水神堂泉流量衰減成因及泉域水資源保護建議淺析

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，具有水質良好，水流量豐富、穩定的特點，是廣靈縣人民生活及工農業生產的重要水源，對廣靈縣經濟和社會的發展起著重要的作用。但是，由于近年來人類活動和包括降水量在內的氣象等多種因素的綜合影響，流量持續下降，水質受到污染，水神堂泉域水環境發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，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；出露于作疃鄉西北部海坡山前的作疃泉、華山泉；出露于莎泉鄉西部堂坡山前的莎泉；出露于一斗鄉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《山西省清泉水調查》報告，1984年清泉水調查時水神堂泉域內較大的出露泉水有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的影響，大部分泉水呈斷流狀態。目前，僅有水神堂泉和百步坑泉出流，水神堂泉2016年實測年平均流量僅為0.094 m3/s。

1.2 泉域水循環特征

水神堂泉域地處廣靈盆地北部，外圍為中上元古界硅質白云巖、寒武系碳酸鹽巖與奧陶系下統燧石條帶白云巖，泉域范圍大面積出露Q3、Q4沖洪積地層，堆積厚度為30～200 m，局部有灰巖出露，在水平方向上使得巖溶水含水層與松散層含水層聯通，地下水混合形成一個統一的含水系統。水神堂泉域主要含水介質為寒武系中上統灰巖、白云巖、白云質灰巖與奧陶系下統白云巖，總厚度約290 m，為一個非封閉的巖溶水系統。

大氣降水是泉域地下水的主要補給來源，其入滲途徑不僅包括碳酸鹽巖裸露區，同時也包括松散層分布區。地下水接受大氣降水補給后，由北部山區沿北西、北東向構造節理向壺流河河谷運移，并儲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巖孤峰天窗的溢流泉。

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，其中山區為450.8 mm，平川區為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計表 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計表 單位：萬m3

據統計，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。

經分析計算，泉域地表水開發利用程度超過70%，屬高開發利用區，地下水開采系數約為0.75，屬尚有潛力區。

3 水神堂泉流量衰減簡析

通過對水神堂泉流量統計，泉水流量從20世紀 60年代的0.90 m3/s降至80年代的0.60 m3/s，到2016年實測泉流量僅為0.094 m3/s，泉流量總體呈現出衰減的態勢。

3.1 大氣降水對泉流量的影響

通過對降水量統計分析（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，基本達到20世紀60～70年代的降水水平。通過對比分析相應年段系列泉流量，發現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性，泉水出露作為泉域地下水系統的排泄方式之一，其流量動態變化與大氣降水在時間上存在一定程度的滯后性，但與其變化趨勢相對應，如圖1。

3.2 人類活動對泉流量的影響

通過對泉域水資源開發利用調查分析，主要取水為農業灌溉取用地下水，用水量占取水總量的比例高達71.9%，并且灌溉用水具有季節性和用水量集中的特點。據統計，農業灌溉主要集中在兩個時段，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月出現兩個高峰，在6～9月份之間出現一個低谷，表明泉流量衰減另一個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態變化比較圖

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，即人類活動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的影響。

4 泉域水資源保護建議

第一，建議有關部門加強對水神堂泉流量、地下水開采量、地下水水位監測，以便及時掌握地下水開采量、降水量與泉流量動態變化關系。

第二，構建管水用水新體制，加強水源保護，擴大污水處理能力，增加污水回用量，從而實現污水資源化，以減少對泉域水資源的過度開發。

第三，加強泉域生態環境治理建設，加強植被保護與建設，以保持水土，涵養水源，凈化水環境。

第四，進一步加強泉域水資源管理與保護，嚴控泉域范圍取水審批。