保护区划分的数值模型
由于水源地属性类别众多，而且不同水源地自身的水文地质条件和开采状态差异较大，本书拟通过建立技术筛选方法的指标评价体系，根据不同地下水型水源地的实际情况，例如，水源地规模、含水层赋存地点、抽水井分布密度、人员技术条件等描述该水源地实际情况的因素中，选择恰当的因素作为计算因子，分别对每个参数赋予一定的权重和评分，然后根据指标评价方法的计算公式，通过特点方法计算得出该水源地的指标评分，根据该评分从上述几种保护区划分方法中选择出相对应的方法，这样所筛选出的方法就充分考虑了该水源地的详细分类属性及当地实际情况，有利于实现保护区划分的科学性。
本书将建立的指标体系方法命名为HEARLAW模型，通过对7项影响水源地的主要参数进行权重赋值和评分，通过特定的计算计算得出对应的指标评分，然后根据评分选择适合水源地的保护区划分方法。
HEARLAW模型所选择影响水源地保护区划分的7项参数指标为：
H（Hydrogeological Condition）：水文地质条件复杂性；
E（Exploitation）：水源地开采规模；
A（Aquifer）：含水层介质类型；
R（Risk）：水源地污染风险；
L（Location）：赋存地点；
A（Accuracy）：精度需求及技术水平；
W（Density of Well）：开采井分布密度。
综合上述7项参数指标名称将该方法命名为HEARLAW模型，HEARLAW指标使用数字大小表示，由权重、范围和评分三部分组成（表5.2）。
表5.2 HEARLAW指标体系中各个评价参数及其权重表
权重：每一个HEARLAW评价指标根据其在保护区划分方法选择中的影响作用大小都赋予一定的权重，取值为1～5，最重要的评价参数取5，最不重要的取1；
范围：对于每一个HEARLAW评价参数来说，根据其对保护区划分方法选择的影响作用大小可以分为不同的范围（数值型指标）和类别（文字描述型指标）；
评分：每个HEARLAW评价参数都可以用指标来量化这些数值范围和类别对保护区划分方法选择的影响作用，取值范围为1～5，分别对应每一评价参数的变化范围或类别。
HEARLAW地下水脆弱性指数为以上7项指标的加权总和，由下式确定：
地下水型饮用水水源地保护与管理：以吴忠市金积水源地为例
式中：Si——HEARLAW指数；
Wj——因子j的权重；
Rj——因子j的得分。
根据计算得出的HEARLAW指数就可以为指定的地下水水水源地选择恰当的保护区划分方法，HEARLAW指数越大越偏向于复杂的划分方法，其对各种条件要求最高，准确性也最高，反之则是简单的划分方法，对各种条件要求低，准确性较前者为低。HEAR-LAW指数的最小值为23，最大值为115，指数从小到大依次选择的地下水型水源地保护区划分方法分别是：经验值法、经验计算公式法、圆柱法、分析法、解析模型法、数值模拟法。HEARLAW评价指标的范围和评分见表5.3。
表5.3 污染源危害分级表
5.4.2.1 水文地质条件复杂性
这里所述的水文地质条件复杂性主要针对水源地含水层而言，通常指代下列几项：单一含水层还是多含水层；均质各向同性还是非均质各向异性；含水层形状是否规则；含水层是否等厚；边界条件是否可以概化描述。限定5项都是简单条件时评分为1，每复杂一项则评分加1，最复杂条件下评分为5。复杂性参数在保护区划分方法的选择中起着非常重要的作用，它可以直接影响方法的选择，因此给予最高权重。
5.4.2.2 水源地开采规模
按照开采规模可以将水源地分为小型水源地（日开采量小于等于1×104m3）、中型水源地（日开采量大于 1×104m3小于 5×104m3）和大型水源地（日开采量大于 5×104m3）。通常情况下大型水源地一般地质条件较中小型水源地复杂，其在水源地保护区划分方法的选择中起着比较适中的作用，因为有时也会存在水文地质条件较简单的水源地。
5.4.2.3 含水层介质类型
依据含水层介质类型的区别可以将地下水型水源地划分为孔隙水水源地、裂隙水水源地及岩溶水水源地。通常使用的一些保护区划分方法可以很好地适用于孔隙水水源地，但是裂隙水水源非均质性较强，地下水流动受裂隙影响明显，在裂隙发育强烈的地区，使用数值模型法能够较其他方法更恰当的描述保护区范围。而岩溶水水源地尽管是理想的供水水源地，但是它们通常构造复杂多样，含水介质具有很强的不均一性，且不同空隙间可能存在不同程度的水力联系，这种情况下数值模型法同样较其他方法更能准确描述保护区的范围。由于含水层介质类型非常强烈的影响着保护区划分方法的选择，因此给予其较高权重。
5.4.2.4 污染风险
污染风险是指水源地可能受到污染的危险程度。操作上，可以使用简单评价法来描述污染源危害分级，即表5.4所示，分别针对当地可能影响水源地水质的污染源做详细调查，确定污染源危害种类，然后根据其特点确定灾害等级，当污染源类型不止一种时，其评分取最高值。如果技术储备足够，可以考虑采用基于地下水危害等级耦合固有脆弱性获取的污染风险。污染风险越高，对保护区划分越是要谨慎，要求也就越高，故给予其最高权重。
表5.4 HEARLAW评价指标的范围（类型）和评分表
