洪山泉域现状分析及石口子水库运行对该泉域的影响

赵 宇

（山西省水利水电勘测设计研究院 山西太原 030024）

龙凤河是介休市最大的一条河流，龙凤河位于洪山泉泉域范围内，是洪山泉的补给区，1998年以后，随着人为影响因素的增加，泉水流量呈现明显逐年减小的态势，特别是近年来迅速衰减，洪山泉流量由2000年的0.493m3/s陡然降至2010年的0.148m3/s，目前除源神池还有少量的泉水渗出外，其余泉点全部干枯。修建石口子水库，拦截地表水，减少流失，是增加介休市可利用水资源量，增加供水的唯一途径。

石口子水库位于介休市东南约10km的龙凤河峡谷中，距峡谷出口黑雨坪2.5km。水库大坝主选坝型为堆石混凝土重力坝，最大坝高66.0m，坝顶高程1020.0m，水库总库容245×104m3，正常蓄水位1014.5m，死水位1001m，为小（1）型水库。主要建筑物有大坝、导流洞等。枢纽工程等别为Ⅳ等，确定设计洪水标准为30年一遇，校核洪水标准为200年一遇。

1 洪山泉域概况

洪山泉位于山西省介休市东北部约10km的洪山镇狐歧山脚下，距离石口子水库直线距离8.5km，是山西省著名的岩溶大泉之一，是介休市城市生活和工农业重要供水水源。泉水出口高程916m，大部分分布在几百米长度内，由小泉池、七星泉、源神池泉、黑虎泉和槐柳泉组成，形成集中排泄的泉群，1980年泉水流量1.51m3/s。该泉主要是由于山前大断裂阻水，使得岩溶水在断层带产生地下雍水并溢出地表成泉，属于全排型断层溢流泉。

洪山泉泉口出露位置高，自流条件好，自古以来都是流量较稳定、水流较集中、水质良好、环境优美的自然涌泉。上世纪80年代年平均引水量3248万m3。

自上世纪80年代中期以来，随着泉域内人口的不断增长、城市及工农业的迅猛发展，对水资源的需求量越来越大，泉域岩溶地下水作为主要的供水水源而被大量开采，加之近二十年来降雨量持续减少、泉域内煤矿排水量持续增加，引发了泉水流量急剧衰减等一系列水资源及水环境问题：

1）1998 年以前，洪山泉流量在0.79～1.73m3/s，总体处于波动状态。1998年以后，随着人为影响因素的增加，泉水流量呈现明显逐年减小的态势，特别是近年来迅速衰减，洪山泉流量由2000年的0.493m3/s陡然降至2010年的0.148m3/s，目前除源神池还有少量的泉水渗出外，其余泉点全部干枯。

2）泉域岩溶地下水水位持续下降，导致了储存水资源量的动用、含水层调蓄功能的降低等一系列水资源及水环境问题。

3）泉域水质有恶化的趋势，洪山泉泉域岩溶水系统为水煤共存的统一体，虽然现在泉域区的水质仍符合饮用水的卫生标准，但随着煤矿开采活动的加剧，泉水中溶解性总固体、总硬度、硫酸根离子以及氯离子的含量都有升高的趋势。

4）泉域水环境变差，泉域内植被破坏，水土流失严重，由于煤矿开采和采石等工程活动，破坏了水文下垫面，使含水层上覆地层结构及降雨入渗条件发生了根本改变。

5）随着泉水流量的衰减，泉水面临断流危险，泉水出露区水环境进一步恶化，昔日的洪山泉风景秀丽，景色宜人，如今杂草丛生、一片荒凉。

2 洪山泉域水文地质

洪山泉补给区分为两大区：即泉域西部的寒武、奥陶系碳酸盐岩裸露区和东部石炭、二叠系出露区。东部的石炭、二叠系出露区主要接受大气降水补给，形成地表径流，最终汇入龙凤河流向下游。西部的寒武、奥陶系碳酸盐岩裸露区面积约为260km2，直接接受大气降水入渗和龙凤河地表径流的渗漏补给，其中以奥陶系中统上、下马家沟组灰岩和寒武系中统张夏组鲕状灰岩为强含水层。

