李書友，馮亞輝

（1.南水北調(diào)中線實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司，北京 100176；2.中水北方勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，天津 300202）

水神堂泉位于山西省大同市廣靈縣境內(nèi)， 泉域總面積518km2，其中碳酸鹽巖裸露面積148km2，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；出露于斗泉鄉(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。

目前，水神堂泉原14處泉水，除位于集中排泄帶的水神堂泉、 百步坑泉尚有出流， 其他泉眼均已斷流。 據(jù)1987年開始進(jìn)行水神堂泉水監(jiān)測至今的資料顯示， 監(jiān)測初期泉水流量0.5m3/s左右， 現(xiàn)已減少0.2m3/s，2001—2019 年 較1987—2001 年 共 減 少46.9%。 2011年7月泉水流量0.091m3/s，2012年7月泉水流量僅0.009m3/s，水神堂泉衰減趨勢(shì)顯著。 在灌溉取水量較大的夏季，泉水流量的減少更為明顯。

1 泉水流量變化分析

根據(jù)水神堂泉1987—2019年南口和北口實(shí)測流量統(tǒng)計(jì)， 水神堂泉多年平均流量0.331m3/s，多年平均徑流量1044萬m3。 從實(shí)測徑流系列來看，徑流年內(nèi)分配較均勻，年際變比大。 最大年徑流量1579.1萬m3（1988年）， 最小年徑流量169.6萬m3（2015年），極值比9.3。 徑流年內(nèi)分配過程如圖1，歷年徑流量如圖2。

圖1 水神堂泉多年平均各月流量

圖2 水神堂泉?dú)v年徑流量

表1 水神堂泉不同年代泉水流量、徑流對(duì)比

從水神堂泉流量系列資料來看， 泉水流量存在明顯的衰減趨勢(shì)，2001—2019年較1987—2001年共減少46.9%，較多年平均減少27.2%。

2 水位動(dòng)態(tài)分析

2.1 地下水位年際變化特征

根據(jù)歷史資料，當(dāng)?shù)卦?007年水位普測，自2015年建立地下水位動(dòng)態(tài)長期觀測點(diǎn)， 因此地下水動(dòng)態(tài)變化規(guī)律僅能依據(jù)該數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。 2016年水文地質(zhì)調(diào)查與2007年水位對(duì)比下降3～7m，年均下降0.3～0.7m。

廣靈縣水務(wù)局近年來在本區(qū)建立長觀監(jiān)測系統(tǒng)，為分析本區(qū)地下水動(dòng)態(tài)特征，特選取廣靈縣加斗鄉(xiāng)西加斗村委會(huì)內(nèi)監(jiān)測井為代表， 監(jiān)測井編號(hào)ATW083，井口高程為965m，井深120m。從2012年1月1日起， 該地區(qū)地下水位呈逐年下降的趨勢(shì)，2012—2016年最高水位為2012年4月1日的933.16m，最低水位為2016年7月18日的920.96m。 變幅為12.20m，下降幅度較大。 廣靈西加斗鄉(xiāng)監(jiān)測井多年水位動(dòng)態(tài)變化如圖3。

圖3 廣靈西加斗鄉(xiāng)監(jiān)測井多年水位動(dòng)態(tài)變化

2.2 地下水位年內(nèi)變化特征

縣區(qū)內(nèi)地下水位年內(nèi)呈季節(jié)性波動(dòng)， 水位最高值出現(xiàn)在每年3月，水位最低出現(xiàn)在7月。水位曲線有兩個(gè)陡坎，表明水位有兩次驟降過程，分別出現(xiàn)在每年的3月下旬和6月下旬。經(jīng)調(diào)查分析，水位驟降過程應(yīng)該是春季和夏季的集中澆地所致。7月下旬隨著集中灌溉的結(jié)束，用水量在秋冬季逐漸明顯減少，導(dǎo)致地下水位持續(xù)上升， 一直到第二年3月下一次春澆，地下水位再次驟降， 隨后水位有所上升，6月下旬再驟降，隨后再回升，周而復(fù)始。

3 巖溶水動(dòng)態(tài)變化影響因素分析

3.1 大氣降水對(duì)泉流量的影響

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(shì)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。

