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：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。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。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