根据实测资料，当龙凤河流量为0.8m3/s时，在奥陶系中统出露的2km河床地段，河流入渗量达0.3m3/s，占河流流量的37.5%。

洪山泉域属于黄河流域汾河水系，区内主要河流为龙凤河、樊王河、东涧河和西涧河，都属于季节性河流。

龙凤河是汾河的一级支流，也是泉域内最大的河流，发源于沁源县，由红崖沟、才子沟、后沟和铁水沟四条主沟洪水在古寨汇合而成，汇合后由大栅进入长达15km的绵山峡谷，经过介休市石口子水库后，到龙凤村南出口，在洪相村西北汇入汾河，全长52km。

樊王河属于龙凤河的支流，是泉域内第二大河流，发源于沁源县铁水沟，在介休市连福镇樊王村出山口，到洪相村汇入龙凤河，全长23.1km。

东涧河发源于沁源县王河岭，在西北里以下10km进入平原区后再无固定河道，成为无尾河，全长23.2km。

西涧河是汾河的支流，发源于介休市连福镇靠龙庄村，在洪相村汇入汾河，全长28.7km。

3 洪山泉域边界条件

洪山泉域在行政区划上地跨晋中市和长治市的介休、平遥和沁源三个县，总面积632km2。泉域内碳酸盐岩裸露区面积为260km2，占泉域总面积的41%。

3.1 行政边界

1）西部边界均位于介休市境内，西北部沿龙头村到黑雨坪村西一线，西南部沿黑雨坪到绵山镇的兴地村西一线。

2）北部边界沿介休市龙凤镇龙头村，经洪山村，到平遥县卜宜乡的军寨村一线。

3）东部边界沿沁源县赤石桥乡大善朴村西、平遥县东泉镇南岭底村，再折向沁源县王和镇金石村，到平遥县西观寺村、卜宜村、军寨村一线。

4）南部边界从介休市绵山镇的兴地村以东，沿绵山水涛沟至沁源县王陶乡岭上村，经花坡村直到赤石桥乡胡汉坪村以西一线。

3.2 水文地质边界

1）西部边界：基本以绵山山前断裂带为界，黑雨坪以南至兴地段泉域边界为震旦系石英砂岩等阻水边界，黑雨坪以北至龙头村西一带以隐伏断裂构造为界，龙头村西至东湖村南以上城南～仙台隐伏断裂为界。

2）北部边界：泉域北部边界为洪山～卜宜断裂带。寒武、奥陶系地层倾伏于石炭、二叠系地层及新生界之下，新生界厚度在1000m以上，岩溶水没有排泄去路。

3）东部边界：泉域东部寒武、奥陶系地层深埋于石炭、二叠系地层之下，埋藏深度超过2000m，岩溶水没有排泄去路，泉域边界定在二叠系和三叠系的地层分界线上。

4）南部边界：花坡断裂两盘地下水水力联系微弱，该断层具有很强的阻水能力，迫使地下水向洪山泉方向径流，组成洪山泉泉域南部边界。

4 洪山泉水流量衰减的原因分析

1998年以前，洪山泉流量总体处于波动状态。1998年以后，随着人为影响因素的增加，泉水流量呈现明显逐年减小的态势，特别是近年来迅速衰减，洪山泉流量由2000年的0.493m3/s陡然降至2010年的0.148m3/s，目前除源神池还有少量的泉水渗出外，其余泉点全部干枯。

面对洪山泉泉水流量濒临断流的严重形势，究其原因，既有自然因素，也有人为因素，但人为的煤矿矿坑开采和岩溶水井的过量开采占主导地位，是洪山泉流量急剧减小的主要影响因素。

1）煤矿矿坑开采排水

目前位于洪山泉域排泄区的煤矿有介休市的观音道煤矿、洪山煤矿和昌源煤矿等，年排漏水量均在30万m3以上。平遥县境内也有排水量较大的煤矿分布，如西沟河煤矿年排漏水量约180万m3。

