谈格尔木市二期水源地保护工程方案

汪生斌 梁志祥

0 引言

水是一切生命之源，安全饮用水是人类生存的基本保障。党中央、国务院高度重视饮水安全工作，要求保护饮用水水源地，保障群众饮用水安全。格尔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、经济、文化中心，也是青海西部重要的交通枢纽和商品集散地。实施西部大开发的战略加快了城镇的发展，城镇供水能力由现有的10×104m3/d将增加到远期的20×104m3/d。为了有效防止水源的污染，确保格尔木市饮用水的安全，实施水源地保护已成为当务之急［2］。

1 社会经济概况及远期需水量

格尔木市是青海省第二大城市，也是青海省西部工业发展的重点地区，位于柴达木盆地中南缘，是青海省盐化资源、石化资源的开发基地，是青藏铁路和正在建设的青新铁路的交通枢纽，也是柴达木盆地循环经济试验区的重点地区。格尔木市东西长约450 km，南北宽约 225 km，东距省会西宁812 km，市区面积30 km2，全市总人口达28万人。2010年全市完成生产总值突破200亿元。

根据格尔木城市总体规划，到2020年，人口将达到36万，随着格尔木市社会经济的迅速发展，城市水资源量也会急剧增加，预测2020年对地下水资源的需求量将达到20×104m3/d［2］。

2 水源地供水现状及供水前景

2． 1 水源地供水现状

格尔木市二期水源地位于格尔木市西5 km的格尔木人工河西岸、昆仑山前冲洪积扇中前缘的扇轴部位。现有水源地有4个泵房，每个泵房为一个井群组，每组有地下水开采井6眼，6眼井呈正六边形，同深同采，地下水位35 m～38 m，井深103 m。现状供水量为 5．2 ×104m3/d，最大供水量为10 ×104m3/d［2］。

2． 2 供水前景

水源地位于昆仑山前冲洪积扇中前部的扇轴部位，水源地所在区域为大厚度潜水含水层，厚50 m～400 m，水位埋深35 m，渗透系数为280 m/d～320 m/d，单井计算涌水量0．9×104m3/d～1．9 ×104m3/d，矿化度小于0．5 g/L，水化学类型为 HCO3·SO4·Cl—Ca·Na型水，含水层为第四系中上更新统砂砾卵石层，具有松散、颗粒大、无胶结、泥砂含量少、透水性强、富水性强等特点。水源地地下水主要接受格尔木河河水渗漏补给。根据格尔木河水文站资料，格尔木河多年平均流量23．71 m3/s，最大流量455 m3/s，最小流量 7．33 m3/s［2］。

格尔木市二期水源地的地下水天然补给资源量为1 343．85×104m3/d(3．681 8×108m3/年)，仅格尔木人工河的渗漏补给量达100．87 ×104m3/d(18．601 m3/(d·m))，而二水源地及其附近已建的企业自备水源地总开采量为23×104m3/d，仅占格尔木河人工河道区内多年平均补给资源量的22．8%，水源地的开采量是完全有保障的［3］。

3 水源地保护方案

3． 1 现状供水环境

格尔木市二期水源地属于大型孔隙潜水水源地，含水层为透水性极强的第四系冲洪积砂砾卵石。水源地距格尔木人工河约700 m，地表水与地下水有密切的水力联系，因而地下水水质受地表水影响较大。青藏公路109国道与河流间分布着一条成品油输油管线，输油管线一旦漏油，地表水和地下水受到污染的可能性大;在水源地南侧3．5 km～4．0 km范围附近分布一条花土沟—格尔木原油输油管线，2007年曾发生过盗油事件，盗油后遗留的孔洞渗漏原油，形成对地下水的污染源。据《青海地下水污染现状评价》资料(青海省环境监测总站)，格尔木—拉萨输油管线，北起格尔木、南抵拉萨，担负着油料输送任务。一方面，由于管线超期服役，管道破损，“跑、冒、滴、漏”现象较多;另一方面，各加压泵站清洗管道的废液直接排放，从而造成格尔木河及其冲洪积扇地下水一定程度的污染。

通过取样化验分析，格尔木冲洪积扇地下水中石油类含量为0．13 mg/L ～1．275 mg/L，样品检出率100%，超标率70%，一般超过标准(0．05 mg/L)7．8倍。其污染范围:南抵乃吉里水电站，北至青新公路，沿其冲洪积扇轴线呈南窄北宽(最宽处8 km)分布，面积约 80 km2［2］。

现状条件下水源地仅水厂有围墙围护，水源地周围均为戈壁滩，闲散人员可随意进出水源地。由于含水层为大颗粒、松散、渗透性强的砂砾卵石层，水质极易受到污染。

在开发地下水过程中应加强水源地上游及其附近的环境保护，不能因为水源地上游无大的工矿企业、无工业污染源、无人口密集的村庄，就忽视对地下水水质的防护措施，该地区就曾有输油管线发生渗漏对水源地造成污染的先例。因此，应引起有关部门的高度重视，今后必须加强对输油线路的管理，并在水源地的使用过程中加强环境保护工作［2］。

