撫松飲用水水源保護區水資源特征分析

李紅艷，孫亞紅，盧黎黎，邊 靜，王 雪

吉林省地質環境監測總站，吉林 長春 130021

1 自然地理環境

保護區屬北溫帶大陸性季風氣候，其東部天池附近接近寒溫帶。多年平均氣溫3.3 ℃，7～8 月份最熱，最高氣溫34.7 ℃；1 月份最冷，最低氣溫-40.5 ℃，最大凍結深度1.50 m。多年平均降水量808.9 mm，降水多集中于6～8 月，占全年降水量的60%左右。多年平均蒸發量為1 291.7 mm，年平均風速1.7 m/s。

區域內水利資源豐富，河流眾多，水網密集，均屬松花江水系。其中泉陽鎮以南的河流屬頭道松花江水系，以北屬二道松花江水系。頭道松花江發源于長白山脈望天鵝峰北側，長233 km，流域面積7 910 km2，河道平均坡降3.2‰。境內主要支流有湯河、漫江、錦江、松江河、泉陽河和萬良河等。二道松花江發源于長白山天池北坡，長292 km，流域面積10 690 km2。境內主要支流有露水河、頭岔河、砬子河等。

2 區域地質與水文地質

2.1 區域地質

2.1.1 地層與巖漿巖

撫松縣位于吉林省東南部長白山區，區域地質上屬中朝準地臺的遼東臺隆區，地層上屬華北地層區遼東分區的渾江小區。地層發育齊全，從太古界至新生界均有出露，按由老到新的順序依次為：①太古界龍崗群；②元古界青白口系和震旦系；③古生界寒武系（∈）和奧陶系（Ο）；④中生界侏羅系下、中、上統；⑤新生界。

撫松縣內巖漿巖可分為噴出巖和侵入巖兩類，噴出巖分布廣泛，侵入巖在區內分布零星，多以巖墻、巖脈、巖床及巖株方式存在。

圖1 撫松飲用水水源保護區分布圖Fig.1 Distribution of drinking water source protection zone, Fusong County

2.1.2 地質構造

推薦理由:本書是《收獲》雜志主編程永新集合數十年編輯生涯中的筆墨所提供的一部視角獨特、內容別致的“中國當代文學史”。作者詳盡而細膩地記錄了一個文學編輯眼里的中國作家們，見證名家們從丑小鴨到白天鵝的人生軌跡，感受每一篇當代名作從孕育到出世的奇跡歷程。

保護區位于中朝地臺遼東臺隆區的東北部，太古界鞍山群變質巖系構成區域性基底，總體上形成復背斜褶皺，但多被斷裂構造切割或被新生界掩蓋，構造形態不完整。區域性斷裂構造大體上分為三組，即北東向、北西向和近東西向。

2.2 水文地質

保護區內地下水的形成與賦存主要受區域地質、地形地貌條件控制。依據地下水的賦存與埋藏條件、水力特征及水理性質，地下水類型可劃分為玄武巖類孔洞裂隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水、碳酸鹽巖類裂隙溶隙水和基巖裂隙水。

（1）玄武巖類孔洞裂隙水：分布在撫松礦泉水水源保護區及周圍的廣大地區。含水介質為軍艦山組玄武巖，巖石中原生及次生孔洞裂隙發育，且連通性好，地下水循環條件好。接受降水滲入補給，多以泉的形式向河谷徑流排泄。受玄武巖孔洞裂隙發育程度影響，富水性不均一。漫江—馬鞍山和頭岔河一帶，玄武巖孔洞裂隙發育，富水性強，泉流量大于10 L/s，最大可達400 L/s 以上，水量豐富；外圍地區泉流量一般為1～10 L/s，水量中等；草帽頂子一帶泉流量小（＜1 L/s），水量貧乏。水化學類型為重碳酸鈣鎂（或鎂鈣、鈉）型水，礦化度多小于300 mg/L，個別區段為300～500 mg/L，水中偏硅酸含量較高，常形成低礦化的偏硅酸型礦泉水，水質良好。可作為區內城鎮集中供水水源。

（2）碎屑巖類孔隙裂隙水：主要分布在撫松縣西側的萬良—撫松—仙人橋一帶，漫江及東崗鎮的西側也有范圍分布。大部分泉流量＞1 L/s（或降深20 m 時，單井涌水量＞100 m3/d），東崗鎮松山—撫南林場、漫江鎮管林村一帶泉流量較小，降深20 m 時單井涌水量＜100 m3/d。水流較快，水化學反應微弱，礦化度多小于500 mg/L，為重碳酸鈣鈉、重碳酸鈉鈣型水。

