一种水库型饮用水水源地保护区划分方法与流程

1.本发明涉及水环境保护管理领域，具体为一种水库型饮用水水源地保护区划分方法。


背景技术：

2.饮用水水源保护区分为一级保护区和二级保护区；必要时，可以在饮用水水源保护区外围划定一定的区域作为准保护区，原国家环境保护部于2018年3月12日发布《饮用水水源保护区划分技术规范》(以下简称《技术规范》)，要求饮用水水源地都应设置饮用水水源保护区，针对不同类型的水源地(河流、湖泊、水库等地表水和孔隙水、裂隙水、岩溶水等地下水)，不同规模的水源地(大型、中型、小型)，提出了划分方法和划分要求，为水源地保护区划分工作提供了技术依据。
3.《技术规范》虽然提供了水库型水源地保护区划分方法和原则，但有些规定较为粗略，在实际工作中需要进一步细化完善。如《技术规范》中提出依据水源地周边污染源的分布和排放特征，选择采用数值模型计算或应急响应时间法，确定二级保护区范围；《技术规范》对饮用水水源保护区图件制作提出了要求，但描述均较概括，对于污染源调查、图件制作未进行详细论述。因此，需要在准确掌握水库型饮用水水源地库容、供水规模、特征水位、水质、取水口位置、污染源分布等信息基础上，细化完善适合待划分区域实际情况的划分方法，更加符合水源地保护区划分实际需要。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种水库型饮用水水源地保护区划分方法，以细化完善现有划分技术方法，更准确确定水源地保护区范围。
5.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种水库型饮用水水源地保护区划分方法，包括以下步骤：
6.s1、获取待划分水库水源地保护区域环境状况；
7.s2、采用集成高精度gnss模块的无人机航测校核保护区域周边环境污染风险点，并获取1：500影像数据及地形图；
8.s3、确定待划分水库水源地保护区域各项参数指标；
9.s4、根据确定的保护区指数与划分方法的对应关系，确定保护区范围；
10.s5、采用arcgis软件在底图上标注保护区拐点坐标，形成定界成果。
11.优选的，s1步骤中，所述环境状况包括：气象、水库和坝址工程地质条件、生态功能区划、污染风险源及类型。
12.优选的，s2步骤中，采用集成高精度gnss模块的无人机航测待划分区域，获取1：500影像数据及地形图；其中，通过高精度gnss rtk技术和精密定时技术，确定每个曝光点的精确位置，使影像位置可代替地面控制点，实现绝对精度1.6cm，高程精度2.7cm。
13.优选的，s3步骤中，所述参数指标包括：水库库容、供水规模、特征水位、水质、取水
口位置。
14.优选的，s4步骤中，根据确定的保护区指数与划分方法的对应关系，确定保护区范围包括：
15.依据水库型饮用水水源地所在水库规模的大小，将水库型饮用水水源地进行分级，根据对应的划分方法分别确定水域陆域保护区范围。
16.优选的，s4步骤中，根据确定的保护区指数与划分方法的对应关系，确定保护区范围包括：
17.s401、根据确定的保护区指数与划分方法的对应关系，确定一级保护区水域范围：
18.如待划分的所述水库型饮用水水源地属于预设的库容第一类划分指数时，则根据待划分水库多年平均水位对应的高程线，确定一级保护区水域范围；
19.如待划分的所述水库型饮用水水源地属于预设的库容第二类划分指数时，则根据待划分水库取水口半径不小于300m，确定一级保护区水域范围；
20.如待划分的所述水库型饮用水水源地保护区属于预设的库容第三类划分指数时，则根据待划分水库取水口半径不小于500m，确定一级保护区水域范围；
21.s402、根据确定的保护区指数与划分方法的对应关系，确定一级保护区陆域范围包括：
22.如待划分的所述水库型饮用水水源地建有防洪堤坝，则以防洪堤坝边界，确定一级保护区陆域范围；
23.如待划分的所述水库型饮用水水源地属于预设的库容第一、二类划分指数时，则以一级保护区水域范围外不小于200m范围内陆域，或一定高程线以下陆域，但不超过流域分水岭范围，确定一级保护区陆域范围；
24.如待划分的所述水库型饮用水水源地属于预设的库容第三类划分指数时，则以一级保护区水域范围外不小于200m范围内陆域，但不超过流域分水岭范围，确定一级保护区陆域范围；
