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阳泉市娘子关水源地保护综述王文娟【摘要】简述了娘子关水源地保护概况,分析了娘子关水源地保护的实施情况,针对实施中存在的主要问题提出了合理化建议.通过水源地保护,可产生良好的社会和经济效益.【期刊名称】《山西水利》【年(卷),期】2017(033)007【总页数】2页(P10-11)【关键词】水源地;保护;娘子关;阳泉市【作者】王文娟【作者单位】阳泉市娘子关泉域管理处,山西阳泉 045000【正文语种】中文【中图分类】S2731.1 娘子关水源地概况娘子关水源地位于平定县娘子关镇附近，桃河、温河及绵河（两河汇合称绵河）长约7km的河谷地带，为娘子关泉水排泄区，由11个主要大泉组成，年平均流量11.79m3/s。
娘子关泉是我国北方地区最大的岩溶泉，泉域面积7217km2。
在泉口建有阳泉和平定两大提水工程，总提水能力5.02m3/s，年取水量0.65亿万m3，是市区、平定和郊区80万人民的生活饮用水源和工矿企业用水水源，被人们称为阳泉市的“母亲泉”。
但是，娘子关泉却面临着一系列的问题：一是泉水水质已受到污染；二是泉水流量衰减明显；三是泉水出露区及其周边水环境和生态环境极差。
尤其是在娘子关水源地范围及其周边分布有8个村庄1.5万多居民，还有不少污染企业，对泉水水源构成了直接威胁，个别泉水水质中的大肠菌类指标严重超标。
为此，娘子关泉水水源的保护已到了刻不容缓的地步。
1.2 水源地保护工程建设内容娘子关水源地保护区面积约50km2，包括娘子关镇的娘子关、河滩、城西、坡底、河北、东塔堰、西塔堰、程家共8个村庄。
娘子关水源地保护工程主要分为污水处理厂、垃圾填埋场、五龙泉水源保护示范苑、环境卫生整治，污染企业治理、水保治理与河道生态修复共6项工程，估算总投资2.6亿元，总工期5年。
工程于2007年开始启动，2008年开始实施，建设目标为“一年起步、三年明显见效、五年全部完成”。
1.3 资金来源情况水源地保护工程资金来源主要是市、县财政预算资金和部门向上争取的资金，2008年—2012年共到位资金12700万元，其中市政府每年列入市财政预算1000万元用于娘子关水源地保护工程建设，平定县政府每年由县财政预算600万元以上用于水源地保护工程建设，市发改委、水利、环保、住建等部门向上争取资金共5884万元。
1.娘子关泉由11个主要泉口组成：坡底泉、程家春、坡西泉、五龙泉、石板磨泉、滚泉、河北村泉、桥墩泉、禁区泉、水帘洞泉和苇泽关泉。
2.娘子关泉位于平定县娘子关镇。
是由32个泉眼组成的泉群，出露标高372～392米。
属侵蚀构造下降泉。
泉域面积4667平方公里，多年平均流量12.04立方米/秒，是中国北方最大的泉水。
含水介质以奥陶系灰岩为主。
由于泉域面积大，含水层具良好调节能力，泉水排泄量较稳定，为标准的稳定型大泉。
3.娘子关泉称之为阳泉人民的“母亲泉”，也是我国北方地区最大的岩溶泉。
泉口位于平定县娘子关镇附近，由11个主要大泉组成。
自上世纪70年代阳泉市、平定县两级政府投入大量资金建设提水工程以来，娘子关泉便承担起阳泉地区80%以上的供水任务，成为全市最重要的生产、生活水源。
近年来，由于受采煤等人为因素影响，娘子关泉流量衰减明显，由历史最大值1964年的15.75立方米/秒，降到2006年的5.79立方米/秒，11个大泉中程家泉、水帘洞泉已经断流，河北泉接近干枯。
同时，加之泉口周边污染企业排污，生活污水和垃圾随意排放，直接造成地下水及泉水的污染。
为了解决水量衰减及污染问题，阳泉市从2007年底启动了娘子关水源保护工程，按照“一年起步、三年明显见效、五年全部完成”的建设思路，重点实施垃圾填埋场、污水处理厂、泉口周边治理、河道生态修复、环境卫生整治、污染企业搬迁等工程。
目前，设计日处理污水0.8万吨的污水处理厂已投入运行；投资874万元的垃圾填埋场一期主体工程已经基本完成；关停了娘子关电厂和钙粉厂等五家污染企业。
污水处理厂负责人告诉记者：“现在日处理污水大约在0.3万吨左右，每24小时对处理后的污水进行一次水样化验，化验达到环保要求才排放到绵河。
”娘子关水源保护工程的实施，使娘子关水源地的生态环境发生了很大的变化。
记者在娘子关镇的绵河看到，河岸两边绿树成荫，河道湿地芦苇荡漾，野生禽鸟不时飞过河谷上空，很有点来到江南的感觉。