（3）碳酸鹽巖類裂隙溶隙水：零星分布在撫松鎮、松山林場、撫南林場一帶。含水介質為灰巖或大理巖，接受大氣降水滲入補給或上覆含水層（段）地下水向下徑流補給，多以泉的形式向河谷排泄。富水性差異較大，泉流量一般1～10 L/s，（或降深20 m 時，單井涌水100～1000 m3/d）。受降水滲入補給、且主要在淺部循環的裂隙溶隙水，其水化學類型為重碳酸鈣型，礦化度小于300 mg/L；受上覆含水層（段）地下水向下徑流補給、且主要參與深部循環的裂隙溶隙水，其水化學類型復雜：為重碳酸鈣、鈣鎂、鈣鈉型水，礦化度較高，達2 000～3 500 mg/L，富含游離CO2，形成高礦化度的碳酸復合型稀有礦泉水（含氣水）。

（4）基巖裂隙水：分布在保護區外的天池、影壁山、黎明林場和興參鎮等地區，含水介質主要為粗面巖、變質巖和侵入巖類。地下水主要賦存于構造裂隙或風化裂隙帶中。接受大氣降水滲入補給，向河谷徑流排泄，在構造裂隙發育的天池周圍地區和黎明林場一帶，富水性一般相對較好，泉流量一般大于1.0 L/s，在構造裂隙不發育區段，風化網狀裂隙水水量較貧乏，一般＜1.0 L/s。為重碳酸鈣、鈣鎂型水，礦化度一般＜300 mg/L，個別地段可達700 mg/L 左右，水質較好。一般作為分散居民供水水源。

3 天然礦泉水類型及分布

3.1 礦泉水類型

保護區內的天然礦泉水類型主要為偏硅酸型礦泉水，個別為重碳酸型（即含氣）礦泉水。

3.2 礦泉水分布

保護區內天然礦泉水資源的分布主要受地形地貌及區域地質構造條件控制。保護區內自北向南主要分布有4 個礦泉群，依次是露水河鎮頭岔河礦泉群、撫松鎮堿場溝礦泉群、馬鞍山礦泉群和漫江鎮錦江礦泉群。上述4 處礦泉群泉點分布集中，泉流量大，生態環境優良，交通便利，易于開發與保護，具有重要的經濟價值。

4 天然礦泉水賦存及形成條件

撫松飲用水水源保護區內天然礦泉水的形成條件主要包括補給條件、賦存與循環條件、物源條件和富集條件。

4.1 補給條件

豐沛的降水資源為礦泉水的形成提供了水源補給保障。長白山區降水豐沛，在撫松礦泉水水源保護區一帶，降水量達800～1 100 mm，白頭山地區高達1 400 mm，豐沛的降水滲入地下后，為礦泉水的形成提供了水源補給保障。

長白山地區茂盛的植被提供了良好的水源涵養條件。長白山地區植被發育，生態環境優良，植被覆蓋率達90%以上。茂盛的植被對大氣降水產生的地表徑流起到了遲滯作用，一方面避免或減少了水土流失現象的發生，另一方面減緩了地表水徑流速度，減弱徑流強度，增大地下水補給量，并延長了地下水補給周期，減小地下水季節性水量變化幅度，對礦泉水資源的形成及合理開發利用創造了良好的水源補給條件。

4.2 賦存與循環條件

保護區礦泉水水源地主要地層巖性為第四系下更新統軍艦山組致密塊狀玄武巖和氣孔狀玄武巖，其上游地區為中更新統白頭山組粗面巖、粗面安山巖和全新統冰場組堿流質浮巖及含角礫火山灰。由于玄武巖和粗面巖、浮巖原生孔洞裂隙和構造裂隙發育，且保護區地勢自白頭山火山錐體向西、北方向呈階梯狀降低，玄武巖臺地面又相對平坦，這為礦泉水的賦存與運移提供了良好的空間通道和水動力條件。礦泉水在玄武巖、粗面巖孔洞裂隙和構造裂隙中賦存、運移；在徑流過程中遇阻水斷裂或地形低洼處以泉（或泉群）的形式出露地表，形成礦泉水水源。水源保護區內的礦泉流量一般大于10 L/s，礦泉水資源豐富。

4.3 物源條件

偏硅酸礦泉水主要受區域地層巖石條件控制。保護區及上游水源補給、徑流區地層巖性主要是玄武巖類和粗面巖類，巖石礦物組分以SiO2為主，玄武巖類巖石中SiO2質量分數47.53%護區內多為偏硅酸型礦泉水。偏硅酸的質量濃度變化主要受其循環條件影響，一般為25.74～62.98 mg/L，循環周期越長，循環深度越大，偏硅酸含量就越高。

