地下水水源地保护区划分方法研究

　　基于时间的经验值法是由德国科学家克诺尔于1932年提出来的，他对饮用水中病原体的生存时间进行详细研究后发现绝大多数病原体在饮用水中的生存时间不超过50天，从而建立了“50日流程等值线”理论，并将此范围划分为一级保护区范围[3];基于距离的经验值法是由英国科学家于1984年提出来的，它以水源地开采井为中心建立半径3km圆形保护区，该方法也经常用于水资源保护区的划分。

　　在我国，对地下水水源地保护区的划分研究起步较晚，划分方法也主要是参照发达国家的经验值法，根据我国地下水资源的特点，在《饮用水水源保护区划分技术规范》中，对地下水源保护区范围的经验值提出了建议，详细信息请参见表2[4]。

　　表2孔隙水潜水型水源地保护区范围经验值

　　经验值法成本相对较低，划分速度快，可以在短时间内对大量水资源地保护区进行快速划分，但由于经验值法技术单一、准确的较差，仅适用于地质结构相对简单的小型潜水水源保护区的划分。

　　3.2计算半径法

　　相比于经验值法而言，计算半径法更准确，在确定迁移时间(TOT)标准的条件下，基于抽水井每单位时间的开采量，采用质量守恒原理确定保护区的半径(R)：

　　与经验值法相比计算半径法效率高、成本低、准确度高、技术简单，在水源地保护区划分中得到了广泛运用。但是，由于计算半径法没有讲污染物迁移这一因素考虑在内，其准确性不是很高，在非均匀介质各向异性或存在显着水力边界的区域中准确的相对较低。

　　3.3解析模型法

　　解析模型法是于20世纪80年代末和90年代初提出来的，其运用前提条件是将区域水文地质条件进行简化处理，将含水层系统简化为理想的含水层模型，包括区域边界条件、抽水井的分布、压力或含水层的类型和形式。在20世纪80年代末和90年代初，解析模型法成为划分地下水源保护区的主要方法，开发的分析模型包括CAPZONE模型和UWPATH模型，以及RE-SSQC和DREAM等半分析模型[5]。近年来，国内外对分析模型法进行了大量的案例研究和论证，如初步解析解和变边界渗流模型的数值解，以及利用傅里叶变换推导出解析解。但是，还尚未应用于水源保护区域的划分，仅是单纯的井流求解问题。

　　3.4数值模拟法

　　数值模型方法非常适用于划分具有复杂边界条件和水文地质条件的区域，如非均质含水层系统、潜水含水层、非稳定流以及分布多个注入井和抽水井的含水层系统。计算时需要在模型中输入水文地质参数包括：渗透系数、孔隙度、含水饱和度、补给率、含水层形状和水文地质边界条件。随着对水源保护区保护要求的不断提高，数值模拟方法的应用日益广泛。

　　在早期，以迁移时间(TOT)为界限的数值模拟方法定义水源保护区时，通常认为将含水层考虑为二维多孔介质进行建模。随着时代的发展，地下水数值模拟变得越来越复杂，考虑到水在含水层中以非稳定流形式运动的特性，近年来，使用数值模拟来划定水源保护区已成为研究的热点。

　　数值模拟法精度较高，适用于任何水文地质条件。然而，其成本高，对水文地质和建模方面要求技术水平高，并且所需结果的准确性越高，成本也越高。由于受划分网格的尺寸和密度限制，评价取水井周围影响半径范围时，不如解析法适用。

　　4.结论

　　本文对地下水水源保护区划分方法——经验值法、公式计算法、解析模型法和数值模拟法的基本原理和适用特征进行了详细介绍，通过对地下水水源地保护区划分研究对地下水资源的保护起着重要作用，同时也为水源地保护区划分方法提供一定参考依据。

　　参考文献：

　　[1]李建新，唐登银.生活饮用水地下水源保护区的划定方法—英国的经验值法与实例[J].地理科学进展，1999，18(2)：15-17.

　　[2]宋吉明.辽宁省水库饮用水水源保护区的设置与划分[J].环境科技，1992，12(3)：22-24.

　　[3]李建新.我国水源保护区的问题研究[J].环境保护科学，2000，26(4)：21-22.

　　作者简介：陈京鹏，生于1991年，男，汉族，河北省临城县人，本科，助理工程师，研究方向：地下水、水工环、地下水污染、水源地保护等