褚桂紅

（山西省水利水電科學研究院 山西太原 030002）

0 引言

自上世紀五十年代開始，北方巖溶泉流量在整體上處于不斷下降的趨勢，泉流量衰減成為北方巖溶泉變化的主要特征[1]。山西省作為巖溶泉分布較集中的區(qū)域，全省共有19處巖溶大泉。在氣候和人類活動共同作用下，目前晉祠泉與蘭村泉均已斷流。洪山泉作為山西省介休市重要的工農(nóng)業(yè)供水水源，自上世紀90年代以來，泉域巖溶水被過量開采，導致泉流量急速衰減，泉域內(nèi)工農(nóng)業(yè)用水無法保障，甚至當?shù)厝诵箫嬎汲蓡栴}。本文對洪山泉歷年流量趨勢進行了分析，并探索了影響泉流量衰減的原因，為相關部門開展洪山泉巖溶水系統(tǒng)保護提供依據(jù)。

1 泉域概況

洪山泉位于山西省中部太岳山麓北端，地跨山西省晉中市的介休市、平遙縣和長治市的沁源縣，出流于介休市洪山鎮(zhèn)狐岐山。洪山泉為一泉群，由小池、七星泉、源神池、黑虎泉和槐柳泉等組成[2-3]，泉域面積632 km2，泉域內(nèi)氣候四季分明，降水量多年均值488 mm，平均氣溫10℃。洪山泉巖溶水系統(tǒng)補給來源為大氣降水與河道入滲補給，排泄方式包括泉水出流、向第四系孔隙水潛排、人工開采地下水和礦坑排水等。

2 洪山泉流量變化特征

洪山泉多年（1955-2015年）平均流量為0.926 m3/s，最大流量為1.75 m3/s（1965年），最小流量為0.001 m3/s（2015年），變差系數(shù)Cv為0.51，洪山泉流量多年變化特征見表1。

表1 洪山泉流量特征表

從洪山泉流量變化曲線可以看出（圖1），洪山泉流量大體經(jīng)歷了從波峰-波谷起伏狀態(tài)到直線下降式銳減過程。1956-1979年間，洪山泉徑流量基本處于天然狀態(tài)下，其多年平均徑流量為4 270萬m3/a，該段時期，洪山泉流量呈現(xiàn)出波峰-波谷起伏狀態(tài)，洪山泉為穩(wěn)定性巖溶大泉；1980-2000年，泉水徑流量由緩慢減小演變?yōu)榧彼黉J減，特別是1997年以后，隨著人類活動的增加，泉流量開始斷崖式下跌，該段時期，泉流量多年均值為3 371萬m3/a，到2000年，泉水徑流量減少到2 052萬m3/a，比1956-1979年系列減少了51.9%；2000-2010年泉水徑流量呈現(xiàn)出由急速衰減到緩慢減少的過程，其多年平均值為726萬m3/a，到2010年泉水徑流量只有258萬m3/a；2011-2015年間，泉水徑流量仍在緩慢地減少，其均值為116萬m3/a，到2015年泉水徑流量只有3萬m3/a左右，下降幅度非常顯著，幾乎到了斷流的地步。洪山泉衰減趨勢見表2。

圖1 洪山泉流量變化曲線

表2 洪山泉徑流量衰減趨勢分析表

3 泉流量衰減成因分析

通過對洪山泉歷年流量趨勢分析得知，洪山泉流量正處于嚴重衰減甚至即將斷流的狀態(tài)，造成這種局面的原因既有自然因素，也是人類活動干預的結果。

1）降水量的減少

大氣降雨作為洪山泉巖溶水系統(tǒng)的主要補給來源，其大小必然控制著洪山泉泉水的出流狀況。根據(jù)晉中市第二次水資源評價成果，1980-2000年系列比1956-1979年系列降水量減少了11.2%，而洪山泉流量減少了21.1%，說明泉水流量衰減速度遠大于降水量的衰減速度。進入2000年以后，降水量雖然有所增加，但泉水徑流量卻繼續(xù)呈衰減趨勢，說明降水量的變化只是造成泉水流量衰減的影響因素之一，不是主要影響因素。

2）巖溶水開采量增加

上世紀80年代之前，人工鑿井取用洪山泉巖溶水資源量較少，80年代之后逐步增加，巖溶水開采量由1991年的326.48萬m3/a增加到1998年的632.6萬m3/a，之后開始有所下降，但年均開采量均保持在500萬m3/a左右。巖溶水的開采，直接襲奪了洪山泉水資源量，對泉水量的衰減造成了較大影響。同時巖溶水的過量開采，打破了地下巖溶水系統(tǒng)原有的平衡狀態(tài)，造成了洪山泉域巖溶地下水水位持續(xù)下降、甚至形成了區(qū)域性的地下水位降落漏斗[1]，而降落漏斗的不斷擴大和向縱深發(fā)展改變了地表水與地下水的補排關系，從而進一步導致泉流量的減小。泉水徑流量與開采量的關系見圖2。