重碳酸型礦泉水二氧化碳含量高，稱“含氣水”，是保護區內最具特色的礦泉水。主要賦存在地下深部碳酸鹽巖溶洞裂隙中，有深大斷裂與地表溝通，地下水在地下深處的溫度、壓力等條件作用下，不斷析出游離二氧化碳，形成含氣礦泉水。

位于撫松鎮的仙人泉（堿場溝泉）為重碳酸型礦泉水，礦泉水含二氧化碳1 144～1 293.6 mg/L。此泉水從巖石裂隙中涌出時水溫15 ℃，當礦泉水流出地表后由于溫度、壓力的改變，二氧化碳大量失散，水中的亞鐵離子便開始氧化，形成三價鐵，在泉口形成紅色的鐵質沉淀。

4.4 富集條件

長白山區獨特的地質構造與地貌環境為礦泉水的賦存與運移提供了良好的空間通道及循環動力條件。受長白山火山活動影響，形成了以天池為中心，由放射狀和環狀斷裂構成的網狀構造格局，在網格狀的結點處形成了多處次級火山噴發。巖漿噴溢出地表后，由于氣體的溢出和冷凝收縮，形成了大量的空（孔）洞裂隙，為后期礦泉水的形成、運移與分布提供了空間和通道。由于含水介質（巖石）孔洞裂隙發育的不均一性，加之受地形地貌條件的控制，在保護區玄武巖臺地的地勢相對低洼處，以泉（或泉群）的形式出露地表。

火山及巖漿活動也為地下水與富含非晶質SiO2等礦物質的含水介質充分接觸及溶濾、水解創造了條件。在白頭山火山錐體附近降水滲入后，不斷溶解含水介質中的非晶質SiO2，使之在地下水中以偏硅酸的形式逐漸富集，并向地勢較低的西、北側水源保護區方向運移，地下水在運移過程中，持續的溶濾作用和沿途不斷接納補充新的富含偏硅酸水體，最后形成資源豐富的偏硅酸型礦泉水。

5 天然礦泉水水化學特征及資源概況

保護區內有4 個主要水源地聚集區（礦泉群）——露水河鎮頭岔河礦泉群、撫松鎮堿場溝礦泉群、馬鞍山礦泉群和漫江鎮錦江礦泉群，分別對各區內礦泉水水化學特征及水量等水資源情況進行分析。

5.1 天然礦泉水水化學特征

（1）偏硅酸礦泉水水化學特征：保護區內的偏硅酸礦泉水無色、無味、無肉眼可見物、清澈透明。頭岔河—馬鞍山礦泉群中陰離子以重碳酸根為主，質量濃度29.22～85.94 mg/L，硫酸根及氯離子質量濃度較小，分別為0.00～4.69 mg/L 和0.83～3.46 mg/L。陽離子以鈣、鎂為主，質量濃度分別 為7.18～16.26 mg/L 和1.08～4.87 mg/L，次為鈉離子（質量濃度4.24～9.20 mg/L），總硬度（以CaCO3計）較低，為26.73～56.78 mg/L，溶解性總固體84.39～160.98 mg/L，為低礦化度的重碳酸鈣鎂型水。漫江礦泉群中陰離子以重碳酸根離子為主，質量濃度50.45～369.54 mg/L，硫酸根及氯離子質量濃度較小，僅為0.00～8.92 mg/L和0.81～7.32 mg/L。陽離子則以鈉離子為主，質量濃度為5.57～66.25 mg/L，其次為鎂、鈣離子（質量濃度分別為1.08～16.76 mg/L 和5.39～24.39 mg/L），總硬度（以CaCO3計）為26.73～199.00 mg/L，溶解性總固體的質量濃度84.39～484.93 mg/L，為低礦化度的重碳酸鈉型水，水質動態穩定（見表1）。

（2）重碳酸復合型礦泉水（含氣水）水化學特征：保護區內碳酸復合型礦泉水——堿場溝仙人泉位于撫松縣城南，距公路1 km，該礦泉水為井泉，陽離子以鈉、鈣、鎂為主，質量濃度分別為79.83 mg/L、224.05 mg/L、55.91 mg/L；陰離子以重碳酸氫根離子為主，質量濃度達935.01 mg/L，硫酸根離子質量濃度為186.85 mg/L，游離二氧化碳471.68 mg/L，現場測最高可達1 293.6 mg/L，鍶1.84 mg/L，礦化度1 549.74 mg/L，水溫為9 ℃，pH 值為6.70，屬重碳酸復合型礦泉水。