3． 2 水源地保护

3．2．1 水源地保护方案的划分

格尔木水源地属于大型的孔隙潜水水源地，按HJ/T 338-2007，孔隙潜水型水源地地层为砂砾卵石，采用数值模型方法，模拟计算污染物的捕获区范围，一级保护区以地下水取水井为中心，溶质点迁移100 d为半径所圈定的范围，二级保护区为一级保护区以外，溶质点迁移1 000 d的距离为半径所圈定的范围，该水源地岩性结构较简单，自地表向下为连续沉积的卵砾石层，厚度大于200 m，地下水位埋深36 m。上部边界呈开放式，自地表至潜水含水层之间没有屏障，含水层上部包气带的粘性土含量较少，对有害物质的吸附与自净能力有限，若保护不当，极易遭受污染。综合水源地的地理位置、水文、气象、地质特征、水动力特性、水域污染类型、污染特征、污染源分布、水源地规模及现有的资料、技术条件，运用数值模拟计算公式。

水源地地下水运动控制方程可用下面微分方程描述:

式中:SS——给水度，L-1;

H——地下水水位，L;

Kx，Ky，Kz——x，y，z方向上的渗透系数，LT-1;

t——时间，T;

qs——源汇项，T-1;

M——含水层厚度，L;

q(x，y)——流量边界单宽流量函数，L2T-1;

H1(x，y，z，t)——已知水位边界函数，L。

地下水运动数值模型:

用有限差分数值方法对上述地下水运动微分方程进行求解，计算范围近似按二级保护区范围的两倍估算，以确保水源地明显漏斗影响区包含在内。考虑到该水源地含水层渗透系数较大，为保证计算精度，空间部分步长取50 m。选用Processing Modflow(瑞士)地下水运移模拟程序求解，在数值模型计算开采井捕获带范围的基础上，考虑到便于管理、易操作性，确定一级保护区面积为3．623 km2，开采井距上游和下游保护界限的距离分别为1．28 km 和0．90 km;二级保护区面积为 29．785 km2，开采井群距上游和下游保护界限的距离分别为6．0 km和1．95 km［1］。

3．2．2 水源地保护措施

水源地保护工程方案是在饮用水水源保护区建立隔离防护、综合整治、修复保护体系。禁止一切破坏水环境生态平衡的活动以及破坏水源林、护岸林，与水源保护相关植被的活动。禁止向水域倾倒工业废渣、城市垃圾、粪便及其他废弃物。为达到此目的，主要采用以下三种方法对水源地进行保护:

1)工程措施。

隔离防护是指通过在保护区边界设立物理或生物隔离设施，防止人类活动等对水源地保护和管理的干扰，拦截污染物直接进入水源保护区。为此根据格尔木水源地的具体情况决定采用花式围墙对一级保护区进行围护，围墙长度6．825 km;在二级保护区边缘设置护栏网，围栏长21．326 km，在二级保护区东侧沿青藏公路西侧与格尔木河之间设立警示牌。

2)生态保护措施。

生态保护措施是水源地保护的根本性措施，也是保护水源的长久之计。在陆地生态系统中，地表植被和人类活动与水源水量和水质有着密切的关系。在植被覆盖率高的地区由于树木、草地对降雨溅蚀的滞缓作用，有利于土壤水分的入渗，良好的植被覆盖能减缓降雨径流的汇流速度，增加入渗量，具有涵养水源、调节径流的作用。在水源地一、二级保护区内种植生态防护林，对水源地进行保护。

3)综合整治。

综合整治是指通过对保护区内现有点源、面源、内源、线源等各类污染源采取综合治理措施，对直接进入保护区的污染源采取分流、截污及入河、入渗控制等工程措施，阻隔污染物直接进入水源地水体。

在井群的影响半径之内不得修建渗水厕所，本着以人为本的原则，通过综合考察，可修建泡沫生态厕所或免水冲打包厕所以解决水厂工作人员生活所需。

4 结论与建议

格尔木市二期水源地周边及上游没有大型的工矿企业，这也是水源地保护的有利条件，投资少量的资金对水源地进行保护即可达到最大的效果。

划定水源地一级保护区3．623 km2，周长6．825 km;二级保护区 29．785 km2，周长 21．326 km。

强化政府对水源地的垂直管理，在水源地建立水统一管理，重点协调水、环境、城建、林业、农业、气象等机构的关系，形成节水、保水、洁水的管理机制。

加强管理，加大宣传节水力度。增加水源地综合管理的资金投入。强化领导管理，提升与水有关的管理机构的管理地位，强化其水资源产权代言人的地位和职权。同时加强对供水管理人员的技术培训工作。

加强水质的自动监测工作，提高应对突发事件的能力［2］。

［1］ HJ/T 338-2007，饮用水水源保护区划分技术规范［S］．

［2］ 李西宁，梁志祥．青海省重点城市饮用水水源地保护实施方案［Z］．青海906工程勘察设计院，2009．

［3］ 赵海生，张 晶．长治市乡镇饮用水源保护现状分析［J］．山西建筑，2010，36(30):188-189．

［4］ 刘永宏，王文科．青海省格尔木市水源地(二期工程)供水水文地质勘探报告［R］．青海省柴达木综合地质勘查大队，1999．