蘭州市五泉山泉水成因分析及生態(tài)環(huán)境保護對策建議

馬寶強，王 瀟，湯 超，李 莉

(甘肅省生態(tài)環(huán)境科學設計研究院，甘肅 蘭州 730020)

五泉山位于甘肅省蘭州市城關區(qū)南部的皋蘭山北麓，是蘭州市歷史文化遺產中的瑰寶。因在此處有五處泉水出露而得名，五泉即“惠泉、蒙泉、甘露泉、掬月泉和摸子泉”。相傳西漢漢武帝時期，驃騎將軍霍去病西征匈奴途中在此駐軍時，士兵口渴難耐，霍去病手執(zhí)馬鞭，連擊地面五次，鞭響泉涌，遂成五泉。然而，以泉得名的五泉山公園，目前卻面臨著泉水斷流問題。相比濟南趵突泉、敦煌月牙泉等著名泉水景觀，五泉山泉水由于得不到重視和缺乏高品質開發(fā)，導致不能開展全面有效的泉水保護工程。蘭州旅游素有“一游五泉、二看黃河”之說，可見五泉山對于蘭州市城市魅力的重要性。在生態(tài)文明建設的新時代背景下，五泉山泉水保護和高品質開發(fā)應該成為城市重點工程進行建設。為保護泉水生態(tài)環(huán)境，讓泉水永葆清流，打造名副其實的五泉山泉水名片，提升蘭州市獨特旅游魅力，同時讓更多人認識五泉山泉水來由和積極參與泉水保護工作，本文從水文地質角度系統(tǒng)分析了泉水成因以及目前泉水斷流的環(huán)境問題，進而為保護泉水提供可行的對策建議。

1 地理地質背景

研究區(qū)位于五泉山公園，屬于甘肅省蘭州市城關區(qū)，地處黃河上游黃土丘陵梁峁區(qū)，海拔為1 540～1 650 m，多年平均降雨量為324 mm，年均氣溫為10.3℃。北距黃河干流約3 km，黃河自西向東徑流，西側為黃河一級支流雷壇河[1]，流域面積為259 km2，自南向北匯入黃河，干流長度為43 km，多年平均徑流量為0.11 m3/s，但目前該河流已經斷流。研究區(qū)自下而上、由老到新出露的地層巖性主要包括新近系(N)泥巖、砂巖、砂礫巖和第四系(Q)早更新統(tǒng)五泉礫石層(Q1)、中更新統(tǒng)離石黃土(Q2)、晚更新統(tǒng)馬蘭黃土(Q3)、全新統(tǒng)砂礫石、碎石(Q4)等。新近系泥巖、第四系五泉礫石層、離石黃土在研究區(qū)僅有零星分布，泥巖未見底，五泉礫石層和離石黃土層厚度分別約為90 m、大于200 m，馬蘭黃土在五泉山表部廣泛分布，厚度10～50 m，全新統(tǒng)砂礫石及碎石主要分布在雷壇河溝谷地帶。構造上處于蘭州斷陷盆地—城關盆地南部邊緣的皋蘭山隆起帶，西側為雷壇河斷裂，近南北向展布，該斷裂第四紀以來活動比較活躍。

惠泉、甘露泉、掬月泉、摸子泉和蒙泉自西向東依次在五泉山坡腳分布(圖1)。在早期水流充沛和無人為活動影響的條件下，泉水會在五泉山的東、西兩側，從巖石裂隙中自然流出，形成瀑布，故被當?shù)匕傩账追Q為“東龍口”和“西龍口”，而五泉正好夾在東龍口和西龍口之間。根據(jù)筆者2021年9月4日實地調查和走訪，目前五處泉水均已斷流，泉口所見積水均為雨水或自來水，但是在蒙泉往上直行72 m處，有一處泉水景觀—懸崖吐液(圖1)，仍有幾處泉眼正常涌水，以泉群線狀分布，現(xiàn)場有很多游客在排隊接水品嘗，水質清澈、口感甘甜，這是因為泉水富含鍶等微量元素，屬于鍶型礦泉水。目前，甘肅省已發(fā)現(xiàn)417處天然礦泉水，類型包括鍶型、偏硅酸型、鋰型、碘型、鋅型和硒型六類，其中以鍶型為主[2]。五處泉水及懸崖吐液具體位置、現(xiàn)狀情況詳見圖1。因此而言，蘭州市五泉山名為五泉，實際還有其它泉眼分布。

