城镇化集中供水水源地污染风险策略

城镇化集中供水水源地污染风险策略分析2022/12/301主要内容一、背景介绍二、需求分析三、集中供水水源地认识四、水源地污染风险评估方法五、案例研究2022/12/302一、背景介绍2022/12/303城镇化的必然趋势坚持走中国特色新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化道路……。（中共中央十八大报告）积极稳妥推进城镇化，优化城市化布局和形态，加强城镇化管理，不断提升城镇化的质量和水平。（国民经济和社会发展十二五规划纲要）21世纪，中国的城镇化和以美国为首的新技术革命将成为影响人类的两件大事。（诺贝尔经济学奖获得者斯蒂格利茨）2022/12/304我国城镇化布局与进程城镇化是现代社会经济发展的必然趋势。从1978年到2011年，我国城镇人口从1.72亿人增加到6.9亿人，城镇化率从18%提升到51%。其中各地区城镇化差异显著，东部沿海地区的城镇化程度较高，而西部地区城镇化水平较低，基本上呈现东、中、西部分布的格局。我国各省份城镇化分布现状2022/12/305城镇化下的亟需城镇化带来的问题（1）耕地面积锐减、土地资源开发利用不合理；（2）城市总体规划的调整过快，缺乏综合性的长远规划；（3）人口增速过快，城市污染加剧；（4）水资源短缺严重，集中供水成为制约因素。“两横三纵”城市化战略格局(新华社发)2022/12/306城镇化背景下的我国水资源开发利用

水资源时空分布不均，水资源条件与经济发展不匹配是我国水资源的突出特点。黄、淮、海滦河流域的耕地占全国的36.5%，径流量仅为7.5%：长江及其以南地区耕地占36%，而水资源总量却占81%。

水资源利用效率低，浪费严重导致了我国的水资源供需矛盾更加突出。目前我国水资源利用系数仅在0.3左右，水的重复利用率约50%，农业灌溉水利用效率只有0.5左右，大大低于发达国家的0.7～0.8；单位GDP和工业增加值的用水量也都大大超过欧美发达国家水平。我国水资源及开发利用状况空间分布2022/12/307城镇化背景下的我国地表水质现状我国水资源及开发利用状况空间分布2022/12/308根据中国地质环境监测院的资料，我国地下水污染形势日益严峻。全国195座城市的调查结果表明：97%的城市地下水已遭受不同程度的污染，40%的城市地下水污染趋势加重。2005年，全国56座城市206个集中式饮用水源地的有机污染物监测结果显示：水源地受到132种有机污染物的污染，其中有103种属于国内外优先控制的污染物。初步判断我国地下水污染的发展趋势为：由点状、条带状向面上扩散，由浅层向深层渗透，由城市向周边蔓延，地下水污染状况在整体上呈现加重和持续扩散蔓延的形式。城镇化背景下的地下水水质现状媒体报道环境保护护部发布布2011年《中国环境境状况公公报》官方数据据二、需求求分析2022/12/2312二、需求求分析河道直接接取水是是我国大大部分城城镇化的的主要取取水方式式，河流流水质退退化以及及突发污污染事件件导致河河流水质质风险加加剧，严严重威胁胁了河道道取水的的安全。。如何保证证集中供供水安全全？取水水方式是是否需要要调整？？如何调调整？傍傍河取水水是否可可行？可可靠性如如何？这这些均是是我国急急需解决决的重大大科技问问题。习近平（（2013）：民生生为上、、治水为为要，让让老百姓姓喝上干干净的水水。李克强（（2013）：将洁洁净空气气干净水水安全食食品作为为发展重重要内容容。2012年全国26起水污染染事件影影响到饮饮用水水水源地—中国环境境状况公公报2022/12/2313二、需求求分析水问题——量少质差差影响饮水水安全水污染控控制及保保护了解现状状寻找原因因开展评价价进行保护护2022/12/2314国家层面面（如何何规划和和管理））：城镇化集集中供水水可靠性性？