位于排泄区的煤矿直接排泄岩溶地下水，而位于补给径流区的煤矿则在一定程度上破坏了原有的地质结构，改变了地下水补、径、排的关系，使得地表径流的产汇流规律发生变化。

当前各地煤矿整合工作已经基本完成，所有煤矿将即将全面复采，且开采深度和规模都比以前加大。这就意味着如果不采取有效的措施，洪山泉的流量不仅不可能逐步恢复，而且很可能在不久的将来断流。

2）岩溶水的过量开采

自20世纪80年代以来，介休市在泉域范围内先后打岩溶井15眼，岩溶水开采量从1980年的28.3万m3/a增加到2008年的305.1万m3/a，。1997年平遥县在洪山泉重点保护区内打岩溶井3眼，年取水量约180万m3。

岩溶井水的过量开采，降低了泉域岩溶地下水位，使得泉水流量逐渐减小。

3）降雨量的减少

大气降水是洪山泉域岩溶系统的主要补给水源，泉水流量随着多年降雨量的减少呈现下降的趋势。

进入上世纪80年代以后，降雨量和泉水流量虽然同处于衰减趋势，但泉水流量衰减幅度远大于降雨量的幅度。如1980年～1989年和1990年～1999年平均降雨量比多年平均值分别减少了2.7%和7.2%，而泉水流量却分别减少了10.6%和22.3%，这种相关性的偏离，说明了降雨量的减少只是造成泉水流量减少的原因之一。

4）地表水渗漏补给量的减少

龙凤河是洪山泉域内最大的季节性河流，近280km2的泉域面积与龙凤河流域面积重叠。龙凤河自沁源县流入介休市境内经过寒武、奥陶系灰岩裸露区及河床第四系卵石层时会产生大量的渗漏，是洪山泉重要补给水源之一。

近年来，由于人类工程活动的增加以及河谷第四系孔隙水的大量开发利用，使得下垫面条件、包气带及含水层纵横方向的水量运移有所改变，致使地表径流明显减少，这必然会造成对岩溶地下水补给量减少。

5 水库运行对洪山泉的影响分析

石口子水库位于洪山泉的补给径流区，距洪山泉排泄口直线距离8.5km。

石口子水库坝址岩性为寒武系中统张夏组中上部鲕状灰岩，库区地层岩性依次为张夏组鲕状灰岩、崮山组白云岩及泥质条带白云质灰岩、长山组泥质白云岩及竹叶状白云岩、凤山组白云岩及竹叶状白云岩，其中张夏组鲕状灰岩是库区岩溶最发育的层位，其它层位岩性主要为白云岩，属于弱岩溶发育的层位。

根据库区渗漏评价，在水库正常蓄水位1014.5m时库区渗漏量为1.45×104m3/d。

石口子水库建成后，水库库水通过河底和两岸渗漏入渗，可增加对洪山泉域岩溶地下水的补给量，对于增加洪山泉的出流量会起到一定的补给作用。但该库区面积（小于2km2）相对于整个洪山泉域面积（632km2）来说范围很小，库区渗漏量与前述煤矿排水量、岩溶水井抽水量比较属于杯水车薪。况且随着今后水库运行年限的增加，库底淤积物厚度逐年增大，库底渗漏量会逐渐减小。因此仅指望石口子水库的修建得到洪山泉的恢复显然是不现实的。

前已述及，近年来洪山泉流量迅速衰减的原因是多方面的，既有自然因素，也有人为因素，但人为的煤矿矿坑开采和岩溶水井的过量开采占主导地位，是洪山泉流量急剧减小的主要影响因素。洪山泉域的保护管理涉及到两市三县水利、煤炭、环境、城建等多个部门，需要各级政府部门切实认识到洪山泉断流带来的各种危害，协调、理顺地方利益和环境以及各部门之间的关系，从大局出发，管好、用好、护好洪山泉，造福一方民众。