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              中國的源泉之城,為何是濟南?

              2021-11-08 15:35:51 中科院地質地球所

              俗話說,水往低處流??善幸环N水,在地底下嘟嚕嚕地往上冒,甚至能一噴三尺高。

              這種水,就是泉。

              圖1:“泉”字,就像一股向上噴涌的水

              泉,是一種水文地質現象,是地下水在地表出露的一種形式。其實,泉不僅有從地面向上噴涌的,也有在重力作用下,隨著地勢汨汨向低處流動的。向下流動的泉水,循規蹈矩的,倒是很好理解。但是向上流動的泉水,如此桀驁不馴,又是怎么回事兒呢?

              這首先要從物理上的連通器原理說起。

              兩個聯通的容器,其水面會保持一致,而當一側不斷加水時,另一側的水就會流出,當兩側高差很大時,水則會由于兩側壓力差,噴涌而出。

              圖2:連通器原理(圖片來自維基百科)

              地下水賦存在地下的巖石和土壤的孔隙中,并在其中穿行流動。

              有的巖土孔隙多,含的水多,水也能夠很輕松的在其中流動,我們將這樣的地層稱為“含水層”;

              有的巖土孔隙少,含的水少,水也很難在其中穿過,我們將這樣的地層稱為“隔水層”。

              有的含水層,只有底部有一層隔水層,上部擁有自由水面,我們稱之為“潛水”。這就如同一片地下的“湖泊”,遇到地勢低洼處,就會傾瀉而下。由潛水形成的泉,我們稱之為“下降泉”。

              而有的含水層,被兩個隔水層夾在中間,就如同U型管的管壁夾住了水流,我們稱之為“承壓水”。當它露出地面時,就會噴薄而出。由承壓水形成的泉,我們稱之為“上升泉”。

              (a)下降泉

              (b)上升泉

              圖3:泉水的成因類型[1]

              當然,不得不說的是,由于水和管壁的摩擦,水在“水管”中流動的時候,隨著流動距離的不斷增加,水流出時所能達到的高度也逐漸減小。

              就如同從前我們常用的水塔:距離水塔越遠的人家,水龍頭流出的水,動力就越小。在地層中流動的地下水,穿梭于巖石和土壤的孔隙中,阻力比在光滑的玻璃管中大的多。

              因此,想要形成泉,不僅要在地形上有足夠的高度差,還要有利于水流動的地層,使得含水層能夠保持足夠的地下水位。

              什么是地下水位呢?

              地下水位,指的是地下水面相對基準面的高度,一般用海拔高度來表示。對于潛水含水層,其頂部水面的海拔就是其地下水位;但對于承壓含水層來說,由于其水流受到上部隔水層的限制,水面并不能夠達到其水位高度。因此需要打一口監測井,根據井中水面的位置來測量其地下水位。

              圖4:承壓含水層地下水位示意圖

              提到泉,有一座城市,就因之而得名。這就是“泉城”——濟南。

              圖5:濟南夜景,左下角藍色構筑物為泉標

              濟南泉水的形成,得益于它得天獨厚的水文地質條件。

              濟南的地勢南高北低,其南部山區,樹木茂盛,水源充沛,且為大片灰巖地區。

              灰巖的主要成分是碳酸鈣,在水的作用下極易溶解,從而形成大量溶洞,利于水的流動。

              在南部山區匯聚的泉水,一路向北,暢通無阻。但到了濟南城內,卻遇到了攔路虎——巖漿巖。這里的巖漿巖致密完整,水很難從其中通過。

              于是泉水一咬牙,只好一路向上,沖破地面,噴涌而出,造就了濟南“家家泉水”、“七十二名泉”的風景。

              圖6:濟南泉水成因地質剖面圖[1]

              “七十二名泉”,不是自大,倒是謙虛了。

              在濟南老城區僅2.6km2的范圍內,就有趵突泉、黑虎泉、五龍潭、珍珠泉四大泉群,分布有大大小小136處名泉。連同市郊及濟南市所轄的章丘、長清、平陰境內的名泉,總數達733處之多[2]。世界各地,絕無僅有。

              圖7:濟南老城區四大泉群分布圖

              趵突泉

              清代乾隆皇帝南巡時,參觀了趵突泉,嘆為觀止,將其封為“天下第一泉”,并在泉畔題下了“激湍”兩個大字。

              北魏酈道元《水經注》載:“泉源上奮水涌若輪,突出雪濤數尺,聲隱如雷?!?/p>

              元代畫家趙孟頫詩作《趵突泉》寫道:“云霧潤蒸華不注,波濤聲震大明湖”,形容趵突泉水汽氤氳,聲勢浩大??梢婖劳蝗獨鈩葜畨?,水勢之旺,景色之美。

              圖8:“天下第一泉”——趵突泉,三股水勃勃噴涌

              (注:圖片來源網絡,如有侵權,請聯系作者刪除)