适宜宜性？开展集中中供水安安全需要要哪些政政策保障障？流域和地地方层面面（如何何建设和和运行））：城镇化集集中供水水有哪些些共性技技术急需需攻破？？如何发挥挥集中供供水的优优越性？？水质安安全如何何保障？？让老百姓姓喝上干干净的水水，加强强民生保保障，建建设生态态文明二、需求求分析2022/12/2315《全国城市市饮用水水水源地地环境保保护规划划》（2008-2020年）1）规划总总目标到2020年，全面改善集集中式饮用用水水源环环境质量状况。城市市饮用水水源源环境污染染状况得到到全面控制制，水质得到到有效保障障；提升水水源应急监监测及应急急供水能力力，建立比较完完善的饮用用水水源环环境管理技技术及方法法体系；满足2020年全面实现现小康社会会目标对水水质安全的的需求。2）水质目标标近期（2008－2015年）：水质质达标的饮饮用水水源源比例不低低于90％。远期（2016－2020年）：水质达标的的饮用水水水源比例达达到并稳定定在95％以上，基本解决城城市集中式式饮用水水水源水质安安全问题。。三、集中供供水水源地地认知2022/12/2317水源地三、认知输配水系统末梢水赋存条件地表水型（（河流型、、湖泊型、、水库型））地下水型供水型式及及规模集中式分散式使用阶段在用备用保护区——地表水饮用用水源保护护区包括一一定面积的的水域和陆陆域；地下下水饮用水水源保护区区指地下水水饮用水源源地周围的的地表区域域。2022/12/23182）《饮用水水源源保护区标标识技术要要求》（HJ/433-2008）中的图形饮用水水源源保护区道道路警示牌牌示意图（（一般道路路）饮用水水源源保护区道道路警示牌牌示意图（（高速公路路）驶离饮用水水水源保护护区道路告告示牌示意意图（一般般道路）驶离饮用水水水源保护护区道路告告示牌示意意图（高速速公路）三、认知河流型湖库型地下水型在河流上游游，水流顺顺畅，采用河岸渗渗透取水傍傍河取水方方式考虑湖库泥泥沙淤积及及水生生物物生长对取水口周周围的影响响，应采用用中层水富水性强、、地表污染染源少、包气带防污污性好的地地带水源地选址址和建设三、认知傍河取水在在净化地表表水质，维维持供水稳稳定性方面面具有明显显的优势。。傍河取水水适宜性评评价技术、、规划建设设与管理技技术、水质质安全评价价、水质监监控及预测测预警技术术是目前国国内外面临临的重要关关键和难点点问题，迫迫切需要解解决。瑞士：80%法国：50%芬兰：48%匈牙利：40%德国：16%，柏林75%三、认知郑州市：黄黄河傍河水水源地（““九五”滩滩地10万m3/d、北郊16万m3/d），傍河取取水对黄河河水中的总总磷和高锰锰酸盐指数数去除96.1%和93.3%，铵氮去除除52.8%2022/12/2321四、水源地地污染风险险评估方法法2022/12/2322（1））污染染调调查查及特特征征污污染染物物识识别别建立立水水源源地地污污染染源源的的调调查查方方法法和和主主要要污污染染物物辨辨识识方方法法（2））污污染染源源解解析析筛选选出出适适宜宜于于饮饮用用水水源源地地污污染染源源解解析析技技术术方方法法（3））污染染风险险评评价价建立立饮饮用用水水源源地地的的污污染染指指标标体体系系及污污染染评评价价方法法目标标：：建建立立集集中中供供水水水水源源地地污染染源源调调查查、、解解析析技技术术，提提出出水水源源地地污染染风风险险评评估估方方法法，制制定定饮饮用用水水源源环境境管管理理对对策策。