始，至2019年12月底共批復劃定115個鄉鎮級以上集中式飲用水源保護區(表1)，其中地市級5個，縣級13個，鄉鎮級97個。

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

2 飲用水源保護區回顧性評價

2.1 水源區劃分方法評價

2.1.1 評價方法

根據《飲用水水源保護區劃分技術規范》(HJ338-2018)規定的水源保護區水域和陸域的劃分方法(表2)[8-9]，對福州市115個飲用水源保護區的批復范圍按照河流型、湖庫型、湖庫型+河流型進行分類統計，提取關鍵字并對部分相近表述進行合并歸類；此外，為滿足統計有效性，對樣本數較少的河流型+湖庫型(3個)、準保護區(3個)進行單獨分析。

表2 飲用水源保護區一般劃定方法Tab.2 General delineating methods for the drinking water source protection area

2.1.2 評價結果

基于分類統計方法，福州市現有115個飲用水源保護區的劃分方法的統計結果見圖1。由圖1可知：福州市飲用水源保護區水域的劃定主要是類比經驗法，而陸域的劃分則用上了類比經驗法、地形邊界法、緩沖區法等3種方法。其中HJ338-2018中河流型一級保護區水域劃定經驗“取水口下游100m至上游1 000m”，占河流型一級水域劃定經驗的35.9%；河流型一級保護區陸域劃定經驗“外延50m”和“外延50m，遇防洪堤以堤為界”分別占河流型一級陸域劃定經驗的30%和5%。河流型二級水域劃定中，HJ338-2018中明確提及的“下游300m至上游3 000m”劃定經驗僅1例，河流型二級陸域中有2例“整個匯水流域”和3例“外延至防洪堤或路”，占比相對較少。湖庫型飲用水源保護區一級水域則相對較多，用到“庫區全部水域”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 河流型和湖庫型飲用水源保護區劃定范圍統計圖Fig.1 Statistical map of the delineating scope of river-type and lake-type drinking water source protection area

2.1.3 存在問題及原因分析

2.1.3.1 部分水源保護區劃定范圍過大，增加管理難度。如馬尾水廠飲用水源保護區，其供水主體白眉水庫(有效庫容1500萬m3)為中型水庫，按照HJ338山區型中型水庫二級保護區的劃定范圍應為水庫周邊山脊線以內(一級保護區以外)及入庫河流上溯不小于3 000m的匯水區域，而當前的劃定范圍為白眉水庫整個匯水區域。如按HJ338二級保護區的范圍應為23.76km2，而現有二級保護區范圍為61.74km2。馬尾水廠水源保護區鄰近福州主城區，且與鼓嶺國家旅游度假區規劃范圍有重疊。2018年福州市主城區(五城區、不含長樂)建成區面積為267.69km2，主城區盆地內用地已基本飽和，需向東南長樂濱海方向擴展。而鄰近主城區的馬尾水廠二級保護區外圍區域，存在不少適宜開發建設的用地，因此在土地資源緊張的情況下，社會經濟發展和水源保護區矛盾沖突問題日益顯著，影響地方政府和當地村民保護水源的積極性。

2.1.3.2 水源保護區未根據實際地物情況確定，缺乏落地可行性。如觀音閣水源保護區，保護區按照水域外延100m劃定，而未考慮臨近的防洪堤等永久性的明顯標志為界，不僅不便于勘界定標，也對圍擋建設和保護區管理造成困難。

2.1.3.3 感潮河段水源保護區未按規范設置，影響供水安全。閩江口為強潮陸相河口，潮型為半日潮，河口區咸淡水交匯區的鹽度受潮汐強度、徑流的影響[10]。研究表明，2003年咸潮影響已達大樟溪口附近，枯水期咸潮影響上界已到達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、東南區水廠、馬尾備用水源地均已取消，但城門、峽南、炎山水源保護區(圖2)仍受此影響。

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

目前福州市的問題水源保護區均在規范HJ338出臺之前劃定，歷史劃分與新規范不相適應的矛盾日益顯現[12]，一定程度上阻礙了城市的水生態文明建設。

2.2 水源區水質狀況評價

2.2.1 資料來源

水質總體評價來源于2009～2018年度福州市重點流域水環境質量狀況通報和水源地評估報告；氯化物監測數據來源于福建省生態云飲用水源地水質現狀監控平臺各水質自動站實時上傳數據；鐵含量監測數據來源于各飲用水源保護區常規監測數據。

