Métodos de división para zonas de protección de fuentes de agua subterráneas
Las zonas de protección de fuentes de agua se refieren a una determinada área de agua y áreas terrestres demarcadas por el estado para prevenir la contaminación de las fuentes de agua y proteger la calidad ambiental del agua. Se divide en aguas superficiales y subterráneas para consumo humano. En los últimos años, el crecimiento continuo de la población mundial y la contaminación del agua cada vez más grave han llevado a los países a prestar más atención a las aguas subterráneas como fuente prioritaria de agua potable. El establecimiento de áreas protegidas es un medio eficaz para proteger las fuentes de agua subterránea.
Ya a finales del siglo XVIII, los países industriales europeos y americanos comenzaron a estudiar la división de las zonas de protección de las fuentes de agua. A finales del siglo XX, los métodos de investigación estaban relativamente maduros y se promulgaron muchas leyes y reglamentos relacionados con la demarcación de las zonas de protección de las fuentes de agua subterránea. Este estudio estudia principalmente los métodos y políticas para delimitar zonas de protección de fuentes de agua en países desarrollados de Europa y Estados Unidos, y desarrolla un método de demarcación más práctico, fácil de entender y preciso basado en la situación real de mi país.
La división de las zonas de protección de las fuentes de agua en mi país comenzó con la "Ley de Prevención y Control de la Contaminación del Agua de la República Popular China" promulgada e implementada en 1984. En aquella época, las zonas de protección se designaban principalmente para las fuentes de agua superficiales. El "Reglamento sobre la prevención y el control de la contaminación en áreas de protección de fuentes de agua potable" promulgado por la Administración Estatal de Protección Ambiental en 1989 propuso la división y los principios de protección para las áreas de protección de fuentes de agua potable superficiales y subterráneas. En 2002, la 29ª reunión del Comité Permanente del Noveno Congreso Nacional Popular de la República Popular China aprobó la Ley de Aguas de la República Popular China. Con el fin de estandarizar la división de zonas de protección de fuentes de agua, la antigua Administración Estatal de Protección Ambiental promulgó las "Especificaciones Técnicas para la Demarcación de Zonas de Protección de Fuentes de Agua Potable" a principios de 2007, que estipulaban sistemáticamente las normas, métodos y requisitos para la división de Zonas de protección de fuentes de agua.
Las normas de planificación de la protección de las aguas subterráneas suelen estar relacionadas con el interés público. Todos los límites claros sobre el uso de la tierra y la actividad humana deben estar definidos por ley. Debe basarse en normas legales vinculantes y debe garantizar que las restricciones estén diseñadas para proteger los recursos de aguas subterráneas al menor costo y que no existan medidas alternativas.
1.3.3.2 Métodos técnicos para delimitar áreas protegidas
Los países desarrollados extranjeros han logrado importantes resultados en la delimitación de áreas protegidas para proteger las fuentes de agua potable, especialmente Estados Unidos y Alemania, cuya experiencia vale la pena. aprendiendo de.