四、、水水源源地地污污染染风风险险评评估估方方法法总技技术术路路线线污染染源源解解析析技技术术体体系系孔隙隙类类水水源源地地评价价指指标标选选取取污染染源源调调查查方方法法特征征污污染染物物筛筛选选污染染源源解解析析裂隙隙类类水水源源地地岩溶溶类类水水源源地地单因因子子指指数数评评价价正定定矩矩阵阵因因子子分分解解混合合多多元元统统计计法法地统统计计法法数值值法法四、、水水源源地地污污染染风风险险评评估估方方法法污染染源源解解析析研研究究技技术术水质质指指标标选选取取与与评评价价结合合《生活活饮饮用用水水水水质质标标准准》(GB5749-2006)与污污染染企企业业排排放放情情况况，，本本次次选选择择了了水水质质标标准准中中规规定定的的常规指标、部分非常规指指标和有机氯农药类、有有机磷农药类类、多环芳烃烃(PAHs)、多氯联苯、、半挥发性有有机物-苯胺类和对二二氨基联苯类类、半挥发性性有机物-氯代烃类化合合物、半挥发发性有机物-硝基苯类、半半挥发性有机机物-苯酚类等91项指标进行测试。四、水源地污污染风险评估估方法混合多元统计计法方法原理方法优势：不不需要研究地地区优先源的的监测数据，，在缺乏污染染源成分谱的的情况下仍可可解析，并可可广泛使用统统计软件处理理数据。不足之处：需需要输入大量量数据，而且且只能得到各各类元素对主主因子的相对对贡献百分比比。四、水源地污污染风险评估估方法应用步骤解析结果影响因子空间间分布及各影影响因子贡献献率指标选取选择超过Ⅲ类水质的电导导率、浊度、、溶解氧、总总硬度、溶解解性总固体、、亚硝酸盐、、氟化物、细细菌总数指标标。聚类分析对指标进行聚聚类分析，验验证因子分析析结果因子分析提取水质影响响主因子并结结合实际条件件进行解释。。混合多元统计计法应用步骤骤四、水源地污污染风险评估估方法正定矩阵因子子分解法（PMF）原始矩阵被近近似分解为低低秩的V=WH形式分解：1）数据不确定定性。2）在求解过程程中对因子载载荷和因子得得分均做非负负约束。PMF对污染源和贡贡献施加了非非负限制，并并考虑了原始始数据的不确确定性，对数数据偏差进行行了校正，使使结果具有科科学的解释。。PMF使用最小二乘乘方法，得到到的污染源不不需要转换就就可以直接与与原始数据矩矩阵作比较，，PMF方法能够同时时确定污染源源和贡献，而而不需要事先先知道源成分分谱。四、水源地污污染风险评估估方法3、水流模型运运行2、模型概化1、资料搜集4、反向水质模模拟5、水质粒子截截获带6、结果分析数值模拟方法法应用步骤四、水源地污污染风险评估估方法四、水源地污污染风险评估估方法必须充分考虑虑了开采过程程中的地下水水动态变化，，使其更加适适宜于识别时时空变化条件件下的地下水水型饮用水源源地地下水污污染风险评价价。水源地污染风风险评价方法流程程四、水源地污污染风险评估估方法五、案例应用用研究2022/12/2334水源地所在区区域地貌为黄黄河二级阶地地，西北部为为黄河，并向向东部和东北北部延伸，南南部为山区，，地下水流场场大致从西南南流向东北，，据此本次研研究选取研究究区西北至黄黄河、南至汉汉渠、东至京京藏高速，面面积82.7km2。水源地概况吴忠市地处宁宁夏回族自治治区中部，银银川平原南侧侧，黄河上游游下段，引黄黄灌区的重要要地段。年平平均降水量193.4毫米，年平均均蒸发量2013.7毫米。金积水源地为为吴忠市城市市供水水源地地，属于典型型的中型傍河河孔隙类潜水水集中开采式式水源地。五、案例应用用研究区域地下水属属大厚度单一一潜水，含水水层由全新统统早期的砂卵卵石、细砂及及砾卵石组成成，表层覆盖盖着薄层的粘粘砂土，典型型的河流堆积积二元结构。。水源地取水水层分为上下下两段，以中中间的相对弱弱含水层-细沙层为界，，上段取水层层位埋深约为为45-94m，下段约为140-194m。