洪山泉域現(xiàn)狀分析及石口子水庫運(yùn)行對(duì)該泉域的影響

趙 宇

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 山西太原 030024）

龍鳳河是介休市最大的一條河流，龍鳳河位于洪山泉泉域范圍內(nèi)，是洪山泉的補(bǔ)給區(qū)，1998年以后，隨著人為影響因素的增加，泉水流量呈現(xiàn)明顯逐年減小的態(tài)勢(shì)，特別是近年來迅速衰減，洪山泉流量由2000年的0.493m3/s陡然降至2010年的0.148m3/s，目前除源神池還有少量的泉水滲出外，其余泉點(diǎn)全部干枯。修建石口子水庫，攔截地表水，減少流失，是增加介休市可利用水資源量，增加供水的唯一途徑。

石口子水庫位于介休市東南約10km的龍鳳河峽谷中，距峽谷出口黑雨坪2.5km。水庫大壩主選壩型為堆石混凝土重力壩，最大壩高66.0m，壩頂高程1020.0m，水庫總庫容245×104m3，正常蓄水位1014.5m，死水位1001m，為?。?）型水庫。主要建筑物有大壩、導(dǎo)流洞等。樞紐工程等別為Ⅳ等，確定設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為200年一遇。

1 洪山泉域概況

洪山泉位于山西省介休市東北部約10km的洪山鎮(zhèn)狐歧山腳下，距離石口子水庫直線距離8.5km，是山西省著名的巖溶大泉之一，是介休市城市生活和工農(nóng)業(yè)重要供水水源。泉水出口高程916m，大部分分布在幾百米長(zhǎng)度內(nèi)，由小泉池、七星泉、源神池泉、黑虎泉和槐柳泉組成，形成集中排泄的泉群，1980年泉水流量1.51m3/s。該泉主要是由于山前大斷裂阻水，使得巖溶水在斷層帶產(chǎn)生地下雍水并溢出地表成泉，屬于全排型斷層溢流泉。

洪山泉泉口出露位置高，自流條件好，自古以來都是流量較穩(wěn)定、水流較集中、水質(zhì)良好、環(huán)境優(yōu)美的自然涌泉。上世紀(jì)80年代年平均引水量3248萬m3。

自上世紀(jì)80年代中期以來，隨著泉域內(nèi)人口的不斷增長(zhǎng)、城市及工農(nóng)業(yè)的迅猛發(fā)展，對(duì)水資源的需求量越來越大，泉域巖溶地下水作為主要的供水水源而被大量開采，加之近二十年來降雨量持續(xù)減少、泉域內(nèi)煤礦排水量持續(xù)增加，引發(fā)了泉水流量急劇衰減等一系列水資源及水環(huán)境問題：

1）1998 年以前，洪山泉流量在0.79～1.73m3/s，總體處于波動(dòng)狀態(tài)。1998年以后，隨著人為影響因素的增加，泉水流量呈現(xiàn)明顯逐年減小的態(tài)勢(shì)，特別是近年來迅速衰減，洪山泉流量由2000年的0.493m3/s陡然降至2010年的0.148m3/s，目前除源神池還有少量的泉水滲出外，其余泉點(diǎn)全部干枯。

2）泉域巖溶地下水水位持續(xù)下降，導(dǎo)致了儲(chǔ)存水資源量的動(dòng)用、含水層調(diào)蓄功能的降低等一系列水資源及水環(huán)境問題。

3）泉域水質(zhì)有惡化的趨勢(shì)，洪山泉泉域巖溶水系統(tǒng)為水煤共存的統(tǒng)一體，雖然現(xiàn)在泉域區(qū)的水質(zhì)仍符合飲用水的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，但隨著煤礦開采活動(dòng)的加劇，泉水中溶解性總固體、總硬度、硫酸根離子以及氯離子的含量都有升高的趨勢(shì)。

4）泉域水環(huán)境變差，泉域內(nèi)植被破壞，水土流失嚴(yán)重，由于煤礦開采和采石等工程活動(dòng)，破壞了水文下墊面，使含水層上覆地層結(jié)構(gòu)及降雨入滲條件發(fā)生了根本改變。

5）隨著泉水流量的衰減，泉水面臨斷流危險(xiǎn)，泉水出露區(qū)水環(huán)境進(jìn)一步惡化，昔日的洪山泉風(fēng)景秀麗，景色宜人，如今雜草叢生、一片荒涼。

2 洪山泉域水文地質(zhì)

洪山泉補(bǔ)給區(qū)分為兩大區(qū)：即泉域西部的寒武、奧陶系碳酸鹽巖裸露區(qū)和東部石炭、二疊系出露區(qū)。東部的石炭、二疊系出露區(qū)主要接受大氣降水補(bǔ)給，形成地表徑流，最終匯入龍鳳河流向下游。西部的寒武、奧陶系碳酸鹽巖裸露區(qū)面積約為260km2，直接接受大氣降水入滲和龍鳳河地表徑流的滲漏補(bǔ)給，其中以奧陶系中統(tǒng)上、下馬家溝組灰?guī)r和寒武系中統(tǒng)張夏組鮞狀灰?guī)r為強(qiáng)含水層。