(1) Estados Unidos
Desde la década de 1940, Estados Unidos ha promulgado la Ley de Agua Limpia, la Ley de Seguridad del Agua Potable, la Ley de Recuperación y Conservación de Recursos, etc. Las regulaciones guían la producción segura de las compañías de agua en los Estados Unidos y también han promulgado otras leyes de protección de las aguas subterráneas, como la Ley Federal de Insecticidas, Esterilizadores y Rodenticidas, la Ley de Control de Sustancias Tóxicas, etc. Además, cada estado de los Estados Unidos ha promulgado su propia ley de zonas de protección de aguas subterráneas. Sobre la base de la formulación de leyes y reglamentos correspondientes, y de conformidad con los poderes conferidos por diversas leyes, los Estados Unidos han organizado y aplicado una serie de planes de protección de las aguas subterráneas. El más influyente de ellos es el programa "boca de pozo" iniciado en 1986. que es responsable de la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos y del Plan de Conservación Geológica de Estados Unidos (WHPP)”. Los estados chinos deben delinear o delinear áreas protegidas para pozos existentes y nuevos para garantizar que diversas actividades, como el uso de la tierra en áreas protegidas y áreas adyacentes, no contaminen los pozos. Al mismo tiempo, se utilizan métodos analíticos, métodos de simplificación gráfica y numéricos. Se han desarrollado simulaciones de diversos métodos de demarcación de áreas protegidas. La Ley federal de Agua Potable Segura ordena a los estados desarrollar planes de protección de fuentes de agua (WHPP) para pozos de suministro de agua de agencias públicas (CWS) y agencias no públicas (NCWS). Los estados deben presentar un plan WHPP aprobado por la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA). ). La delimitación de áreas protegidas de boca de pozo (WHPA) es una parte integral del WHPP. Otros componentes del plan incluyen la investigación de fuentes de contaminación, el desarrollo y la implementación de mejores prácticas de gestión para la protección de las aguas subterráneas, la integración de planes de uso de la tierra y el aumento de la conciencia pública. protección de las aguas subterráneas. La Ley de Enmiendas a la Seguridad del Agua Potable de 1996 comenzó a exigir a los estados que llevaran a cabo programas de evaluación de las fuentes de agua.
Entre ellos, los datos hidrogeológicos son la base para la división de áreas protegidas, y se deben considerar los siguientes criterios:
Distancia: La distancia desde el pozo es el método más sencillo para determinar el alcance de las reservas. Pero este estándar es a menudo arbitrario y no puede controlar el flujo de agua subterránea.
Disminución del nivel del agua: la demarcación de las áreas protegidas se puede determinar en función de la disminución del nivel del agua causada por el bombeo, incluyendo a veces zonas de impacto (Zona
Tiempo de viaje (TOT): este criterio se basa en la velocidad del agua subterránea. Se puede especificar un tiempo de migración significativo, como 50 días o 10 años, una vez que la velocidad del flujo del agua subterránea se determina mediante el gradiente hidráulico y el coeficiente de permeabilidad. , se puede determinar la extensión del área protegida.
Límites del sistema de agua: Los límites naturales se pueden utilizar para definir áreas protegidas. La definición de los límites del flujo de agua requiere la recopilación e interpretación de datos existentes. datos de campo y juicio profesional.
(2) Alemania
En 1957, en el marco de la Ley Federal de Aguas de Alemania Occidental, Alemania había comenzado a establecer zonas de protección de aguas subterráneas. Según las leyes y regulaciones nacionales, en Alemania cada estado federado ha formulado leyes de agua más detalladas relacionadas con la protección de las aguas subterráneas. Las regulaciones son formuladas por la DVGW (Asociación Alemana de la Industria del Gas y del Agua, 1959, 1975, 1998) y generalmente por cada estado federado. adoptar las regulaciones de DVGW W101, pero normalmente establecerán restricciones más específicas y detalladas. Los Estados utilizan esencialmente el mismo enfoque para definir y delimitar áreas protegidas.
Los principales objetivos del establecimiento de zonas de protección del agua potable relacionadas con las aguas subterráneas en Alemania son: evitar que diversas sustancias nocivas dañen la salud humana; prevenir sustancias que pueden ser inofensivas para la salud humana pero que afectan la calidad del agua; cambios en la temperatura del agua subterránea.
Al mismo tiempo, es necesario tener en cuenta lo siguiente: la protección de la calidad del agua debe ser preventiva; la remediación de los acuíferos contaminados es una tarea muy compleja, tanto en términos de tecnología como de economía e implementación. El sistema de establecer tres áreas protegidas alrededor de los pozos de producción ha demostrado ser eficaz en Estados Unidos y muchos países europeos. Estas tres áreas protegidas necesitan imponer muchas restricciones sobre el uso de la tierra y las actividades humanas; la demarcación de las áreas protegidas debe ser muy cuidadosa para sopesar los intereses de todas las partes: lo suficientemente grandes como para proteger las fuentes de agua y cumplir con los requisitos básicos para la protección de la calidad del agua; cuanto más pequeño, mejor, para reducir el riesgo de inconvenientes, las restricciones necesarias para evitar impactos negativos en el desarrollo económico local.