5.4.2.5 赋存地点
地下水型水源地按照赋存地点可以分为：平原地区水源地、傍河地区水源地、山前冲洪积扇补给区水源地、地下水溢出带水源地、沿海地区水源地。根据上文所述，不同赋存地点的水源地应当因地制宜选择恰当的保护区划分方法，并依据当地实际情况灵活的对保护区范围进行改变以更适应当地水源地保护。由于赋存地点的多样性，因此建议给予其适中的权重。
5.4.2.6 精度需求及技术水平
这里的精度需求指的是水源地所在地对保护区划分结果精确度的需求，例如有些重要水源地其保护区范围需要相当精确及有效，这时条件具备情况下可以考虑数值模拟法；有些水源地可能地位不甚重要，或者周边条件简陋原始，精度对该水源地保护区不甚重要，此时就可以依据具体情况选择简易的划分保护区划分方法。所谓技术水平是指划分保护区的操作人员技术水平，我国国土面积辽阔，各地经济发展不均衡，各地从业人员水平必然也是参差不齐，不能强求技术不够的工作人员去使用对技术要求较高的划分方法，因此，保护区划分方法的选择也要考虑其可操作性及便利性。相较于其他指标，本指标对保护区划分方法的影响相对要小，因此给予其最小权重。
5.4.2.7 开采井分布密度
根据水源地抽水井的多少和分布密度，可以将其分为分散式和集中式水源地。分散式供水水源地是比较简单的情况考虑单井然后综合即可。对于集中式供水水源地，则需要考虑井群间距离和一级保护区半径的大小问题，当井群间距离小于一级保护区半径的2 倍时，井群的地下水流场会相互干扰，不再是独立的单个取水井形成地下水流场，因此不宜使用简化的计算公式来划分保护区，建议使用解析模型或数值模拟法求解，若无条件时则可以考虑经验值或公式计算法来简化划分。此指标对保护区划分影响取较小权重。
依据HEARLAW评价指数计算公式，得出HEARLAW指数结果从23～115，指数从小到大，代表着水源地保护区所需划分方法的复杂性需求越来越大，可选择的保护区划分方法从简单到复杂依次是：经验值法、经验计算公式法、圆柱法、分析法、解析法、数值模拟法。分析这几种方法的优劣之处、相互转化关系及复杂程度后，可以基本得出HEAR-LAW指数范围对应的保护区划分方法选择（表5.5）。
表5.5 HEARLAW指数范围对应的保护区划分方法表
结合上文，对于具体的地下水型水源地保护区划分，可以依据如下步骤依次进行：
1）确定要进行保护区划分的水源地，制订工作计划；
2）明确工作人员技术层次及工作精度要求，收集水源地相关水文地质信息及各种相关资料；
3）按照HEARLAW模型进行指数评价计算，对各项参数进行分类，评分，计算HEAR-LAW指数；
4）依据HEARLAW指数筛选恰当的水源地保护区划分方法；
5）按照水源地的赋存地点，在保护区划分时依据水源地子分类不同因地制宜。
具体流程如图5.7所示：
图5.7 地下水型饮用水水源地保护区划分工作的实施流程图
综上所述，通过使用HEARLAW指数评价方法可以为指定地下水型水源地选择恰当的水源地保护区方法，它通过对水源地开采规模、水文地质条件复杂性、污染风险、含水层介质类型、赋存地点、精度需求及技术条件和抽水井分布密度这7项指标分布赋予权重，按照相应的范围和类别给予评分，然后依据公式计算得出HEARLAW指数，然后选择对应的水源地保护区划分方法，这样筛选得出的保护区划分方法较之《规范》中所宽泛提到的保护区划分方法考虑了更多参数，同时综合了保护区划分的规范性、便利性、经济性，使得各种方法的使用更具有针对性，为后续《规范》的改进提供了一条指引的道路。
饮用水水源保护区划分技术规范
前 言
为贯彻《中华人民共和国水污染防治法》和《中华人民共和国水污染防治法实施细则》，防治饮用水水源地污染，保证饮用水安全，制定本标准。
本标准规定了地表水饮用水水源保护区、地下水饮用水水源保护区划分的基本方法和饮用水水源保护区划分技术文件的编制要求。
本标准为首次发布。
本标准为指导性标准。
本标准由国家环境保护总局科技标准司提出。
本标准起草单位：中国环境科学研究院。
本标准国家环境保护总局2007 年1 月9 日批准。
本标准自2007 年2 月1 日起实施。
本标准由国家环境保护总局解释。
饮用水水源保护区划分技术规范
1 范围
本标准适用于集中式地表水、地下水饮用水水源保护区（包括备用和规划水源地）的划分。农村及分散式饮用水水源保护区的划分可参照本标准执行。
2 规范性引用文件
本标准内容引用了下列文件中的条款。凡是不注日期的引用文件，其有效版本适用于本标准。
GB 3838-2002 地表水环境质量标准
GB 5749 生活饮用水卫生标准
GB 15618 土壤环境质量标准
GB/T14848 地下水质量标准
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。
3.1 饮用水水源保护区
指国家为防治饮用水水源地污染、保证水源地环境质量而划定，并要求加以特殊保护的一定面积的水域和陆域。
3.2 潮汐河段
指河流中受潮汐影响明显的河段。
3.3 潜水
指地表以下第一个稳定隔水层以上，具有自由水面的地下水。
