王 宇

（山西省黃河萬(wàn)家寨水務(wù)集團(tuán)有限公司，山西 太原 030001）

晉祠泉位于太原市西南25km處，以“難老泉”為代表的晉祠泉水是晉祠及其周邊地區(qū)工農(nóng)業(yè)、人文歷史、旅游等的基礎(chǔ)性支撐因素。改革開放以來(lái)，晉祠泉出流量逐年減少，于1994年斷流。山西省在開展經(jīng)濟(jì)社會(huì)轉(zhuǎn)型發(fā)展和城鄉(xiāng)生態(tài)建設(shè)的背景下，提出晉泉復(fù)流實(shí)施措施，以期晉祠泉水能夠自然出流，恢復(fù)太原西山山青水綠的歷史風(fēng)貌。

1 晉祠泉域概況

晉祠泉域總面積約2030km2，東界從北向南為柳林河分水嶺－王封鄉(xiāng)－三給村－汾河－汾河二壩；南界汾河二壩－清徐縣城－郭家梁；西界為郭家梁-狐堰嶺-石家灘-羅家曲-柳科府；北界為古交市與靜樂(lè)縣行政分界。寒武系、奧陶系巖溶地下水，沿泉域東南交界處的西山大斷裂帶上升處流出。

泉域西北部地勢(shì)較高，大量出露寒武系、奧陶系碳酸鹽巖，地層以南傾為主，其上斷裂、裂隙發(fā)育，溶洞屢見，是良好的地表水入滲補(bǔ)給區(qū)域；西南部的狐堰山隆起東翼內(nèi)有深大的馬蘭不對(duì)稱向斜，奧陶系埋深可達(dá)500～1500m以上，水巖作用微弱，巖溶不發(fā)育，巖溶水呈滯流狀態(tài)；泉域東北部與緊鄰的蘭村泉域相鄰，兩泉域之間分水界限不明晰，存在地下水流互通情況；東部與汾河灘地相接，處于晉交大斷層北部，是主要的地下水排泄帶，有晉祠泉群、平泉群等集中排泄點(diǎn)。

2 晉祠泉流量與地下水變化過(guò)程

20世紀(jì)50年代，晉祠泉出流量1.915m3/s，年際變化0.21m3/s，至80年代泉流量逐年減小，于1994年4月30日徹底斷流（如圖1所示）。其后，晉祠地下水位仍逐年下降，到2004年地水位已降到泉口以下21.08m；2008年后，地下水位明顯回升，到2013年底，地下水位距泉口9.03m。

圖1 晉祠泉流量歷年變化過(guò)程

3 晉祠泉斷流分析

晉祠泉域地層走向呈簸箕狀，西北地勢(shì)高，均為地下水補(bǔ)給區(qū)，向東南傾斜排泄到汾河中。晉祠泉排泄水為奧陶系潛壓水，補(bǔ)水來(lái)源主要有三，一是汾河以北晉泉流域西北部大片裸露的奧陶系灰?guī)r，接收大氣降水，轉(zhuǎn)化為奧陶系地層的潛壓水；二是汾河滲漏補(bǔ)給；三是石炭系、二疊系地層通過(guò)斷層、裂隙向奧陶系地層垂直越流補(bǔ)水[1，2]。

3.1 大氣降水的影響

晉泉流域內(nèi)大氣降水與晉泉流量的對(duì)比如圖2所示。流量減少速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于降水下降速度，降水對(duì)泉流量的變化有一定的影響，但還有其它更大因素導(dǎo)致晉泉出水量的變化[3]。

3.2 晉泉群和平泉群附近抽水井開采巖溶地下水

晉泉50年代流量為1.95m3/s，1961年在晉泉附近開鑿5眼水井，抽水量0.62m3/s，1968年在附近的開化溝開鑿3眼水井，抽水量0.3m3/s，1978年—1979年在平泉附近打井14眼，取水量1.07m3/s；1979年沿晉祠斷裂帶開鑿了26眼井，取水量2.24m3/s。一系列打井采水，使得晉祠泉出流銳減至0.8m3/s，魚沼、善利兩泉斷流。1990年代后，由于出臺(tái)了晉泉保護(hù)政策，鑿井采水活動(dòng)不再增加，但已有水井采水工作難以停止，深井采水量維持在了3600萬(wàn)m3/a，地下水一直處于超采狀態(tài)。

圖2 泉流量與降水量歷年監(jiān)測(cè)量

3.3 煤礦采煤排水

晉祠泉域大部分屬于太原西山煤田，含煤面積達(dá)1598km2，占泉域總面積的79%，已探明的煤炭資源量達(dá)186.3億噸。1998年采煤面積為563.7km2，2011年則為755.3km2。含煤地層為石炭系地層，位于富含晉泉水源的奧陶系巖溶地層之上，但煤礦礦坑排水對(duì)巖溶水的影響很大，主要有兩個(gè)方式，一是大規(guī)模的采煤活動(dòng)，疏干了采煤區(qū)及其影響帶的地下水，減少了上層地下水向巖溶地層的補(bǔ)水量。二是在巖溶水位高于采煤層的帶壓開采區(qū)，巖溶水通過(guò)滲漏通道進(jìn)入礦坑，加大了煤礦的排水量，相當(dāng)于分流了部分地下水。

