北京市海淀區(qū)泉水生態(tài)保護措施研究

楊 帆，田小甫，孟 進，馬征征，朱菊艷

（北京市地質(zhì)工程勘察院，北京 100048）

北京市海淀區(qū)泉水生態(tài)保護措施研究

楊 帆，田小甫，孟 進，馬征征，朱菊艷

（北京市地質(zhì)工程勘察院，北京 100048）

受氣候及區(qū)域水資源變化影響，北京地區(qū)泉水大量減少。以京西海淀地區(qū)為例，在水文地質(zhì)條件分析基礎(chǔ)上，根據(jù)成因進行泉的分類；收集歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)和研究成果，結(jié)合現(xiàn)狀調(diào)查，總結(jié)泉的流量和水質(zhì)變化特征規(guī)律；根據(jù)泉的成因、生態(tài)和資源作用等，提出泉水保護建議。

海淀泉水；泉水成因；生態(tài)保護

淀淀區(qū)位于北京市西北部，由于歷史上泉水眾多，海淀區(qū)早在400多年前的明代已是一片水草茂盛的沼澤之地，并有人定居，被稱為“海店”或“海淀”，“淀”是指水聚積之處，之后這一帶逐漸形成集鎮(zhèn)，故名“海淀鎮(zhèn)”，新中國成立后，1952年設(shè)立海淀區(qū)而得名[1～3]。新中國成立以來，特別是改革開放以來，海淀區(qū)的經(jīng)濟、社會、人民生活水平取得顯著的進步，也使得水資源狀況發(fā)生了較大變化，尤其是1999年以來北京地區(qū)連年干旱，出現(xiàn)了地下水超采、水位不斷下降、水質(zhì)惡化等一系列問題，同時眾多泉水也出現(xiàn)斷流或干涸[4～6]。

區(qū)域水資源總量減少，地下水位下降，地表水干涸，泉水?dāng)嗔鞯龋斐闪藚^(qū)域生態(tài)環(huán)境的惡化。查清泉水歷史變化及現(xiàn)狀，結(jié)合區(qū)域水資源配置規(guī)劃和生態(tài)修復(fù)目標(biāo)，制定泉的保護和生態(tài)環(huán)境修復(fù)方案，是區(qū)域水資源管理和生態(tài)環(huán)境保護工作的重要內(nèi)容。

1 自然地理及水文地質(zhì)概況

1.1 地理位置

海淀區(qū)位于北京市區(qū)西北部，地理位置北緯39°53'4″～40°09'24″，東經(jīng)116°02'32"～116°23'47"。全區(qū)共有22個街道，7個鄉(xiāng)鎮(zhèn)[7]，南北長約30km，東西最寬處29km，總面積約430km2。

1.2 地形地貌

圖1 海淀區(qū)交通位置及行政區(qū)劃圖

海淀區(qū)西部山區(qū)統(tǒng)稱西山，屬太行山余脈。以百望山為界，山南稱山前，山北稱山后。山前地區(qū)諸山海拔在200～600m之間。山后地區(qū)山勢較巍峨陡峭，海拔較高，最高峰為陽臺山，海拔1278m。平原區(qū)有玉泉山、萬壽山、田村山等風(fēng)化殘山。山前平原為永定河沖洪積扇、清河沖洪積扇，山后平原為南沙河、南口沖洪積扇，平原海拔35～50m。區(qū)內(nèi)地勢西高東低，山區(qū)地形坡度一般在10°～25°之間，平原區(qū)坡降在1.4‰左右。以大地標(biāo)高100m的等高線為界線劃分，平原區(qū)360km2，占總面積的83.6%；山區(qū)70km2，占總面積的16.4%。

1.3 地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

海淀區(qū)處于陰山東西復(fù)雜構(gòu)造帶南緣、祁呂-賀蘭山字形構(gòu)造東翼反射弧附近及新華夏構(gòu)造帶等三大構(gòu)造的復(fù)合部位。

海淀區(qū)平原從山區(qū)與平原區(qū)接觸部位，向東沉積了數(shù)米到數(shù)百米（一般在300m）厚的第四系松散層。根據(jù)沉積的古地理環(huán)境、水文地質(zhì)特征、地下水動態(tài)變化等，平原區(qū)可劃分為3個次一級水文地質(zhì)單元：①南沙河、南口沖洪積扇；②清河洪沖積扇；③永定河沖積扇。

海淀區(qū)基巖地層，可分山區(qū)出露巖層和平原區(qū)隱伏巖層。海淀區(qū)山區(qū)面積70km2，北部從鳳凰嶺到蘇家坨鎮(zhèn)境內(nèi)鷲峰之間，構(gòu)成山體的巖石是火成巖，以花崗巖和閃長巖為主。產(chǎn)于該段內(nèi)的基巖水受斷裂、裂隙等構(gòu)造控制，易形成泉水，泉水多屬硅酸鹽型礦泉水。