五、案例应用用研究水源地调查第一次取样工工作以点源、、面源和线源源为取样路线线，采地下水水样样16个，企业排放放污水6个，以及地表表水水样3个，采集了土土样8个第二次调查遵循第一次取样工工作思路，重重点对南干沟沟沿程、清二二沟和水源地地布设采样点点，地下水水水样16个、地表水水水样9个、土壤样品品8个第三次共布设设10条采样剖面，，其中沿地下下水流向布设设5条，垂直水流方向向布设5调剖面，共采采集水样42个，进行现场场碱度测试以以及室内常规规离子的测试试五、案例应用用研究F1F2F3F40%20%40%60%80%100%42.63%29.23%22.40%5.74%主因子子F1：以电电导率率、总总溶解解固体体（TDS）和总总硬度度指标标为主主，推推断为为蒸发发浓缩缩作用用，相相对贡贡献42.63%；主因子子F2：包含含亚硝硝酸盐盐和细细菌总总数两两项指指标，，推断断为动动物粪粪便污污染及及人类类活动动的影影响相相对贡贡献29.23%；主因子子F3：由氟氟化物物和浊浊度两两项指指标组组成，，推断断为含含氟矿矿物的的溶解解和工工业污污染，，相对对贡献献22.40%；主因子子F4：由溶溶解氧氧指标标组成成，推推断为为自然然作用用，贡贡献5.74%。混合多多元统统计法法应用用结果果五、案案例应应用研研究F3公因子子识别别污染染源分分布（工业业污染染）F4公因子子识别别污染染源分分布（自然然作用用）混合多多元统统计法法应用用结果果五、案案例应应用研研究反映地地下水水水化化学类类型的的11项指标标Cl-、SO42-、NO3-、HCO3-、Mg2+、Ca2+、Na+、EC、TDS、T-Hard、NH4-N。指标选选取1243数据预预处理理缺失值值处理理、正正态性性检验验及正态态变换，考虑虑15%的数据据误差差计算算不确确定性性。数据输输入与与模型型运行行通过修修改模模型迭迭代次次数和和分解解因子子数，，对模模型残残差进进行分分析，，选择择误差差最小小的参参数组组合进进行正正定矩矩阵因因子分分解。解析结结果解析得得到各各主因因子及及其载载荷指指标。。正定矩矩阵因因子分分解法法（PMF）应用用五、案案例应应用研研究蒸发浓缩作用11.94%溶滤作用39.66%工、农业污染48.40%F1F2F3正定矩矩阵因因子分分解法法（PMF）应用用结果果（内内源识识别））五、案案例应应用研研究本研究究对研研究区区现状状充分分调查查分析析后，，以DRASTIC模型为基础础，对其其指标标、评评分系系统和和权重重重新新进行行选取取和计计算，，并应应用于于研究究区区域地下水水脆弱弱性评评价。。水源地地固有有脆弱弱性评评价五、案案例应应用研研究各指标标分区区图区域地地下水水脆弱弱性评评价结结果研究区区范围围内，，大部部为中中等和和较低低脆弱弱性，，水源源地保保护区区所在在区域域地下下水脆脆弱性性较低低。高高脆弱弱性地地区（（V）主要要分布布于研研究区区的西西南角角，该该区域域地下下水埋埋深浅浅，水水力传传导系系数大大，该该地区区是汉汉渠和和秦渠渠的主主要取取水口口位置置，是是水源源地上上游主主要的的补给给区。。五、案例例应用研研究类型农田村庄湖泊排污沟渠系工厂评分531719本区土地利用用类型指指土地表表面覆盖盖状况，，包括农农田、居居住地、、水域等等。不同同利用类类型的土土地上会会产生不不同的污污染物种种类及强强度，同同时土地地表面的的松散程程度不同同，污染染物进入入地下水水的难易易程度也也不同。。污染源危危害分级级评分五、案例例应用研研究区域地下下水污染染风险评评价五、案例例应用研研究区域污染染风险评评价结果果验证ρ取值|ρ|<0.30.5≤|ρ|<0.8|ρ|≥0.8相关度不相关中相关强相关式中，N表示样本本数量；；d表示特征征污染物物排行和和污染风风险指数数排行名名次差；；ρ表示斯皮皮尔曼相相关系数数五、案例例应用研研究开采条件件下的水水源地污污染风险险评价五、案例例应用研研究稳定开采采条件下下的地下水污污染风险险稳定开采采条件下下污染分分布五、案例例应用研研究水功能划分一级保护区二级保护区非保护区评分1085现有保护护区划分分现有水源源地污染染风险稳定开采采条件下下水源地污污染风险险从评价结结果可以以看出，，水源地地开采加加剧了地地下水污污染风险险，可依据风风险评价价结果进进行污染染预警政政策的指指定。五、案例例应用研研究谢谢！