圖2 洪山泉巖溶水徑流量與開采量關系

3）煤礦礦坑排水量的加大

煤礦開采改變了泉域內(nèi)地表水與地下水的轉化關系，泉域含水系統(tǒng)內(nèi)無論何處利用井孔開采巖溶水或礦坑中排放地下水，最終都將影響洪山泉的流量，位于排泄區(qū)的煤礦直接排泄巖溶地下水，而位于補給徑流區(qū)的煤礦則在一定程度上破壞了原有的地質結構，改變了地下水補、徑、排的關系，使得地表徑流的產(chǎn)匯流規(guī)律發(fā)生變化[4]，而地下水系統(tǒng)循環(huán)結構一旦被破壞，就難以恢復。因此，從泉域地下水的補給與排泄方面來說，采煤對泉域地下水的破壞和影響將具有永久性和不可逆轉性。

4）河流入滲補給量的減少

孔隙水超采對洪山泉也有很大影響[5]。洪山泉泉域與龍鳳河流域有280 km2的重疊區(qū)，河流在灰?guī)r裸露區(qū)的入滲補給是洪山泉的一項重要補給源，孔隙水的大量超采造成了對龍鳳河流量的襲奪，從而減少了龍鳳河對洪山泉的補給，引起了洪山泉流量下降[6]。

4 保護措施

受氣候、降水、采煤及人類活動等多重因素的影響，進入本世紀后洪山泉徑流量急劇衰減，甚至面臨斷流風險，礦坑排水和巖溶水井的開采是洪山泉流量急劇衰減的主要影響因素。由于泉流量的急速衰減，致使泉域內(nèi)工農(nóng)業(yè)和人畜飲水等供水問題突出。面對洪山泉泉域內(nèi)日益嚴重的水資源短缺狀況，必須采取有效措施加強保護，爭取在最短時間內(nèi)使泉水復流，逐步增加泉水出流量。

1）法律保護措施

晉中市和長治市應成立統(tǒng)一的洪山泉巖溶水管理部門，并根據(jù)《中華人民共和國水法》等相關法律法規(guī)，開展洪山泉泉域巖溶水保護工作，包括在泉域重點保護區(qū)禁止任何單位和個人打井、截留、開礦、采石等行為，禁止新建、改建、擴建與供水設施和水源保護無關的項目等，在法律層面切實加強保護力度，做到令行禁止。

2）工程保護措施

（1）加強礦坑水的回用

在泉域范圍內(nèi)，所有煤礦均需建設坑口污水處理站及中水回用工程，處理后的礦坑水可用于礦區(qū)環(huán)境衛(wèi)生及采煤用水，也可用于農(nóng)田灌溉，通過增加中水回用量，減少地下水開采，使地下水得以涵養(yǎng)。

（2）充分利用跨流域調(diào)水量

隨著山西大水網(wǎng)及各地市配套小水網(wǎng)的建設和運行，向各地市的地表水供水量均有所增加，特別是介休市，中部引黃工程建成后，向介休供水量2020年為1 346萬m3/a，2030年供水量為1 840萬m3/a，東山供水工程向介休市供水3 755萬m3/a，這些水利工程的建設與運行可極大緩解洪山泉泉域地下水開采的壓力，對泉域復流意義重大。

3）管理措施

泉域管理部門應積極采取措施嚴格控制泉域內(nèi)地下水開采量，對必須開采地下水的，應嚴格執(zhí)行開采量審批制度，同時加強環(huán)境保護和水環(huán)境宣傳力度，加大地下水觀測網(wǎng)建設，嚴格水資源管理。

［1］雷俊琴.洪山泉流量衰減原因分析及泉流量預測［D］.太原：太原理工大學，2014.

［2］韓行瑞，魯榮安，李慶松，等.巖溶水系統(tǒng)—山西巖溶大泉研究［M］.北京：地質出版社，1993.

［3］王宏義，黃小丹，滕 飛.洪山泉域水源地保護區(qū)的劃分探討［J］.地下水，2008，30（1）：44-47.

［4］趙宇.洪山泉域現(xiàn)狀分析及石口子水庫運行對該泉域的影響［J］.山西水利科技，2015（4）：71-73.

［5］鄧安利，王 帥，曹耀武，等.洪山泉流量對氣候變化和人類活動的響應［J］.安全與環(huán)境工程，2015，22（2）：11-14.

［6］張效平，宋 儒.洪山泉流量動態(tài)及影響因素分析［J］.中國煤炭地質，2002，14（3）：31-32.