北京市海淀区泉水生态保护措施研究

杨 帆，田小甫，孟 进，马征征，朱菊艳

（北京市地质工程勘察院，北京 100048）

北京市海淀区泉水生态保护措施研究

杨 帆，田小甫，孟 进，马征征，朱菊艳

（北京市地质工程勘察院，北京 100048）

受气候及区域水资源变化影响，北京地区泉水大量减少。以京西海淀地区为例，在水文地质条件分析基础上，根据成因进行泉的分类；收集历史监测数据和研究成果，结合现状调查，总结泉的流量和水质变化特征规律；根据泉的成因、生态和资源作用等，提出泉水保护建议。

海淀泉水；泉水成因；生态保护

淀淀区位于北京市西北部，由于历史上泉水众多，海淀区早在400多年前的明代已是一片水草茂盛的沼泽之地，并有人定居，被称为“海店”或“海淀”，“淀”是指水聚积之处，之后这一带逐渐形成集镇，故名“海淀镇”，新中国成立后，1952年设立海淀区而得名[1～3]。新中国成立以来，特别是改革开放以来，海淀区的经济、社会、人民生活水平取得显著的进步，也使得水资源状况发生了较大变化，尤其是1999年以来北京地区连年干旱，出现了地下水超采、水位不断下降、水质恶化等一系列问题，同时众多泉水也出现断流或干涸[4～6]。

区域水资源总量减少，地下水位下降，地表水干涸，泉水断流等，造成了区域生态环境的恶化。查清泉水历史变化及现状，结合区域水资源配置规划和生态修复目标，制定泉的保护和生态环境修复方案，是区域水资源管理和生态环境保护工作的重要内容。

1 自然地理及水文地质概况

1.1 地理位置

海淀区位于北京市区西北部，地理位置北纬39°53'4″～40°09'24″，东经116°02'32"～116°23'47"。全区共有22个街道，7个乡镇[7]，南北长约30km，东西最宽处29km，总面积约430km2。

1.2 地形地貌

图1 海淀区交通位置及行政区划图

海淀区西部山区统称西山，属太行山余脉。以百望山为界，山南称山前，山北称山后。山前地区诸山海拔在200～600m之间。山后地区山势较巍峨陡峭，海拔较高，最高峰为阳台山，海拔1278m。平原区有玉泉山、万寿山、田村山等风化残山。山前平原为永定河冲洪积扇、清河冲洪积扇，山后平原为南沙河、南口冲洪积扇，平原海拔35～50m。区内地势西高东低，山区地形坡度一般在10°～25°之间，平原区坡降在1.4‰左右。以大地标高100m的等高线为界线划分，平原区360km2，占总面积的83.6%；山区70km2，占总面积的16.4%。

1.3 地质与水文地质条件

海淀区处于阴山东西复杂构造带南缘、祁吕-贺兰山字形构造东翼反射弧附近及新华夏构造带等三大构造的复合部位。

海淀区平原从山区与平原区接触部位，向东沉积了数米到数百米（一般在300m）厚的第四系松散层。根据沉积的古地理环境、水文地质特征、地下水动态变化等，平原区可划分为3个次一级水文地质单元：①南沙河、南口冲洪积扇；②清河洪冲积扇；③永定河冲积扇。

海淀区基岩地层，可分山区出露岩层和平原区隐伏岩层。海淀区山区面积70km2，北部从凤凰岭到苏家坨镇境内鹫峰之间，构成山体的岩石是火成岩，以花岗岩和闪长岩为主。产于该段内的基岩水受断裂、裂隙等构造控制，易形成泉水，泉水多属硅酸盐型矿泉水。

平原区隐伏岩层，根据地质构造、埋藏、分布、赋存规律的不同，可划分为3种类型。即碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组、碎屑岩类裂隙含水岩组、侵入岩裂隙含水岩组。

