地下水饮用水源地 保护区划分方法

陈鸿汉 刘明柱陈鸿汉 刘明柱中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）Chenhh@cugb.edu.cnliumz@liumz@cugb.edu.cn

010-82320921010-82320921

饮用水水源地保护区划分

技术规范研讨会

我国地下水饮用水源概况 地下水是重要的饮用水水源。全国有近

70% 的人口饮用地下水，有 400 多个城市开采地下水，在华北和西北地区，城市供水量中地下水比例高达到 72% 和 66% ，部分城市地下水几乎是唯一的饮用水水源。

内容

一、地下水环境基本概念

二、国内外地下水饮用水源地保护区划分现状

三、地下水饮用水源保护区划分方法

一、地下水环境基本概念

基本概念

地下水的广义概念：赋存于地面以下岩石空隙中的水

地下水的狭义概念：赋存于饱水带岩石空隙中的水

地质、水文地质条件的不同，其地下水污染途径和程度也不一样。

1 包气带特性 : 厚度 岩性 物理化学特性 生物降解特性

2 含水层特性：厚度 岩性 渗透性 物理化学特性 生物降解特性

3 地下水特性：径流强度 流向 地下水物理化学性质

地质、水文地质在保护区划分工作中的重要性

按埋藏条件分

潜水：饱水带中第一个具有自由水面的含水层中的水

承压水：充满于两个隔水层之间的含水层中的水

隔水层

隔水底板

承压水测压水位潜水水位

潜水含水层

包气带

承压含水层

饱水带

上层滞水

局部透镜体状隔水层

地下水分类

潜水特征 潜水面为一自由水面 靠重力作用由高水位向低水位流动 潜水的分布区与补给区是一致的 潜水的水位、流量和化学成分均随时空而变

承压水特征 承压水位是虚拟水位 分布区与补给区不一致 动态受季节变化、人为因素影响较小

按含水介质分类按含水介质分类

孔隙水：储存于松散层中的地下水。

裂隙水：储存于基岩裂隙中的地下水

岩溶水：储存于可溶性岩石溶穴中的地下水

埋藏条件不同，保护区划分的要求不一样。

介质类型不同，划分的方法也不同。

1 、污染物迁移受水动力条件的控制

3 、 1 和 2 受含水层介质控制

2 、污染物迁移转化受水化学演化路径的控制4 、污染物迁移与比重和可溶性等物化性相关。

污染物从包气带进入含水层的过程中，其迁移、转污染物从包气带进入含水层的过程中，其迁移、转化受地质、水文地质条件的控制。 化受地质、水文地质条件的控制。

Contaminant Plumes (map view)

上层滞水地下潜水

可溶性污染物

生活污水和工业废水的排放垃圾填埋石化产品的储存和运输过程中的泄漏化肥、杀虫剂、除草剂等的施用等

漂浮污染物

局部隔水粘土

地下水污染的来源

水源地分类

1 、按埋藏条件划分

2 、按介质类型分

3 、按开采规模分

中小型： <5 万 m3/d

大 型：≥ 5 万 m3/d

美国 在 80 年代开展了这项工作。 1986

年通过了对 1974 年的清洁水法修正案以后，美国开展了全国性的井源保护计划(WHP ) 。该计划要求各州绘制或“圈定”现有井和新井的补给区，以保证区内或附近的土地利用活动不致污染水井。

二、国内外地下水饮用水源地保护区划分现状

部分国家地下水水源保护区划分表

国家 一级区 二级区 三级区

德国 10― 50m 50d (≥50m) 2000m

芬兰 取水区 60d 流域区界

瑞典 井区 ≥100m ，≥ 60d 流域区界

英国 50d，≥ 50m4000d，面积不小于流域的 25%

流域区界，半径不小于 5Km

澳大利亚

直接防护区 10-20m

50d (≥50m) 局部保护区

瑞士 10-20m ≥100m 流域区界

荷兰 井区 集水区 50-60d 滞留 20年保护区

我国地下水水源保护研究现状 水源保护区不足 1000 个，远远低于西方发

达国家的水平。由于没有建立明确的地下水源保护区划分标准，划分工作长期处于混乱状况。有的城市把水源地取水井周围 30m 作为一级保护区，有的则取 15m, 50m 等；有的取抽水井以漏

