飲用水安全保障基本前提是從源水到水龍頭全過程的監(jiān)測和管理，而源水保護(hù)是水污染控制最安全和最廉價(jià)的控制關(guān)口。針對我國飲用水源地環(huán)境問題突出、飲用水源地環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理水平難以適應(yīng)實(shí)際管理需求等水源地水質(zhì)安全重大需求，國家水專項(xiàng)“飲用水安全保障技術(shù)研究與示范”主題專門設(shè)置了“飲用水源地保護(hù)與管理技術(shù)研究與示范”課題，通過開展飲用水源地污染源解析技術(shù)、風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)技術(shù)和飲用水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)研究，構(gòu)建飲用水源地保護(hù)與管理技術(shù)方法，從而形成飲用水源地環(huán)境管理模式與風(fēng)險(xiǎn)源控制管理技術(shù)體系。課題選擇福建泉州晉江流域河流型水源地、貴陽市“兩湖一庫”湖庫型水源地和寧夏自治區(qū)吳忠市地下水型水源地為示范區(qū)開展了示范研究，形成了以“基于環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的飲用水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)體系”和“飲用水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)示范研究成果”為核心的標(biāo)志性技術(shù)成果，實(shí)現(xiàn)了飲用水源地環(huán)境管理的科學(xué)化與規(guī)范化，為提高我國飲用水源地管理水平提供了技術(shù)支撐。
建立了飲用水源地污染源解析技術(shù)體系
課題針對“飲用水源地污染來源復(fù)雜，污染物輸移過程中物理、化學(xué)和生物影響多樣”的情況，以大氣污染源解析的受體模型為基礎(chǔ)，對模型進(jìn)行完善、改進(jìn)和耦合，建立了工業(yè)及農(nóng)業(yè)污染源與水源地之間的水質(zhì)響應(yīng)關(guān)系，分別建立了氮磷特征污染物負(fù)荷集成模型、營養(yǎng)鹽多同位素和混合多元統(tǒng)計(jì)分析的源解析技術(shù)。克服了單一受體模型的約束條件，形成了飲用水源地氮磷污染源識別與解析技術(shù)方法。針對重金屬污染對水源可能造成的嚴(yán)重影響，根據(jù)重金屬污染物的物理化學(xué)特性，并結(jié)合各受體模型適用條件以及不同類型水源地特性，建立了基于非負(fù)約束因子——化學(xué)質(zhì)量平衡復(fù)合受體模型、主成分聚類——化學(xué)質(zhì)量平衡復(fù)合模型和基于地理統(tǒng)計(jì)學(xué)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的重金屬源解析方法。
建立了飲用水源地遭受污染的
風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)技術(shù)體系針對地表水源地所在流域污染源的分布特征，從飲用水源流域尺度考慮，疊加考慮示范區(qū)域內(nèi)的各類風(fēng)險(xiǎn)源，綜合考慮流域范圍內(nèi)的多個(gè)風(fēng)險(xiǎn)受體，分析整個(gè)流域中的居民生活用水所遭受的風(fēng)險(xiǎn)，課題采用改進(jìn)的SevesoⅢ指令模型，建立了基于改進(jìn)的SevesoⅢ指令模型的水源遭受污染風(fēng)險(xiǎn)的評價(jià)方法。針對影響湖庫型水源水體的底泥二次污染釋放風(fēng)險(xiǎn)，運(yùn)用費(fèi)克定律估算了NMF底泥向水體釋放不同形態(tài)汞的通量，建立了內(nèi)源二次污染的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法。針對地下水源，研究建立了基于改進(jìn)DRASTIC模型的地下水型水源地風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)技術(shù)，采用利用地下水脆弱性和污染源危害分級分別代替地下水污染的可能性和后果，對DRASTIC模型及地下水固有脆弱性評價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)行改進(jìn)，增加諸如土地利用狀況、污染源分布、污染源危害分級、地下水社會經(jīng)濟(jì)價(jià)值、開采狀態(tài)等相關(guān)評價(jià)指標(biāo)，采用迭置指數(shù)法進(jìn)行固有脆弱性的計(jì)算，以地理信息系統(tǒng)為平臺，建立地下水脆弱性圖和污染源危害分級圖，并疊加特征污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)值模擬的結(jié)果，建立了適用于地下水水源地污染風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)技術(shù)方法，實(shí)現(xiàn)了水源地的污染風(fēng)險(xiǎn)時(shí)間和空間層面的評價(jià)。
建立了飲用水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)方法體系