平原區(qū)隱伏巖層，根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造、埋藏、分布、賦存規(guī)律的不同，可劃分為3種類型。即碳酸鹽巖類巖溶裂隙含水巖組、碎屑巖類裂隙含水巖組、侵入巖裂隙含水巖組。

泉是地下水的天然露頭，是地質(zhì)、構(gòu)造、地形、氣候、水文和植被等條件恰當(dāng)結(jié)合下的產(chǎn)物。海淀區(qū)背靠西山，前有臺地阻隔，是泉水涌出的有利地帶。

2 泉水現(xiàn)狀

2.1 泉水分布

海淀區(qū)的泉水主要有：玉泉山諸泉水；香山區(qū)域的碧云寺泉、櫻桃溝泉等；溫泉鎮(zhèn)境內(nèi)的黑龍?zhí)度厝?、簸箕水泉；鷲?鳳凰嶺山區(qū)的大覺寺泉、七王墳泉、金山泉、龍泉等[1][9]。泉水分布情況見圖2。

根據(jù)2013年的調(diào)研結(jié)果，海淀區(qū)共有泉水45處，目前20處泉水已經(jīng)斷流，其余25處泉水的出水量也大大減少，其中13處泉水處于滲流狀態(tài)，僅有12處泉水長年有水且流量在1m3/d以上。

圖2 海淀區(qū)泉水分布位置圖

2.2 水量變化趨勢

海淀區(qū)的泉水在1980年、2005年、2008年和2013年進行了4次調(diào)查。上世紀(jì)80年代初期，海淀區(qū)大部分泉水的出水量比較充沛，作為當(dāng)?shù)鼐用竦纳钣盟?0年代以后，城市化進程的加快，地下水嚴重超采，氣候持續(xù)干旱，降水量減少等因素影響了地下水的補給來源，造成海淀區(qū)境內(nèi)受沖洪積扇溢出帶控制的溢出泉全部斷流，不再溢出；受構(gòu)造控制的構(gòu)造泉部分斷流(玉泉山泉于1975年斷流)[9]，大量泉水水量銳減（表1），泉水現(xiàn)狀不容樂觀。

3 泉水成因分析

泉水是地球內(nèi)、外動力地質(zhì)作用的產(chǎn)物，大氣降水滲漏地下順巖層傾斜方向徑流，遇侵入巖體阻擋，承壓水出露地表，形成泉水。海淀區(qū)泉水按發(fā)育的含水地層特征分為4類：

3.1 碳酸鹽巖巖溶裂隙含水巖組泉

該類泉主要賦存于寒武系和奧陶系等含水巖組中。在有利地形與構(gòu)造條件下該類泉水流量較大。例如北京最為有名的玉泉山泉就屬于此類泉水。玉泉山在構(gòu)造上處于北東東向紅廟嶺—八大處復(fù)背斜末端的核部，屬西山（包括魯家灘、大灰廠、軍莊及黑龍?zhí)兜貐^(qū)）奧陶系灰?guī)r含水巖組的組成部分。隱伏灰?guī)r含水巖組頂部覆蓋有透水性極差的第四系泥礫層和粘土層，隱伏灰?guī)r含水巖組的東南有八寶山斷裂通過，并向北東延伸，相當(dāng)厚度的斷層糜棱巖成為隱伏灰?guī)r的阻水邊界。大氣降水在灰?guī)r出露區(qū)入滲后，形成水平徑流向東北端的隱伏灰?guī)r地區(qū)匯集，在遇到阻水?dāng)鄬雍笠陨仙男问接砍龅乇恚▓D3）。該類泉水出水量跟巖溶水水位密切相關(guān)，較高的水頭壓力是泉水從地面溢出的必要條件，巖溶水補給的主要來源是大氣降雨及河流入滲補給。

表1 海淀區(qū)歷次調(diào)查泉水出水量情況表

圖3 魯家灘至玉泉山水文地質(zhì)剖面圖

3.2 碎屑巖裂隙含水巖組泉

該類泉普遍分布于香山地區(qū)，含水地層主要為長城系常州溝組、串嶺溝組與大紅峪組（石英巖和石英砂巖），薊縣系洪水莊組（頁巖）、青白口系下馬嶺組（頁巖），石炭系、二疊系和下侏羅統(tǒng)的窯坡與龍門組（砂巖、頁巖、礫巖并夾煤層）等。由于裂隙發(fā)育程度低，泉水水量并不豐富，并且此類泉水在含水巖組之下多有一層較好的隔水地層阻止地下水向下滲透，以致地下水在遇到溝谷切割地層的位置便會滲出地表，形成下降泉。例如香山的碧云寺泉就屬于此類泉水（圖4）。