（1）基地地下水污污染控制制与修复复教育部部工程研研究中心心水沙科学学教育部部重点实实验室水环境模模拟国家家重点实实验室科技支撑撑推广及产产业化科技支撑撑推广及产产业化北京师范范大学地地下水污污染控制制与修复复工程中中心介绍绍（2）平台211工程三期期环境科学学与工程程－水科科学985工程三期期地表过程程与综合合减灾－－水科学学地下水科科学与工工程二级级学科北京师范范大学地地下水污污染控制制与修复复工程中中心介绍绍（3）人才学科带头头人林学钰（（院士））王金生（（教授））张可霓（（教授））滕彦国（（教授））…………………人才结构构中国科学学院院士士1人教授7人副教授5人讲师5人其他实验验技术人人员2人地下水科科学与工工程二级级学科技术骨干干许新宜（（教教授）丁爱中（（教教授）王红旗（（教教授）胡立堂（（副教授授）豆俊峰（（副教授授）李剑剑（（副教授授）…………………北京师范范大学地地下水污污染控制制与修复复工程中中心介绍绍（4）研究基基础1）国家自自然科学学基金项项目近20项2）国家科科技重大大专项3项3）国家863计划课题题（专题题）5项4）国家973计划项目目（课题题）2项5）国家科科技支撑撑（专题题）6项6）省、部部委托项项目（课课题）20项7）地方及及企业委委托项目目（课题题）30余项北京师范范大学地地下水污污染控制制与修复复工程中中心介绍绍（5）已有成成果——获奖情况况（1）国家奖奖1项，国防防奖2项；（2）省部级级一、二二等奖12项；（3）省部级级三等奖奖6项。北京师范范大学地地下水污污染控制制与修复复工程中中心介绍绍（6）资质基基础北京师范范大学地地下水污污染控制制与修复复工程中中心介绍绍9、静夜四无邻邻，荒居旧业业贫。。12月-2212月-22Friday,December23,202210、雨中黄叶叶树，灯下下白头人。。。04:32:3104:32:3104:3212/23/20224:32:31AM11、以我独沈沈久，愧君君相见频。。。12月-2204:32:3104:32Dec-2223-Dec-2212、故故人人江江海海别别，，几几度度隔隔山山川川。。。。04:32:3104:32:3104:32Friday,December23,202213、乍见翻疑梦梦，相悲各问问年。。12月-2212月-2204:32:3104:32:31December23,202214、他乡生白发发，旧国见青青山。。23十二月月20224:32:31上午04:32:3112月-2215、比不不了得得就不不比，，得不不到的的就不不要。。。。。十二月月224:32上上午午12月月-2204:32December23,202216、行动动出成成果，，工作作出财财富。。。2022/12/234:32:3204:32:3223December202217、做前前，能能够环环视四四周；；做时时，你你只能能或者者最好好沿着着以脚脚为起起点的的射线线向前前。。。4:32:32上上午4:32上上午午04:32:3212月月-229、没有失败败，只有暂暂时停止成成功！。12月-2212月-22Friday,December23,202210、很多事情努努力了未必有有结果，但是是不努力却什什么改变也没没有。。04:32:3204:32:3204:3212/23/20224:32:32AM11、成功就是日日复一日那一一点点小小努努力的积累。。。12月-2204:32:3204:32Dec-2223-Dec-2212、世间间成事事，不不求其其绝对对圆满满，留留一份份不足足，可可得无无限完完美。。。04:32:3204:32:3204:32Friday,December23,202213、不知香积积寺，数里里入云峰。。。12月-2212月-2204:32:3204:32:32December23,202214、意志坚