山西省岩溶泉水流量动态变化与补给特点研究_贺志坚

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山西省岩溶泉水流量动态变化与补给特点研究

贺志坚

蔡继清

张勇

（山西省水土保持科学研究所，山西太原030045）

山西省是我国北方岩溶分布最广泛的省份，山西岩溶为中国北方岩溶之典型代表，其岩溶泉水水量稳定，水质良好，是当地最重要的供水水源之一，对山西省经济社会的发展起到了举足轻重的作用。

近几十年来，由于人类活动和降水量的影响，岩溶泉水流量持续下降、水质遭受污染，岩溶泉域水环

境发生了很大的变化。因此，

要保持山西省经济建设和社会的可持续发展，如何科学合理地对泉水进行补给，增加泉水流量，成为当前面临的重要问题。针对这一问题，剖析了山西省岩溶泉域水资源系统结构特征以及泉域补给区分布位置规律，为我省岩溶泉域补给区水土保持措施的合理配置与生态环境建设提供科学的理论依据。

1岩溶泉域水资源系统结构特征

山西省岩溶大泉泉域范围大，具有比较固定的泉域边界，岩溶地下水系统是补给、径流、排泄自成体系的水文地质单元，多且是水煤共存系统，因此带来了水资源短缺、水质污染等一系列水环境问题。根据岩溶地下水系统结构、地下水流向与岩溶含水层间配置关系可分为“逆置式”、“顺置式”、“其他”三种系统模式。

“逆置式”系统模式结构上为向上游反倾的单斜结构，岩溶地下水与含水层倾向相反，碎屑岩地层分布于地下水系统的上游区，煤系地层位于泉域的上游，有强径流带，下游形成泉水，出露分散，包括娘子关泉域、辛安泉域、三姑泉域、延河泉域、马圈泉域、龙子祠泉域与坪上泉域。

“顺置式”系统模式是向下游倾斜的单斜构造或断块构造，岩溶地下水总体流向与含水层倾向相同，

碎屑岩地层分布于地下水系统的下游区，因此往往有较大范围的岩溶地下水承压区分布，与地表水、第四系孔隙水有水力联系，强径流带较弱，泉水集中出露于断裂带，煤系地层位于泉域下游排泄区及承压区，包括柳林泉域、天桥泉域、雷鸣寺泉域、洪山泉域、霍泉泉域、郭庄泉域、神头泉域、晋祠泉域、兰村泉域。

“其他”系统模式包括古堆泉域、水神堂泉域、城头会泉域，其泉

域特征规律性差。

2岩溶泉水流量动态变化特征20世纪80年代以来，由于降水量的减少、岩溶水开采以及采煤等人类活动影响因素的增加，岩溶泉水流量大幅度减少，山西省主要岩溶大泉泉水流量随时间变化趋势详见图1。

从图1中可以看出20世纪80年代以来，我省岩溶泉水流量一

摘要：阐述分析了我省岩溶水资源系统的结构特征、岩溶泉水时段流量变化趋势与泉域地下水补给的分布范围与补给形式特点，结果表明：20世纪80年代以来我省岩溶泉水流量开始大幅度衰减，特别是90年代，泉水流量降到最低。泉域水资源主要接受碳酸盐岩、灰岩裸露区大气降水的直接入渗补给与河川径流水的渗漏补给。

关键词：岩溶水资源系统泉水流量；岩溶水补给；山西省项目来源：山西省水资源管理委员会支撑项目———山西省泉域生态保护水土保持措施研究。

作者简介：贺志坚（1971-），男，山西吕梁人，工程师，研究方向农水与水土保持。

图1山西省主要岩溶大泉泉水流量变化趋势

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直处于明显的持续性衰减状态，总体年衰减率达到0.0674m3/s，泉水总量以每年1.01m3/s的速度递减。从时段流量上来看，20世纪1956～1979年时段平均流量显著高于1980～2003年时段，表明1980年以后泉水流量开始大幅度衰减，特别是90年代泉水流量数值降到最低，而兰村与晋祠泉域已处于断流。1980～2003年与1956～1979年两时段流量值相对比，晋祠泉流量减少了84.14%，兰村泉减少了94.02%，辛安泉减少了42.39%，柳林泉减少了38.16%，郭庄泉减少了35.68%，娘子关泉减少了35.17%，洪山泉减少了29.09%，龙子祠泉减少了23.95%，坪上泉流量减少22.29%。