25.s403、在满足水源地水质达标、主要污染类型为面源污染、上游24小时流程时间内无重大风险源的条件下，根据确定的保护区指数与划分方法的对应关系，确定一级保护区水域范围后，划定二级保护区水域范围，包括：
26.如待划分的所述水库型饮用水水源地属于预设的库容第一、二类划分指数时，则以水库一级保护区边界外的水域面积，确定二级保护区水域范围；
27.如待划分的所述水库型饮用水水源地属于预设的库容第三类划分指数时，则以一级保护区外径向距离不小于2000m区域，不超过水域范围，确定二级保护区水域范围；
28.s404、在不满足水源地水质达标、主要污染类型为面源污染、上游24小时流程时间内无重大风险源任一条件下，根据水源地周边污染源分布和排放特征，确定二级保护区水域范围，包括：
29.如水源地上游点源分布较为密集或主要污染物为难降解的重金属或有毒有机物时，根据公式(一)确定二级保护区上边界距离，保护区范围不得小于采用s403步骤确定的二级保护区范围，所述公式(一)为：
[0030][0031]
式中，s为保护区水域长度，m；ti为从取水口向上游推算第i河段污染物迁移时间，s；vi为第i河段平水期多年平均径流量下的流速，m/s；ti一般不小于2小时，ti根据公式(二)确定，所述公式(二)为：
[0032][0033]
式中，t为应急响应时间，s；t0为污染物流入最近河段的时间，s；
[0034]
如水源地上游污染源以城镇生活、面源为主，且主要污染物属于可降解物质时，根据公式(三)确定二级保护区范围，不得小于采用s403步骤确定的二级保护区范围，且二级保护区边界控制断面水质不得退化，所述公式(三)为：
[0035][0036]
式中，ux为x方向上的流量分速；uy为y方向上的流量分速；dx为x方向的扩散系数；dy为y方向的扩散系数；k为污染物的降解速率，m3/s；
[0037]
s405、根据确定的保护区指数与划分方法的对应关系，确定二级保护区陆域范围，包括：
[0038]
如待划分的所述水库型饮用水水源地有防洪堤坝，以防洪堤坝为边界，确定二级保护区陆域范围，并采取措施，防止污染物进入保护区内；
[0039]
如待划分的所述水库型饮用水水源地以面源为主要污染时，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、流域汇流特性、集水域范围等确定；如待划分的所述水库型饮用水水源地属于预设的库容第一类划分指数时，以上游整个流域，确定二级保护区陆域范围；
[0040]
如待划分的所述水库型饮用水水源地属于预设的库容第二类划分指数时，平原型水库以一级保护区陆域以外水平距离不小于2000m区域，山区型水库以水库周边山脊线以内以外及入库河流上溯不小于3000m的汇水区域，确定二级保护区陆域范围，不超过相应的流域分水岭；
[0041]
如待划分的所述水库型饮用水水源地属于预设的库容第三类划分指数时，以一级保护区陆域外区域外径向距离不小于3000m的区域，确定二级保护区陆域范围，不超过相应的流域分水岭。
[0042]
优选的，确定准保护区范围包括：
[0043]
参照二级保护区的划分方法划分准保护区范围。
[0044]
优选的，s5步骤中，所述采用arcgis软件在底图上标注保护区拐点坐标，形成定界成果包括：
[0045]
采用cgcs2000坐标系，结合保护区地形、地标、地物特点，应用arcgis软件，在集成高精度gnss模块无人机航测获取的1：500影像图上，标注水库保护区拐点坐标，形成定界成果。
[0046]
本发明提供了一种水库型饮用水水源地保护区划分方法。具备以下有益效果：
[0047]
本发明从库容、水质、地理位置、建设条件、污染源类型及分布、风险源情况6个角度对水库型饮用水水源地进行一级分类，并对一级分类重新组合，可以划分出240种水库型饮用水水源地子类型，能够更加准确对应水源地保护区划分技术方法，采用集成高精度gnss模块的无人机航测待划分区域，获取1：500影像数据及地形图，能够更加准确对待划分区域环境状况进行调查，确定每个曝光点的精确位置，使得保护区划界定标成果更加精准。
附图说明
[0048]
图1为本发明的方法流程图。
具体实施方式
