水神堂泉流量衰减成因及泉域水资源保护建议浅析

刘伟宏

（大同市水文水资源勘测分局，山西 大同 037006）

水神堂泉是我省十九大岩溶大泉之一，具有水质良好，水流量丰富、稳定的特点，是广灵县人民生活及工农业生产的重要水源，对广灵县经济和社会的发展起着重要的作用。但是，由于近年来人类活动和包括降水量在内的气象等多种因素的综合影响，流量持续下降，水质受到污染，水神堂泉域水环境发生了一定程度的变化。

1 水神堂的基本情况

1.1 水神堂泉域概况

水神堂泉位于山西省大同市广灵县境内，泉域总面积518 km2，其中碳酸盐岩裸露面积148 km2，主要包括以散泉形式出露于壶流河河漫滩及其支流地带的诸多泉水，分别为出露于县城南部的枕头泉、百步坑泉、水神堂泉；出露于作疃乡西北部海坡山前的作疃泉、华山泉；出露于莎泉乡西部堂坡山前的莎泉；出露于一斗乡西北部桃子梁半山腰的一斗泉。泉域大部分泉水为孔隙水与岩溶水共同补给的泉水，仅有百步坑泉、作疃泉和水神堂泉为岩溶泉水。

根据《山西省清泉水调查》报告，1984年清泉水调查时水神堂泉域内较大的出露泉水有14处，泉水总流量为1.03 m3/s，但近来由于降水量等自然因素及人类活动的影响，大部分泉水呈断流状态。目前，仅有水神堂泉和百步坑泉出流，水神堂泉2016年实测年平均流量仅为0.094 m3/s。

1.2 泉域水循环特征

水神堂泉域地处广灵盆地北部，外围为中上元古界硅质白云岩、寒武系碳酸盐岩与奥陶系下统燧石条带白云岩，泉域范围大面积出露Q3、Q4冲洪积地层，堆积厚度为30～200 m，局部有灰岩出露，在水平方向上使得岩溶水含水层与松散层含水层联通，地下水混合形成一个统一的含水系统。水神堂泉域主要含水介质为寒武系中上统灰岩、白云岩、白云质灰岩与奥陶系下统白云岩，总厚度约290 m，为一个非封闭的岩溶水系统。

大气降水是泉域地下水的主要补给来源，其入渗途径不仅包括碳酸盐岩裸露区，同时也包括松散层分布区。地下水接受大气降水补给后，由北部山区沿北西、北东向构造节理向壶流河河谷运移，并储存于盆地下部的碳酸盐岩裂隙含水层和冲洪积孔隙含水层中，在地下水径流过程中遇地势低洼地带或基岩切割带，尤其是含水层天窗地带，则以泉水的形式排泄。如水神堂泉即为典型的通过石灰岩孤峰天窗的溢流泉。

2 泉域水资源概况

水神堂泉域1956—2016年多年平均降水量为447.9 mm，其中山区为450.8 mm，平川区为443.4 mm，降水多集中在7～8月份。年最大降水量为1956年的710.1 mm，最小降水量为1965年的239.2 mm，极值比为2.97。详见表1。

表1 泉域各年段降水量统计表 单位：mm

水神堂泉域1956—2016年多年平均地表径流量为2 131万 m3，径流深 41.1 mm，最大为1959年的3 350万m3，最小为2016年的192万m3，极值比为17.4。详见表2。

表2 泉域各年段地表径流量统计表 单位：万m3

据统计，水神堂泉域1956—2016年系列年平均地下水资源量约为3 218.3万m3；1980—2016年系列年平均地下水资源量为3 122.2万m3。

通过水资源总量计算，得出泉域1956—2016年平均水资源总量为3 313万m3；1980—2016年多年平均水资源总量为3 168万m3。

经分析计算，泉域地表水开发利用程度超过70%，属高开发利用区，地下水开采系数约为0.75，属尚有潜力区。

3 水神堂泉流量衰减简析

通过对水神堂泉流量统计，泉水流量从20世纪 60年代的0.90 m3/s降至80年代的0.60 m3/s，到2016年实测泉流量仅为0.094 m3/s，泉流量总体呈现出衰减的态势。

3.1 大气降水对泉流量的影响

通过对降水量统计分析（见表3），降水量基本是减小的趋势，2001—2010年为降水量最枯的年段，2011—2016年段降水量相对偏多，基本达到20世纪60～70年代的降水水平。通过对比分析相应年段系列泉流量，发现泉流量减小与降水量减少基本一致。以1956—1980年系列和1980—2016年系列年平均泉流量及降水量对比分析，1956—1980年系列年平均泉流量为0.796 m3/s，降水量为471.9 mm，1980—2016年系列年平均泉流量0.597 m3/s，降水量为432.4，1980—2016年系列年均降水量较1956—1980年系列减少了9.1%，与之相应的系列年平均泉流量减少了33.3%，表明泉流量的衰减与降水量的减少基本一致，降水量的减少是泉流量衰减的主要原因之一。

大气降水具有一定的周期性和随机性，泉水出露作为泉域地下水系统的排泄方式之一，其流量动态变化与大气降水在时间上存在一定程度的滞后性，但与其变化趋势相对应，如图1。

3.2 人类活动对泉流量的影响

通过对泉域水资源开发利用调查分析，主要取水为农业灌溉取用地下水，用水量占取水总量的比例高达71.9%，并且灌溉用水具有季节性和用水量集中的特点。据统计，农业灌溉主要集中在两个时段，一是3月下旬至4月下旬（春浇），二是7—8月份作物生长期灌溉。

从泉水月平均流量变化分析，泉流量每年在2～3月和9～10月出现两个高峰，在6～9月份之间出现一个低谷，表明泉流量衰减另一个主要原因是由于地下水的开采所致。

图1 水神堂泉域降水量与泉流量动态变化比较图

此外，由图1可以看出，降水量减少与泉流量衰减在变化趋势上是一致的，但变化幅度上却不一致，如1956—1980年系列和1980—2016年系列，后期较前期降水量减少了9.1%，而泉流量却减少了33.3%。特别是2000年以后，人类对地下水的开采规模增大，较为明显的从2009年以后，降水量逐年增大，但泉流量依然逐年减少，2014年水神堂泉水部分月份干枯，说明降水量与泉流量变化幅度不一致与地下水开采有关，即人类活动一定程度上加速了泉流量的衰减，表明泉流量减少的另一重要原因是人类活动的影响。

4 泉域水资源保护建议

第一，建议有关部门加强对水神堂泉流量、地下水开采量、地下水水位监测，以便及时掌握地下水开采量、降水量与泉流量动态变化关系。

第二，构建管水用水新体制，加强水源保护，扩大污水处理能力，增加污水回用量，从而实现污水资源化，以减少对泉域水资源的过度开发。

第三，加强泉域生态环境治理建设，加强植被保护与建设，以保持水土，涵养水源，净化水环境。

第四，进一步加强泉域水资源管理与保护，严控泉域范围取水审批。