产品分类
您现在的位置:首页 > 技术文章 > 从水文地质学的角度分析泉的形成和分类
从水文地质学的角度分析泉的形成和分类
  • 发布日期:2020-04-29      浏览次数:197
    • DYS111Ⅱ 地下水系统与污染修复模拟设备

      DYS076 双环渗水实验仪

      DYS141 绕坝渗流演示仪

      DYS151 入渗与渗流模拟实验装置

      DYS191 间歇泉成因实验装置

      DYS506 多裂隙迁移实验装置

      DYS541 对流-弥散实验装置

       

      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。

    客户至上 用心服务
    在线客服