麗江黑龍潭泉水動態變化與降水關系初探

2019-09-02 01:58:18和菊芳方金鑫

中國農村水利水電 2019年8期

和菊芳，方金鑫

(云南省水文水資源局麗江分局，云南麗江 674100)

1 黑龍潭泉群概況

1.1 基本情況

麗江黑龍潭公園始建于乾隆二年(1737)，是麗江著名的風景區，也是世界文化遺產麗江古城玉河水系生態景觀用水的主要水源。其位于麗江古城北因在象山山腳一帶出露豐富的泉水而聞名，泉水主要有5個泉水出露點，通常稱為黑龍潭泉群，年出水數千萬立方米，在麗江壩區眾多的泉群中，是最大的一個、也是最為有名的。

黑龍潭泉群多年平均流量1.24 m3/s ，豐水年月最大平均出流量達3.86 m3/s，枯水時期卻出現連續幾年干涸的情況。黑龍潭泉群為下降型泉，泉水動態受大氣降水豐枯變化的影響較顯著。

目前，針對黑龍潭斷流時期補水工程有三個，拉市通海調水工程、白水河調水工程、文海水庫調水工程，均為外流域調水補給黑龍潭供古城生態景觀用水。

1.2 黑龍潭集中匯流帶

麗江盆地位于玉龍雪山東側溶蝕高原區，巖溶水極豐富，因位于溶蝕高原的斷塊復式向斜邊緣，斷塊高原對降水的入滲補給和交潛比較有利，促進了巖溶發育，形成網狀的管道系統，巖溶地下水往往呈集中匯流泉群形式排泄，在匯流帶地下水比較豐富而且分布比較均勻。

黑龍潭集中匯流帶位于九子海復向斜南部翹起端，泉群出露于三疊系北衙組中上段灰巖、白云質灰巖中，地表溶蝕裂隙發育，泉群斷續分布，溢出帶長達2 km，多數呈下降泉，但也有具上升泉性質的。由于接受大氣降水、雪山冰川融化水、基巖地下水、河流渠道水的補給，地下水補給來源豐富，且冰雪融化水、凝結水對地下水的補給比較有利，得天獨厚的自然地理條件賦予黑龍潭泉群豐富的涌水量。

1.3 黑龍潭斷流情況

據史書記載，歷史上黑龍潭曾有多次干涸發生。《乾隆麗江府志》載：乾隆元年(1736年)旱，夏四月，麗江玉河源涸，越孟秋乃復。乾隆二年(1737年)夏，玉河又竭，時守者蒞麗，麗人士惶惶若失。

1960年全區旱象嚴重，麗江春旱0.442 萬hm2，黑龍潭干涸。1983年全區遭受特大旱災，全區多數河道斷流、龍洞水干涸，灌溉缺水嚴重，城鄉人畜飲水也出現困難。黑龍潭干涸斷流，從1983年4月17日干枯后，到1984年9月19日才復出水，時間長達500多天。據記載，初始出水流量也僅為0.36 m3/s。

2006年以來黑龍潭發生頻繁斷流。2006年5月中旬日至7月下旬日斷流，斷流時間71 d。2007年3月中旬至7月下旬斷流，斷流時間129 d，2008年7月上旬斷流5 d。2010年6月中旬至8月下旬發生斷流，斷流時間71 d。2011年7月上旬斷流8 d。2012年1月下旬至2014年9月上旬跨年斷流，斷流時間長達958 d。2015年1月17日斷流至2018年8月8日復出，跨年斷流長達1 299 d。黑龍潭歷年斷流情況見表1。

從歷史旱象分析來看，近期發生的旱象與歷史上1961年、1983年的相當，而黑龍潭斷流天數卻長于當時2倍多，在相同條件下產生的旱情對目前造成的影響比在20世紀60年代、80年代嚴重得多。由于經濟社會的發展中忽視對水環境情勢的保護，水環境情勢隨著經濟社會發展逐步趨于劣勢，黑龍潭泉群斷流變得越為頻繁，保護與改善水環境成為迫切任務。