3.4 承压水
指充满两个隔水层之间的含水层中的地下水。
3.5 孔隙水
指赋存并运移于松散沉积物颗粒间孔隙中的地下水。
3.6 裂隙水
指赋存并运移于岩石裂隙中的地下水。
HJ/T338—2007
3.7 岩溶水
指赋存并运移于岩溶化岩层中的地下水。
4 总则
4.1 水源保护区的设置与划分
4.1.1 饮用水水源保护区分为地表水饮用水源保护区和地下水饮用水源保护区。地表水饮用水源保护区包括一定面积的水域和陆域。地下水饮用水源保护区指地下水饮用水源地的地表区域。
4.1.2 集中式饮用水水源地（包括备用的和规划的）都应设置饮用水水源保护区；饮用水水源保护区一般划分为一级保护区和二级保护区，必要时可增设准保护区。
4.1.3 饮用水水源保护区的设置应纳入当地社会经济发展规划和水污染防治规划；跨地区的饮用水水源保护区的设置应纳入有关流域、区域、城市社会经济发展规划和水污染防治规划。
4.1.4 在水环境功能区和水功能区划分中，应将饮用水水源保护区的设置和划分放在最优先位置；跨地区的河流、湖泊、水库、输水渠道，其上游地区不得影响下游（或相邻）地区饮用水水源保护区对水质的要求，并应保证下游有合理水量。
4.1.5 应对现有集中式饮用水水源地进行评价和筛选；对于因污染已达不到饮用水水源水质要求，经技术、经济论证证明饮用水功能难以恢复的水源地，应采取措施，有计划地转变其功能。
4.1.6 饮用水水源保护区的水环境监测与污染源监督应作为重点纳入地方环境管理体系中，若无法满足保护区规定水质的要求，应及时调整保护区范围。
4.2 划分的一般技术原则
4.2.1 确定饮用水水源保护区划分的技术指标，应考虑以下因素：当地的地理位置、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、排水区分布、水源地规模、水量需求。其中：
地表水饮用水源保护区范围应按照不同水域特点进行水质定量预测并考虑当地具体条件加以确定，保证在规划设计的水文条件和污染负荷下，供应规划水量时，保护区的水质能满足相应的标准。
地下水饮用水源保护区应根据饮用水水源地所处的地理位置、水文地质条件、供水的数量、开采方式和污染源的分布划定。各级地下水源保护区的范围应根据当地的水文地质条件确定，并保证开采规划水量时能达到所要求的水质标准。
4.2.2 划定的水源保护区范围，应防止水源地附近人类活动对水源的直接污染；应足以使所选定的主要污染物在向取水点（或开采井、井群）输移（或运移）过程中，衰减到所期望的浓度水平；在正常情况下保证取水水质达到规定要求；一旦出现污染水源的突发情况，有采取紧急补救措施的时间和缓冲地带。
4.2.3 在确保饮用水水源水质不受污染的前提下，划定的水源保护区范围应尽可能小。
4.3 水质要求
4.3.1 地表水饮用水源保护区水质要求
4.3.1.1 地表水饮用水源一级保护区的水质基本项目限值不得低于GB 3838-2002 中的Ⅱ类标准，且补充项目和特定项目应满足该标准规定的限值要求。
4.3.1.2 地表水饮用水源二级保护区的水质基本项目限值不得低于GB 3838-2002 中的Ⅲ类标准，并保证流入一级保护区的水质满足一级保护区水质标准的要求。
4.3.1.3 地表水饮用水源准保护区的水质标准应保证流入二级保护区的水质满足二级保护区水质标准的要求。
4.3.2 地下水饮用水源保护区水质要求
地下水饮用水源保护区（包括一级、二级和准保护区）水质各项指标不得低于GB/T14848 中的Ⅲ类标准。
5 河流型饮用水水源保护区的划分方法
5.1 一级保护区
5.1.1 水域范围
5.1.1.1 通过分析计算方法，确定一级保护区水域长度。
5.1.1.1.1 一般河流型水源地，应用二维水质模型计算得到一级保护区范围，一级保护区水域长度范围内应满足GB 3838-2002Ⅱ类水质标准的要求。二维水质模型及其解析解参见附录B，大型、边界条件复杂的水域采用数值解方法，对小型、边界条件简单的水域可采用解析解方法进行模拟计算。
5.1.1.1.2 潮汐河段水源地，运用非稳态水动力-水质模型模拟，计算可能影响水源地水质的最大范围，作为一级保护区水域范围。
5.1.1.1.3 一级保护区上、下游范围不得小于卫生部门规定的饮用水源卫生防护带1) 范围。
5.1.1.2 在技术条件有限的情况下，可采用类比经验方法确定一级保护区水域范围，同时开展跟踪监测。若发现划分结果不合理，应及时予以调整。
5.1.1.2.1 一般河流水源地，一级保护区水域长度为取水口上游不小于1000 米，下游不小于100 米范围内的河道水域。
5.1.1.2.2 潮汐河段水源地，一级保护区上、下游两侧范围相当，范围可适当扩大。
5.1.1.3 一级保护区水域宽度为5 年一遇洪水所能淹没的区域。通航河道：以河道中泓线为界，保留一定宽度的航道外，规定的航道边界线到取水口范围即为一级保护区范围；非通航河道：整个河道范围。
5.1.2 陆域范围
一级保护区陆域范围的确定，以确保一级保护区水域水质为目标，采用以下分析比较确定陆域范围。1)卫监发[2001]161 号文 生活饮用水集中式供水单位卫生规范
