福州集中式饮用水源保护区回顾性评价及调整研究

江 华

(福州市环境科学研究院，福州 350011)

前 言

饮用水源安全直接关系到人民群众的生命健康和社会稳定大局，最容易成为各类水环境问题的焦点，具有很强的社会影响放大效应[1]。饮用水源保护区既是生态环境保护红线，也是生态环境管理和执法边界，建立饮用水源保护区制度是开展饮用水源环境保护与监管的重要着力点和重要抓手，有效划定饮用水源保护区对强化水源管理、保障水质安全具有重要意义[2]。

饮用水源保护区的划分是一项集自然、社会经济和技术因素于一体的复杂工作[3]，近年来不少学者都对不同类型的饮用水源保护区划定开展研究。李云祯等利用直角坐标系推流二维浓度模拟河道COD、氨氮浓度沿程分布和污染源分布，计算确定河流水源地各级保护区的最大纵向扩散长度，划定了四川某河流型饮用水源保护区[4]；许冠东等人采用经验值法、环境问题分析法和风险缓冲带计算法，提出了平原人工自流灌区饮用水水源保护区划分方法思路[5]；赵红梅等人采用公式法与数值模拟法对地下水流场进行模拟，划定地下饮用水源保护区[6]。目前对饮用水源地的调整研究局限于单一类型，由于缺少全面的系统调查和研究，对大范围不同类型的水源地梳理及调整研究还较少，本文在全面调查福州市现有水源地的划分方法和水质状况，并结合在建调水工程，提出了有效、科学的水源地调整方案。

1 研究区域概况

福州地处东南沿海，东部丘陵平原相间，南部为盆地，西部为中低山地，北部为山地，地势从西南向东倾斜。山地和丘陵分别占32.41%和40.27%，闽江横贯市区东流入海[7]。福州市地表水资源量72.58亿m3，可满足全市用水需求，人均水资源拥有量1 002 m3，2018年全市年供水总量为33.48亿m3，目前福州市划定的饮用水源保护区均以地表水为主。

福州市乡镇级以上集中式饮用水源保护区除敖江水源保护区(含观音阁水源保护区)于2000年12月以省政府令的形式划定外，其余水源保护区均以省政府批复的形式划定。自2002年11月省政府批复福州市区生活饮用水地表水源保护区划定方案始，至2019年12月底共批复划定115个乡镇级以上集中式饮用水源保护区(表1)，其中地市级5个，县级13个，乡镇级97个。

表1 福州市饮用水源保护区划定基本信息Tab.1 Basic information of the drinking water source protection area in Fuzhou city

2 饮用水源保护区回顾性评价

2.1 水源区划分方法评价

2.1.1 评价方法

根据《饮用水水源保护区划分技术规范》(HJ338-2018)规定的水源保护区水域和陆域的划分方法(表2)[8-9]，对福州市115个饮用水源保护区的批复范围按照河流型、湖库型、湖库型+河流型进行分类统计，提取关键字并对部分相近表述进行合并归类；此外，为满足统计有效性，对样本数较少的河流型+湖库型(3个)、准保护区(3个)进行单独分析。

表2 饮用水源保护区一般划定方法Tab.2 General delineating methods for the drinking water source protection area

2.1.2 评价结果

基于分类统计方法，福州市现有115个饮用水源保护区的划分方法的统计结果见图1。由图1可知：福州市饮用水源保护区水域的划定主要是类比经验法，而陆域的划分则用上了类比经验法、地形边界法、缓冲区法等3种方法。其中HJ338-2018中河流型一级保护区水域划定经验“取水口下游100m至上游1 000m”，占河流型一级水域划定经验的35.9%；河流型一级保护区陆域划定经验“外延50m”和“外延50m，遇防洪堤以堤为界”分别占河流型一级陆域划定经验的30%和5%。河流型二级水域划定中，HJ338-2018中明确提及的“下游300m至上游3 000m”划定经验仅1例，河流型二级陆域中有2例“整个汇水流域”和3例“外延至防洪堤或路”，占比相对较少。湖库型饮用水源保护区一级水域则相对较多，用到“库区全部水域”或相近的占84.8%，陆域用到“外延200m”或“一定高程线以下”或相近表述的占64.7%。

