兰州市五泉山泉水成因分析及生态环境保护对策建议

马宝强，王 潇，汤 超，李 莉

(甘肃省生态环境科学设计研究院，甘肃 兰州 730020)

五泉山位于甘肃省兰州市城关区南部的皋兰山北麓，是兰州市历史文化遗产中的瑰宝。因在此处有五处泉水出露而得名，五泉即“惠泉、蒙泉、甘露泉、掬月泉和摸子泉”。相传西汉汉武帝时期，骠骑将军霍去病西征匈奴途中在此驻军时，士兵口渴难耐，霍去病手执马鞭，连击地面五次，鞭响泉涌，遂成五泉。然而，以泉得名的五泉山公园，目前却面临着泉水断流问题。相比济南趵突泉、敦煌月牙泉等著名泉水景观，五泉山泉水由于得不到重视和缺乏高品质开发，导致不能开展全面有效的泉水保护工程。兰州旅游素有“一游五泉、二看黄河”之说，可见五泉山对于兰州市城市魅力的重要性。在生态文明建设的新时代背景下，五泉山泉水保护和高品质开发应该成为城市重点工程进行建设。为保护泉水生态环境，让泉水永葆清流，打造名副其实的五泉山泉水名片，提升兰州市独特旅游魅力，同时让更多人认识五泉山泉水来由和积极参与泉水保护工作，本文从水文地质角度系统分析了泉水成因以及目前泉水断流的环境问题，进而为保护泉水提供可行的对策建议。

1 地理地质背景

研究区位于五泉山公园，属于甘肃省兰州市城关区，地处黄河上游黄土丘陵梁峁区，海拔为1 540～1 650 m，多年平均降雨量为324 mm，年均气温为10.3℃。北距黄河干流约3 km，黄河自西向东径流，西侧为黄河一级支流雷坛河[1]，流域面积为259 km2，自南向北汇入黄河，干流长度为43 km，多年平均径流量为0.11 m3/s，但目前该河流已经断流。研究区自下而上、由老到新出露的地层岩性主要包括新近系(N)泥岩、砂岩、砂砾岩和第四系(Q)早更新统五泉砾石层(Q1)、中更新统离石黄土(Q2)、晚更新统马兰黄土(Q3)、全新统砂砾石、碎石(Q4)等。新近系泥岩、第四系五泉砾石层、离石黄土在研究区仅有零星分布，泥岩未见底，五泉砾石层和离石黄土层厚度分别约为90 m、大于200 m，马兰黄土在五泉山表部广泛分布，厚度10～50 m，全新统砂砾石及碎石主要分布在雷坛河沟谷地带。构造上处于兰州断陷盆地—城关盆地南部边缘的皋兰山隆起带，西侧为雷坛河断裂，近南北向展布，该断裂第四纪以来活动比较活跃。

惠泉、甘露泉、掬月泉、摸子泉和蒙泉自西向东依次在五泉山坡脚分布(图1)。在早期水流充沛和无人为活动影响的条件下，泉水会在五泉山的东、西两侧，从岩石裂隙中自然流出，形成瀑布，故被当地百姓俗称为“东龙口”和“西龙口”，而五泉正好夹在东龙口和西龙口之间。根据笔者2021年9月4日实地调查和走访，目前五处泉水均已断流，泉口所见积水均为雨水或自来水，但是在蒙泉往上直行72 m处，有一处泉水景观—悬崖吐液(图1)，仍有几处泉眼正常涌水，以泉群线状分布，现场有很多游客在排队接水品尝，水质清澈、口感甘甜，这是因为泉水富含锶等微量元素，属于锶型矿泉水。目前，甘肃省已发现417处天然矿泉水，类型包括锶型、偏硅酸型、锂型、碘型、锌型和硒型六类，其中以锶型为主[2]。五处泉水及悬崖吐液具体位置、现状情况详见图1。因此而言，兰州市五泉山名为五泉，实际还有其它泉眼分布。