隨著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展，20世紀(jì)80年代西山進(jìn)入了大規(guī)模采煤時(shí)期，煤礦排水量迅速增加，1956年—1994年煤礦排水量與晉祠泉出流觀測(cè)資料（圖3）。隨著煤礦排水量的增加，晉祠出水也在顯著地減少，兩者的負(fù)相關(guān)系數(shù)達(dá)0.90。

圖3 晉泉流量與煤礦排水量歷年變化量

3.4 汾河滲流

汾河是山西省內(nèi)第一大河，也是黃河第二大支流。汾河由西向東從晉泉流域北中部穿過(guò)，其中55km河段處于寒武系、奧陶系灰?guī)r裸露區(qū)，巖溶裂隙發(fā)育，是晉祠泉域地下水的重要補(bǔ)給源。1960年在晉泉流域西側(cè)汾河上游修建汾河水庫(kù)，受汾河水庫(kù)調(diào)蓄影響和泉域內(nèi)人類生產(chǎn)活動(dòng)增加影響，泉域內(nèi)汾河地表徑流逐年減少。20世紀(jì)50年代，年平均水量3.58億m3，60年代減為2.15億m3，70年代1.43億m3，80年代僅0.23億m3。地表徑流減少，導(dǎo)致滲漏量減少，影響了地下水的補(bǔ)給。

3.5 蘭村泉域?qū)x泉流域地下水的侵奪

蘭村泉域與晉泉流域相鄰，兩泉域的分水嶺屬于可變動(dòng)界線，存在地下水流互通情況。1957年，蘭村泉水位814.20m，晉泉802.96m；1989年蘭村泉水位803.10m，與晉泉水位基本一致；1993年蘭村地下水位796.26m，比晉泉低了6.7m。蘭村泉水位下降導(dǎo)致晉泉流域內(nèi)部分地下水流入了蘭村泉域，減少了晉祠泉的出流量。

4 晉祠泉地下水位回升分析

2004年—2008年晉祠泉地下水位不再下降，保持在781.51m左右；2008年后，地下水位以2～4m/a的速度快速回升，2013年底地下水位793.56m，距泉口9.03m。

4.1 太原地區(qū)關(guān)井壓采促進(jìn)了當(dāng)?shù)氐叵滤换厣?/h3>

2002年萬(wàn)家寨引黃工程太原輸水線建成運(yùn)行，開始向太原地區(qū)提供居民生活用水和工業(yè)用水，隨后在包括晉祠泉域在內(nèi)的太原市地區(qū)開展“關(guān)井壓采”工作和“水源置換”工作。至2012年底，晉泉流域內(nèi)關(guān)井50眼，減少地下水開采量1537m3/a。

4.2 汾河河道清水復(fù)流工程，促進(jìn)了汾河滲漏補(bǔ)充巖溶地下水

山西省政府為了改善地表水生態(tài)環(huán)境，實(shí)施了汾河干流河道常年流水的水資源調(diào)度方案，強(qiáng)化對(duì)流域內(nèi)雨水、洪水、中水和礦坑水的統(tǒng)一調(diào)度和利用，特別是從2008年起萬(wàn)家寨引黃工程南干線每年向汾河河道補(bǔ)充1～1.5億m3的生態(tài)水，保證了汾河連續(xù)多年不斷流。晉泉流域內(nèi)汾河滲水量大大增加，有力補(bǔ)充了晉泉的地下水水量。

4.3 煤炭資源整合，減少了礦坑排水量，促進(jìn)了地下水回升

2000年晉泉流域內(nèi)噸煤排水系數(shù)為1.14m3/t，自2008年實(shí)施煤炭資源整合后，泉域內(nèi)222座小煤礦整合為53座，井田面積775.3km2，2013年時(shí)，噸煤排水系數(shù)0.65m3；大幅度地減少了煤礦采煤排水量，保護(hù)了地下水量。

4.4 西山地區(qū)生態(tài)綜合治理、涵養(yǎng)水源工程

隨著山西省經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展的進(jìn)行，西山地區(qū)綜合治理列為了全省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的重點(diǎn)地區(qū)，2008年開始，陸續(xù)關(guān)停了當(dāng)?shù)厮?、焦化、發(fā)電等耗水大戶，實(shí)施了萬(wàn)畝生態(tài)園、西山森林公園等生態(tài)建設(shè)工程，提高了植被覆蓋率，涵養(yǎng)水源，有效增加了泉域地下水補(bǔ)給量。