泉是地下水的天然露头，是地质、构造、地形、气候、水文和植被等条件恰当结合下的产物。海淀区背靠西山，前有台地阻隔，是泉水涌出的有利地带。

2 泉水现状

2.1 泉水分布

海淀区的泉水主要有：玉泉山诸泉水；香山区域的碧云寺泉、樱桃沟泉等；温泉镇境内的黑龙潭泉、温泉、簸箕水泉；鹫峰-凤凰岭山区的大觉寺泉、七王坟泉、金山泉、龙泉等[1][9]。泉水分布情况见图2。

根据2013年的调研结果，海淀区共有泉水45处，目前20处泉水已经断流，其余25处泉水的出水量也大大减少，其中13处泉水处于渗流状态，仅有12处泉水长年有水且流量在1m3/d以上。

图2 海淀区泉水分布位置图

2.2 水量变化趋势

海淀区的泉水在1980年、2005年、2008年和2013年进行了4次调查。上世纪80年代初期，海淀区大部分泉水的出水量比较充沛，作为当地居民的生活用水。80年代以后，城市化进程的加快，地下水严重超采，气候持续干旱，降水量减少等因素影响了地下水的补给来源，造成海淀区境内受冲洪积扇溢出带控制的溢出泉全部断流，不再溢出；受构造控制的构造泉部分断流(玉泉山泉于1975年断流)[9]，大量泉水水量锐减（表1），泉水现状不容乐观。

3 泉水成因分析

泉水是地球内、外动力地质作用的产物，大气降水渗漏地下顺岩层倾斜方向径流，遇侵入岩体阻挡，承压水出露地表，形成泉水。海淀区泉水按发育的含水地层特征分为4类：

3.1 碳酸盐岩岩溶裂隙含水岩组泉

该类泉主要赋存于寒武系和奥陶系等含水岩组中。在有利地形与构造条件下该类泉水流量较大。例如北京最为有名的玉泉山泉就属于此类泉水。玉泉山在构造上处于北东东向红庙岭—八大处复背斜末端的核部，属西山（包括鲁家滩、大灰厂、军庄及黑龙潭地区）奥陶系灰岩含水岩组的组成部分。隐伏灰岩含水岩组顶部覆盖有透水性极差的第四系泥砾层和粘土层，隐伏灰岩含水岩组的东南有八宝山断裂通过，并向北东延伸，相当厚度的断层糜棱岩成为隐伏灰岩的阻水边界。大气降水在灰岩出露区入渗后，形成水平径流向东北端的隐伏灰岩地区汇集，在遇到阻水断层后以上升泉的形式涌出地表（图3）。该类泉水出水量跟岩溶水水位密切相关，较高的水头压力是泉水从地面溢出的必要条件，岩溶水补给的主要来源是大气降雨及河流入渗补给。

表1 海淀区历次调查泉水出水量情况表

图3 鲁家滩至玉泉山水文地质剖面图

3.2 碎屑岩裂隙含水岩组泉

该类泉普遍分布于香山地区，含水地层主要为长城系常州沟组、串岭沟组与大红峪组（石英岩和石英砂岩），蓟县系洪水庄组（页岩）、青白口系下马岭组（页岩），石炭系、二叠系和下侏罗统的窑坡与龙门组（砂岩、页岩、砾岩并夹煤层）等。由于裂隙发育程度低，泉水水量并不丰富，并且此类泉水在含水岩组之下多有一层较好的隔水地层阻止地下水向下渗透，以致地下水在遇到沟谷切割地层的位置便会渗出地表，形成下降泉。例如香山的碧云寺泉就属于此类泉水（图4）。

图4 碧云寺泉水文地质剖面示意图

碧云寺泉出露于下侏罗统窑坡组地层，上部为黄绿色、深灰色砂岩、砂页岩，下部为灰黑色砂岩夹煤层。窑坡组与下伏下侏罗统南大岭组玄武岩不整合接触，地下水沿砂岩裂隙流动遇玄武岩阻挡，在侵蚀切割作用下于沟谷溢出成泉。该类泉水出水量较小，其主要的补给来源为大气降雨，因此泉水出水量具有明显的季节性，此外泉水径流路径上植被的覆盖程度也一定程度上影响着泉水的出水量。