La zona de protección de aguas subterráneas incluirá toda el área de captación superficial y subsuperficial de un pozo o sitio de pozo donde se extrae agua subterránea como agua potable. La división de áreas protegidas debe reflejar los diferentes riesgos de diversas actividades que contaminan las aguas subterráneas, y las restricciones de uso de la tierra de diferentes áreas protegidas también deben reflejar los riesgos potenciales. A menos que no se considere la contaminación general, estos riesgos potenciales generalmente disminuyen a medida que aumenta la distancia entre las diversas actividades que causan la contaminación y el sitio del pozo. De acuerdo con el principio general de proteger las aguas subterráneas de la contaminación, las áreas protegidas se dividen en tres categorías:
1) Zona ⅲ exterior: la zona ⅲ protege las aguas subterráneas de la contaminación por sustancias radiactivas o productos químicos refractarios que han sido transportados durante mucho tiempo. distancias se puede dividir en ⅲ zona A y ⅲ zona B.
La zona ⅲ generalmente debe extenderse hasta el límite de la cuenca de captación de agua subterránea, y el área donde el agua superficial se filtra hacia el agua subterránea también debe clasificarse en. ⅲ zona. Si la cuenca subterránea no puede definirse con precisión, la Zona III debería incluir todas las cuencas posibles. Si los niveles de agua cambian significativamente, será necesario examinar los datos utilizados para definir los límites del área protegida para adaptarlos a las condiciones de caudal y bajo nivel de agua y a las diferentes direcciones del flujo. Si el caudal de agua subterránea es grande (como en los acuíferos kársticos), el tiempo necesario para que el agua subterránea fluya desde la parte superior de la cuenca hasta la salida suele ser inferior a 50 días, lo que no puede proteger eficazmente el agua desde una perspectiva de salud.
Si es necesario, el área ⅲ se puede dividir en área ⅲA y área ⅲB. Si se va a dividir la tercera área, debido a las diferentes propiedades de los acuíferos fisurados y los acuíferos kársticos, deben tratarse de manera diferente.
Acuíferos porosos y acuíferos de fisuras regulares: para acuíferos porosos con caudales de agua subterránea inferiores a 10 m/d, el límite entre el área ⅲA y ⅲB es aproximadamente 2 km aguas arriba de la toma de agua si el caudal de agua subterránea es grande. , esto La distancia será mayor.
En áreas donde el acuífero está cubierto por un estrato continuo, estable y de baja permeabilidad con un espesor de al menos 5 ~ 8 m, si el caudal de agua subterránea excede los 10 m/d, se puede clasificar como Zona ⅲB, pero el límite de la Zona ⅲB es La distancia entre las bocas de los pozos no debe ser inferior a 1 km, y el tiempo necesario para que el agua subterránea se traslade desde la zona IIIB al pozo no debe ser inferior a 50 días.
Acuíferos fracturados rugosos y acuíferos kársticos: Para acuíferos kársticos expuestos y acuíferos fracturados con caudales rápidos, no es necesario dividir más la Zona III. Si el tiempo necesario para que el agua fluya desde toda el área de captación hasta la toma de agua es inferior a 50 días, el área debe definirse como Zona II.
La zona III sólo podrá dividirse aún más cuando el acuífero esté cubierto por una formación continua de cierto espesor y baja permeabilidad. Si esta formación existe, el área se puede dividir en la Zona ⅲB, y la distancia mínima desde la Zona ⅲB al pozo debe ser de 1 km.
2) Zona de protección interior - Zona ⅱ: La Zona ⅱ protege principalmente el agua subterránea de la contaminación por componentes microbianos patógenos como bacterias, virus, parásitos y huevos, que pueden contaminarse cuando la cercanía al pozo es dañina. . El área entre el pozo de producción y el área de recarga artificial generalmente se define como Zona II.
