[发明专利]基于取水口水质安全的河流型饮用水源地保护系统

权利要求书

1.一种基于取水口水质安全的河流型饮用水源地保护系统，其特征在于，包括取水保护区、监督保护区和应急保护区，所述取水保护区、监督保护区和应急保护区分别包括重点区和一般区；

所述取水保护区指靠近取水口断面的区域；

所述监督保护区指对取水口水质影响大的污染源排放点或控制断面的区域；

所述应急保护区指对取水口断面上游发生突发性污染事故，并对取水口断面水质产生重大影响的潜在风险源区域；

所述取水保护区的划分：

所述取水保护区重点区划分的依据是河流型饮用水源的取水方式、取水流量，在给定的水文条件下利用水流二维水质模型计算取水所影响的范围，该范围即为取水保护区的重点区；

取水口影响范围与影响程度有关，当采用自流引水时，水位对引水流量产生重要影响，因此河流型饮用水源影响程度依据水位变幅给出，对于有闸自流引水而言，所述取水保护区河段的长度通过公式(1)计算：

式中，Q_引、Q_河分别为取水口断面取水流量和河道流量，m³/s；

T为连续取水时间，d；

B为河道宽度，m；

△h为设计自流引水条件下接受的水位降幅，m；

所述取水保护区一般区划分的基本思路是对于重要和敏感污染物，在水质敏感期，在无外来污染源汇入条件下，通过河流的自净能力实现河流水质由地表水Ⅲ类水质变为Ⅱ类所需要的河长，其一般区的范围为取水保护区重点区上断面以上河段长度；

一般区划分方法采用一维或二维水质模型，对于顺直河流而言采用一维水质模型，对于河道地形条件复杂以及弯曲程度大的河流采用二维水质模型进行计算，模型需考虑的参数有敏感污染物及其对应水质浓度指标、水质敏感期及水文条件；

对于可降解的污染物，河流一维水质模型采用公式(2)表示，该公式经变化后表述成计算一般区河段长度的表达式(3)；

式中，C₀为初始断面污染物浓度，mg/L；

C_x为流经x距离后的污染物浓度，mg/L；

x为沿河段的纵向距离，m；

u为设计流量下河道断面的平均流速，m/s；

K为污染物综合衰减系数，1/s；

污染物综合衰减系数K值是反映污染物沿程变化的综合系数，它是计算水体纳污能力的一项重要参数，不同的污染物的衰减系数与水文、环境条件有关，采用断面的实测数据利用公式进行反推：

式中，u为河道断面的平均流速，m/s；

△X为上下断面之间距离，m；

C_A为上断面污染物浓度，mg/L；

C_B为下断面污染物浓度，mg/L。

2.根据权利要求1所述的基于取水口水质安全的河流型饮用水源地保护系统，其特征在于，所述监督保护区中划分为重点监督区和一般监督区，所述重点监督区包括取水保护区污染源排污口断面、排放负荷对取水口断面贡献最大的3个断面区间以及污染负荷贡献比重在30％以上断面区间，其它作为一般监督区。

3.根据权利要求1所述的基于取水口水质安全的河流型饮用水源地保护系统，其特征在于，所述应急保护区根据应急污染源风险及应急所需时间划定重点区和一般区，应急时间小于2h的，划为重点区，大于2h的划为一般区，同时将经过城区的道路桥梁以及排放和泄漏有毒有害污染物企业作为应急保护区重点区，将离取水口断面远的桥梁和沿河公路作为一般区对待。

4.根据权利要求3所述的基于取水口水质安全的河流型饮用水源地保护系统，其特征在于，所述应急保护区划分过程中，在确定应急保护区的断面位置后，通过合理计算污染物的运移时间进行下一步划分，污染团通过平移方式向下游运移，通过式(5)估算污染团运移至取水口断面的时间：

式中，T为应急时间，s；

V₁、V₂、V₃为发生水污染事件时不同河段处的流速，m/s，通过现场测定，或通过以往的水文监测数据估算，根据取不同水期最大流速进行计算；

L₁、L₂、L₃为分别对应于V₁、V₂、V₃流速的河段长度，m，根据河流流量和干支流分布划分河段，L₁、L₂、L₃分别为一、二、三级河流。