3.3 侵入岩裂隙含水岩组泉

该类泉主要分布于海淀西北部山区内，含水地层主要为燕山期的花岗岩和其他中酸性、中性侵入岩。由于花岗岩表层多发育风化裂隙，且风化壳一般几米至10多米，地下水多储存在不同厚度的风化壳中，含水性差，风化壳下岩石构造裂隙不发育，透水性弱，形成天然的隔水岩层，风化壳内地下水不能下渗，便沿风化裂隙运移，在遇地势低洼或沟谷切割地段就渗流至地表形成泉水。例如西山鹫峰的大觉寺泉就属于此类泉水（图5）。大觉寺泉出露于燕山运动晚期的中深成花岗岩的风化裂隙中，在花岗岩与第四系地层接触地带溢出成泉。此类泉水出水量不大，其主要的补给来源为大气降雨，出水量与降雨变化密切相关。

图5 大觉寺泉水文地质剖面示意图

3.4 火山岩裂隙水泉

该类泉主要分布于海淀区西北部与门头沟区交界地区，含水地层主要为长城系大红峪组（安山岩），侏罗系的南大岭组（玄武岩）、九龙山组、髫髻山组、后城组（凝灰质砂砾岩、安山岩、集块岩、粗安岩和流纹岩）等。由于含水岩组表层发育风化裂隙，风化壳厚度0.5～10m左右，地下水储存其中，因其垂直方向透水性差，向深部渗漏量少，地下水在地势低洼或沟谷切割地段便渗出成泉。例如磨镰石河泉、凉水背泉均属于此类泉水。

根据以上分类，海淀区泉水可划分为4个出露区域（图6）：Ⅰ区为碳酸盐岩溶裂隙水泉的分布区域；Ⅱ区为碎屑岩裂隙水泉的分布区域；Ⅲ区为侵入岩裂隙水泉的分布区域；Ⅳ区为火山岩裂隙水泉的分布区域。

图6 海淀区泉水地质条件分区图

4 泉水保护建议

针对泉水成因，泉水保护工作不仅要在泉水出露区加强环境保护，更应在泉水补给区及径流区加强生态环境建设。

4.1 碳酸盐岩类岩溶裂隙水泉

此类泉水具有含水层富水性好，径流路径长，补给区与泉水出露区距离远等特点，且泉水流量主要受地下水水位控制，因此，对其进行保护应将重点放在减少岩溶水开采，恢复地下水位等方面。建议采取以下措施：

（1）控制开发建设项目，保证用水平衡

在岩溶水补给区进行开发建设时，充分论证人口与水资源、经济发展与生态平衡的关系，充分考虑水资源的供需平衡关系、水环境容量和生态环境的承载能力，严格审批程序，避免盲目的开发建设对泉水补给区的破坏。

（2）节约用水，减少地下水的开采

在鲁家滩、大灰厂及黑龙潭地区，鼓励企事业单位改造置换原有的供水系统，采用效能更高新型的节水设备，提高水资源利用率，利用地表外调水源和再生水替代原有的地下水，封存原有的自备井和机井，减少地下水尤其是奥陶系灰岩地下水的开采总量。在南水北调的大前提下，确立以使用地表水优先的原则，同时加大对影响地下水资源工程审批和监管力度。

（3）科学回灌补源，建设保泉生态

在碳酸盐岩出露山区水源涵养能力尚不能达到应具备的水平时，“回灌补源”这一措施不失为良策。在南水北调的前提下，在岩溶水补给区的适宜地带，特别是碳酸盐岩顶板裂隙发育地段，通过大口井回灌、沟渠渗灌和辐射井回灌等方式以地表水来补充岩溶地下水。进行“回灌补源”，无疑对岩溶地下水水位的抬升有明显的作用。