根據(jù)實(shí)測(cè)資料，當(dāng)龍鳳河流量為0.8m3/s時(shí)，在奧陶系中統(tǒng)出露的2km河床地段，河流入滲量達(dá)0.3m3/s，占河流流量的37.5%。

洪山泉域?qū)儆邳S河流域汾河水系，區(qū)內(nèi)主要河流為龍鳳河、樊王河、東澗河和西澗河，都屬于季節(jié)性河流。

龍鳳河是汾河的一級(jí)支流，也是泉域內(nèi)最大的河流，發(fā)源于沁源縣，由紅崖溝、才子溝、后溝和鐵水溝四條主溝洪水在古寨匯合而成，匯合后由大柵進(jìn)入長(zhǎng)達(dá)15km的綿山峽谷，經(jīng)過介休市石口子水庫后，到龍鳳村南出口，在洪相村西北匯入汾河，全長(zhǎng)52km。

樊王河屬于龍鳳河的支流，是泉域內(nèi)第二大河流，發(fā)源于沁源縣鐵水溝，在介休市連福鎮(zhèn)樊王村出山口，到洪相村匯入龍鳳河，全長(zhǎng)23.1km。

東澗河發(fā)源于沁源縣王河嶺，在西北里以下10km進(jìn)入平原區(qū)后再無固定河道，成為無尾河，全長(zhǎng)23.2km。

西澗河是汾河的支流，發(fā)源于介休市連福鎮(zhèn)靠龍莊村，在洪相村匯入汾河，全長(zhǎng)28.7km。

3 洪山泉域邊界條件

洪山泉域在行政區(qū)劃上地跨晉中市和長(zhǎng)治市的介休、平遙和沁源三個(gè)縣，總面積632km2。泉域內(nèi)碳酸鹽巖裸露區(qū)面積為260km2，占泉域總面積的41%。

3.1 行政邊界

1）西部邊界均位于介休市境內(nèi)，西北部沿龍頭村到黑雨坪村西一線，西南部沿黑雨坪到綿山鎮(zhèn)的興地村西一線。

2）北部邊界沿介休市龍鳳鎮(zhèn)龍頭村，經(jīng)洪山村，到平遙縣卜宜鄉(xiāng)的軍寨村一線。

3）東部邊界沿沁源縣赤石橋鄉(xiāng)大善樸村西、平遙縣東泉鎮(zhèn)南嶺底村，再折向沁源縣王和鎮(zhèn)金石村，到平遙縣西觀寺村、卜宜村、軍寨村一線。

4）南部邊界從介休市綿山鎮(zhèn)的興地村以東，沿綿山水濤溝至沁源縣王陶鄉(xiāng)嶺上村，經(jīng)花坡村直到赤石橋鄉(xiāng)胡漢坪村以西一線。

3.2 水文地質(zhì)邊界

1）西部邊界：基本以綿山山前斷裂帶為界，黑雨坪以南至興地段泉域邊界為震旦系石英砂巖等阻水邊界，黑雨坪以北至龍頭村西一帶以隱伏斷裂構(gòu)造為界，龍頭村西至東湖村南以上城南～仙臺(tái)隱伏斷裂為界。

2）北部邊界：泉域北部邊界為洪山～卜宜斷裂帶。寒武、奧陶系地層傾伏于石炭、二疊系地層及新生界之下，新生界厚度在1000m以上，巖溶水沒有排泄去路。

3）東部邊界：泉域東部寒武、奧陶系地層深埋于石炭、二疊系地層之下，埋藏深度超過2000m，巖溶水沒有排泄去路，泉域邊界定在二疊系和三疊系的地層分界線上。

4）南部邊界：花坡斷裂兩盤地下水水力聯(lián)系微弱，該斷層具有很強(qiáng)的阻水能力，迫使地下水向洪山泉方向徑流，組成洪山泉泉域南部邊界。

4 洪山泉水流量衰減的原因分析

1998年以前，洪山泉流量總體處于波動(dòng)狀態(tài)。1998年以后，隨著人為影響因素的增加，泉水流量呈現(xiàn)明顯逐年減小的態(tài)勢(shì)，特別是近年來迅速衰減，洪山泉流量由2000年的0.493m3/s陡然降至2010年的0.148m3/s，目前除源神池還有少量的泉水滲出外，其余泉點(diǎn)全部干枯。

面對(duì)洪山泉泉水流量瀕臨斷流的嚴(yán)重形勢(shì)，究其原因，既有自然因素，也有人為因素，但人為的煤礦礦坑開采和巖溶水井的過量開采占主導(dǎo)地位，是洪山泉流量急劇減小的主要影響因素。

1）煤礦礦坑開采排水

目前位于洪山泉域排泄區(qū)的煤礦有介休市的觀音道煤礦、洪山煤礦和昌源煤礦等，年排漏水量均在30萬m3以上。平遙縣境內(nèi)也有排水量較大的煤礦分布，如西溝河煤礦年排漏水量約180萬m3。