斗边界作为保护区。

三、地下水饮用水源保护区划分方法

本次保护区分级划定原则

三分法1 、一级保护区 100 天的流程线2 、二级保护区 1000 天的流程线3 、准保护区 潜 水： 补给区 + 径流区 承压水：补给区

开采井

包气带

包气带

含水层

地下水流向100天的迁移距离

水源开采影响区

地下水水位

不同开采规模水源地划分要求

1 、中小型水源地

经验值法、公式法

2 、大型水源地

数值法

水源地水文地质资料 主开采层埋藏条件、介质类型、包气带岩性、主开采层埋藏条件、介质类型、包气带岩性、 补径排特征补径排特征 长期动态观测资料 地下水位、水质地下水位、水质 污染源资料 可能对地下水有影响的污染源可能对地下水有影响的污染源 水源地开采现状资料 开采规模、开采深度开采规模、开采深度

划分所需的资料划分所需的资料

潜水中小型水源地

介质类型一级保护区半径 R

（米）二级保护区半径 R

（米）

细砂 30 ～ 50 300 ～ 500

中砂 50 ～ 100 500 ～ 1000

粗砂 100 ～ 200 1000 ～ 2000

砾石 200 ～ 500 2000 ～ 5000

卵石 500 ～ 1000 5000 ～ 10000

1 、经验值法

潜水中小型水源地2 、公式法

式中， R— 保护区半径（米）；

α— 安全系数，一般取 150%

K— 含水层渗透系数（米 /天）；

I— 水力坡度（为漏斗范围内的水力平均坡度）；

T— 污染物水平运移时间（天）；

n— 为有效孔隙度。

开采井

包气带

包气带

含水层

地下水流向100天的迁移距离

水源开采影响区

地下水水位

参数的获取

本次保护区划定所需水文地质参数如渗透系数、有效孔隙度和给水度等主要通过利用前人成果，从已有资料中获取。

对于个别需要通过室内或野外试验获取水文地质参数的地段，可参阅水文地质手册有关章节测定水文地质参数。

潜水大型水源地

建议采用数值法（稍后演示）

孔隙承压水保护区 中小型 大型

一级保护区 划定上部潜水的一级保护区作为承压水的一级保护区，方法同孔隙潜水中小型。

划定上部潜水的一级保护区作为承压水的一级保护区，划定方法同潜水大型水源地。

二级保护区 不设(矿区、油田开采区除外 )

不设

准保护区 必要时将水源的补给区划为准保护区

必要时将水源的补给区划为准保护区

按成因类型不同分为风化裂隙水成岩裂隙水构造裂隙水。

裂隙水饮用水源地保护区划分方法

风化裂隙型与成岩裂隙型

介质特征与孔隙介质类似，保护区划分方法同孔隙介质。

构造裂隙型 保护区划分方法同孔隙介质。※ ※ 裂隙水必须考虑裂隙介质的各向异性※ ※

由于构造裂隙形成时所产生的不同方向上渗透性的不同，因此在应用经验公式时，必须在不同渗透方向上，分别计算影响半径。

主方向 次方

向

根据岩溶水的成因特点，岩溶水分为五种类型

岩溶裂隙网络型、峰林平原强径流带型、溶丘山地网络型、峰丛洼地管道型断陷盆地构造型。

岩溶水保护区划分必须考虑溶蚀裂隙中的管道流与落水洞的集水作用。

岩溶水饮用水源地保护区划分方法

岩溶裂隙网络型水源地保护区划分 同孔隙型水源地

峰林平原强径流带型水源地保护区划分 同构造型水源地。

峰丛洼地管道型、溶丘山地网络型、断陷盆地构造型水源地保护区划分

一级保护区：

参照地表河水的一级保护区的划分。即以岩溶管道为轴线，水源地上游不得小于 1000 米，下游不得小于 100 米 （若有支流，则支流也要参加计算），两侧宽度按经验公式计算。

同时，在此类型岩溶水的一级保护区范围内的落水洞处也必须划分一级保护区，划分方法是以落水洞为圆心，按经验公式计算的距离为半径（ T 值为 100 天）的圆形区域，通过落水洞的地表河流按地表水一级区划分方法划定。

二级保护区：一般不设二级保护区 准保护区：必要时将水源的补给区划为准保护区

需要注意的问题

同时要加强地对水源地的水质情况进行监测，发现划分半径不合理时，及时进行范围校正。

具体到某个具体水源地时，必须根据水源地的实际情况进行调整