[0049]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0050]
本发明针对现有的水源地保护区划分方法不够系统，论述不够详细的问题，提供一种水库型水源地保护区划分方法。
[0051]
本发明实施例中，从水库库容、水质、所处地理位置、建设条件、污染源类型及分布进行分类，具体为：
[0052]
根据库容不同，将水库水源地分为小型、中型、大型；
[0053]
根据水库所处位置地形不同，将水库水源地分为平原型、山区型；
[0054]
根据水库污染类型不同，将水库水源地分为面源污染型、城镇生活污染型、点源密集污染型、难降解重金属污染型、有毒有机物污染型；
[0055]
根据水库水质情况，将水库水源地分为水质达标型、水质不达标型；
[0056]
根据水库建设情况，将水库水源地分为有堤坝型、无堤坝型；
[0057]
根据水库风险源情况，将水库水源地分为上游24小时流程时间内有重大风险源型、上游24小时流程时间内无重大风险源型；
[0058]
对上述一级分类结果进行分类组合，可以划分出240种水库水源地子类型，包括有堤坝水质达标上游24小时流程时间内有重大风险源面源污染平原小型、无堤坝水质达标上游24小时流程时间内有重大风险源面源污染平原小型、有堤坝水质不达标上游24小时流程时间内有重大风险源面源污染平原小型、有堤坝水质不达标上游24小时流程时间内有重大风险源面源污染平原小型、有堤坝水质达标上游24小时流程时间内有重大风险源面源污染平原中型、有堤坝水质达标上游24小时流程时间内有重大风险源面源污染平原大型等，与《技术规范》相比，本发现实施例中给出的水库型水源地子类型，更加全面反应水源地实际情况，便于对每一子类水源地进行保护区划分。
[0059]
实施例一
[0060]
如图1所示，本发明实施例提供一种水库型水源地保护区划分方法，包括：
[0061]
s1：获取待划分水源地保护区域环境状况；
[0062]
本发明实施例中，获取的待划分水源地保护区域环境状况包括：气象、水库和坝址
工程地质条件、生态功能区划、污染风险源及类型。
[0063]
s2：采用集成高精度gnss模块的无人机航测校核保护区域周边环境污染风险点，并获取1:500影像数据及地形图；
[0064]
本发明实施例中，采用无人机对待划分保护区范围及周边进行航测，包括：
[0065]
采用国家2000大地坐标系；
[0066]
无人机对待划分水源地保护区及周边巡航；
[0067]
通过高精度gnss rtk技术和精密定时技术来确定每个曝光点的精确位置，使影像位置可完全代替地面控制点，从而实现绝对精度1.6cm，高程精度2.7cm，
[0068]
获取比例尺为1:500的影像图，符合《技术规范》不小于1:5万的要求。
[0069]
s3：确定待划分水库水源地保护区域各项参数指标；
[0070]
本发明实施例中，一级保护区水域划分采用类比经验法，与水库库容有对应关系，如表1所示：
[0071]
表1：库容与一级保护区水域划分
[0072][0073][0074]
本发明实施例中，一级保护区陆域划分采用地形边界法、缓冲区法或类比经验法，与水库堤坝建设对应关系，如表2所示：
[0075]
表2：水库堤坝建设与一级保护区陆域划分
[0076][0077]
本发明实施例中，水源地水质、主要污染类型、重大风险源与二级保护区水域范围对应关系，如表3所示。
[0078]
表3：
[0079][0080][0081]
表3所述公式(一)为：
[0082][0083]
式中，s为保护区水域长度，m；ti为从取水口向上游推算第i河段污染物迁移时间，s；vi为第i河段平水期多年平均径流量下的流速，m/s。ti一般不小于2小时，根据公式(二)确定。
[0084]
所述公式(二)为：
[0085][0086]
式中，t为应急响应时间，s；t0为污染物流入最近河段的时间，s。
[0087]
表3所述公式(三)为：
[0088][0089]
式中，ux为x方向上的流量分速；uy为y方向上的流量分速；dx为x方向的扩散系数；dy为y方向的扩散系数；k为污染物的降解速率，m3/s。
[0090]
本发明实施例中，污染类型、堤坝建设与二级保护区陆域范围对应关系，如表4所示。
[0091]
表4：
[0092][0093]
本发明实施例中，确定准保护区范围包括：