圖1 五泉山泉水分布及其現(xiàn)狀圖

2 泉水成因與環(huán)境問題分析

2.1 泉水成因分析

第四紀以來，由于蘭州斷陷盆地南部邊緣皋蘭山的不斷隆起，使得雷壇河河道向西北側變遷至目前所處河道位置，最終在五泉山一帶留下了雷壇河古河道。古河道主要巖性為五泉礫石層，又被稱之為五泉礫巖，主要巖性為河流相的礫石層、砂層等沉積物和山前或山麓地帶間歇型流水沉積形成的洪積礫石層[3]，屬于較好的含水層和導水通道，為泉水出露形成了基本的水文地質條件(圖2)。根據(jù)泉水的出露原因可以將其劃分為侵蝕泉、接觸泉、溢流泉、涌流泉和斷層泉[4]。由于五泉山泉水的出露位置位于五泉礫石層(含水層)與底部新近系泥巖(隔水層)接觸部位，同時水源含水層類型為潛水含水層，因此從出露成因分析，五泉山泉水屬于接觸下降泉。此外，分析6處泉水所處地表高程，蒙泉、惠泉處于同一高程，介于1 585～1 588 m，甘露泉、掬月泉、摸子泉、懸崖吐液處于同一高程，介于1 614～1 617 m，表明幾處泉水還可能存在著一定的成因差異。根據(jù)2011年甘肅水文地質工程地質勘察院完成的《蘭州市五泉山水資源保護水文地質勘查報告》，這是因為蒙泉、惠泉出露在五泉山坡腳的滑坡體上，屬于滑坡成因導致原有地形下降，而后四者由于滑坡向下滑動錯斷了原有古河道含水層，因此導致泉水在滑坡后緣含水層與底部泥巖隔水層的接觸部位出露(圖3)。五泉山泉水主要在每年7月至9月的雨季在雷壇河上游阿甘鎮(zhèn)至二十里鋪一帶接受河道滲漏以及大氣降水等補給并以潛流形式自東南向北西徑流(圖2)，泉水流量與雷壇河徑流量大小緊密相關，具有季節(jié)性變化的特點。

圖2 五泉山泉水地質成因示意圖

圖3 五泉山泉水水文地質剖面示意圖

2.2 泉水環(huán)境影響分析

目前，五泉山泉水存在的主要問題為泉水流量衰減和斷流。據(jù)2006年《甘肅日報》記載[5]，位于西龍口的惠泉在若干年前是五泉中泉水流量最大的，被當?shù)匕傩沼靡赞r田灌溉和生活用水水源，因此被稱為惠泉。此外，位于五泉山西南側雷壇河中游的水磨溝也有諸多泉水出露，與五泉山公園隔山相望，因此又被當?shù)匕傩辗Q為后五泉村。表明在人類活動影響較少的若干年前，五泉山一帶生態(tài)環(huán)境良好，地下水流量較大，處處有泉水出露。然而，近幾十年以來，隨著人類活動的加劇改變了地下水含水系統(tǒng)和流動系統(tǒng)，泉水流量出現(xiàn)了快速衰減。1988年[5]西龍口泉水流量為1 036 m3/d，但是到1995年[6]五處泉水已經只剩下兩處泉水—蒙泉、惠泉，兩處泉水流量分別為190 m3/d、400 m3/d，至今五泉山五處泉水已經全部斷流，只剩下東龍口處的泉水懸崖吐液仍然在自流。泉水斷流的主要原因是人類活動的嚴重干預，在五泉山山體內部修建防空洞對含水層造成破壞和雷壇河水資源過度開發(fā)造成泉水補給來源減少等是導致五泉山泉水斷流的主要原因[7]。

五泉山公園泉水斷流不僅直接造成了泉水景觀的消失，使五泉山變得有山無泉、有名無實。位于山東省濟南市的“天下第一泉”趵突泉曾經也出現(xiàn)過停噴現(xiàn)象，最長停噴時間長達926 d，嚴重損害了濟南“泉城”的文化形象，而且阻礙了當?shù)芈糜螛I(yè)發(fā)展，但是經過濟南市政府高度重視和及時地恢復性治理，使得趵突泉自2003年實現(xiàn)噴涌以來，至今已連續(xù)噴涌18 a而不斷流[8]。開展五泉山泉水恢復治理和品質提升改造項目，進一步挖掘與泉水相關的文化與自然魅力，如此既會提升五泉山公園整體環(huán)境，也會為蘭州市南北兩山生態(tài)文明建設增姿添彩。

