从水文地质学的角度分析泉的形成和分类_精品文档.doc

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从水文地质学的角度分析泉的形成和分类

济南市在重新审定七十二名泉的同时，从地理和旅游的角度划分了十大泉群。

它们是：

济南市区趵突泉泉群、黑虎泉泉群、珍珠泉泉群、五龙潭泉群以及市区以外的济南东郊白泉泉群，章丘明水百脉泉泉群，历城彩石玉河泉泉群，历城柳埠涌泉泉群，长清万德袈裟泉泉群，平阴洪范池泉群。

十大泉群均属广义的“济南泉群”。

　　从水文地质学的角度划分，以趵突泉为代表的市区“四大泉群”实际是一个泉群，属狭义的“济南泉群”。

它们同一个水源、同一个补给区，统称“趵突泉群”，其补给区称“趵突泉泉域”。

柳埠涌泉泉群和万德袈裟泉群位于市区“四大泉群”的补给区，即趵突泉泉域，各个小泉子彼此没有水力联系，两个小泉群之间也没有水力联系，但这些泉水沿河道渗漏，最终流向市区泉群。

　　以白泉为代表的济南东郊白泉泉群，也是同一个水源、同一个补给区，其补给区称“白泉泉域”。

彩石玉河泉群位于白泉泉群的补给区，即白泉泉域，这些泉水沿河道渗漏，最终流向白泉泉群。

因大量开采，白泉泉群常年断流。

　　以百脉泉为代表的章丘明水泉群，其补给区称“明水泉泉域”。

该泉域地跨淄博、章丘两地，其类型与趵突泉、白泉泉群和泉域完全相同，同属济南市三大泉群、三大泉域。

　　以洪范池为代表的平阴洪范泉群，位于长城岭以南，地表水地下水自成体系，皆流向大汶河，其泉群类型与历城彩石玉河泉群相同。

洪范泉水并非直接流去大汶河，而是沿途渗漏，补给孔村—孝直水源地，亦即石横电厂水源地。

　泉是地下水天然露头　　地下水从固定地点自然流出地表就叫泉。

井也是地下水的露头，地点固定，但不是天然露头，也不流出地表，不能叫泉。

河道出现明流地点不固定，丰水期出现在上游，枯水期出现在下游，虽是地下水天然露头，但不叫泉水，而叫河水。

河槽或岸边常年流水的固定点也叫泉。

天然的湾坑或水塘，水面与附近地下水位相同，但肉眼看不出流动，仍不叫泉，而叫“湾”或“塘”。

有人会问：

济南市区的五龙潭、舜井、官家池、章丘明水的东麻湾、西麻湾，平阴的洪范池名称都不带“泉”字，为什么归类为泉呢？

因为它们的实质是泉，符合泉的定义，只是泉口垒砌和修饰形式不同罢了。

　　上升泉与下降泉　　泉水按承压和无压分为上升泉和下降泉两类。

泉水从泉口垂直往上冒的叫上升泉，从泉口往下淌的叫下降泉。

上升泉的形成应俱备三个条件：

①地层条件。

地层包括成层的岩石、土层以及土层中夹有的砂砾石层。

有裂隙的岩层和有孔隙的砂砾石层，其裂隙和孔隙中充水的称“含水层”。

裂而无隙的岩层和孔隙度极差的粘土层，几乎不含流动的地下水，称“隔水层”。

“含水层”的存在是泉水形成的首要条件。

②地质构造条件。

指地震或岩浆活动引起地壳变动（造山运动），使沉积岩层断裂错位，或产生褶曲。

含水层与隔水层在纵向剖面上相抵触，或含水层与不透水的岩浆岩体相抵触，阻断了地下水的去路，地下水被迫溢出地表。

③地形条件。

泉或泉群的上游应有足够的补给面积，各含水层接受大气降水的充分补给。

　　济南市内趵突泉等四大泉群、济南东郊白泉泉群、章丘百脉泉群都是上升泉。

济南南部山区大部分泉都是上升泉，如历城柳埠的突泉、四季村宾馆附近的涌泉。

“上升泉”形成的原理，就像倒虹吸管、联通器原理一样，从高的一端注入水，低的一端就往上冒水，低的一端可比喻泉水。

由于重力作用和水路压力传导阻力，泉口喷涌水位永远达不到高端水位。

既然“联通器”有高低水位之差，在补给区地下水无大量开采的情况下，降雨多少只影响泉群流量增减，上升泉从理论上讲不会干涸。

　　下降泉与上升泉的不同在于地质构造不同，下降泉不存在阻水岩层或岩体。

地下水在山腰悬崖沿含水层自然流出，不往上冒，只往下流，这样的泉子叫下降泉。

下降泉亦称“悬挂泉”，如历城柳埠药乡森林公园冰冻台下的“冰冰泉”，水量甚微，冬季结成冰棱悬挂于山崖。

地下水在山区冲沟或山前河道自然流出、地点固定的也属下降泉，如历城柳埠的泥淤泉等。

　　间歇泉　　顾名思义汛后流水、旱季断流的泉子就是间歇泉。

断流的原因无非是补给面积小，降雨入渗补给量少。

这类泉子多数是下降泉，例如柳埠四门塔神通寺西路边的“滴水泉”，山头为面积不大的张夏组石灰岩，裂隙接受降雨垂直入渗补给，下部不透水的紫红页岩是托水底板，渗水沿底板层面的倾斜方向流动，至滴水泉口流出。