5.1.2.1 陆域沿岸长度不小于相应的一级保护区水域长度。
5.1.2.2 陆域沿岸纵深与河岸的水平距离不小于50 米；同时，一级保护区陆域沿岸纵深不得小于饮用水水源卫生防护2) 规定的范围。
5.2 二级保护区
5.2.1 水域范围
5.2.1.1 通过分析计算方法，确定二级保护区水域范围。
5.2.1.1.1 二级保护区水域范围应用二维水质模型计算得到。二级保护区上游侧边界到一级保护区上游边界的距离应大于污染物从GB 3838-2002Ⅲ类水质标准浓度水平衰减到GB3838-2002Ⅱ类水质标准浓度所需的距离。二维水质模型及其解析解参见附录B，大型、边界条件复杂的水域采用数值解方法，对小型、边界条件简单的水域可采用解析解方法进行模拟计算。
5.2.1.1.2 潮汐河段水源地，二级保护区采用模型计算方法；按照下游的污水团对取水口影响的频率设计要求，计算确定二级保护区下游侧外边界位置。
5.2.1.2 在技术条件有限情况下，可采用类比经验方法确定二级保护区水域范围，但是应同时开展跟踪验证监测。若发现划分结果不合理，应及时予以调整。
5.2.1.2.1 一般河流水源地，二级保护区长度从一级保护区的上游边界向上游（包括汇入的上游支流）延伸不得小于2000 米，下游侧外边界距一级保护区边界不得小于200 米。
5.2.1.2.2 潮汐河段水源地，二级保护区不宜采用类比经验方法确定。
5.2.1.3 二级保护区水域宽度：一级保护区水域向外10 年一遇洪水所能淹没的区域，有防洪堤的河段二级保护区的水域宽度为防洪堤内的水域。
5.2.2 陆域范围
二级保护区陆域范围的确定，以确保水源保护区水域水质为目标，采用以下分析比较确定。
5.2.2.1 二级保护区陆域沿岸长度不小于二级保护区水域河长。
5.2.2.2 二级保护区沿岸纵深范围不小于1000 米，具体可依据自然地理、环境特征和环境管理需要确定。对于流域面积小于100 平方公里的小型流域，二级保护区可以是整个集水范围。
5.2.2.3 当面污染源为主要水质影响因素时，二级保护区沿岸纵深范围，主要依据自然地理、环境特征和环境管理的需要，通过分析地形、植被、土地利用、地面径流的集水汇流特性、集水域范围等确定。
5.2.2.4 当水源地水质受保护区附近点污染源影响严重时，应将污染源集中分布的区域划入二级保护区管理范围，以利于对这些污染源的有效控制。
5.3 准保护区
根据流域范围、污染源分布及对饮用水水源水质影响程度，需要设置准保护区时，可参照二级保护区的划分方法确定准保护区的范围。2）卫监发[2001]161 号文 生活饮用水集中式供水单位卫生规范
6 湖泊、水库饮用水水源保护区的划分方法
6.1 水源地分类
依据湖泊、水库型饮用水水源地所在湖泊、水库规模的大小，将湖泊、水库型饮用水水源地进行分类，分类结果见表1。
表1 湖库型饮用水水源地分类表
水源地类型 水源地类型
水库 小型，V＜0.1 亿m3
湖泊 小型，S＜100km2
中型，0.1 亿m3≤V＜1 亿m3 大中型，S≥100km2
大型，V≥1 亿m3
注：V 为水库总库容；S 为湖泊水面面积。
6.2 一级保护区
6.2.1 水域范围
6.2.1.1 小型水库和单一供水功能的湖泊、水库应将正常水位线以下的全部水域面积划为一级保护区。
6.2.1.2 大中型湖泊、水库采用模型分析计算方法确定一级保护区范围。
6.2.1.2.1 当大、中型水库和湖泊的部分水域面积划定为一级保护区时，应对水域进行水动力（流动、扩散）特性和水质状况的分析、二维水质模型模拟计算，确定水源保护区水域面积，即一级保护区范围内主要污染物浓度满足GB 3838-2002Ⅱ类水质标准的要求。具体方法参见附录B，宜采用数值计算方法。
6.2.1.2.2 一级保护区范围不得小于卫生部门规定的饮用水源卫生防护3) 范围。
6.2.1.3 在技术条件有限的情况下，采用类比经验方法确定一级保护区水域范围，同时开展跟踪验证监测。若发现划分结果不合理，应及时予以调整。
6.2.1.3.1 小型湖泊、中型水库水域范围为取水口半径300 米范围内的区域。
6.2.1.3.2 大型水库为取水口半径500 米范围内的区域。
6.2.1.3.3 大中型湖泊为取水口半径500 米范围内的区域。
6.2.2 陆域范围
湖泊、水库沿岸陆域一级保护区范围，以确保水源保护区水域水质为目标，采用以下分析比较确定。
6.2.2.1 小型湖泊、中小型水库为取水口侧正常水位线以上200 米范围内的陆域，或一定高程线以下的陆域，但不超过流域分水岭范围。
6.2.2.2 大型水库为取水口侧正常水位线以上200 米范围内的陆域。
6.2.2.3 大中型湖泊为取水口侧正常水位线以上200 米范围内的陆域。3)卫监发[2001]161 号文 生活饮用水集中式供水单位卫生规范
6.2.2.4 一级保护区陆域沿岸纵深范围不得小于饮用水水源卫生防护范围。
6.3 二级保护区
6.3.1 水域范围