3 泉水生態(tài)環(huán)境保護對策建議

3.1 制定相關政策保障泉水生態(tài)保護

為加強泉水保護，山東省濟南市、山西省等先后出臺了《濟南市名泉保護條例》、《山西省泉域水資源保護條例》等制度性文件，為該地區(qū)泉水保護提供了堅實的制度保障。在生態(tài)文明建設的新時代背景下，五泉山地區(qū)泉水作為在蘭州市主城區(qū)集文化與自然一身的獨特景觀，有必要出臺相應的泉水保護管理辦法，大力保障五泉山及其周邊后五泉村等泉水景觀的恢復性治理，促進蘭州市水生態(tài)文明建設，為蘭州市經濟社會可持續(xù)發(fā)展和塑造蘭州黃河之濱城市形象增添光彩。

3.2 科學劃定泉域生態(tài)系統(tǒng)保護區(qū)

泉域是指泉水的匯水范圍，包括補給、徑流和排泄區(qū)。五泉山地區(qū)泉水由于缺乏深入研究，對其補徑排條件還缺乏全面掌握，因此應加強對五泉山及其周邊泉水的專項水文地質勘察研究，進一步摸清五泉山地區(qū)泉水的間接補給區(qū)、直接補給區(qū)、徑流區(qū)和排泄(出露)區(qū)，參考相關規(guī)范或地方經驗，合理劃定泉域保護區(qū)范圍和級別，設立保護區(qū)標識，并制定相應的分區(qū)分級管控措施。

3.3 積極開展雷壇河流域水生態(tài)環(huán)境修復治理

雷壇河是黃河蘭州段的一級支流，主溝長度43 km，流域面積259 km2，也是五泉山泉水重要補給來源，其徑流量及水質的變化直接影響著五泉山泉水動態(tài)。目前，雷壇河已經干涸斷流，河道沿線環(huán)境還存在著污染風險，但是在60 a前水量還比較大[9]，水質受人類活動影響小。為恢復五泉山泉水生態(tài)，永葆泉水清流常在，需加強對雷壇河水生態(tài)環(huán)境的修復治理，保護上游水源涵養(yǎng)區(qū)生態(tài)環(huán)境，避免水資源過度開發(fā)，或采取生態(tài)補水等方式，保障河水生態(tài)流量[10]，同時防止河道干流不受污水排放和垃圾污染等影響。

3.4 加強泉水出露點景觀品質提升改造

目前，五泉山5處泉水已經采取了較好的品質開發(fā)，但是對于五泉以外的其它泉水出露點并沒有采取較好的泉水景觀提升改造和保護性開發(fā)措施，整體仍然處于無序開發(fā)管理的狀態(tài)。為系統(tǒng)改善五泉山公園泉水生態(tài)環(huán)境，需加強對五泉山及其周邊泉水出露點的日常維護和品質升級改造，打造名副其實的歷史文化與自然景觀完美結合的景觀。

3.5 加快建立科普及生態(tài)環(huán)境保護教育基地

五泉山公園作為蘭州市主城區(qū)為數(shù)不多的景點，是人們悠閑游玩的好去處。然而，作為以泉水得名的公園，其泉水卻不被人熟知，甚至日漸淡忘。同時泉水作為水生態(tài)環(huán)境變化的“晴雨表”，具有重要的環(huán)境指示意義。因此，在泉水生態(tài)系統(tǒng)改善和景觀品質提升的基礎上，要加大對五泉山泉水的宣傳，加快建立科普或生態(tài)環(huán)境保護教育基地，開展泉水常態(tài)化監(jiān)測管理，引領更多人關心泉水生態(tài)，讓人們認識到保護泉水的重要價值及其意義。

4 結語

(1)五泉山泉水位于蘭州市城關區(qū)南部皋蘭山北麓的五泉山公園，相傳與西漢驃騎將軍霍去病有關，具有悠久的歷史文化。第四紀以來的構造抬升導致的皋蘭山底部隆起使得雷壇河古河道向西變遷，并在五泉山留下了古河道，為泉水出露提供了充分的含水條件和導水條件。泉水所處含水層巖性主要為五泉礫石層，上覆黃土，底部隔水層為新近系泥巖，主要接受五泉山南側雷壇河河道滲漏和大氣降水等補給。水文地質條件分析認為甘露泉、掬月泉、摸子泉屬于接觸下降泉，蒙泉、惠泉屬于滑坡泉。

(2)五泉山5處泉水已經全部斷流，現(xiàn)僅有1處泉水出露點—懸崖吐液仍有泉水自流，主要歸因于在五泉山修建防空洞破壞含水層及雷壇河流域水資源過度開發(fā)造成泉水補給量減少等人類活動影響。本文針對泉水斷流問題，提出了制定相關政策、開展雷壇河流域水生態(tài)環(huán)境修復治理等五方面對策建議。