水神堂泉流量衰減成因及泉域水資源保護(hù)建議淺析

劉偉宏

（大同市水文水資源勘測分局，山西 大同 037006）

水神堂泉是我省十九大巖溶大泉之一，具有水質(zhì)良好，水流量豐富、穩(wěn)定的特點(diǎn)，是廣靈縣人民生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要水源，對廣靈縣經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展起著重要的作用。但是，由于近年來人類活動(dòng)和包括降水量在內(nèi)的氣象等多種因素的綜合影響，流量持續(xù)下降，水質(zhì)受到污染，水神堂泉域水環(huán)境發(fā)生了一定程度的變化。

1 水神堂的基本情況

1.1 水神堂泉域概況

水神堂泉位于山西省大同市廣靈縣境內(nèi)，泉域總面積518 km2，其中碳酸鹽巖裸露面積148 km2，主要包括以散泉形式出露于壺流河河漫灘及其支流地帶的諸多泉水，分別為出露于縣城南部的枕頭泉、百步坑泉、水神堂泉；出露于作疃鄉(xiāng)西北部海坡山前的作疃泉、華山泉；出露于莎泉鄉(xiāng)西部堂坡山前的莎泉；出露于一斗鄉(xiāng)西北部桃子梁半山腰的一斗泉。泉域大部分泉水為孔隙水與巖溶水共同補(bǔ)給的泉水，僅有百步坑泉、作疃泉和水神堂泉為巖溶泉水。

根據(jù)《山西省清泉水調(diào)查》報(bào)告，1984年清泉水調(diào)查時(shí)水神堂泉域內(nèi)較大的出露泉水有14處，泉水總流量為1.03 m3/s，但近來由于降水量等自然因素及人類活動(dòng)的影響，大部分泉水呈斷流狀態(tài)。目前，僅有水神堂泉和百步坑泉出流，水神堂泉2016年實(shí)測年平均流量僅為0.094 m3/s。

1.2 泉域水循環(huán)特征

水神堂泉域地處廣靈盆地北部，外圍為中上元古界硅質(zhì)白云巖、寒武系碳酸鹽巖與奧陶系下統(tǒng)燧石條帶白云巖，泉域范圍大面積出露Q3、Q4沖洪積地層，堆積厚度為30～200 m，局部有灰?guī)r出露，在水平方向上使得巖溶水含水層與松散層含水層聯(lián)通，地下水混合形成一個(gè)統(tǒng)一的含水系統(tǒng)。水神堂泉域主要含水介質(zhì)為寒武系中上統(tǒng)灰?guī)r、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r與奧陶系下統(tǒng)白云巖，總厚度約290 m，為一個(gè)非封閉的巖溶水系統(tǒng)。

大氣降水是泉域地下水的主要補(bǔ)給來源，其入滲途徑不僅包括碳酸鹽巖裸露區(qū)，同時(shí)也包括松散層分布區(qū)。地下水接受大氣降水補(bǔ)給后，由北部山區(qū)沿北西、北東向構(gòu)造節(jié)理向壺流河河谷運(yùn)移，并儲(chǔ)存于盆地下部的碳酸鹽巖裂隙含水層和沖洪積孔隙含水層中，在地下水徑流過程中遇地勢低洼地帶或基巖切割帶，尤其是含水層天窗地帶，則以泉水的形式排泄。如水神堂泉即為典型的通過石灰?guī)r孤峰天窗的溢流泉。

2 泉域水資源概況

水神堂泉域1956—2016年多年平均降水量為447.9 mm，其中山區(qū)為450.8 mm，平川區(qū)為443.4 mm，降水多集中在7～8月份。年最大降水量為1956年的710.1 mm，最小降水量為1965年的239.2 mm，極值比為2.97。詳見表1。

表1 泉域各年段降水量統(tǒng)計(jì)表 單位：mm

水神堂泉域1956—2016年多年平均地表徑流量為2 131萬 m3，徑流深 41.1 mm，最大為1959年的3 350萬m3，最小為2016年的192萬m3，極值比為17.4。詳見表2。

表2 泉域各年段地表徑流量統(tǒng)計(jì)表 單位：萬m3

據(jù)統(tǒng)計(jì)，水神堂泉域1956—2016年系列年平均地下水資源量約為3 218.3萬m3；1980—2016年系列年平均地下水資源量為3 122.2萬m3。

