水库饮用水水源地保护区划分研究_李晓亮.pdf

水 利 改 革水 利 改 革水库饮用水水源地保护区划分研究李晓亮收稿日期：2023-01-16作者简介：李晓亮，男，汉族，河北省邢台水文勘测研究中心，高级工程师。饮用水安全关系到人民的身体健康和生命安全，饮用水水源保护区划分更是对依法加强水源地保护、管理、合理开发利用水资源提供重要依据。现以小型水库峡沟水库为例，介绍水库饮用水水源地保护区的划分标准、划分办法和保护管理建议措施。1.峡沟水库基本情况峡沟水库位于河北省沙河市马会河上游，为小（）型水库，水库大坝位于柴关乡峡沟村东 1km 处，控制面积11km2，总 库 容 570.7 万 m3，兴 利 库 容470 万 m3，设计灌溉面积 667km2，水库以防洪、农业灌溉和供下游人畜饮水为主，可向柴关、刘石岗、册井等乡镇 33个行政村供水 70 万 m3，解决了下游村庄生活用水和 9000亩旱地点种用水问题，现水库为柴关、册井两乡的集中供水水源地。2.饮用水水源地水环境质量评价2.1水质评价标准根据 饮用水水源保护区划分技术规范（HJ/T338-2018）要求，地表水饮用水源二级保护区范围内的水质项目参数不得低于 地表水环境质量标准（GB3838-2002）类标准，一级保护区的水质项目参数不得低于标准中规定的类标准，且特定项目和补充项目都应满足该标准要求。2.2水质评价方法对峡沟水库水质评价项目为质量标准中的基本项目（24 项），另增加透明度、叶绿素 a，对峡沟水库取水口水质评 价 指 标 为 标 准 中 的 基 本 项 目（24项）、补充项目（5 项）和特定项目（80项）共 109项。水库饮用水水源质量评定方法是单因子评价法，即根据饮用水源评价时段内该断面所参评指标中类别里最高的项目来确定。2.3水质监测结果及分析水质监测结果。2020 年检测机构在一级保护区峡沟水库的库中和取水口分别进行水样采集并进行化验分析，其中库中水样化验项目为 31 项、取水口化验项目 109 项。根据检测机构监测分析结果显示，峡沟水库水质满足质量标准中类标准，符合水源地划分标准。富营养化分析。对库中进行取样分析用于水库富营养化评价分析，水库富营养化评价 5 个参数分别为透明度（SD）、叶绿素 a（chla）、高锰酸盐指数（CODMn）、总氮（TN）、总磷（TP），水库富营养化状况采用综合营养状态指数法进行评价。水库营养状态分为贫营养、中营养、富营养、轻度富营养、中度富营养和重度富营养 6 个级别，用 0100 之间的数字代表峡沟水库的营养状态，数字越大代表的富营养化程度越重。根据 2020年峡沟水库库中监测数据，经过计算得出峡沟水库综合营养状态指数 TLI（）为：48.6，由此看出峡沟水库饮用水水源地为中营养。3.饮用水源保护区划分技术方法3.1饮用水水源地分级湖泊、水库型饮用水源地分为大型、中型和小型 3 个等级，库容小于等于 0.1亿 m3属于小型水源地、库容在 0.1亿 m31亿 m3之间为中型水源地、库容大于等于 1亿 m3为大型水源地，沙河市峡沟水库库容量为 570.7 万 m3，按照分级标准峡沟水库属于小型水源地。3.2小型水库水源保护区域划分技术要求小型水库水源保护区分为一级保护区和二级保护区，必要时可划定准保护区，饮用水水源保护区分成一级和二级保护区。根据划分技术规范一般采用类比经验法确定水库水源地一级保护区水域范围，满足条件的饮用水水源地，可采用类比经验法划定水源地二级保护区水域范围，中小型水库和小型湖泊一级保护区边界以外水域面积划定为二级保护区。