[0094]
参照二级保护区的划分方法划分准保护区范围。
[0095]
采用arcgis软件在无人机航拍获取底图上标注拐点坐标，形成定界成果包括：
[0096]
采用arcgis软件标注一级保护区水域范围；
[0097]
采用arcgis软件标注一级保护区陆域范围；
[0098]
采用arcgis软件标注二级保护区水域范围；
[0099]
采用arcgis软件标注二级保护区陆域范围；
[0100]
采用arcgis软件标注准保护区范围；
[0101]
采用arcgis软件标注准污染源位置及范围；
[0102]
形成待划分水源地保护区划界定标成果。
[0103]
针对已划定的水源地保护区，应开展跟踪验证监测。若发现划分结果不合理，应及时予以调整。
[0104]
综上所述，从库容、水质、地理位置、建设条件、污染源类型及分布、风险源情况6个角度对水库型饮用水水源地进行一级分类，并对一级分类重新组合，可以划分出240种水库型饮用水水源地子类型，能够更加准确对应水源地保护区划分技术方法；采用集成高精度gnss模块的无人机航测待划分区域，获取1：500影像数据及地形图，能够更加准确对待划分区域环境状况进行调查，确定每个曝光点的精确位置，使得保护区划界定标成果更加精准。
[0105]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种水库型饮用水水源地保护区划分方法，其特征在于：包括以下步骤：s1、获取待划分水库水源地保护区域环境状况；s2、采用集成高精度gnss模块的无人机航测校核保护区域周边环境污染风险点，并获取1：500影像数据及地形图；s3、确定待划分水库水源地保护区域各项参数指标；s4、根据确定的保护区指数与划分方法的对应关系，确定保护区范围；s5、采用arcgis软件在底图上标注保护区拐点坐标，形成定界成果。2.根据权利要求1所述的一种水库型饮用水水源地保护区划分方法，其特征在于，s1步骤中，所述环境状况包括：气象、水库和坝址工程地质条件、生态功能区划、污染风险源及类型。3.根据权利要求1所述的一种水库型饮用水水源地保护区划分方法，其特征在于，s2步骤中，采用集成高精度gnss模块的无人机航测待划分区域，获取1：500影像数据及地形图；其中，通过高精度gnss rtk技术和精密定时技术，确定每个曝光点的精确位置，使影像位置可代替地面控制点，实现绝对精度1.6cm，高程精度2.7cm。4.根据权利要求1所述的一种水库型饮用水水源地保护区划分方法，其特征在于，s3步骤中，所述参数指标包括：水库库容、供水规模、特征水位、水质、取水口位置。5.根据权利要求1所述的一种水库型饮用水水源地保护区划分方法，其特征在于，s4步骤中，根据确定的保护区指数与划分方法的对应关系，确定保护区范围包括：依据水库型饮用水水源地所在水库规模的大小，将水库型饮用水水源地进行分级，根据对应的划分方法分别确定水域陆域保护区范围。6.根据权利要求1所述的一种水库型饮用水水源地保护区划分方法，其特征在于，s4步骤中，根据确定的保护区指数与划分方法的对应关系，确定保护区范围包括：s401、根据确定的保护区指数与划分方法的对应关系，确定一级保护区水域范围：如待划分的所述水库型饮用水水源地属于预设的库容第一类划分指数时，则根据待划分水库多年平均水位对应的高程线，确定一级保护区水域范围；如待划分的所述水库型饮用水水源地属于预设的库容第二类划分指数时，则根据待划分水库取水口半径不小于300m，确定一级保护区水域范围；如待划分的所述水库型饮用水水源地保护区属于预设的库容第三类划分指数时，则根据待划分水库取水口半径不小于500m，确定一级保护区水域范围；s402、根据确定的保护区指数与划分方法的对应关系，确定一级保护区陆域范围包括：如待划分的所述水库型饮用水水源地建有防洪堤坝，则以防洪堤坝边界，确定一级保护区陆域范围；如待划分的所述水库型饮用水水源地属于预设的库容第一、二类划分指数时，则以一级保护区水域范围外不小于200m范围内陆域，或一定高程线以下陆域，但不超过流域分水岭范围，确定一级保护区陆域范围；如待划分的所述水库型饮用水水源地属于预设的库容第三类划分指数时，则以一级保护区水域范围外不小于200m范围内陆域，但不超过流域分水岭范围，确定一级保护区陆域范围；s403、在满足水源地水质达标、主要污染类型为面源污染、上游24小时流程时间内无重