图1 河流型和湖库型饮用水源保护区划定范围统计图Fig.1 Statistical map of the delineating scope of river-type and lake-type drinking water source protection area

2.1.3 存在问题及原因分析

2.1.3.1 部分水源保护区划定范围过大，增加管理难度。如马尾水厂饮用水源保护区，其供水主体白眉水库(有效库容1500万m3)为中型水库，按照HJ338山区型中型水库二级保护区的划定范围应为水库周边山脊线以内(一级保护区以外)及入库河流上溯不小于3 000m的汇水区域，而当前的划定范围为白眉水库整个汇水区域。如按HJ338二级保护区的范围应为23.76km2，而现有二级保护区范围为61.74km2。马尾水厂水源保护区邻近福州主城区，且与鼓岭国家旅游度假区规划范围有重叠。2018年福州市主城区(五城区、不含长乐)建成区面积为267.69km2，主城区盆地内用地已基本饱和，需向东南长乐滨海方向扩展。而邻近主城区的马尾水厂二级保护区外围区域，存在不少适宜开发建设的用地，因此在土地资源紧张的情况下，社会经济发展和水源保护区矛盾冲突问题日益显著，影响地方政府和当地村民保护水源的积极性。

2.1.3.2 水源保护区未根据实际地物情况确定，缺乏落地可行性。如观音阁水源保护区，保护区按照水域外延100m划定，而未考虑临近的防洪堤等永久性的明显标志为界，不仅不便于勘界定标，也对围挡建设和保护区管理造成困难。

2.1.3.3 感潮河段水源保护区未按规范设置，影响供水安全。闽江口为强潮陆相河口，潮型为半日潮，河口区咸淡水交汇区的盐度受潮汐强度、径流的影响[10]。研究表明，2003年咸潮影响已达大樟溪口附近，枯水期咸潮影响上界已到达义序水厂取水口河段[11]。虽然处于闽江感潮河段上义序水厂、东南区水厂、马尾备用水源地均已取消，但城门、峡南、炎山水源保护区(图2)仍受此影响。

图2 福州感潮河段饮用水源保护区分布图Fig.2 Distribution of drinking water source protection area in Fuzhou tidal reach

目前福州市的问题水源保护区均在规范HJ338出台之前划定，历史划分与新规范不相适应的矛盾日益显现[12]，一定程度上阻碍了城市的水生态文明建设。

2.2 水源区水质状况评价

2.2.1 资料来源

水质总体评价来源于2009～2018年度福州市重点流域水环境质量状况通报和水源地评估报告；氯化物监测数据来源于福建省生态云饮用水源地水质现状监控平台各水质自动站实时上传数据；铁含量监测数据来源于各饮用水源保护区常规监测数据。

2.2.2 水质状况

2009～2019年福州市饮用水源水质达标统计见表3，由表3可知，各级别饮用水源水质达标总体呈上升趋势，自2016市、县两级达标率均达到100%，乡镇级饮用水源地还存在超标情况，主要是由于部分水源地特殊水质的超标情况。

表3 2009～2019年福州市饮用水源水质达标率统计表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标不容乐观。经调查，炎山、峡南自动站监测因子中无氯化物，城门、飞凤山、原厝、大樟溪、观音阁五个水站则不同时间起开展氯化物实时监测。根据五个水站氯化物实时监测图可知(图3)，原厝站氯化物为0.0～15.01mg/L，平均值为5.0mg/L；大樟溪站为0.3～58.2mg/L，平均值7.00mg/L；观音阁站为0.29～114.48mg/L，平均值6.15mg/L；飞凤山氯化物为7.63～15.58mg/L之间，平均值9.75mg/L。这四个水源地氯化物均小于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中氯化物(以CL-计)250mg/L的标准限值，虽受潮汐作用影响，但潮汐作用不会导致取水口氯化物超标。而城门水站氯化物波动达到0.03～498.70mg/L之间，虽然平均值(198.99mg/L)可满足250mg/L的标准限值要求，但基本上涨潮期氯化物均超标，位于该点下游的峡南、炎山水源地在线监测虽无氯化物指标，但氯化物的影响肯定更甚于城门水站。