水源地水域准保护区范围应参照二级保护区划分，水源地一级保护区陆域范围划定应采用类比经验法、缓冲区法或地形边界法来确定一级保护区陆域范围。3.3保护区水域范围划分方法通过对峡沟水库水质和流域污染源负荷结构分析可得，总氮指标超标，库区水质较好，流域入库污染物以非点源污染为主，且流域内无重大风险，根据技术规范，可以采用类比经验法进行保护区水域范围划分。3.4划定结果3.4.1一级保护区水域范围。峡沟水库属于单一功能型水库，根据划分技术规范的规定，将正常水位线以下全部水域面积划分为一级保护区，峡沟水库为小型水库，水文资料相对较少，通过对现有 2016年2019年水位监测得出，近 4年监测资料得出平均水位为 140m，根据规范可以将 140m等高线以下划为一级水域保护区域。但是，为了更好地保护水源保证饮水安全，结合峡沟水库实际情况，此次划分将峡沟水库正常蓄水位线149m 以下全部水域范围划定为一级水域保护区。陆域范围。根据规范规定：小型和单一供水功能的湖泊、水库以及中小型水库一级保护区水域外不小于 200m范围内的陆域，或一定等高线以下的陆域，但不得超过流域分水岭范围，以峡沟水库水域一级保护区外延 200m范围为陆域一级保护区，但不超过流域分水岭范围。3.4.2二级保护区水域范围。峡沟水库水域划定了水域一级保护区，故不再划定二级保护区。陆域范围。根据规范（转第 30页）20科 技 创 新科 技 创 新然后用泥浆下直管灌注，由下往上替换钻孔中的泥浆，并在浆液压力的作用下自动致密。采用连续浇筑的方式进行施工，完成浇筑后，进行水利工程大坝挖补结构的验收，验收工作重点是检查槽孔的宽度、深度、垂直度是否符合设计及规范。槽壁应垂直平坦，不得有孔洞、裂缝等病 害。孔 洞 的 容 许 误 差 不 得 超 过30mm，开孔坡度不能超过 4，特别是在有孤石的地层和陡峭的岩体等情况下，开孔坡度尽量控制在 6 以下。在采用钻孔劈裂时，套管孔两侧孔位置的误差不得超过设计墙体厚度的一半。按照上述方式，进行工程维护施工的质量验收。通过验收后，即可认为完成水利工程的维护处理，如果在验收中发现工程存在质量验收未通过的项目，需要根据实际情况进行返修或二次加工，以确保维护措施可以在实施后达到预期质量标准。5.实例应用分析完成上述设计后，为检验设计方法在实际应用中的效果，下述将以某地区水利工程项目为例，开展如下所示的实践研究。此次研究的水利工程项目位于黄流干流，建设此工程项目的目的是控制河流下游流域中的泥沙、洪水，该地区属于骨干类工程，可以将此工程项目作为防御下游居民生活区被洪水淹没的核心项目，同时在深入工程所在地现场的勘察中发现，下游部分地区产业也利用此工程进行发电、灌溉与生活供水。但由于此水利工程建设时期较早，截至目前，此工程已投入使用十余年，加之工程项目存在后续运营管理不当、年久失修等问题，导致工程大坝外部结构位置出现变形。为掌握其变形趋势，降低由于变形造成的工程安全隐患，决定使用此文设计的方法，进行外部结构变形监测。监测前，与工程方进行技术交底，掌握与此项目相关的概况信息。水利工程建设项目概况见表 2。在对水利工程项目现场勘察中发现，出现变形的主要结构为水利工程中的拦河大坝。因此，应在掌握工程上述内容的基础上，对水利工程大坝的基本情况进行分析。水利工程大坝基本情况见表 3。完成对工程基本情况的分析后，使用此文设计的方法，对大坝外部变形进行监测，监测过程中，根据工程项目所在地区的实际情况与水利工程坝顶高程，进行水利工程大坝外部变形监测视准线布置，引进卫星定位技术，进行外部变形的监测与预警。