2.2.2 水質狀況

2009～2019年福州市飲用水源水質達標統計見表3，由表3可知，各級別飲用水源水質達標總體呈上升趨勢，自2016市、縣兩級達標率均達到100%，鄉鎮級飲用水源地還存在超標情況，主要是由于部分水源地特殊水質的超標情況。

表3 2009～2019年福州市飲用水源水質達標率統計表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不容樂觀。經調查，炎山、峽南自動站監測因子中無氯化物，城門、飛鳳山、原厝、大樟溪、觀音閣五個水站則不同時間起開展氯化物實時監測。根據五個水站氯化物實時監測圖可知(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。這四個水源地氯化物均小于《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)中氯化物(以CL-計)250mg/L的標準限值，雖受潮汐作用影響，但潮汐作用不會導致取水口氯化物超標。而城門水站氯化物波動達到0.03～498.70mg/L之間，雖然平均值(198.99mg/L)可滿足250mg/L的標準限值要求，但基本上漲潮期氯化物均超標，位于該點下游的峽南、炎山水源地在線監測雖無氯化物指標，但氯化物的影響肯定更甚于城門水站。

其次，部分鄉鎮級水源保護區鐵元素超標嚴重，如A地某水源地監測鐵超標0.43倍，B地不同流域的兩個水源地鐵分別超標1.07倍、1.83倍，C地某水源地鐵超標0.9倍。上述水源地分屬不同流域，經過現場調查，鐵元素超標水源地周邊沒有相關礦產開發和工業企業污染，初步判定為天然背景值較高。

圖3 感潮河段氯化物在線實時監測變化趨勢分析圖Fig.3 Trend analysis of online real-time monitoring of chloride in tidal reach

3 飲用水源保護區調整方案

水源保護區劃定是否科學、合理是保障水源地用水安全的重要手段，基于研究區域飲用水源保護區劃分方法和水質達標狀況的回顧性評價可知，目前福州市的問題水源區劃分方法存在不科學性，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角度，對現有問題水源保護區提出科學的調整方案。

3.1 對于HJ338發布前已批復劃定的水源保護區，應在水源保護區勘界定標中根據自然地貌特征和行政區劃等情況，對保護區邊界進行必要的調整、細化、落地，確保劃定的保護區范圍在管理操作層面更加可行性。

3.2 采用HJ338推薦的二維水質模型計算法計算250mg/L以上氯化物影響區域，區域內不再新增飲用水源保護區。根據有關研究，在最小生態流量308m3/s條件下，氯化物250mg/L對應的0.45ppt 鹽度值咸潮界閩江南港位于義序水廠下游1.38km，北港咸潮界越過魁岐斷面并上溯0.65km[13]。加快福州市“一閘三線”工程建設，以閩江竹岐、大樟溪莒口優質水源替換城門、炎山、峽南水源[14]。工程建成后，將城門、炎山、峽南水源保護區取消或調整為備用水源地。“一閘三線”建成實施后，則需要及時根據新的水文條件重新模型計算咸潮界范圍，以指導今后感潮河段水源保護區的設置。

3.3 對劃定不夠規范的市、縣級水源保護區開展區劃調整，如馬尾水廠按照山區型中型水庫調整二級保護區；觀音閣水源保護區作為河流型水源地，應以便于實施環境管理為原則[15]，以可阻擋污染物進入保護區的公路或防洪堤為界，調整保護區。

3.4 對于現行技術規范，建議增加供水保證率、取水有效性的要求，如現有的像城門水廠保護區之類的取水口，按照均值評價水源地可以達標，屬于達標水源。但實時數據表明，該水源地一半的時間受咸潮影響，氯離子超標不能取水，難以達到供水保證率的要求。此外，在勘界方面需進一步細化，以更好的促使保護區邊界落地。目前2018年新規范出臺以來，各地逐步開展水源地勘界定標工作，但規范中內容僅一段，缺乏指導細則。

4 結 論

本文對福州市現有115個水源保護區的歷史劃分方法和水質達標狀況進行了科學評價，結果表明除了歷史劃分方法的矛盾性外，感潮區域、部分鄉鎮級的水源保護區存在氯化物和鐵元素超標的問題。為滿足新形勢下飲用水源保護區管理的需要，對現有水源保護區進行科學調整勢在必行。以保證水源地的有效管理和定量化劃分技術作為科學調整水源地的核心技術準則，可確保調整的保護區更具管理可行性和用水安全性。此外，應定期開展保護區劃定合理性的回顧性評估，以便及時的發現問題解決問題，保障飲用水源保護區的長序安全。