5 晉祠泉復(fù)流綜合措施

晉祠泉復(fù)流工程的指導(dǎo)思想是“開源節(jié)流”，就是增加晉祠泉域巖溶地下水補(bǔ)給量，減少排泄量。

5.1 保證汾河水庫(kù)下游清水常年不斷流

汾河水庫(kù)位于晉泉流域西側(cè)婁煩縣下石家莊村，是汾河上最大的水庫(kù)，總庫(kù)容7.21億m3。在不考慮生態(tài)補(bǔ)水時(shí)，水庫(kù)下游河道內(nèi)全年只有100d左右有水，其余時(shí)段基本干涸。根據(jù)晉泉復(fù)流要求，在綜合考慮汾河生活用水、農(nóng)業(yè)灌溉用水、電站發(fā)電、洪水調(diào)蓄、引黃南干線向汾河水庫(kù)送水量的基礎(chǔ)上，確定非汛期汾河水庫(kù)最小下泄9.0m3/s，汛期最小下泄3.0m3/s，通過(guò)水庫(kù)泄水和流域降水綜合調(diào)度，保證汾河河道全年流水且流量維持在8.0m3/s以上，生態(tài)補(bǔ)水量達(dá)1.5億m3/a以上。

5.2 汾河二庫(kù)蓄水水位抬升

汾河二庫(kù)大壩位于晉泉流域東側(cè)的蘭村泉域內(nèi)太原市西北的玄泉寺村，總庫(kù)容1.33億m3，1997年建成下閘蓄水。汾河二庫(kù)設(shè)計(jì)蓄水位905.7m，回水長(zhǎng)度22km，回水至?xí)x泉流域與蘭村泉域分水嶺以上5km處。當(dāng)時(shí)由于各種原因，大壩灌漿、壩體裂縫、移民工作未能全部完成，致使水庫(kù)蓄水位維持在了895m以下。因此，需繼續(xù)完成汾河二庫(kù)未完工程和移民工作，使蓄水位達(dá)到設(shè)計(jì)水位905.7m，既杜絕了蘭村泉域?qū)x泉流域的地下水侵奪情況，也增加了汾河河道對(duì)晉泉的地下巖溶水補(bǔ)給量。

5.3 晉泉群附近關(guān)井壓采及水源置換

對(duì)晉泉周圍的煤礦、水井根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)行關(guān)停、限采或水源置換；對(duì)煤礦資源枯竭的白家莊礦、西峪煤礦進(jìn)行關(guān)閉；對(duì)杜兒坪礦等14個(gè)礦限采，禁止其在晉泉重點(diǎn)保護(hù)區(qū)內(nèi)采煤，禁止在保護(hù)區(qū)邊界外進(jìn)行疏水降壓；對(duì)晉泉附近的22眼工農(nóng)業(yè)用水井和生活用水井實(shí)行關(guān)停限采，可減少地下水取水量1015萬(wàn)m3/a，由于關(guān)井限采造成的需水缺口采用太原市自來(lái)水和引黃水進(jìn)行補(bǔ)充，并用引黃水在晉泉附近進(jìn)行地下水人工回灌補(bǔ)給。

5.4 封堵部分平泉自流井

平泉群位于晉泉以南，泉口高程低于晉泉，七八十年代在平泉附近開鑿了許多人工井，自流出水，對(duì)晉泉水位下降影響很大。目前，平泉共有7處自流井，擬對(duì)其中的3處進(jìn)行封堵，可減少采水量100萬(wàn)m3/a。

5.5 實(shí)施生態(tài)環(huán)境治理

晉泉復(fù)流，既要保證水量，又要保證水質(zhì)。在流經(jīng)古交市區(qū)的汾河段，河道兩岸設(shè)置截污管，污水經(jīng)處理之后才可排入河道。對(duì)晉泉附近的煤礦、矸石廠、渣場(chǎng)、企業(yè)及生活排污進(jìn)行排查監(jiān)測(cè)，排污不達(dá)標(biāo)者限期治理。

6 結(jié)語(yǔ)

按照上述泉域地下水分析和實(shí)施措施，采用多元線性回歸、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等模型進(jìn)行地下水變化模擬，預(yù)計(jì)在2-5年之內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)晉泉自然出流。

［參 考 文 獻(xiàn)］

［1］黃皓莉.晉祠泉斷流與地下水資源保護(hù)關(guān)系［J］.中國(guó)煤田地質(zhì)，2003，15（2）：26-28.

［2］喬居岳，陳杰，駢元.晉祠泉恢復(fù)條件研究及保護(hù)對(duì)策［J］.山西科技，2000（增刊）：14-15.

［3］晉華，楊鎖林，鄭秀清，等.晉祠巖溶泉流量衰竭分析［J］.太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，36（4）：488-490.