表1 黑龍潭歷年斷流情況Tab.1 Blackout in Heilongtan Over the Years

2 泉水與降水變化規律

2.1 泉水與降水滯后關系

以泉群周邊的清溪、團山、九子海、氣象站、木家橋五個雨量站的降水量作為流域平均降水量進行降水的年內年際變化過程分析。年內最大3個月降水為7月、8月、6月，泉水最大3個月為10月、11月、12月；最小3個月降水為12月、2月、1月，泉水最小3個月為6月、7月、5月；從泉水與降水年內的變化過程來看，年內各月泉水涌水大小的變化與年內降水的變化存在明顯的滯后關系，最大泉涌量比最大降水滯后3個月，最小泉涌量比最小降水滯后6個月。從圖1可看出其泉水年內變化明顯滯后于降水的年內變化，泉水枯水出現時間滯后降水枯季長達6個月。泉水與降水的年內變化過程見圖1，泉水與降水的年際變化過程見圖2。

圖1 泉水與降水年內變化過程Flg.1 Annual variation of spring water and precipitation

圖2 泉水與降水年際變化過程Flg.2 Interannual variations of spring water and precipitation

從泉水與降水的年際變化分析，泉水的豐枯水年與降水的豐枯水年期并不是單一的一一對應關系，最大泉水量出現時間滯后于最大降水量出現時間2年，當年的泉水出流并不能完全反應當年的降水量情況。

2.2 泉水與降水補給關系

由于降水是黑龍潭泉群主要補給源，泉水與降水之間存在緊密的關聯性，可以通過降水量來初步判定泉水的出流情況。通過不同年次降水連續滑動與泉涌量相關分析，連續2年滑動的面平均降水量與泉水涌水量兩者間相關關系較為密切，結合黑龍潭斷流發生時間及降水量來分析泉水涌水量與降水量的關系。當連續2年滑動面平均降水量小于1 000.0 mm時將會發生全年斷流；當連續2年滑動面平均降水量介于1 000.0～1 150.0 mm時，不會發生全年斷流，但年內會發生不同程度時間長短不一的短暫性斷流；而當連續2年滑動面平均降水量超過1 150.0 mm時，泉群將保持全年涌水不發生斷流。

由于黑龍潭泉群在降水入滲補給的過程中主要通過地面下滲及落水洞下滲補給，泉水對落水洞入滲補給較為敏感、也甚為明顯，響應時間僅為1個月左右。通過地面下滲補給的響應時間達4～5個月。但年內降水并不能完全通過年內泉水涌水量反映出來，泉群地下蓄水水庫具有跨年調節能力，泉水對降水量的響應具有跨年延遲響應的特性，響應時間有時可延遲長達2 a。

3 泉水與水位變化規律

3.1 泉水與水位關系

水位的年內、年際變化與降水的年內、年際變化一致。降水豐枯水年、連豐連枯水年交替出現，水位高低起伏變化交替出現與降水變化基本一致，最高最低水位出現時間與降水最大最小出現時間存在一定的滯后性。泉水涌水量大小的年內、年際變化與水位年內、年際變化過程相符，漲落過程一致。在泉水涌水臨界水位以上時水位越高泉水涌水量越大，每年汛末的10月泉水涌水量達到最大值，泉水涌水量的大小與水位高起伏變化與兩者相關緊密。歷年(1992-2012年)水位變化過程見圖3。

3.2 泉水與季節關系

麗江降水季節性差別很大，汛(5-10月)枯(11-次年4月)分明。研究區枯季降水一般僅在100.0 mm以下，僅占全年降水的5.5%，枯季一般不產流或產流很少。但即便在枯季不產流的情況下，黑龍潭泉水也要持續到次年的6月才出現泉水最小涌水量。在降水補給很少或降水補給中斷的情況下，泉水從汛末10月的最大涌量到6月的最小涌量，泉水涌水仍然能持續長達6個月以上，其退水過程緩慢而綿長，泉水涌退水過程不同于降水的豐枯季差異明顯、時間結點界線明顯,。