6.3.1.1 通过模型分析计算方法，确定二级保护区范围。二级保护区边界至一级保护区的径向距离大于所选定的主要污染物或水质指标从GB 3838-2002Ⅲ类水质标准浓度水平衰减到GB 3838-2002Ⅱ类水质标准浓度所需的距离，具体方法参见附录B，宜采用数值计算方法。
6.3.1.2 在技术条件有限的情况下，采用类比经验方法确定二级保护区水域范围，同时开展跟踪验证监测。若发现划分结果不合理，应及时予以调整。
6.3.1.2.1 小型湖泊、中小型水库一级保护区边界外的水域面积设定为二级保护区。
6.3.1.2.2 大型水库以一级保护区外径向距离不小于2000 米区域为二级保护区水域面积，但不超过水面范围。
6.3.1.2.3 大中型湖泊一级保护区外径向距离不小于2000 米区域为二级保护区水域面积，但不超过水面范围。
6.3.2 陆域范围
二级保护区陆域范围确定，应依据流域内主要环境问题，结合地形条件分析确定。
6.3.2.1 依据环境问题分析法
6.3.2.1.1 当面污染源为主要污染源时，二级保护区陆域沿岸纵深范围，主要依据自然地理、环境特征和环境管理的需要，通过分析地形、植被、土地利用、森林开发、地面径流的集水汇流特性、集水域范围等确定。二级保护区陆域边界不超过相应的流域分水岭范围。
6.3.2.1.2 当水源地水质受保护区附近点污染源影响严重时，应将污染源集中分布的区域划入二级保护区管理范围，以利于对这些污染源的有效控制。
6.3.2.2 依据地形条件分析法
6.3.2.2.1 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。
6.3.2.2.2 小型湖泊和平原型中型水库的二级保护区范围是正常水位线以上（一级保护区以外），水平距离2000 米区域，山区型中型水库二级保护区的范围为水库周边山脊线以内（一级保护区以外）及入库河流上溯3000 米的汇水区域。
6.3.2.2.3 大型水库可以划定一级保护区外不小于3000 米的区域为二级保护区范围。
6.3.2.2.4 大中型湖泊可以划定一级保护区外不小于3000 米的区域为二级保护区范围。
6.4 准保护区
按照湖库流域范围、污染源分布及对饮用水水源水质的影响程度，二级保护区以外的汇水区域可以设定为准保护区。
7 地下水饮用水水源保护区的划分方法
地下水饮用水源保护区的划分，应在收集相关的水文地质勘查、长期动态观测、水源地开采现状、规划及周边污染源等资料的基础上，用综合方法来确定。
7.1 地下水饮用水水源地分类
地下水按含水层介质类型的不同分为孔隙水、基岩裂隙水和岩溶水三类；按地下水埋藏条件分为潜水和承压水两类。地下水饮用水源地按开采规模分为中小型水源地（日开采量小于5 万立方米）和大型水源地（日开采量大于等于5 万立方米）。
7.2 孔隙水饮用水水源保护区划分方法
孔隙水的保护区是以地下水取水井为中心，溶质质点迁移100 天的距离为半径所圈定的范围为一级保护区；一级保护区以外，溶质质点迁移1000 天的距离为半径所圈定的范围为二级保护区，补给区和径流区为准保护区。
7.2.1 孔隙水潜水型水源保护区的划分方法
7.2.1.1 中小型水源地保护区划分
7.2.1.1.1 保护区半径计算经验公式：
R = α × K × I ×T / n …………………………（1）
式中，R—保护区半径，米；
α —安全系数，一般取150%，（为了安全起见，在理论计算的基础上加上一定量，以防未来用水量的增加以及干旱期影响造成半径的扩大）；
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—污染物水平迁移时间，天；
n—有效孔隙度。
一、二级保护区半径可以按公式（1）计算，但实际应用值不得小于表2 中对应范围的上限值。
表2 孔隙水潜水型水源地保护区范围经验值
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
7.2.1.1.2 一级保护区
方法一：以开采井为中心，表2 所列经验值是指R 为半径的圆形区域。
方法二：以开采井为中心，按公式(1)计算的结果为半径的圆形区域。公式中，一级保护区T 取100 天。
对于集中式供水水源地，井群内井间距大于一级保护区半径的2 倍时，可以分别对每口井进行一级保护区划分；井群内井间距小于等于一级保护区半径的2 倍时，则以外围井的外接多边形为边界，向外径向距离为一级保护区半径的多边形区域（示意图参见附录C）。
7.2.1.1.3 二级保护区
方法一：以开采井为中心，表2 所列经验值为半径的圆形区域。
方法二：以开采井为中心，按公式（1）计算的结果为半径的圆形区域。公式中，二级保护区T取1000 天。
对于集中式供水水源地，井群内井间距大于二级保护区半径的2 倍时，可以分别对每口井进行二级保护区划分；井群内井间距小于等于保护区半径的2 倍时，则以外围井的外接多边形为边界，向外径向距离为二级保护区半径的多边形区域（示意图参见附录C）。
7.2.1.1.4 准保护区
孔隙水潜水型水源准保护区为补给区和径流区。
7.2.1.2 大型水源地保护区划分