圖4 碧云寺泉水文地質(zhì)剖面示意圖

碧云寺泉出露于下侏羅統(tǒng)窯坡組地層，上部為黃綠色、深灰色砂巖、砂頁巖，下部為灰黑色砂巖夾煤層。窯坡組與下伏下侏羅統(tǒng)南大嶺組玄武巖不整合接觸，地下水沿砂巖裂隙流動遇玄武巖阻擋，在侵蝕切割作用下于溝谷溢出成泉。該類泉水出水量較小，其主要的補給來源為大氣降雨，因此泉水出水量具有明顯的季節(jié)性，此外泉水徑流路徑上植被的覆蓋程度也一定程度上影響著泉水的出水量。

3.3 侵入巖裂隙含水巖組泉

該類泉主要分布于海淀西北部山區(qū)內(nèi)，含水地層主要為燕山期的花崗巖和其他中酸性、中性侵入巖。由于花崗巖表層多發(fā)育風(fēng)化裂隙，且風(fēng)化殼一般幾米至10多米，地下水多儲存在不同厚度的風(fēng)化殼中，含水性差，風(fēng)化殼下巖石構(gòu)造裂隙不發(fā)育，透水性弱，形成天然的隔水巖層，風(fēng)化殼內(nèi)地下水不能下滲，便沿風(fēng)化裂隙運移，在遇地勢低洼或溝谷切割地段就滲流至地表形成泉水。例如西山鷲峰的大覺寺泉就屬于此類泉水（圖5）。大覺寺泉出露于燕山運動晚期的中深成花崗巖的風(fēng)化裂隙中，在花崗巖與第四系地層接觸地帶溢出成泉。此類泉水出水量不大，其主要的補給來源為大氣降雨，出水量與降雨變化密切相關(guān)。

圖5 大覺寺泉水文地質(zhì)剖面示意圖

3.4 火山巖裂隙水泉

該類泉主要分布于海淀區(qū)西北部與門頭溝區(qū)交界地區(qū)，含水地層主要為長城系大紅峪組（安山巖），侏羅系的南大嶺組（玄武巖）、九龍山組、髫髻山組、后城組（凝灰質(zhì)砂礫巖、安山巖、集塊巖、粗安巖和流紋巖）等。由于含水巖組表層發(fā)育風(fēng)化裂隙，風(fēng)化殼厚度0.5～10m左右，地下水儲存其中，因其垂直方向透水性差，向深部滲漏量少，地下水在地勢低洼或溝谷切割地段便滲出成泉。例如磨鐮石河泉、涼水背泉均屬于此類泉水。

根據(jù)以上分類，海淀區(qū)泉水可劃分為4個出露區(qū)域（圖6）：Ⅰ區(qū)為碳酸鹽巖溶裂隙水泉的分布區(qū)域；Ⅱ區(qū)為碎屑巖裂隙水泉的分布區(qū)域；Ⅲ區(qū)為侵入巖裂隙水泉的分布區(qū)域；Ⅳ區(qū)為火山巖裂隙水泉的分布區(qū)域。

圖6 海淀區(qū)泉水地質(zhì)條件分區(qū)圖

4 泉水保護建議

針對泉水成因，泉水保護工作不僅要在泉水出露區(qū)加強環(huán)境保護，更應(yīng)在泉水補給區(qū)及徑流區(qū)加強生態(tài)環(huán)境建設(shè)。

4.1 碳酸鹽巖類巖溶裂隙水泉

此類泉水具有含水層富水性好，徑流路徑長，補給區(qū)與泉水出露區(qū)距離遠等特點，且泉水流量主要受地下水水位控制，因此，對其進行保護應(yīng)將重點放在減少巖溶水開采，恢復(fù)地下水位等方面。建議采取以下措施：

（1）控制開發(fā)建設(shè)項目，保證用水平衡

在巖溶水補給區(qū)進行開發(fā)建設(shè)時，充分論證人口與水資源、經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)平衡的關(guān)系，充分考慮水資源的供需平衡關(guān)系、水環(huán)境容量和生態(tài)環(huán)境的承載能力，嚴格審批程序，避免盲目的開發(fā)建設(shè)對泉水補給區(qū)的破壞。