泉子流一点，汛期补给的水就少一点，流完为止。

次年再降雨，再出泉，周而复始。

靠雨水补给的叫于“雨源型”泉。

　　有的泉子出自深层大断裂的地下热水，喷一次，停一次，有规律地进行，是真正的间歇泉。

泉喷后裂隙出现负压真空，冷空气乘机被吸入，水温暂时下降。

待地热积蓄，超过沸点再喷。

这样的泉子属“非雨源型”泉。

　　泉群干涸的原因　　济南市区的100多个泉子，泉口高程是不一样的，黑虎泉27.22米，趵突泉27.01米，五龙潭26.2米，高低相差1米。

因为降雨少，补给水量少，泉口较高的黑虎泉、趵突泉会先一步干掉。

但是根据虹吸管、联通器原理，泉口较低的五龙潭或泉口更低的泉子是不会干掉的，只是无人注意罢了。

雨，每年总是要降的，济南地区最少的年份380毫米。

当地下水埋藏深度超过4米时，潜水不会蒸发，泉口低的泉子应该照流不误。

什么原因导致泉水位低于五龙潭泉口、泉池干涸？

一是泉群附近或补给区开采量大于泉的来水量。

开采集中的地方地下水面形成了漏斗。

当漏斗中心的水位低于五龙潭泉口时，泉水倒流，泉子全部干掉。

二是泉头附近打防空洞、盖楼深挖地基，破坏了泉水赖以存在的地质结构。

形成了若干条低于五龙潭泉口的地下水通道，降低泉头水位，削减泉水流量，破坏了原有的生态平衡。

三是泉水补给区上游大量修水库、塘坝拦截地表水和地下水，减少了地下水补泉量。

怎样才能保持泉水永不干涸？

只能用减少开采量的办法，比如用黄河水代替抽取岩溶泉水；也可将水库拦蓄之水，在旱季放水补泉，泉水断流是可以避免的。

但是破坏了地质结构，失去了泉群赖以存在的条件，泉水断流是无法恢复的。

　　泉群复喷的原因　　泉群补给区降水量多了，比如年降水量600毫米，相应泉群日均流量49万立方米，这时补给区的开采量与泉头附近的跑水量（因局部地质结构破坏）之和也是49万立方米，泉水位应该不升不降，与泉口持平。

但事实上由于不同水文年降水量不同，年内逐月降水量也不同，泉喷量也随之不同，呈现汛后泉水喷涌，旱季断流现象。

如果年降雨量800毫米，泉群日均来水量80万立方米，远远大于开采量和非泉口跑水量49万立方米，泉群就常年喷涌了。

　　平原涝洼有没有上升泉　　济南东郊的白泉地处涝洼，涝洼存水几乎是死水，平地冒泉怎么解释？

这与地质构造有关。

白泉是上升泉而不是下降泉，泉水来源于厚度70米土层以下的石灰岩裂隙，其位置恰巧是石灰岩含水层与不透水的煤田砂页岩交界处，另有断层等因素，地下水受阻而上涌。

厚厚的土层盖住了怎么会上涌？

因为这里的土层是几千万年逐渐沉积而成的，洪水携带的岩土碎屑沉积一层，被石灰岩承压水冲开一次。

细粒粘土被冲走，泉口附近剩下较粗的砂砾，泉水通过松散砂砾之间的孔隙冒出地面，始终保持着泉水上涌的状态。

这种情况类似人们常言的“管涌”。

　　自流井　　遥墙和齐河县的某些深井，深度700多米，穿透几百米的土层和含煤砂页岩，打入下伏石灰岩，石灰岩岩溶承压水（即济南泉水）上涌。

因当地地面低于济南泉口，形成自流井，自流井就是上升泉。

喷井或喷泉的出现，使当地人惊喜，也使业内人士担忧。

当这样的喷井或抽水井达到几百眼的时候，趵突泉就挪到齐河去了。

不是有了不透水的火成岩（岩浆岩）阻水，才有济南泉群出现吗？

怎么石灰岩泉水通到齐河去了？

因为岩浆是顺石灰岩中某些软质泥灰岩层侵入的，尽管厚度大小不一，只不过是石灰岩中的夹层而已，在黄河北插到700米以下或更深处了。

千佛山断层通过趵突泉向西北延伸去，北店子已经在断层西侧了。

这里土层厚度200余米，以下是含煤地层，再往下便是石灰岩。

有人企图在这里开采煤矿，矿坑排水将吸引大量岩溶地下水，削减泉流量，降低泉水位，也会造成济南泉水断流。