建议采用数值模型（参见附录D），模拟计算污染物的捕获区范围为保护区范围。
7.2.1.2.1 一级保护区
以地下水取水井为中心，溶质质点迁移100 天的距离为半径所圈定的范围作为水源地一级保护区范围。
7.2.1.2.2 二级保护区
一级保护区以外，溶质质点迁移1000 天的距离为半径所圈定的范围为二级保护区。
7.2.1.2.3 准保护区
必要时将水源地补给区划为准保护区。
7.2.2 孔隙水承压水型水源保护区的划分方法
7.2.2.1 中小型水源地保护区划分
7.2.2.1.1 一级保护区
划定上部潜水的一级保护区作为承压水型水源地的一级保护区，划定方法同孔隙水潜水中小型水源地。
7.2.2.1.2 二级保护区
不设二级保护区。
7.2.2.1.3 准保护区
必要时将水源补给区划为准保护区。
7.2.2.2 大型水源地保护区划分
7.2.2.2.1 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，划定方法同孔隙水潜水大型水源地。
7.2.2.2.2 二级保护区
不设二级保护区。
7.2.2.2.3 准保护区
必要时将水源补给区划为准保护区。
7.3 裂隙水饮用水水源保护区划分方法
按成因类型不同分为风化裂隙水、成岩裂隙水和构造裂隙水，裂隙水需要考虑裂隙介质的各向异性。
7.3.1 风化裂隙潜水型水源保护区划分
7.3.1.1 中小型水源地保护区划分
7.3.1.1.1 一级保护区
以开采井为中心，按公式（1）计算的距离为半径的圆形区域。一级保护区T 取100 天。
7.3.1.1.2 二级保护区
以开采井为中心，按公式（1）计算的距离为半径的圆形区域。二级保护区T 取1000 天。
7.3.1.1.3 准保护区
必要时将水源补给区和径流区划为准保护区。
7.3.1.2 大型水源地保护区划分
需要利用数值模型（参见附录D），确定污染物相应时间的捕获区范围作为保护区。
7.3.1.2.1 一级保护区
以地下水开采井为中心，溶质质点迁移100 天的距离为半径所圈定的范围作为水源地一级保护区范围。
7.3.1.2.2 二级保护区
一级保护区以外，溶质质点迁移1000 天的距离为半径所圈定的范围为二级保护区。
7.3.1.2.3 准保护区
必要时将水源补给区和径流区划为准保护区。
7.3.2 风化裂隙承压水型水源保护区划分
7.3.2.1 一级保护区
划定上部潜水的一级保护区作为风化裂隙承压型水源地的一级保护区，划定方法需要根据上部潜水的含水介质类型并参考对应介质类型的中小型水源地的划分方法。
7.3.2.2 二级保护区
不设二级保护区。
7.3.2.3 准保护区
必要时将水源补给区划为准保护区。
7.3.3 成岩裂隙潜水型水源保护区划分
7.3.3.1 一级保护区
同风化裂隙潜水型。
7.3.3.2 二级保护区
同风化裂隙潜水型。
7.3.3.3 准保护区
同风化裂隙潜水型。
7.3.4 成岩裂隙承压水型水源保护区划分
7.3.4.1 一级保护区
同风化裂隙承压水型。
7.3.4.2 二级保护区
不设二级保护区。
7.3.4.3 准保护区
必要时将水源的补给区划为准保护区。
7.3.5 构造裂隙潜水型水源保护区划分
7.3.5.1 中小型水源地保护区划分
7.3.5.1.1 一级保护区
应充分考虑裂隙介质的各向异性。以水源地为中心，利用公式（1），n 分别取主径流方向和垂直于主径流方向上的有效裂隙率，计算保护区的长度和宽度。T 取100 天
7.3.5.1.2 二级保护区
计算方法同一级保护区，T 取1000 天。
7.3.5.1.3 准保护区
必要时将水源补给区和径流区划为准保护区
7.3.5.2 大型水源地保护区划分
利用数值模型（参见附录D），确定污染物相应时间的捕获区作为保护区。
7.3.5.2.1 一级保护区
以地下水取水井为中心，溶质质点迁移100 天的距离为半径所圈定的范围作为一级保护区范围。
7.3.5.2.2 二级保护区
一级保护区以外，溶质质点迁移1000 天的距离为半径所圈定的范围为二级保护区。
7.3.5.2.3 准保护区
必要时将水源补给区和径流区划为准保护区。
7.3.6 构造裂隙承压水型水源保护区划分
7.3.6.1 一级保护区
同风化裂隙承压水型。
7.3.6.2 二级保护区
不设二级保护区。
7.3.6.3 准保护区
必要时将水源补给区划为准保护区。
7.4 岩溶水饮用水水源保护区划分方法
根据岩溶水的成因特点，岩溶水分为岩溶裂隙网络型、峰林平原强径流带型、溶丘山地网络型、峰丛洼地管道型和断陷盆地构造型五种类型。岩溶水饮用水源保护区划分须考虑溶蚀裂隙中的管道流与落水洞的集水作用。
7.4.1 岩溶裂隙网络型水源保护区划分
7.4.1.1 一级保护区
同风化裂隙水。
7.4.1.2 二级保护区
同风化裂隙水。
7.4.1.3 准保护区
必要时将水源补给区和径流区划为准保护区。
7.4.2 峰林平原强径流带型水源保护区划分
7.4.2.1 一级保护区
同构造裂隙水。
7.4.2.2 二级保护区
同构造裂隙水
7.4.2.3 准保护区