2019年11月摘要文中从阳泉市的基本概况、水资源量、三大水资源系统阐述了目前阳泉市水资源的现状及存在的问题，为确保水资源的可持续发展，从加强娘子关泉域保护、控制生活污水排放、寻找合适的备用水源、老窑水综合治理等方面提出了保护水资源的对策及做法。
关键词：阳泉市；水资源；备用水源；老窑水中图分类号：TV213.4文献标识码：BBrief Analysis on the Current Situation and Development Direction of Water Resources in Yangquan City SU Yong-qiangAbstract:This article from the basic situation of water resources in Yangquan City three water resources systemelaborated the present situation of water resources in Yangquan City and the existing problems ，in order to ensure the sustainable development of water resources ，from some comprehensive administration aspect ，such as strengtheningprotection of Niangziguan Spring water ，controling sewage discharge and finding suitable alternate source water of old kiln ，the paper puts forward some countermeasures of protection of water resources and practices Key words ：Yangquan City ；water resources ；alternate water source ；the water of old kiln阳泉市水资源现状及发展趋势苏永强（阳泉市水资源管理中心山西阳泉045000）文章编号：1006-8139（2019）04-056-03收稿日期：2019-10-30作者简介：苏永强（1993-），男，2017年毕业于太原理工大学现代科技学院水利水电工程专业。
第一节岩溶水资源及水环境保护研究现状第一节岩溶水资源及水环境保护研究现状第一章总论第一节岩溶水资源及水环境保护研究现状一、国内研究现状我国北方山西、山东、河北、河南、辽宁、陕西、内蒙古、北京、天津等省（自治区、直辖市）分布有大片碳酸盐岩地层，岩溶裂隙地下水丰富，原始流1在InvVs以上的岩溶大泉有60多处，其中山西省的娘子关泉、天桥泉、辛安泉不仅是我国北方最大的岩溶泉，而且也位列世界干爭及半干旱区的岩溶大泉之中。
与南方岩溶区的地下河不同，北方岩溶泉水流景稳定而集中、水质优良、地下调蓄能力强，在供水方面有很大优越性，成为北方很多城市及工农业供水水源地。
据统计，H前山西、陕西、山东、河南4省岩溶太原的晋祠泉等都是著名的旅游胜地。
(一）我国北方岩溶水资源开发研究现状我国北方岩溶水研究工作在20 Ik 纪50 70年代，主要集中于地面调查、水源地勘探地下水开采量达24.39亿很多岩溶泉区具有景观和历史价值，如济南的趵突泉、与矿山涌水的治理方面，岩溶地F水幵发利用程度较低，岩溶水文地质环境问题仅在局部对岩溶水的次生环境地质问题基本没有涉及。
地区出现。
1981年在太原市召开的第一届“中国北方岩溶和岩溶水”会议提交的论文中，20世纪80年代，进入了大规模岩溶水源地勘探、评价与幵发阶段，与岩溶地下水开发利用相伴生的泉水流ft衰减、岩溶地下水降落漏斗形成与扩展、岩溶地下水污染、地面塌陷等一系列岩溶环境地质问题也逐步凸显并受到人们关注。
1989年完成的《中国北方岩溶地下水资源及大水矿区岩溶水的预测、利用与管理的研究》中，得出我国北方岩溶水资源在60年代后处于衰减过程的结论，并提出“衰减是否会导致岩溶水的逐步枯竭，应议上，岩溶环境地质和灾害地质问题已成为讨论的重要内容。
引起人们的极大关注”。
1991年在济南市召开的第二届“中国北方岩溶和岩溶水研究”会环境水文地质是20世纪90年代以来我国水文地质界的研究主题，与能源建设关系最密切的岩溶地下水环境问题是研究的重点之一。