图1 五泉山泉水分布及其现状图

2 泉水成因与环境问题分析

2.1 泉水成因分析

第四纪以来，由于兰州断陷盆地南部边缘皋兰山的不断隆起，使得雷坛河河道向西北侧变迁至目前所处河道位置，最终在五泉山一带留下了雷坛河古河道。古河道主要岩性为五泉砾石层，又被称之为五泉砾岩，主要岩性为河流相的砾石层、砂层等沉积物和山前或山麓地带间歇型流水沉积形成的洪积砾石层[3]，属于较好的含水层和导水通道，为泉水出露形成了基本的水文地质条件(图2)。根据泉水的出露原因可以将其划分为侵蚀泉、接触泉、溢流泉、涌流泉和断层泉[4]。由于五泉山泉水的出露位置位于五泉砾石层(含水层)与底部新近系泥岩(隔水层)接触部位，同时水源含水层类型为潜水含水层，因此从出露成因分析，五泉山泉水属于接触下降泉。此外，分析6处泉水所处地表高程，蒙泉、惠泉处于同一高程，介于1 585～1 588 m，甘露泉、掬月泉、摸子泉、悬崖吐液处于同一高程，介于1 614～1 617 m，表明几处泉水还可能存在着一定的成因差异。根据2011年甘肃水文地质工程地质勘察院完成的《兰州市五泉山水资源保护水文地质勘查报告》，这是因为蒙泉、惠泉出露在五泉山坡脚的滑坡体上，属于滑坡成因导致原有地形下降，而后四者由于滑坡向下滑动错断了原有古河道含水层，因此导致泉水在滑坡后缘含水层与底部泥岩隔水层的接触部位出露(图3)。五泉山泉水主要在每年7月至9月的雨季在雷坛河上游阿甘镇至二十里铺一带接受河道渗漏以及大气降水等补给并以潜流形式自东南向北西径流(图2)，泉水流量与雷坛河径流量大小紧密相关，具有季节性变化的特点。

图2 五泉山泉水地质成因示意图

图3 五泉山泉水水文地质剖面示意图

2.2 泉水环境影响分析

目前，五泉山泉水存在的主要问题为泉水流量衰减和断流。据2006年《甘肃日报》记载[5]，位于西龙口的惠泉在若干年前是五泉中泉水流量最大的，被当地百姓用以农田灌溉和生活用水水源，因此被称为惠泉。此外，位于五泉山西南侧雷坛河中游的水磨沟也有诸多泉水出露，与五泉山公园隔山相望，因此又被当地百姓称为后五泉村。表明在人类活动影响较少的若干年前，五泉山一带生态环境良好，地下水流量较大，处处有泉水出露。然而，近几十年以来，随着人类活动的加剧改变了地下水含水系统和流动系统，泉水流量出现了快速衰减。1988年[5]西龙口泉水流量为1 036 m3/d，但是到1995年[6]五处泉水已经只剩下两处泉水—蒙泉、惠泉，两处泉水流量分别为190 m3/d、400 m3/d，至今五泉山五处泉水已经全部断流，只剩下东龙口处的泉水悬崖吐液仍然在自流。泉水断流的主要原因是人类活动的严重干预，在五泉山山体内部修建防空洞对含水层造成破坏和雷坛河水资源过度开发造成泉水补给来源减少等是导致五泉山泉水断流的主要原因[7]。

五泉山公园泉水断流不仅直接造成了泉水景观的消失，使五泉山变得有山无泉、有名无实。位于山东省济南市的“天下第一泉”趵突泉曾经也出现过停喷现象，最长停喷时间长达926 d，严重损害了济南“泉城”的文化形象，而且阻碍了当地旅游业发展，但是经过济南市政府高度重视和及时地恢复性治理，使得趵突泉自2003年实现喷涌以来，至今已连续喷涌18 a而不断流[8]。开展五泉山泉水恢复治理和品质提升改造项目，进一步挖掘与泉水相关的文化与自然魅力，如此既会提升五泉山公园整体环境，也会为兰州市南北两山生态文明建设增姿添彩。