4.2 碎屑岩、侵入岩及火山岩裂隙水泉

此类泉水含水层富水性一般，泉水渗透路径较短，补给区与泉水出露区基本位于同一水文地质单元，且其出水量随季节变化规律明显，受降雨量大小控制。因此，对其进行保护应将重点放在保证渗透路径顺畅、加强泉水补给区植被保护等方面。建议采取以下措施：

（1）控制水土流失

在海淀区香山、阳山地区，近几年的防火路工程对山区水土流失影响较大，防火路主线由于工程占用土地中的林地所占比重很大，降低了项目建设区的植被覆盖率，建设过程中扰动原生地表，降低了原有的水保功能，在今后类似工程的建设中，应同时采取水土保持措施，增加植被覆盖率，防止产生水土流失现象。

（2）植树造林，涵养水源

对海淀区西部的香山、阳山地区的宜林荒山进行全面绿化，采取工程造林的方式，有目的、有计划退耕还林，加强林木管理，建设生态防护林，封山育林，稳定补给区面积和保持良好的生态环境，增加降雨和地表水的截流、入渗，增加地下水的补给量，有效地涵养水源。

（3）严格控制开山采石等工程

限期关停中小型采山炸山的企业，对工地遗留下来的渗坑、渗井、溶洞、弃钻孔等，要进行恢复治理，恢复自然生态，防止其对泉水渗流路径的破坏。

5 结论

海淀区共有泉水45处，按所属含水地层特征分为碳酸岩裂隙岩溶水泉、碎屑岩裂隙水泉、侵入岩裂隙水泉及火山岩裂隙水泉。目前20处泉水已经断流，常年无水，其余25处泉水的出水量也大大减少，其中13处泉水处于渗流状态，仅有12处泉水长年有水且流量在1m3/d以上。现有泉水总体水质较好。为保护现有泉，应在泉域范围内控制水土流失，减少地面破坏，加强绿化和环境保护等，并严格控制开山采石等工程。建议从加强泉水补给区及径流区生态环境建设和加强泉水出露区的环境保护两方面实施泉水保护措施。

[1]北京市水文地质工程地质大队.北京泉志[M].1983.

[2]岳升阳. 海淀环境与园林建设[J].《圆明园》学刊第十二期.2012.

[3]段天顺.北京的泉[J].海河水利,1985（5）.

[4]高念东,杨兆义,张志敏.海淀区水资源水质调查评价[J].北京水利,2000（2）.

[5]张 华. 地下水平衡与生态演替耦合模型研究[D].武汉：华中科技大学博士学位论文，2010.

[6]杨天明,付艳阳.北京海淀区泉水的变化原因分析及其治理建议[J].地下水,2008,30（5）.

[7]北京市统计局，国家统计局北京调查总队.北京统计年鉴[M]，2013.

[8]北京市地质矿产勘查开发局,北京市水文地质工程地质大队.北京地下水[M].北京：中国大地出版社,2008.

[9]王小娜，王金生，吴东杰，翟远征.北京市泉水变化状况及原因分析[J].水文地质工程地质,2010（7）.

Spring Ecological Protection Measures of the Haidian District of Beijing

YANG Fan, TIAN Xiaofu, MENG Jin, MA Zhengzheng, Zhu Juyan

(Beijing Institute of Geological Engineering, Beijing 100048)

Affected by climate change and regional water resources, a substantial reduction in spring in Beijing in recent years. Taking West Beijing Haidian district as an example, based on the analysis of hydrogeological conditions, we classify the spring types according their formation mechanism; collect the historical monitoring data and research results; combined with the present situation investigation, summarize the laws of flow rate and water quality variation. As a result, according to the formation mechanism, signif cance of ecology and resources, we have put forward the spring protection suggestions.

Haidian springs; Formation mechanism of spring; Ecological protection

P641.8

A

1007-1903 (2014) 01-0009-05

杨 帆(1982- ),男，工程师，主要从事水文地质、浅层地热能开发利用等工作。Email：565307784@qq.com.