通過水資源總量計(jì)算，得出泉域1956—2016年平均水資源總量為3 313萬m3；1980—2016年多年平均水資源總量為3 168萬m3。

經(jīng)分析計(jì)算，泉域地表水開發(fā)利用程度超過70%，屬高開發(fā)利用區(qū)，地下水開采系數(shù)約為0.75，屬尚有潛力區(qū)。

3 水神堂泉流量衰減簡析

通過對水神堂泉流量統(tǒng)計(jì)，泉水流量從20世紀(jì) 60年代的0.90 m3/s降至80年代的0.60 m3/s，到2016年實(shí)測泉流量僅為0.094 m3/s，泉流量總體呈現(xiàn)出衰減的態(tài)勢。

3.1 大氣降水對泉流量的影響

通過對降水量統(tǒng)計(jì)分析（見表3），降水量基本是減小的趨勢，2001—2010年為降水量最枯的年段，2011—2016年段降水量相對偏多，基本達(dá)到20世紀(jì)60～70年代的降水水平。通過對比分析相應(yīng)年段系列泉流量，發(fā)現(xiàn)泉流量減小與降水量減少基本一致。以1956—1980年系列和1980—2016年系列年平均泉流量及降水量對比分析，1956—1980年系列年平均泉流量為0.796 m3/s，降水量為471.9 mm，1980—2016年系列年平均泉流量0.597 m3/s，降水量為432.4，1980—2016年系列年均降水量較1956—1980年系列減少了9.1%，與之相應(yīng)的系列年平均泉流量減少了33.3%，表明泉流量的衰減與降水量的減少基本一致，降水量的減少是泉流量衰減的主要原因之一。

大氣降水具有一定的周期性和隨機(jī)性，泉水出露作為泉域地下水系統(tǒng)的排泄方式之一，其流量動(dòng)態(tài)變化與大氣降水在時(shí)間上存在一定程度的滯后性，但與其變化趨勢相對應(yīng)，如圖1。

3.2 人類活動(dòng)對泉流量的影響

通過對泉域水資源開發(fā)利用調(diào)查分析，主要取水為農(nóng)業(yè)灌溉取用地下水，用水量占取水總量的比例高達(dá)71.9%，并且灌溉用水具有季節(jié)性和用水量集中的特點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，農(nóng)業(yè)灌溉主要集中在兩個(gè)時(shí)段，一是3月下旬至4月下旬（春澆），二是7—8月份作物生長期灌溉。

從泉水月平均流量變化分析，泉流量每年在2～3月和9～10月出現(xiàn)兩個(gè)高峰，在6～9月份之間出現(xiàn)一個(gè)低谷，表明泉流量衰減另一個(gè)主要原因是由于地下水的開采所致。

圖1 水神堂泉域降水量與泉流量動(dòng)態(tài)變化比較圖

此外，由圖1可以看出，降水量減少與泉流量衰減在變化趨勢上是一致的，但變化幅度上卻不一致，如1956—1980年系列和1980—2016年系列，后期較前期降水量減少了9.1%，而泉流量卻減少了33.3%。特別是2000年以后，人類對地下水的開采規(guī)模增大，較為明顯的從2009年以后，降水量逐年增大，但泉流量依然逐年減少，2014年水神堂泉水部分月份干枯，說明降水量與泉流量變化幅度不一致與地下水開采有關(guān)，即人類活動(dòng)一定程度上加速了泉流量的衰減，表明泉流量減少的另一重要原因是人類活動(dòng)的影響。

4 泉域水資源保護(hù)建議

第一，建議有關(guān)部門加強(qiáng)對水神堂泉流量、地下水開采量、地下水水位監(jiān)測，以便及時(shí)掌握地下水開采量、降水量與泉流量動(dòng)態(tài)變化關(guān)系。

第二，構(gòu)建管水用水新體制，加強(qiáng)水源保護(hù)，擴(kuò)大污水處理能力，增加污水回用量，從而實(shí)現(xiàn)污水資源化，以減少對泉域水資源的過度開發(fā)。

第三，加強(qiáng)泉域生態(tài)環(huán)境治理建設(shè)，加強(qiáng)植被保護(hù)與建設(shè)，以保持水土，涵養(yǎng)水源，凈化水環(huán)境。

第四，進(jìn)一步加強(qiáng)泉域水資源管理與保護(hù)，嚴(yán)控泉域范圍取水審批。