（2）節(jié)約用水，減少地下水的開采

在魯家灘、大灰廠及黑龍?zhí)兜貐^(qū)，鼓勵企事業(yè)單位改造置換原有的供水系統(tǒng)，采用效能更高新型的節(jié)水設(shè)備，提高水資源利用率，利用地表外調(diào)水源和再生水替代原有的地下水，封存原有的自備井和機井，減少地下水尤其是奧陶系灰?guī)r地下水的開采總量。在南水北調(diào)的大前提下，確立以使用地表水優(yōu)先的原則，同時加大對影響地下水資源工程審批和監(jiān)管力度。

（3）科學(xué)回灌補源，建設(shè)保泉生態(tài)

在碳酸鹽巖出露山區(qū)水源涵養(yǎng)能力尚不能達到應(yīng)具備的水平時，“回灌補源”這一措施不失為良策。在南水北調(diào)的前提下，在巖溶水補給區(qū)的適宜地帶，特別是碳酸鹽巖頂板裂隙發(fā)育地段，通過大口井回灌、溝渠滲灌和輻射井回灌等方式以地表水來補充巖溶地下水。進行“回灌補源”，無疑對巖溶地下水水位的抬升有明顯的作用。

4.2 碎屑巖、侵入巖及火山巖裂隙水泉

此類泉水含水層富水性一般，泉水滲透路徑較短，補給區(qū)與泉水出露區(qū)基本位于同一水文地質(zhì)單元，且其出水量隨季節(jié)變化規(guī)律明顯，受降雨量大小控制。因此，對其進行保護應(yīng)將重點放在保證滲透路徑順暢、加強泉水補給區(qū)植被保護等方面。建議采取以下措施：

（1）控制水土流失

在海淀區(qū)香山、陽山地區(qū)，近幾年的防火路工程對山區(qū)水土流失影響較大，防火路主線由于工程占用土地中的林地所占比重很大，降低了項目建設(shè)區(qū)的植被覆蓋率，建設(shè)過程中擾動原生地表，降低了原有的水保功能，在今后類似工程的建設(shè)中，應(yīng)同時采取水土保持措施，增加植被覆蓋率，防止產(chǎn)生水土流失現(xiàn)象。

（2）植樹造林，涵養(yǎng)水源

對海淀區(qū)西部的香山、陽山地區(qū)的宜林荒山進行全面綠化，采取工程造林的方式，有目的、有計劃退耕還林，加強林木管理，建設(shè)生態(tài)防護林，封山育林，穩(wěn)定補給區(qū)面積和保持良好的生態(tài)環(huán)境，增加降雨和地表水的截流、入滲，增加地下水的補給量，有效地涵養(yǎng)水源。

（3）嚴格控制開山采石等工程

限期關(guān)停中小型采山炸山的企業(yè)，對工地遺留下來的滲坑、滲井、溶洞、棄鉆孔等，要進行恢復(fù)治理，恢復(fù)自然生態(tài)，防止其對泉水滲流路徑的破壞。

5 結(jié)論

海淀區(qū)共有泉水45處，按所屬含水地層特征分為碳酸巖裂隙巖溶水泉、碎屑巖裂隙水泉、侵入巖裂隙水泉及火山巖裂隙水泉。目前20處泉水已經(jīng)斷流，常年無水，其余25處泉水的出水量也大大減少，其中13處泉水處于滲流狀態(tài)，僅有12處泉水長年有水且流量在1m3/d以上。現(xiàn)有泉水總體水質(zhì)較好。為保護現(xiàn)有泉，應(yīng)在泉域范圍內(nèi)控制水土流失，減少地面破壞，加強綠化和環(huán)境保護等，并嚴格控制開山采石等工程。建議從加強泉水補給區(qū)及徑流區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)和加強泉水出露區(qū)的環(huán)境保護兩方面實施泉水保護措施。

[1]北京市水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊.北京泉志[M].1983.

[2]岳升陽. 海淀環(huán)境與園林建設(shè)[J].《圓明園》學(xué)刊第十二期.2012.

[3]段天順.北京的泉[J].海河水利,1985（5）.

[4]高念東,楊兆義,張志敏.海淀區(qū)水資源水質(zhì)調(diào)查評價[J].北京水利,2000（2）.

[5]張 華. 地下水平衡與生態(tài)演替耦合模型研究[D].武漢：華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文，2010.

[6]楊天明,付艷陽.北京海淀區(qū)泉水的變化原因分析及其治理建議[J].地下水,2008,30（5）.

[7]北京市統(tǒng)計局，國家統(tǒng)計局北京調(diào)查總隊.北京統(tǒng)計年鑒[M]，2013.

[8]北京市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局,北京市水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊.北京地下水[M].北京：中國大地出版社,2008.

[9]王小娜，王金生，吳東杰，翟遠征.北京市泉水變化狀況及原因分析[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì),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

楊 帆(1982- ),男，工程師，主要從事水文地質(zhì)、淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用等工作。Email：565307784@qq.com.