2001年4月系统工程理论与实践第4期 文章编号:100026788(2001)0420137204娘子关泉域岩溶水资源保护研究郝永红1,王学萌2(1.山西大学环境科学系,山西太原030006;2.山西省农业资源考察所,山西太原030006)摘要: 在研究娘子关泉域水文地质条件及开发利用现状的基础上,进一步研究娘子关泉流量变化规律,运用灰色系统G M(1,1)模型预测其发展趋势,为娘子关泉域岩溶水资源的开发利用与保护提供了科学依据,并且对娘子关泉域岩溶水资源保护提出了合理化建议Λ关键词: 娘子关泉域;灰色系统;水资源保护中图分类号: TV213.4 文献标识码: A αT he R esearch of Karst W ater R esou rces Con servati onin N iangziguan Sp ring BasinHAO Yong2hong1,W AN G Xue2m eng2(1.D epartm en t of Environm en tal Science,Shanx i U n iversity,T aiyuan030006,Ch ina;2.In stitu te fo r In tegrated Su rvey of A gricu ltu re R esou rce of Shanx i,T aiyuan030006,Ch ina)Abstract In th is paper,on the basis of study N iangziguan Sp ring basin hydrogeo logicalconditi on and its exp lo iting state,the law of N iangziguan Sp ring flow is studied.T heflow of N iangziguan Sp ring is p redicted by the grey system model G M(1,1).M o reover,w e p rovide the scien tific foundati on fo r N iangziguan karst w ater resou rces exp lo itati onand con servati on.T hen the con servati on of N iangziguan Sp ring karst w ater resou rces isstudied and the advice of N iangziguan Sp ring karst w ater resou rces con servati on issuggested.Keywords N iangziguan Sp ring Basin;grey system;w ater resou rces con servati on1 引言娘子关泉是我国北方最大的岩溶泉,它位于山西省阳泉东部绵河河谷,多年平均流量10.93m3 sΛ娘子关泉域面积7217km2,包括阳泉市全部,昔阳、寿阳、榆次、和顺、左权以及太原市的部分地区Λ娘子关泉是全区的主要供水水源,也是当地的一大旅游景点Λ娘子关泉在当地工农业生产和人民生活中具有重要地位Λ但多年来,由于人们对泉域地下水的运行规律缺乏认识,不合理开采,致使泉域岩溶水资源受到破坏,泉域水位下降,泉水流量减少,水质恶化Λ本文在研究泉域水文地质条件、开发利用现状的同时,运用灰色系统理论,建立娘子关泉流量模型,预测1998-2010年的泉水流量Λ在此基础上,提出了娘子关泉域岩溶水资源保护措施及合理化建议Λ2 泉域水文地质条件及开发利用现状2.1 水文地质条件娘子关泉域位于沁水向斜之东北翼,下古生界碳酸盐岩由北面及东面向凹陷中心倾斜,构成单斜状岩溶蓄水构造,其基底为太古变质岩类,覆盖层为上古生界及三迭系碎屑岩层Λα收稿日期:1999208210资助项目:山西省软科学基金项目(00101521)泉域西高东低,西部多为砂页岩覆盖,大气降水入渗在这里形成浅层地下水,以微弱裂隙含水层为主,其次为层间岩溶水或河床冲积层潜水,这些浅层水是深层岩溶含水层的间接补给水源Λ泉域东部为古生界裸露可溶岩区,大气降水直接入渗补给深层岩溶水Λ岩溶含水层为中奥陶统灰岩,岩溶水由南、北、西向东汇集,由于在东部桃河,温河汇集成的绵河河谷深切,以及隔水底板O 1白云岩的抬升,岩溶水出露形成娘子关泉群Λ2.2 开发利用现状泉域岩溶水属降雨补给型,自60年代以来,岩溶水位虽在丰水期有所回升,但总的来说一直处于缓慢下降状态,年平均下降速度为0.5-2.2m a ,尤其80年代以来,由于岩溶水的人工开采量增加和煤炭开发,岩溶水位下降有加快的趋势Λ娘子关泉是由泉域岩溶水出露形成的,因此,娘子关泉流量随着泉域岩溶水位的下降减少Λ娘子关泉多年流量见图1中原始曲线Λ由图可见,在60年代时,随着降雨量的增加,泉水流量有回升迹象,70年代后,泉水流量基本处于持续减少的趋势Λ造成这种情况的原因主要有①泉域岩溶水开采量增加Λ据统计娘子关泉域岩溶水的平均年开采量,70年代为231.6万m 3 a ,80年代为1114.9万m 3 a ,而90年代达2066.8万m 3 a Λ②煤炭开采对岩溶水资源造成了破坏Λ在娘子关泉域煤田以石炭二叠系煤层为主,含煤地层覆盖于碳酸盐地层之上,随着煤炭的开采,大量的矿坑水外排,破坏了正常的补给关系,减少了对深层岩溶地下水的补给Λ90年代以来,阳泉市的煤炭生产量每年约3500万吨左右,矿坑排水量每年约3700万吨Λ③植被破坏严重Λ泉域林地覆盖面积已减少为4%,改变了泉域产流条件,汛期到来时,大量洪水流出本区,表层土壤及岩层的水分涵养量降低,从而减少了对深层岩溶水的补给Λ在娘子关泉域,由于其岩溶地质特征“三水”转化强烈,被污染的地表水随着径流入渗补给深层岩溶水,使岩溶水受到污染,并有扩散的趋势,对30眼岩溶水井监测资料表明,岩溶地下水中氨氮检出率为97%,超标率为20%,最大极值超标倍数为5.6倍Λ酚检出率为37%,最大极值超标倍数为3.5倍Λ从娘子关泉口5处泉水检出结果看,氨氮检出率为100%,最大极值超标数0.4倍Λ酚检出率为80%,最大极值超标倍数为4.5倍Λ另外,由于原生环境水文地质条件与人为活动的影响,岩溶地下水中总硬度、硫酸盐超标1倍左右Λ硫酸盐含量在300-500m g l 超标2倍左右Λ3 娘子关流量预测由于泉域面积广大,地质条件复杂,对娘子关泉流量影响因素众多,且难以准确描述与量化,因此,本文采用灰色系统G M (1,1)残差周期修正法预测娘子关泉还原流量,采用G M (1,1)模型预测泉域岩溶水开采量Λ从娘子关泉还原流量预测值中减去岩溶水开采量预测值,即可得到娘子关泉实际流量预测值Λ3.1 G M (1,1)残差周期修正法在运用灰色系统G M (1,1)模型计算时,常常会遇到残差序列的符号正负交替出现,呈现周期性的变化Λ绘出曲线可见,原始数列曲线在拟合曲线两边上下摆动,呈现周期性的变化规律,此时模型的精度并不高Λ为了提高模型预测精度,通过对残差序列的周期分析,依次分段选择不同的周期长度与变幅,用余弦(或正弦)曲线去拟合残差序列,并分别计算出每个时刻的残差修正值,计算公式为:E δ(t i )=A i co s 2Πt iT i (1)式中Eδ(t i )为第i 个周期t 时刻的修正值,A i 为第i 周期的最大变幅,T i 为第i 周期的长度Ζ各个周期的长短随残差序列符号的变化情况而定Ζ最后将计算得到的各个残差修正值分别叠加到同一时刻由G M (1,1)模型计算得到的还原计算值上,即x ～(0)(t )=x δ(0)(t )+E δ(t )(2)式中x ～(0)(t )为t 时刻的预测修正值,x δ(0)(t )是由G M (1,1)模型得到的t 时刻的还原值Ζ这样不仅使残差值普遍减小,而且预测值有了波动变化,使拟合曲线更加逼近原始数据曲线,从而提高了模型的精度Ζ在进行预测时,未来序列的变化周期可以参照已知序列的残差周期变化趋势而定,变幅大小根据系统831系统工程理论与实践2001年4月变化的幅度作合理的选择与控制Ζ确定了未来序列的周期与变幅后,便可以进行预测计算了Ζ3.2 计算与预测首先对娘子关泉1956～1997年还原流量序列建立G M (1,1)模型,求得系统参数为au =0.014329614.8564,预测模型为x δ(1)(t +1)=-1023.816e -0.0143296t +1036.766ΖG M (1,1)拟合曲线与还原流量值的拟合情况见图1中拟合曲线与原始曲线Ζ对残差序列作出曲线见图2中残差曲线,其残差绝对平均值 Ε(t ) =0.8986,平均相对误差为 q (t )=8.22%Ζ图1 娘子关泉还原流量拟合曲线图2 娘子关泉还原流量灰色模型残差线根据残差曲线图,将残差序列为分为几个周期,第1周期为1956-1971年,T 1=14;第2周期1972-1982年,T 2=11;第3周期为1983-1992年,T 3=10;第4周期为1993-1997年,T 4=8Ζ为了方便计算,取残差绝对平均值为变幅Aϖ= Ε(t ) =0.8986,逐点求出修正值,叠加到原模型计算值上,形成修正曲线,修正曲线与原始数据的拟合情况见图1Ζ修正后的残差序列作出曲线见图2中残差修正值Ζ经残差周期修正后,残差绝对平均值为 