大风险源的条件下，根据确定的保护区指数与划分方法的对应关系，确定一级保护区水域范围后，划定二级保护区水域范围，包括：如待划分的所述水库型饮用水水源地属于预设的库容第一、二类划分指数时，则以水库一级保护区边界外的水域面积，确定二级保护区水域范围；如待划分的所述水库型饮用水水源地属于预设的库容第三类划分指数时，则以一级保护区外径向距离不小于2000m区域，不超过水域范围，确定二级保护区水域范围；s404、在不满足水源地水质达标、主要污染类型为面源污染、上游24小时流程时间内无重大风险源任一条件下，根据水源地周边污染源分布和排放特征，确定二级保护区水域范围，包括：如水源地上游点源分布较为密集或主要污染物为难降解的重金属或有毒有机物时，根据公式(一)确定二级保护区上边界距离，保护区范围不得小于采用s403步骤确定的二级保护区范围，所述公式(一)为：式中，s为保护区水域长度，m；ti为从取水口向上游推算第i河段污染物迁移时间，s；vi为第i河段平水期多年平均径流量下的流速，m/s；ti一般不小于2小时，ti根据公式(二)确定，所述公式(二)为：式中，t为应急响应时间，s；t0为污染物流入最近河段的时间，s；如水源地上游污染源以城镇生活、面源为主，且主要污染物属于可降解物质时，根据公式(三)确定二级保护区范围，不得小于采用s403步骤确定的二级保护区范围，且二级保护区边界控制断面水质不得退化，所述公式(三)为：式中，ux为x方向上的流量分速；uy为y方向上的流量分速；dx为x方向的扩散系数；dy为y方向的扩散系数；k为污染物的降解速率，m3/s；s405、根据确定的保护区指数与划分方法的对应关系，确定二级保护区陆域范围，包括：如待划分的所述水库型饮用水水源地有防洪堤坝，以防洪堤坝为边界，确定二级保护区陆域范围，并采取措施，防止污染物进入保护区内；如待划分的所述水库型饮用水水源地以面源为主要污染时，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、流域汇流特性、集水域范围等确定；如待划分的所述水库型饮用水水源地属于预设的库容第一类划分指数时，以上游整个流域，确定二级保护区陆域范围；如待划分的所述水库型饮用水水源地属于预设的库容第二类划分指数时，平原型水库以一级保护区陆域以外水平距离不小于2000m区域，山区型水库以水库周边山脊线以内以
外及入库河流上溯不小于3000m的汇水区域，确定二级保护区陆域范围，不超过相应的流域分水岭；如待划分的所述水库型饮用水水源地属于预设的库容第三类划分指数时，以一级保护区陆域外区域外径向距离不小于3000m的区域，确定二级保护区陆域范围，不超过相应的流域分水岭。7.根据权利要求6所述的一种水库型饮用水水源地保护区划分方法，其特征在于，确定准保护区范围包括：参照二级保护区的划分方法划分准保护区范围。8.根据权利要求1所述的一种水库型饮用水水源地保护区划分方法，其特征在于，s5步骤中，所述采用arcgis软件在底图上标注保护区拐点坐标，形成定界成果包括：采用cgcs2000坐标系，结合保护区地形、地标、地物特点，应用arcgis软件，在集成高精度gnss模块无人机航测获取的1：500影像图上，标注水库保护区拐点坐标，形成定界成果。

技术总结
本发明提供一种水库型饮用水水源地保护区划分方法，涉及水环境保护管理领域。该方法包括：获取待划分水库水源地保护区域环境状况；采用集成高精度GNSS模块的无人机航测校核保护区域周边环境污染风险点，并获取1：500影像数据及地形图；确定待划分水库水源地保护区域各项参数指标；根据确定的保护区指数与划分方法的对应关系，确定保护区范围；采用Arcgis软件在底图上标注保护区拐点坐标，形成定界成果。该方法能够更加准确对待划分区域环境状况进行调查，确定每个曝光点的精确位置，使得保护区划界定标成果更加精准，既提高了水库型水源地划分的规范性，又提高了水源地保护的精准性。性。性。


技术研发人员：郝艳 李娇 高晓波 闫景明 宁秀美 李林耀 刘心浩 范雯婷 李雨娟 洪坤钰
受保护的技术使用者：宁夏环境科学研究院（有限责任公司）
技术研发日：2022.02.09
技术公布日：2022/5/25