La zona II debe incluir una distancia de al menos 50 días desde el pozo o el sitio del pozo hasta la línea de flujo. Esto significa que se necesitan 50 días para que el agua subterránea sea transportada desde un determinado punto de la tubería hasta la producción. Este tiempo mínimo de migración garantiza que ningún patógeno pueda llegar al pozo de producción.
Este método es un representante típico del método empírico del contorno de proceso de 50 días de Alemania tiene una historia de más de 70 años. En la década de 1930, el saneamiento y la prevención de epidemias y la reducción de patógenos en las fuentes de agua potable eran las principales prioridades de Alemania para proteger las fuentes de agua potable. Se encontró que el tiempo de supervivencia de los patógenos del agua potable en aguas subterráneas es inferior a 50 días, por lo que se estableció el concepto de contornos de proceso de 50 días. El método de contorno del proceso de 50 días aprovecha el efecto de purificación natural de la roca y el suelo sobre la contaminación del agua, llamado filtro geotécnico. El mecanismo de acción de los geofiltros no ha sido estudiado en profundidad, por lo que el contorno del proceso de 50 días es un valor empírico ampliamente aceptado por muchos países.
El contorno del proceso de 50 días también presenta zonas no adecuadas, como zonas con grandes fisuras de roca subterránea, donde el efecto de los filtros geotécnicos es débil, como se mencionará más adelante.
La racionalización de 50 días se determina mediante métodos hidrogeológicos, simulación matemática y otros métodos. Pruebas adicionales de trazadores y datos de evaluación de la calidad del agua pueden respaldar la descripción de la línea de racionalización de 50 días, y se pueden usar aproximaciones matemáticas simples para estimar la extensión de la Zona II alrededor de pozos individuales para proporcionar un tiempo de migración retrasada de 50 días.
Si desea determinar la línea de flujo de 50 días y el punto crítico, debe considerar el flujo promedio diario o el flujo máximo diario en las condiciones locales. La dispersión generalmente se ignora al determinar las líneas de corriente de 50 días para definir la Zona II, y solo debe considerarse cuando el nivel freático es muy bajo o no hay un acuicluido suprayacente.
Acuíferos porosos y acuíferos regularmente fracturados: La Zona II comprenderá toda el área dentro de la línea de racionalización de 50 días. La distancia de extensión desde la toma de agua hasta la Zona II no es inferior a 100 metros (50 metros si se garantiza el entorno circundante). Si la profundidad del agua subterránea es muy grande, la Zona II será más pequeña que la descrita anteriormente si las condiciones geológicas locales lo garantizan.
Si los recursos hídricos son proporcionados completamente por las secciones profundas cubiertas por la capa de acuículo, o los pozos que ingresan a estas secciones están todos cerrados, o los recursos hídricos entre la toma de agua y la línea de corriente de 50 días están todos cubierto por una capa de cobertura suficientemente gruesa y de baja permeabilidad, entonces la Zona II no es necesaria. Esta situación sólo existe en los pozos artesianos.
Acuífero de fractura gruesa y acuífero kárstico: Si la zona II correspondiente al acuífero kárstico incluye todas las áreas donde el agua subterránea migra durante 50 días para llegar al pozo de producción, entonces la zona II suele incluir la totalidad o la mayor parte del acuífero kárstico. el área de desviación de agua, en la Zona II, puede ser más estrecha en este caso, pero en cualquier caso debe incluir áreas que puedan ser perjudiciales para el acuífero kárstico debido a la contaminación, como pendientes o wadis que se inclinan hacia las cuencas kársticas profundas, áreas de recarga, pozos de cielo y el medio ambiente que afectan directamente; alrededor de la entrada a los valles fluviales; valles secos y profundos, aguas superficiales drenadas parcial o temporalmente o zonas típicas de filtración donde se extraen y excavan acuíferos kársticos;
La Zona II es innecesaria si el profundo acuífero kárstico está cubierto por gruesos estratos de baja permeabilidad en toda la cuenca.
3) Zona de protección directa (Área ⅰ): La Zona ⅰ protege principalmente los pozos y su entorno circundante de la contaminación. Las áreas de suministro artificial generalmente pueden considerarse área I.