必要时将水源补给区和径流区划为准保护区。
7.4.3 溶丘山地网络型、峰丛洼地管道型、断陷盆地构造型水源保护区划分
7.4.3.1 一级保护区
参照地表河流型水源地一级保护区的划分方法，即以岩溶管道为轴线，水源地上游不小于1000米，下游不小于100 米，两侧宽度按公式（1）计算（若有支流，则支流也要参加计算）。同时，在此类型岩溶水的一级保护区范围内的落水洞处也宜划分为一级保护区，划分方法是以落水洞为圆心，按公式（1）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河流型水源地一级保护区划分方法划定。
7.4.3.2 二级保护区
不设二级保护区。
7.4.3.3 准保护区
必要时将水源补给区划为准保护区。
8 其他
8.1 如果饮用水源一级保护区或二级保护区内有支流汇入，应从支流汇入口向上游延伸一定距离，作为相应的一级保护区和二级保护区，划分方法可参照上述河流型水源地保护区划分方法划定。根据支流汇入口所在的保护区级别高低和距取水口距离的远近，其范围可适当减小。
8.2 完全或非完全封闭式饮用水输水河（渠）道均应划为一级保护区，其宽度范围可参照河流型保护区划分方法划定，在非完全封闭式输水河（渠）道、及其支流可设二级保护区，其范围参照河流型二级保护区划分方法划定。
8.3 湖泊、水库为水源的河流型饮用水水源地，其饮用水水源保护区范围应包括湖泊、水库一定范围内的水域和陆域，保护级别按具体情况参照湖库型水源地的划分办法确定。
8.4 入湖、库河流的保护区水域和陆域范围的确定，以确保湖泊、水库饮用水水源保护区水质为目标，参照河流型饮用水水源保护区的划分方法确定一、二级保护区的范围。
9 饮用水水源保护区的最终定界
9.1 为便于开展日常环境管理工作，依据保护区划分的分析、计算结果，结合水源保护区的地形、
地标、地物特点，最终确定各级保护区的界线。
9.2 充分利用具有永久性的明显标志如水分线、行政区界线、公路、铁路、桥梁、大型建筑物、水库大坝、水工建筑物、河流汊口、输电线、通讯线等标示保护区界线。
9.3 最终确定的各级保护区坐标红线图、表，作为政府部门审批的依据，也作为规划国土、环保部门土地开发审批的依据。
9.4 应按照国家规定设置饮用水水源地保护标志。
10 监督实施
本标准由县级以上人民政府环境保护行政主管部门监督实施。
5.6.2.1 模型范围
模拟区面积约为201.82km2，依据边界条件的性质具体模拟范围如图5.8、图5.9所示。模拟区含水系统为多层含水系统。本研究所建立的基本模型是地下水三维流模型，建立的模型采用德国WASY水资源规划所开发的FEFLOW软件计算。平面上初始剖分节点为2468个，在水源地集中开采区，网格加密，垂向上共剖分了3个单元层、4个节点层（图5.10）。
本次数值计算模拟多层含水层系统，含水介质由河床相砂卵石组成，从南西至北东由卵砾石逐渐变为含砾粉细砂，含水层厚度由西向东北增厚。本书所建的基本模型是地下水三维非稳定流模型。
图5.8 研究区模拟位置图
图5.9 研究区模拟范围图
图5.10 研究区离散网络单元示意图
5.6.2.2 模型的边界条件
（1）平面边界
南边界为侧向流入边界，西边界、北边界为黄河，为水头值连续变化的定水头边界；东边界为侧向排泄边界。对于引水渠，直接概化为入渗项；对于排水沟，因其与地下水有一定的水力联系，常年排泄地下水，概化为第三类排水沟边界（图5.11）。
图5.11 模拟区域的边界设置
（2）上边界——潜水面边界
（3）模型的源汇项
1）灌溉水回渗量计算为：
Q灌＝β·Q定·F/100 （5.12）
式中：Q灌——灌溉水回渗量，108m3/a；
β——灌溉水回渗系数；
Q定——灌溉定额，m3/a；
F——灌溉面积，km2。
模拟区粗略将区内的农田概化为旱作水浇地，灌溉定额为425m3/a，农灌回归补给系数为0.28，在上述的灌溉水量中，有一部分是抽取地下水进行灌溉的，在进行地下水入渗补给量计算时，这部分水量应剔除掉。已知均衡期内用于农田灌溉的地下水量为0.0668×108m3/a，用于农田灌溉的地表水总量为2.3732×108m3/a，则：
Q灌1＝β·Qm （5.13）
式中：Q灌1——灌溉水回渗量，108m3/a；
Qm——田间灌溉量，108m3/a；
β——灌溉水回渗系数。
田间灌溉水入渗补给总量为0.6645×108m3/a。
2）河渠渗漏量（Q渠）：
研究区内主要有两大干渠，引水渠渗漏补给是区内地下水的主要补给源之一。
采用考斯加科夫经验公式对渠道渗漏补给量进行计算：
Q渠＝8.64×104qLT （5.14）
式中：Q渠——渠系渗漏量，108m3/a；
q——单位时间、单位长度渠道的渗漏量，m3/（s·km）；
L——渠道长度，km；
T——渠道在一年中的行水时间，d。
经计算，秦渠和汉渠的渗漏补给量为0.422×108m3/a。
3）大气降水渗入补给量（Q降）：
Q降＝10-5·α·A·γ·F （5.15）
式中：Q降——大气降水补给量，108m3/a；
α——降雨入渗系数；
A——多年平均降水量，mm/a；