課題針對目前保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)對風(fēng)險(xiǎn)考慮不足、方法的針對性、操作性不強(qiáng)等問題，以水源地源解析技術(shù)為基礎(chǔ)，采用經(jīng)驗(yàn)類比、遷移時(shí)間和水質(zhì)模擬等方法，結(jié)合水源地遭受污染風(fēng)險(xiǎn)的評價(jià)技術(shù)，構(gòu)建了基于環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)急響應(yīng)的保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)方法。建立了基于環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)控制的地表水源地保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)方法，采用經(jīng)驗(yàn)類比法，以衛(wèi)生防護(hù)距離為依據(jù)確定一級保護(hù)區(qū)范圍；采用水質(zhì)模型對應(yīng)急響應(yīng)時(shí)間內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)污染物的遷移過程進(jìn)行模擬，建立了遷移時(shí)間法（TOT）和水質(zhì)模型相結(jié)合的二級保護(hù)區(qū)水域劃分方法，基于水源地區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)的高低，確定二級保護(hù)區(qū)陸域的劃分方法；對于準(zhǔn)保護(hù)區(qū)，以滿足總量控制為目標(biāo)，參照二級保護(hù)區(qū)劃分方法，確定準(zhǔn)保護(hù)區(qū)范圍。同時(shí)，針對水質(zhì)模型中模型參數(shù)的隨機(jī)性，建立了基于Bayesian MCMC參數(shù)反演未確知水質(zhì)模型，從而構(gòu)建了地表水水源保護(hù)區(qū)劃分的技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因子和應(yīng)急響應(yīng)時(shí)間在保護(hù)區(qū)劃分體系中的有機(jī)融合。建立了基于HEARLAW模型的地下水型水源地保護(hù)區(qū)劃分方法。針對地下水源地類型復(fù)雜、劃分方法適用條件差異較大的特點(diǎn)，構(gòu)建了地下水源保護(hù)區(qū)劃分方法的篩選技術(shù)體系。按開采方式、含水層類型、供水規(guī)模、埋藏條件、賦存地點(diǎn)五大類一級屬性進(jìn)行細(xì)化、根據(jù)水源地水文地質(zhì)條件復(fù)雜性、開采規(guī)模、含水層介質(zhì)類型、信息完善程度、賦存地點(diǎn)、精度需求和開采分布密度等7項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行分析，建立了基于HEARLAW模型的地下水型水源地保護(hù)區(qū)劃分方法篩選方法，并提出任意固定半徑法、計(jì)算固定半徑法、圓柱法、分析法、解析模型法、數(shù)值模型法的應(yīng)用條件。
構(gòu)建基于環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的飲用水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)體系
研究構(gòu)建的“基于環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的飲用水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)體系”在晉江流域河流型、“兩湖一庫”湖庫型和金積地下水型飲用水源地示范區(qū)實(shí)現(xiàn)了技術(shù)驗(yàn)證和應(yīng)用并取得了良好的結(jié)果。示范應(yīng)用成果明晰了不同行業(yè)污染物排放成分譜，識別了水源地周邊的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域、劃分了保護(hù)區(qū)水域、陸域的范圍，為示范區(qū)的環(huán)境保護(hù)管理和產(chǎn)業(yè)空間布局和結(jié)構(gòu)升級調(diào)整提供了基礎(chǔ)，對于提升示范城市水源地的管理水平、確保飲用水源水質(zhì)安全具有重要作用。
研究成果已轉(zhuǎn)化為技術(shù)指南、軟件等技術(shù)文件。其中，《飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范（修訂稿草案）》和《飲用水源地風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)技術(shù)規(guī)范》已分別納入環(huán)保部2013年標(biāo)準(zhǔn)修訂制定計(jì)劃；“飲用水源地保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)”的3項(xiàng)核心軟件技術(shù)已獲得軟件登記。
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