5.2 天然礦泉水資源量概況

調查統計資料顯示，保護區內共發現具有開采價值的天然礦泉水水源16 處，泉群總流量達74 515.19 m3/d，分布在頭岔河、堿場溝、馬鞍山、漫江等4 個水源地聚集區內（見表2）。

（1）天然礦泉水資源總量：調查統計資料顯示，撫松礦泉水水源保護區共有16 處具備開發前景的礦泉水水源地（天然泉），泉群總流量達74 515.19 m3/d。其中頭岔河礦泉群有1 處水源地，泉群總流量為2 242.94 m3/d；堿場溝礦泉群有1 處水源地（仙人泉），泉群總流量為1 860.00 m3/d；馬鞍山礦泉群有6 處水源地，泉群總流量為16 778.91 m3/d；漫江礦泉群有8 處水源地，泉群總流量53 633.34 m3/d。

表1 撫松飲用水水源保護區天然礦泉水水化學特征表Table 1 Hydro-chemical features of natural mineral water of drinking water source protection zone in Fusong County mg/L

表2 吉林省撫松飲用水水源保護區天然礦泉水水資源統計表Table 2 Natural mineral water resources statistics of drinking water source protection zone in Fusong County, Jilin Province

（2）礦泉水允許開采資源量∶保護區內已開展調查的16 處礦泉水水源地中，有9 處已完成了勘查評價工作，確定允許開采資源總量達11 682.44 m3/d，有待于進一步勘查評價的礦泉水水源地有7處。按泉流量補給保證系數法計算，上述7 處水源地完成勘查評價工作之后，有望新增允許開采量44 320 m3/d，使保護區內天然礦泉水允許開采總量增加到56 002.44 m3/d。其中馬鞍山水源地新增量為7 875 m3/d，漫江水源地新增量為36 445 m3/d。豐富的礦泉水資源為地方經濟的可持續發展提供了資源保障。

6 結論

（1）吉林長白山天然礦泉水撫松飲用水水源保護區位于撫松縣境內，地處長白山西、北麓。保護區內天然礦泉水資源豐富，日流量大、水質好，總面積370.18 km2。

（2）保護區內自北向南主要分布有4 個礦泉群，依次是露水河鎮頭岔河礦泉群、撫松鎮堿場溝礦泉群、馬鞍山礦泉群和漫江鎮錦江礦泉群。上述四處礦泉群泉點分布集中，泉流量大，生態環境優良，交通便利，易于開發與保護，具有重要的經濟價值。

（3）保護區內的礦泉水為偏硅酸型和重碳酸型兩種。其中，堿場溝仙人泉為重碳酸型礦泉水，其余為偏硅酸型礦泉水。分布在頭岔河和馬鞍山礦泉群中的礦泉為低礦化度的重碳酸鈣鎂型水；分布在漫江礦泉群中的礦泉為低礦化度的重碳酸鈉型水，水質動態穩定。

（4）保護區內共有16 處具備開發前景的礦泉水水源地（天然泉），泉總流量約為74 515.19 m3/d。經地質勘查部門勘查并通過省或國家級審批鑒定的礦泉有9 處，待勘查的7 處，允許開采資源總量達56 002.44 m3/d。

[1] 吉林省水文地質工程地質環境地質調查研究所,吉林省地質工程勘察院.吉林長白山天然礦泉水撫松飲用水水源保護區劃分技術報告[R].2012.

[2] 吉林省地質礦產局.吉林省區域地質志[M].北京:地質出版社, 1988.

[3] 吉林省礦泉水資源協會,撫松縣人民政府.吉林省長白山天然礦泉水撫松水源保護區劃方案[R]. 2004.

[4] 吉林省地質環境監測總站、白山市國土資源局.吉林省白山市飲用天然礦泉水資源調查評價報告[R]. 2004.

[5] 趙清華,等.吉林長白山飲用天然礦泉水形成條件與資源保護[J].吉林地質, 2005(04).

[6] 楊柯明,等.長白山保護開發區飲用天然礦泉水資源初探[J].吉林地質, 2009(06).

[7] 尹 軍,等. 長白山地區天然礦泉水水質特征分析[J].凈水技術, 2008(06).

[8] 吉林省地質工程勘察院，吉林省地質環境監測總站.吉林省長白山地區（靖宇縣和撫松縣）天然礦泉水調查評價報告，2003.

[9] 滕繼奎:試論吉林省天然礦泉水資源及其價值[J].吉林地質,2001(03).