γ——有效降水系数；
F——模拟区面积，km2。
降雨入渗量与降水量、包气带岩性和潜水水位埋深等有关，式α中采用的是黄河河漫滩大气降水入渗系数，模拟区内年降水量为0.045×108m3。
4）山洪散失补给量（Q山洪）：
Q山洪＝10-5·h·β·F （5.16）
式中：Q山洪——山洪散失补给量，108m3/a；
h——山洪径流高度，mm/a；
β——山前山洪散失渗入补给系数；
F——形成山洪的山区面积，km2。
区内的山洪散失主要发生在每年的7月、8月、9月。
5）潜水蒸发（Qw）：
研究区地面坡度小，地下水径流条件差，水位埋深较浅，在干旱气候条件下潜水蒸发是垂直方式排泄地下水的主要途径，潜水蒸发量采用阿维杨诺夫斯基蒸发量计算公式：
ε＝ε0（1-Δ/Δ0）n （5.17）
式中：Δ——潜水位埋深，m；
Δ0——潜水蒸发的极限深度，m；
n——与土壤相关的指数，常取n＝2；
ε0——水面蒸发度，mm/a。
可根据气象站观测蒸发度ε测由下式计算：
ε0＝0.62×ε测 （5.18）
考虑到本研究区水位埋深较浅地区的岩性主要为黏砂土，选用5m的极限埋深。
Qw＝10-5Fε （5.19）
式中：Qw——潜水蒸发量，108m3/a；
ε——潜水蒸发度，mm/a；
F——计算区面积，km2。
实测蒸发度的平均值为1859.3mm/a，故水面蒸发度ε0为1152.8mm/a（图5.12）。
5.6.2.3 地下水开采量
区内地下水开采井数量很多，且分布比较分散，而开采量资料多为按乡镇总用水量统计。对于有明确资料的少数大流量开采井，在本书模型中按点井处理，其余大部分井的开采量难以一一统计（分散开采），采用面状开采方式处理，并按单位面积开采强度分配到所在单元内。
5.6.2.4 模型识别和验证
（1）模型识别时段、单元剖分与结点设置
研究区没有地下水动态监测孔，只有两次地下水位统测数据，依次为2011.4.20～2011.5.10，另一次为2011.9.5～2011.9.15，我们取模型拟合的时间为2011年4月至2011年9月。
（2）模型识别的基础资料
对于地面高程，根据研究区的DEM数据底图提取高程信息，作为模型地表高程数据并赋值。除地表以外的其他模拟层，根据本区分层资料得到钻孔在各层的顶底面标高，再利用Kring插值法生成各个结点的标高（图5.13）。
图5.12 蒸发分区图
图5.13 地面高程等值线图
（3）参数识别
模型中涉及的主要参数包括含水层及弱透水层的渗透系数、降水入渗系数、重力给水度、弹性给水度等（图5.14、表5.8）。
图5.14 渗透系数分区图
表5.8 渗透系数分区值表 （单位：10-4m/s）
（4）初始水头
该模型在垂向上有3个模拟层，依地下水数值模拟的要求，必须给出每个模拟层各节点的初始水头值。计算中采用2011年4月数据计算稳定流模型，稳定流计算所得流场作为非稳定流模型对应模拟层的初始水头。
由于研究区内11～9月份存在山洪，采用普通一维线性插值方法，模拟短期内洪水对地下水的影响就会出现较大的误差，因为普通方法认为上游和下游水位变化是同步的，没有考虑到时间滞后的影响。而FEFLOW提供了一种考虑时间滞后的一维线性插值方法，可以准确地模拟一场暴雨后，沿河附近区域地下水位的变化。由于此水源地是以黄河为西、北边界的傍河水源地，对于以河流为边界的模型，FEFLOW中提供了一维线性插值方法，即根据相邻两个端点处水文站的水文监测资料，线性推出未知的中间段的水位或流量，从而能够更好地刻画河流上、下游水位或流量的连续变化。由于此次研究数据缺少，只有自身测量的4个黄河水位点，FE-FLOW的这项功能极好地刻画了黄河的水位，也为模型水位拟合提供了保证。
5.6.2.5 拟合结果分析
在已经概化好的数值模型输入根据调研获得的参数资料，首先用稳定流模拟2011年4月的流场分布（图5.15），与实测值进行对比，拟合结果较好。模型以4月水头作为初始条件输入，模拟2011年9月的流场分布（图5.16），将模拟得到的水头与9月统测点水头比较，根据这两次的水位统测数据对已建立的地下水数值模型进行调参并拟合，拟合的结果比较令人满意，误差都在3%以内（图5.17）。从4月和9月的水位流场图可以得出，在金积水源地未开采前，模拟区的水位变化不大，基本上处于一个平衡状态。模型可以较好地反映模拟区的水文地质条件，因此可以采用模型对金积水源地开采后的20年进行模拟预测。
图5.15 模型初始流场拟合图
图5.16 流场拟合图
图5.17 实测水头与模拟水头比较图
赵各庄矿西下工作面数值模型
而模型中生成的水平应力约为17.5～8.39MPa,同样较为符合实际地应力条件。作面开采之前,在重力作用下,形成内力分布,煤层及围岩内产生剪切塑性区与张性塑性区,如图5.5所示。由此可见,依据塑性区的发育难以确定冒落带、导水裂隙带的范围。图5.5 平衡计算后模型中的塑性区分布 Fig.5.5 Block state ...
水流、水质数值模拟基础模型
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