郭庄泉域岩溶水资源评价及保护研究

2011-05-09姚淑霞王红全张志祥

山西水利 2011年6期

姚淑霞，王红全，张志祥

（1.临汾市汾西水利管理局，山西临汾 041000；2.太原理工大学，山西太原 030024）

山西省是我国北方岩溶分布最广泛的省份之一，有很多流量相对稳定的岩溶泉及泉域，在山西省的供水来源中岩溶水已成为最重要的一项。近年来，由于自然因素及岩溶水资源开发利用程度的不断提高，山西泉域岩溶水的循环机制发生了很大变化，各岩溶大泉流量衰减，区域岩溶地下水位持续性下降。为此，许多学者开展了泉流量衰减原因分析研究[1-5]，评价了泉域岩溶水资源量[6-10]，为岩溶水资源的开发和管理提供了依据。

郭庄泉是山西省著名的岩溶大泉之一，岩溶水的多年开发为临汾市、晋中市和吕梁市经济社会的发展做出了贡献。近年来，随着泉域各地市经济的发展，对岩溶水资源需求的持续增加，如果过量开采郭庄泉域的岩溶水，必然会产生一系列水环境问题。为确保郭庄泉域岩溶水资源的可持续开发利用，进行岩溶水资源评价及保护研究，不仅可为郭庄泉域岩溶水资源合理开发利用提供参考，而且对该地区国民经济的发展具有重要的现实意义。本文采用理论频率法对郭庄泉域岩溶水可开采资源量进行评价，并结合泉域实际提出岩溶水保护对策，以期为郭庄泉域岩溶水资源管理和可持续利用提供参考。

1 泉域概况

郭庄泉出露于山西省霍州市南7km的东湾村至郭庄村汾河河谷中，大部分出露于河漫滩上，少部分出露于一级阶地，南北长约1.2km，面积约0.5km2。天然状态下，泉水以沿汾河河谷出露的泉群或散泉形式出露，大小泉眼60余个，泉水出露标高为516~521m。泉域范围包括临汾市的汾西、霍州、洪洞，晋中市的灵石、介休，吕梁市的汾阳、文水、孝义、交口等县（市），总面积5600km2，泉域内多年（1955—2007年）平均降水量498.64mm，主要集中在7—9月，占全年降水量的60%以上。汾河自北而南从泉域穿过，泉域岩溶水主要接受大气降水和汾河河水渗漏的补给。泉域裸露岩溶区面积l400km2，隐伏岩溶区面积4200km2。泉域共有4个岩溶含水岩组，即寒武系中统含水岩组、寒武系上统含水岩组、奥陶系下统含水岩组和奥陶系中统含水岩组，其中寒武系中统、上统含水岩组与奥陶系下统含水岩组岩溶不发育，富水性较差，属弱含水岩组，奥陶系中统含水岩组富水性强，为泉域主要含水岩组。

2 岩溶水资源评价

2.1 天然资源量

天然资源量是指在天然条件或人为开采状态下，岩溶泉域从外界获得的有补给保证的水量，其数量以岩溶泉域各项补给量总和的多年平均值表示。由于郭庄泉为全排型泉水，泉水在天然状态下的多年平均流量即代表泉域岩溶水天然资源量。根据1968—2007年郭庄泉流量实测资料以及泉域岩溶水开采量资料，将郭庄泉流量进行还原。经计算求得天然状态下郭庄泉多年平均流量为6.63m3/s，即郭庄泉域岩溶水天然资源量为6.63m3/s。

2.2 可开采资源量

可开采资源量是指经济合理、技术可行和利用后不致造成地下水位持续下降、水质恶化等条件下的多年平均地下水可利用量。

本文采用理论频率法计算郭庄泉域岩溶水可开采资源量。首先将还原后的泉流量系列按照从大到小的顺序排列，然后再求出还原泉流量系列的离差系数Cv，并令偏态系数Cs=2～5Cv，查皮尔逊Ⅲ型频率曲线的模比系数KP值表，即可得出不同保证率下的KP值，乘以天然状态下多年平均泉流量后，可求得不同保证率下的岩溶水可开采资源量，本次以95%保证率下的泉流量作为郭庄泉域岩溶水可开采资源量。

经计算，求得离差系数 Cv为 0.25，Cs为 0.5～1.25。经过配线后，取Cs=2Cv，然后查皮尔逊Ⅲ型频率曲线的模比系数KP值表，得出不同保证率下的KP值（见表1），评价得出95%保证率下的郭庄泉域岩溶水可开采资源量为4.18m3/s。