              圖9:冬天的趵突泉,云霧潤蒸,如入仙境

              注:淺層地下水的溫度一般維持在當地年平均氣溫附近。趵突泉的水溫全年大約恒定在18℃,因此冬暖夏涼。冬季泉水噴涌,水蒸氣遇冷液化,形成白霧。

              五龍潭

              據說這里曾是隋末唐初名將秦瓊的故居。民間傳說,在一場暴雨過后,大宅陷落,不知所蹤,只留下一個深淵,隨后被水填滿,稱為五龍潭。

              歷史已不可考,如今只有這一池碧水,保守著遙遠的秘密。

              圖10:深不見底的五龍潭,不知隱藏著多少秘密

              黑虎泉

              黑虎泉,可以說是濟南最富有生活氣息的泉。每天清晨到傍晚,都有大批濟南市民來此打水、嬉戲。它把清涼與甘甜,饋贈給了千家萬戶。

              圖11:黑虎泉畔,濟南市民爭相打水

              珍珠泉

              珍珠泉,泉涌如其名。此泉從地下冒出,如同一串串珍珠,翻轉直上,晶瑩透亮。

              傳說此泉串串“珍珠”,是由舜帝的妃子娥皇和女英的眼淚所化。當時山東大旱,娥皇、女英在此帶領父老鄉親祈雨、掘井,當終于找到水時,遠方卻傳來舜帝病倒的消息。于是娥皇、女英只好與眾鄉親告別,臨別之際,一串串淚珠灑落大地,化作一眼眼清泉,泉涌如珠。

              圖12:平靜的珍珠泉。有詩曰:“娥皇女英異別淚,化作珍珠清泉水?!?/strong>

              一方水土,養一方人。泉水帶給濟南的,不僅有優美的自然風光,更有獨特的風土人情和深厚的文化底蘊。

              杜甫途徑濟南,受好友李邕相邀赴宴,望著開闊的大明湖,想到古今濟南泉水滋養的風流人物,在歷下亭旁留下“海右此亭古,濟南名士多”的名句。

              圖13:大明湖,一個由泉水匯集成的湖泊。杜甫即飲宴于此。

              李清照在濟南度過了最幸福的少女時光?!盃幎?,爭渡,驚起一灘鷗鷺”,荷塘里的嬉戲,成為她一生的回憶。

              圖14:李清照故居的漱玉泉。她的詞集就因此泉而得名。

              辛棄疾晚年“醉里挑燈看劍,夢回吹角連營”,一腔熱血誓死殺敵的豪邁,也許正是因為想回到魂牽夢繞的家鄉。

              圖15:公元1161年,金人南侵,21歲的辛棄疾帶隊奮起反抗。此后戎馬一生,再沒有回到家鄉。

              趙孟頫回鄉時途徑濟南,感慨于濟南層林盡染的秋色,繪制了《鵲華秋色圖》,贈送給祖籍為山東但卻從未來過的好友周密。從此,“鵲華秋色”一圖,成為濟南的一張名片。

              圖16:元代畫家趙孟頫的《鵲華秋色圖》,是書畫史上著名的佳作。

              老舍把濟南稱作自己的“第二故鄉”,對濟南贊不絕口,寫下了《濟南的秋天》、《濟南的冬天》、《吊濟南》、《大明湖之春》、《趵突泉的欣賞》等優美的散文。他寫道:“上帝把夏天的藝術賜給瑞士,把春天的賜給西湖,秋和冬的全賜給了濟南?!?/p>

              圖17:1930-1934年,老舍在濟南,迎來了自己第一個創作高峰期。

              泉,在濟南這座城市,不僅僅是一種水文地質現象,一種自然景觀,更成為一種象征,孕育了這里的人與文化。

              四千多年前,先人擇泉而居,在這里發揚了燦爛的“龍山文化”。

              如今時過境遷,歷史的遺跡早已模糊,但這一泓泓泉水,從遠古流到今天,滋養著這里的人們。

              圖18:龍山文化的黑陶蛋殼杯,其器壁最薄僅0.3~0.5毫米

              然而,在上個世紀90年代,由于城市的快速發展,地下水的過量開采,濟南的泉水也曾一度陷入停噴的窘境。

              為了恢復泉水,濟南人提出“節水保泉,關愛家園”的口號,開始了一場“保泉”行動。

              從那時起,泉水地下水位的數字,成了每個濟南人都關心的數字。數字的每一點變化,都牽動著每個濟南人的心。在所有人的努力下,自2003年9月以來,趵突泉已經基本上恢復了四季泉水不斷的景象,在2021年10月18日,濟南趵突泉地下水位達到30.18米,創下1966年以來的最高紀錄。

              濟南“保泉”行動的成功,在水資源短缺問題日益嚴重的今天,具有重要意義。

              節水保泉,關愛家園。濟南如此,處處皆然。讓我們行動起來!

              圖19:2021年9月20日,對地下水位要求最高的月牙泉復涌,“月牙飛瀑“的勝景重現

              注:文中圖片,除特殊標注外,均來自圖蟲創意。


              責編:唐錦玲

              來源:中科院地質地球所

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