La zona I se extenderá a una distancia no menor a 10m del pozo productor. La zona I debe estar al menos a 20 m aguas arriba del manantial si se trata de un manantial, y al menos a 30 m si se trata de un acuífero kárstico.
Cuando sea posible, los límites del área protegida deben seguir caminos, senderos y puntos de referencia de tenencia, como límites de bosques, presas y límites de ríos, y no deben estar dentro de límites determinados por métodos hidrogeológicos. El "Plan legal para las áreas de protección de aguas subterráneas que determina el plan del área de protección" muestra que los límites de las áreas de Categoría I, II y III están determinados por estudios hidrogeológicos, límites administrativos reales, límites naturales o límites de propiedad.
(3) Otros países
En "Política y práctica de protección de las aguas subterráneas", el Reino Unido ha desarrollado tres áreas para la protección de las aguas subterráneas. ⅰ (La Zona Interior I está delimitada por la línea de corriente de 50 días desde cualquier punto bajo el lecho del río hasta la fuente de agua, que no puede ser inferior a 50 m. La definición de este límite se basa en el estándar de descomposición biológica y la protección de sustancias nocivas sustancias químicas ⅱ (Zona exterior II) Definición El estándar principal es un área más grande seleccionada de la línea de flujo de 400 días, o el 25% del área de captación de agua de origen, para proporcionar un tiempo mínimo de demora, dilución y degradación lenta de los contaminantes. especificación para que se definan estos límites para el apoyo.
Francia divide las áreas protegidas en tres áreas según el Código de Salud Pública: área protegida directa; El área protegida directa es obligatoria y generalmente rodea un área de cien metros cuadrados o varios cientos de hectáreas. Su función es prevenir la contaminación directa de las instalaciones de toma de agua. También es obligatorio que su tamaño y forma estén determinados por normas hidráulicas (normalmente 50 The skyline is the border
El sistema de zonificación de Australia persigue dos objetivos principales: proteger la salud pública de actividades inapropiadas y proteger las fuentes de agua potable).
Australia se diferencia significativamente de otros países en la delimitación de las zonas de protección de las aguas subterráneas. En las PDWSA se definen tres áreas de clasificación prioritarias: Área de protección del agua de prioridad 1 (P1). ): Esta área es Para garantizar que las fuentes de agua no se degraden, las áreas P1 incluyen aquellas áreas donde el suministro de agua potable de la más alta calidad es el uso principal de la tierra Área de protección de fuentes de agua de Prioridad 2 (P2): Esta área de protección está diseñada para garantizar que. Las fuentes de agua no están expuestas a mayores riesgos de contaminación. Las áreas incluyen áreas con baja intensidad de desarrollo, como las áreas rurales, en las que el suministro público de agua tiene el nivel de prioridad más alto. La gestión de las áreas P2 debe basarse en el principio de riesgo mínimo. permitir el desarrollo condicional Área de protección de fuentes de agua de Prioridad 3 (P3): el área P3 se utiliza para gestionar los riesgos de contaminación de las fuentes de agua. Las áreas P3 incluyen usos de la tierra que requieren conservación del agua a través del suministro de agua, como áreas residenciales, áreas comerciales y. áreas de desarrollo industrial ligero. La protección de las áreas P3 se logra a través de la gestión de rutas que guían las actividades de uso de la tierra, el agua necesita ser tratada o se encuentran fuentes de agua alternativas.
Además de las áreas de clasificación prioritarias, las bocas de pozo. También se definen zonas de protección y zonas de protección de embalses para proteger de la contaminación las fuentes de agua cercanas a pozos y embalses. El área protegida suele ser circular, con un radio de 500 m para el área P1 y un radio de 300 m para las áreas P2 y P3. El área de protección generalmente incluye una zona de amortiguamiento de 2 km cerca del nivel de agua más alto del embalse e incluye el embalse mismo. La prioridad está determinada por la ocupación del suelo, el uso del suelo y las rutas de flujo de agua que determinan qué estrategias de gestión se aplican a cada área prioritaria.