其次，部分乡镇级水源保护区铁元素超标严重，如A地某水源地监测铁超标0.43倍，B地不同流域的两个水源地铁分别超标1.07倍、1.83倍，C地某水源地铁超标0.9倍。上述水源地分属不同流域，经过现场调查，铁元素超标水源地周边没有相关矿产开发和工业企业污染，初步判定为天然背景值较高。

图3 感潮河段氯化物在线实时监测变化趋势分析图Fig.3 Trend analysis of online real-time monitoring of chloride in tidal reach

3 饮用水源保护区调整方案

水源保护区划定是否科学、合理是保障水源地用水安全的重要手段，基于研究区域饮用水源保护区划分方法和水质达标状况的回顾性评价可知，目前福州市的问题水源区划分方法存在不科学性，划分成果存在不合理性，因此，本文从水源地有效管理和定量化划分的技术角度，对现有问题水源保护区提出科学的调整方案。

3.1 对于HJ338发布前已批复划定的水源保护区，应在水源保护区勘界定标中根据自然地貌特征和行政区划等情况，对保护区边界进行必要的调整、细化、落地，确保划定的保护区范围在管理操作层面更加可行性。

3.2 采用HJ338推荐的二维水质模型计算法计算250mg/L以上氯化物影响区域，区域内不再新增饮用水源保护区。根据有关研究，在最小生态流量308m3/s条件下，氯化物250mg/L对应的0.45ppt 盐度值咸潮界闽江南港位于义序水厂下游1.38km，北港咸潮界越过魁岐断面并上溯0.65km[13]。加快福州市“一闸三线”工程建设，以闽江竹岐、大樟溪莒口优质水源替换城门、炎山、峡南水源[14]。工程建成后，将城门、炎山、峡南水源保护区取消或调整为备用水源地。“一闸三线”建成实施后，则需要及时根据新的水文条件重新模型计算咸潮界范围，以指导今后感潮河段水源保护区的设置。

3.3 对划定不够规范的市、县级水源保护区开展区划调整，如马尾水厂按照山区型中型水库调整二级保护区；观音阁水源保护区作为河流型水源地，应以便于实施环境管理为原则[15]，以可阻挡污染物进入保护区的公路或防洪堤为界，调整保护区。

3.4 对于现行技术规范，建议增加供水保证率、取水有效性的要求，如现有的像城门水厂保护区之类的取水口，按照均值评价水源地可以达标，属于达标水源。但实时数据表明，该水源地一半的时间受咸潮影响，氯离子超标不能取水，难以达到供水保证率的要求。此外，在勘界方面需进一步细化，以更好的促使保护区边界落地。目前2018年新规范出台以来，各地逐步开展水源地勘界定标工作，但规范中内容仅一段，缺乏指导细则。

4 结 论

本文对福州市现有115个水源保护区的历史划分方法和水质达标状况进行了科学评价，结果表明除了历史划分方法的矛盾性外，感潮区域、部分乡镇级的水源保护区存在氯化物和铁元素超标的问题。为满足新形势下饮用水源保护区管理的需要，对现有水源保护区进行科学调整势在必行。以保证水源地的有效管理和定量化划分技术作为科学调整水源地的核心技术准则，可确保调整的保护区更具管理可行性和用水安全性。此外，应定期开展保护区划定合理性的回顾性评估，以便及时的发现问题解决问题，保障饮用水源保护区的长序安全。