在监测过程中，安排技术人员在水利工程项目所在地现场，使用水准仪等辅助性设备，进行大坝外部变形的人工监测，将人工监测结果作为参照。以此种方式，检验此文设计的变形监测方法在实际应用中的效果。整理人工监测结果与设计方法的监测结果，将其作为此次实验的结果，水利工程大坝外部变形监测结果见图 3。图 3 中，实线表示此文方法监测得到的水利工程大坝外部变形的结果，虚线表示人工监测得到的水利工程大坝外部变形结果。根据图 3 所示的实验结果可以看出，此文设计的方法在实际应用中效果良好，该方法监测的水利工程大坝外部变形结果与人工测量结果适配度较高，即监测结果较为精准，可以将此方法作为水利工程运维管理参照的依据。完成上述实验后，考虑到此水利工程项目已存在年久失修问题，为降低此方面问题造成的水利工程大坝失稳病害，使用此文设计的方法，进行水利工程大坝外部结构的维护。维护过程中，先进行大坝外部结构的整体加固处理，在此基础上，在水利工程结构上预埋灌浆钢管，使用混凝土浇筑法，进行浇筑施工，按照上述方式，进行水利工程大坝外部结构的维护。对比维护处理前后水利工程大坝的渗漏情况，明确外部大坝渗漏是造成其失稳的主要原因，如果维护后的结构渗漏情况得到有效缓解，说明此次设计的维护方法在实际应用中是存在效果的。统计实验结果，水利工程大坝外部维护前与维护后的渗漏对比见图 4。图 4 中，实线表示水利工程大坝外部维护前的渗漏量，虚线表示水利工程大坝外部维护后的渗漏量。通过图 4所示的实验结果可以看出，水利工程大坝外部维护后的渗漏量约为24mm/天，水利工程大坝外部维护前的渗漏量约为 1720mm/天，维护后的渗漏量明显低于维护前的渗漏量。由此可以证明，此文设计的水利工程大坝外部变形维护方法在实际应用中效果良好。6.结语通过布置水利工程大坝外部变形监测视准线、基于卫星定位技术的外部变形预警、大坝外部结构加固处理、预埋灌浆钢管与浇筑施工，设计一种针对水利工程大坝的外部变形全新监测与维护方法，该方法在通过实践检验，证明了可以起到提高水利工程大坝结构稳固性的综合作用，通过此种方式，为地区水利工程项目发挥更高价值提供全面支撑。规定：小型水库可将上游整个流域（一级保护区陆域外区域）设定为二级保护区。因此，峡沟水库上游整个流域（陆域一级保护区外区域）划定为二级保护区。3.4.3准保护区整个峡沟水库及上游流域已经划定了一二级保护区，故不划定水域、陆域准保护区。3.5保护区定界此次划分结果：水域一级保护区0.18km2，陆域一级保护区 0.59km2，陆域二级保护区 10.27km2。4.结语根据相关规定，水源保护区划定后应进行规范化建设，公布水源保护区地理界线，制定饮用水水源保护区日常监测方案，保障饮用水水质安全。为保证下游饮水安全，改善峡沟水库生态环境，使水源地水质达到划分保护区标准要求，建议有关部门制定峡沟水库饮用水水源地保护区保护方案，对一二级保护区进行勘界、设立保护区标志，在一级保护区周边人类活动频繁区域设施隔离防护措施，对保护区进行整治等工作，避免农业生产、乡镇建设和居民生活等对水源地造成污染和破坏，提高峡沟水库水环境质量，确保下游饮用水源安全。制定峡沟水库水质日常监测方案，建议有关单位对水库饮用水水源地取水口和库中两处取样点进行 109 项和 31 项的常规采样监测，建设饮用水水源监控信息系统，加强日常水源监测的智能化、自动化、数据化管理，合理保护饮用水水源地，提高乡镇供水安全性，保证人民身体健康，促进地方经济可持续发展。（接第 20页）30