3 泉水生态环境保护对策建议

3.1 制定相关政策保障泉水生态保护

为加强泉水保护，山东省济南市、山西省等先后出台了《济南市名泉保护条例》、《山西省泉域水资源保护条例》等制度性文件，为该地区泉水保护提供了坚实的制度保障。在生态文明建设的新时代背景下，五泉山地区泉水作为在兰州市主城区集文化与自然一身的独特景观，有必要出台相应的泉水保护管理办法，大力保障五泉山及其周边后五泉村等泉水景观的恢复性治理，促进兰州市水生态文明建设，为兰州市经济社会可持续发展和塑造兰州黄河之滨城市形象增添光彩。

3.2 科学划定泉域生态系统保护区

泉域是指泉水的汇水范围，包括补给、径流和排泄区。五泉山地区泉水由于缺乏深入研究，对其补径排条件还缺乏全面掌握，因此应加强对五泉山及其周边泉水的专项水文地质勘察研究，进一步摸清五泉山地区泉水的间接补给区、直接补给区、径流区和排泄(出露)区，参考相关规范或地方经验，合理划定泉域保护区范围和级别，设立保护区标识，并制定相应的分区分级管控措施。

3.3 积极开展雷坛河流域水生态环境修复治理

雷坛河是黄河兰州段的一级支流，主沟长度43 km，流域面积259 km2，也是五泉山泉水重要补给来源，其径流量及水质的变化直接影响着五泉山泉水动态。目前，雷坛河已经干涸断流，河道沿线环境还存在着污染风险，但是在60 a前水量还比较大[9]，水质受人类活动影响小。为恢复五泉山泉水生态，永葆泉水清流常在，需加强对雷坛河水生态环境的修复治理，保护上游水源涵养区生态环境，避免水资源过度开发，或采取生态补水等方式，保障河水生态流量[10]，同时防止河道干流不受污水排放和垃圾污染等影响。

3.4 加强泉水出露点景观品质提升改造

目前，五泉山5处泉水已经采取了较好的品质开发，但是对于五泉以外的其它泉水出露点并没有采取较好的泉水景观提升改造和保护性开发措施，整体仍然处于无序开发管理的状态。为系统改善五泉山公园泉水生态环境，需加强对五泉山及其周边泉水出露点的日常维护和品质升级改造，打造名副其实的历史文化与自然景观完美结合的景观。

3.5 加快建立科普及生态环境保护教育基地

五泉山公园作为兰州市主城区为数不多的景点，是人们悠闲游玩的好去处。然而，作为以泉水得名的公园，其泉水却不被人熟知，甚至日渐淡忘。同时泉水作为水生态环境变化的“晴雨表”，具有重要的环境指示意义。因此，在泉水生态系统改善和景观品质提升的基础上，要加大对五泉山泉水的宣传，加快建立科普或生态环境保护教育基地，开展泉水常态化监测管理，引领更多人关心泉水生态，让人们认识到保护泉水的重要价值及其意义。

4 结语

(1)五泉山泉水位于兰州市城关区南部皋兰山北麓的五泉山公园，相传与西汉骠骑将军霍去病有关，具有悠久的历史文化。第四纪以来的构造抬升导致的皋兰山底部隆起使得雷坛河古河道向西变迁，并在五泉山留下了古河道，为泉水出露提供了充分的含水条件和导水条件。泉水所处含水层岩性主要为五泉砾石层，上覆黄土，底部隔水层为新近系泥岩，主要接受五泉山南侧雷坛河河道渗漏和大气降水等补给。水文地质条件分析认为甘露泉、掬月泉、摸子泉属于接触下降泉，蒙泉、惠泉属于滑坡泉。

(2)五泉山5处泉水已经全部断流，现仅有1处泉水出露点—悬崖吐液仍有泉水自流，主要归因于在五泉山修建防空洞破坏含水层及雷坛河流域水资源过度开发造成泉水补给量减少等人类活动影响。本文针对泉水断流问题，提出了制定相关政策、开展雷坛河流域水生态环境修复治理等五方面对策建议。