Ε(t ) =0.5979,平均相对误差为 q (t ) =5.01◊Ζ由此可见,模型精度有明显提高Ζ在进行预报时,根据泉水流量变化趋势,确定周期为T =8,变幅为A =0.5,代入(2)式首先对娘子关泉域1998年到2010年的还原流量进行了预测,结果见表1中还原流量预测值Λ为了求得娘子关泉源1998-2010年的实际流量,运用G M (1,1)预测1998-2010年的开采量,预测结果见表1中开采量预测值Λ在表1中,还原流量预测值减去开采量预测值,即得到实际流量预测值Λ3.3 结果分析由表1预测结果可以看出,娘子关泉还原流量在1998-2000年和2005-2008年间分别是两个上升段,在2001-2004年和2009-2010年间分别是两个下降段,还原流量在整个预测期处于波动状态,但总的趋势呈下降状态,从1998年的8.095m 3 s 下降到2010年的6.816m 3 s Λ泉域岩溶水的开采量一直处于上升态势,从1998年的0.818m 3 s 上升至2010年的1.356m 3 s Λ由此造成娘子关泉实际出流量也处于波动状态,其总趋势仍呈下降状态,从1998年的7.277m 3 s 下降到2010年的5.460m 3 s Λ931第4期娘子关泉域岩溶水资源保护研究表1 娘子关泉流量预测结果表(单位:m3 s)年还原流量预测值开采流量预测值实际流量预测值19988.0950.8187.277 19998.3330.8537.480 20008.3660.8907.476 20018.1070.9287.179 20027.6440.9686.676 20037.1811.0106.171 20046.9281.0535.875 20056.9681.0995.869 20067.2181.1466.072 20077.4691.1956.274 20087.5141.2476.267 20097.2681.3005.968 20106.8161.3565.4604 娘子关泉域岩溶水资源保护对策娘子关泉域岩溶水在多年的开发利用中,产生了一系列问题,如泉域岩溶水位下降,泉水流量减小,水质下降等,而且这些问题有进一步恶化的趋势,严重地制约着当地经济和社会的发展Λ因此,对娘子关泉域岩溶水进行保护,已成为促进当地经济和社会可持续发展的一个重要环节,本文建议采取以下措施Λ4.1 筑坝滞洪,回灌地下水娘子关岩溶含水层是一个巨大的地下水库,具有很强的调蓄功能,有很好的补给条件和入渗能力Λ泉域内也有可供人工补给的洪水资源,为此,应根据泉域内不同地形条件,因地制宜,筑坝建闸拦蓄洪水,进行地下水回灌Λ4.2 加强煤矿矿坑水的综合利用矿坑水的排放破坏了地下水含水层之间的正常补给关系,严重浪费了地下水资源,污染了地表水,所以,对采煤造成的矿坑水外排,必须进行严格治理,综合利用Λ4.3 强化泉域水污染治理,改善水环境由于娘子关泉域特殊的岩溶地质条件,渗透系数比较大,地表水很容易通过入渗转化成地下水,在岩溶裸露区,地表水直接入渗补给岩溶水,因此,污染物也容易随着地表水入渗到地下水中,造成地下水的污染Λ所以,在娘子关泉域必须强化水污染治理,不得在泉水排泄区、岩溶裸露区排放污水Λ对现有工业污染的防治要从局部向生产全过程转化,推行清洁生产,从浓度控制向浓度与总量控制相结合转变Λ4.4 建立完善娘子关岩溶水资源监测网络娘子关泉域岩溶水动态监测是泉域水资源管理、保护及实施取水许可制度的一项重要的基础工作Λ为了准确、及时地掌握岩溶水状况,必须完善娘子关泉域岩溶水资源管理监测网络,为实现泉域岩溶水资源的可持续开发利用和制定阶段性的管理目标提供科学依据Λ参考文献:[1] 马文正,郝永红.娘子关泉域优化供水模型及其应用[J].系统工程学报,1992,7(2):87-96.[2] 郝永红,马文正.阳泉市地下水最优控制模型及其微分动态规划——二次规划算法[J].水利学报,1997,(6):10-18.[3] 邓聚龙.灰色控制系统[M].武汉:华中工学院出版社,1985.293-483.[4] 王学萌,聂宏声,等.灰色系统模型在农村经济中的应用[M].武汉:华中理工大学出版社,1989.126-135.[5] 郝永红,梁嘉骅.区域性地下水系统动态识别方法及其应用( )[J].山西大学学报,1995,18(2):227-232.[6] 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