水神堂泉泉水流量從20世紀(jì)60年代至今總體呈下 降 趨 勢(shì)，1961—1990 年 平 均 流 量 達(dá)0.758m3/s；1991—2000 年 平 均 流 量0.439m3/s；2001—2010年 平均流量0.339m3/s；2011—2015年平均流量0.157m3/s。在2014 年7 月水神堂泉出現(xiàn)干涸現(xiàn)象， 整個(gè)水池全部干涸，干涸狀況持續(xù)到2015年，2015年當(dāng)年泉水平均流量0.085m3/s，有7個(gè)月泉水?dāng)嗔鳌?經(jīng)廣靈縣水務(wù)局及相關(guān)部門全力補(bǔ)救， 將泉口附近第四系水井全部關(guān)停后，泉水才又重新出露。2015—2019年泉水平均流量0.105m3/s。 歷史年份泉水流量變化情況如圖4。

圖4 歷史年份泉水流量變化情況

通過表2對(duì)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。 通過1991—2000年系列與1961—1990年系列進(jìn)行對(duì)比，1991—2000年系列較1961—1990年系列多年平均降水量減小了5.7%，與之相應(yīng)的系列年平均泉流量減少了42%。 通過2001—2010年系列與1961—1990年系列進(jìn)行對(duì)比，2001—2010年系列較1961—1990年系列多年平均降水量減小了14.7%，與之相應(yīng)的系列年平均泉流量減少了55.2%。 通過2011—2015年系列與1961—1990年系列進(jìn)行對(duì)比，2011—2015年系列較1961—1990年系列多年平均降水量減小了10.8%，與之相應(yīng)的系列年平均泉流量減少了33%。 降水量的減少是泉流量衰減的主要原因之一。

表2 水神堂泉泉域分時(shí)段降雨量與泉流量統(tǒng)計(jì)

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(shì)相對(duì)應(yīng)。

3.2 人類活動(dòng)對(duì)泉流量的影響

經(jīng)調(diào)查表明，廣靈地區(qū)主要以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主，且一年有兩次集中澆地，分別在春天和夏天。根據(jù)泉域水資源開發(fā)利用調(diào)查分析， 農(nóng)業(yè)灌溉取用地下水量占取水總量的70%以上， 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：3月下旬至4月下旬（春灌），7、8月份作物生長期灌溉。從泉水逐月流量變化分析， 泉流量從3月份春灌開始減少，在7、8月份之間出現(xiàn)一個(gè)低谷，一直持續(xù)到9月份以后泉流量逐漸回升，在次年1、2月份泉水流量達(dá)到峰值。 這一流量過程也表明泉流量變化的另一個(gè)主要原因是由于地下水的開采所致。 水神堂泉流量隨灌溉季節(jié)變化圖如圖5。

圖5 水神堂泉流量隨灌溉季節(jié)變化

雖然降雨量的減少是泉流量衰減的主要原因之一， 但由表2也可看出，2015年以后泉域降雨量有所回升， 但泉年平均流量仍處于衰減趨勢(shì)。 如2015—2019年系列對(duì)比2011—2015年系列，2015—2019年平均降雨量較后者增加了4.3%， 而泉流量卻減少了33%。 泉水流量隨降雨量變化趨勢(shì)的拐點(diǎn)發(fā)生在2000年以后，人們生產(chǎn)、生活對(duì)地下水的開采規(guī)模增大， 雖然降水量有增大趨勢(shì)， 但泉流量依然逐年減少，2014、2015年水神堂泉水部分月份干枯， 說明泉流量變化與地下水開采有關(guān)， 即人類活動(dòng)一定程度上加速了泉流量的衰減。

4 結(jié)語

本文通過對(duì)水神堂泉?dú)v史流量、 水位數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，歸納總結(jié)出水神堂泉泉水流量的變化趨勢(shì)、水位的升降動(dòng)態(tài)； 并對(duì)泉水動(dòng)態(tài)變化的影響因素進(jìn)行合理性分析，為實(shí)施泉域水資源保護(hù)、水生態(tài)修復(fù)提供技術(shù)支撐，對(duì)保證泉域水資源的可持續(xù)利用，保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展意義重大。