泉水流量如此大幅度下降且趋势依然不减，这不仅使山西省水资源短缺形势加剧，也对山西省生态环境、经济建设和社会的可持续发展都造成了难以弥补的损失。

3岩溶泉域水资源的补给特点

泉水的补给方式与泉域水资源系统结构特征息息相关。

3.1山西省岩溶泉域降水补给区面积分布

降水入渗是我省岩溶泉水的主要补给来源，泉域内大面积、大厚度分布的可溶岩组成的岩溶裂隙含水岩体，具有输水与储水双重作用，使泉域形成大型“地下水库”，具有很强的调节能力，山西省岩溶泉域降水补给区面积分布见表1。

3.2“逆置式”系统模式的补给方式

“逆置式”系统模式中，上游碎屑岩区的地表水多构成岩溶地下水的重要补给源，接受大气降水、地表水、第四系孔隙水及石炭、二叠系裂隙水的补给。

其中娘子关泉域岩溶水主要是西部碳酸盐岩裸露区大气降水入渗、河流渗漏补给、太原东山侧向水径流、碎屑岩区地下水越流下渗补给以及水库渗漏补给。

辛安泉域岩溶水以南部、北部地区可溶岩出露区大气降水直接补给为主，西部大面积砂页岩区为岩溶水盆地的间接补给区，此外还有浊漳河、清漳河径流渗漏及水库水的渗漏补给。

三姑泉域岩溶水由东部大面积可溶岩裸露区降水入渗分散式补给，西部砂页岩区河流地表径流在下游他酸盐岩河段的线状渗漏补给以及水库及上覆岩层地下水越流补给。

延河泉域岩溶水补给是南部沁河东西两侧裸露可溶岩区大气降水入渗补给与北部砂页岩区河道地表径流渗漏补给。

马圈泉域北东、西南两侧碳酸盐岩裸露区的降水入渗是主要的补给来源，还有少量阳武河水入渗补给。

龙子祠泉域岩溶水以西

部裸露灰岩区降水入渗补给

为主，其次是来自石炭、二叠

系砂页岩区的地表径流入渗

补给。

坪上泉域主要是位于北

部、东部及东南部的碳酸盐岩

裸露区降水补给，其次是清水

河地表水的渗漏补给。

3.3“顺置式”系统模式的

补给方式

“顺置式”水环境系统处

于承压状态与地表水、第四系

孔隙水有水力联系。

其中柳林泉域主要有东

部碳酸盐岩裸露区降水入渗

补给，其次是三川河河谷地段

的渗漏补给。

天桥泉域岩溶水由东部

与北东部裸露碳酸盐岩降水

入渗补给，黄河及红河河流渗

漏补给以及水库渗漏补给。

雷鸣寺泉域岩溶水主要

接受西部和西南部的裸露灰岩区降水入渗补给，其次是南部变质岩山区裂隙水和地表水通过渗漏段的补给。

洪山泉域岩溶水主要有南部岩溶水盆地范围大气降水的直接入渗补给，龙凤河的渗漏补给以及东部砂页岩区的河床冲积潜水及基岩裂隙水的少量补给。

霍泉岩溶水主要靠西部岩溶水盆地范围内降水直接入渗补给，占总补给量的85%，其次是泉域范围内变质岩区和砂页岩区地表径流的入渗补给，约占总补给量的15%。

郭庄泉域岩溶水补给以西部及西北部碳酸盐岩裸露区降水直接入渗为主，其次是汾河河道渗漏补给。

神头泉域岩溶水主要以大同城区盆地北部和西部广大碳酸盐岩裸露区降水直接入渗补给为主，此外区内有河流河谷沿可溶岩分布的破碎带入渗补给地下水。

晋祠泉域岩溶水补给主要接受汾河以北地区裸露可溶岩大气降水入渗补给与汾河地表径流的渗漏补给。

兰村泉域主要接受北部、北西部与北东部裸露可溶岩区降水入渗补给与部分河水渗漏补给。

3.4“其他”系统模式的补给方式

古堆泉域灰岩裸露区分布在九原山、塔儿山区，降水入渗条件良好，是泉水的主要补给来源。

水神堂泉域主要接受北部山区裸露可溶岩大气降水的补给。

城头会泉域主要接受位于泉域西北部、东南部山区裸露可溶降水入渗的补给。

4结论

山西省各岩溶大泉水资源主要接受碳酸盐岩、灰岩裸露区大气降水的直接入渗补给与河川径流水的渗漏补给，其补给区位置分布是我省岩溶泉域水土保持措施合理配置与生态环境建设的主要区域。

表1山西省岩溶泉域降水补给区面积分布

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