位于排泄區(qū)的煤礦直接排泄巖溶地下水，而位于補(bǔ)給徑流區(qū)的煤礦則在一定程度上破壞了原有的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，改變了地下水補(bǔ)、徑、排的關(guān)系，使得地表徑流的產(chǎn)匯流規(guī)律發(fā)生變化。

當(dāng)前各地煤礦整合工作已經(jīng)基本完成，所有煤礦將即將全面復(fù)采，且開采深度和規(guī)模都比以前加大。這就意味著如果不采取有效的措施，洪山泉的流量不僅不可能逐步恢復(fù)，而且很可能在不久的將來斷流。

2）巖溶水的過量開采

自20世紀(jì)80年代以來，介休市在泉域范圍內(nèi)先后打巖溶井15眼，巖溶水開采量從1980年的28.3萬m3/a增加到2008年的305.1萬m3/a，。1997年平遙縣在洪山泉重點(diǎn)保護(hù)區(qū)內(nèi)打巖溶井3眼，年取水量約180萬m3。

巖溶井水的過量開采，降低了泉域巖溶地下水位，使得泉水流量逐漸減小。

3）降雨量的減少

大氣降水是洪山泉域巖溶系統(tǒng)的主要補(bǔ)給水源，泉水流量隨著多年降雨量的減少呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。

進(jìn)入上世紀(jì)80年代以后，降雨量和泉水流量雖然同處于衰減趨勢(shì)，但泉水流量衰減幅度遠(yuǎn)大于降雨量的幅度。如1980年～1989年和1990年～1999年平均降雨量比多年平均值分別減少了2.7%和7.2%，而泉水流量卻分別減少了10.6%和22.3%，這種相關(guān)性的偏離，說明了降雨量的減少只是造成泉水流量減少的原因之一。

4）地表水滲漏補(bǔ)給量的減少

龍鳳河是洪山泉域內(nèi)最大的季節(jié)性河流，近280km2的泉域面積與龍鳳河流域面積重疊。龍鳳河自沁源縣流入介休市境內(nèi)經(jīng)過寒武、奧陶系灰?guī)r裸露區(qū)及河床第四系卵石層時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的滲漏，是洪山泉重要補(bǔ)給水源之一。

近年來，由于人類工程活動(dòng)的增加以及河谷第四系孔隙水的大量開發(fā)利用，使得下墊面條件、包氣帶及含水層縱橫方向的水量運(yùn)移有所改變，致使地表徑流明顯減少，這必然會(huì)造成對(duì)巖溶地下水補(bǔ)給量減少。

5 水庫運(yùn)行對(duì)洪山泉的影響分析

石口子水庫位于洪山泉的補(bǔ)給徑流區(qū)，距洪山泉排泄口直線距離8.5km。

石口子水庫壩址巖性為寒武系中統(tǒng)張夏組中上部鮞狀灰?guī)r，庫區(qū)地層巖性依次為張夏組鮞狀灰?guī)r、崮山組白云巖及泥質(zhì)條帶白云質(zhì)灰?guī)r、長(zhǎng)山組泥質(zhì)白云巖及竹葉狀白云巖、鳳山組白云巖及竹葉狀白云巖，其中張夏組鮞狀灰?guī)r是庫區(qū)巖溶最發(fā)育的層位，其它層位巖性主要為白云巖，屬于弱巖溶發(fā)育的層位。

根據(jù)庫區(qū)滲漏評(píng)價(jià)，在水庫正常蓄水位1014.5m時(shí)庫區(qū)滲漏量為1.45×104m3/d。

石口子水庫建成后，水庫庫水通過河底和兩岸滲漏入滲，可增加對(duì)洪山泉域巖溶地下水的補(bǔ)給量，對(duì)于增加洪山泉的出流量會(huì)起到一定的補(bǔ)給作用。但該庫區(qū)面積（小于2km2）相對(duì)于整個(gè)洪山泉域面積（632km2）來說范圍很小，庫區(qū)滲漏量與前述煤礦排水量、巖溶水井抽水量比較屬于杯水車薪。況且隨著今后水庫運(yùn)行年限的增加，庫底淤積物厚度逐年增大，庫底滲漏量會(huì)逐漸減小。因此僅指望石口子水庫的修建得到洪山泉的恢復(fù)顯然是不現(xiàn)實(shí)的。

前已述及，近年來洪山泉流量迅速衰減的原因是多方面的，既有自然因素，也有人為因素，但人為的煤礦礦坑開采和巖溶水井的過量開采占主導(dǎo)地位，是洪山泉流量急劇減小的主要影響因素。洪山泉域的保護(hù)管理涉及到兩市三縣水利、煤炭、環(huán)境、城建等多個(gè)部門，需要各級(jí)政府部門切實(shí)認(rèn)識(shí)到洪山泉斷流帶來的各種危害，協(xié)調(diào)、理順地方利益和環(huán)境以及各部門之間的關(guān)系，從大局出發(fā)，管好、用好、護(hù)好洪山泉，造福一方民眾。