山西岩溶大泉近50年的流量变化过程及其对全球气候变化的指示意义

1、#中国科学 D辑地球科学第35卷山西岩溶大泉近50年的流量变化过程及其对全球气候变化的指示意义2003-03-05 收稿，2004-10-13 收修改稿 国家自然科学基金（批准号：40425001）、教育部优秀青年教师教学科研奖励计划和山西省第二次水资源评价专题研究项目联合资助郭清海王焰新*腾李录秀SCIENCE IN CHINA Ser. D Earth Sciencesh 壮p:ivwh tiki ”#中国科学 D辑地球科学第35卷SCIENCE IN CHINA Ser. D Earth Sciencesh 壮p:ivwh tiki ”#中国科学 D辑地球科学第35卷（中国地质大学环境学

2、院，武汉430074;山西省水资源管理委员会，太原030002）摘要山西岩溶为中国北方岩溶之典型代表，岩溶水是当地最重要的供水水源之一 20世纪50年代以来，该区各岩溶泉的流量大都以衰减为主要变化特征本文以娘子关泉、辛安泉、郭庄泉、神头泉、晋祠泉、兰村泉、洪山泉等7个岩溶大泉为例，将岩溶泉的流量变化过程划分为天然波动阶段与人类活动影响叠加阶段，其流量衰减主要受气候因素与人类活动因素控制，其中前者的贡献约为60%，后者的贡献约为40%;而根据气候与人类活动的影响程度的差异，又可将泉流量衰减模式初步划分为天然衰减为主型、开采衰减为主型、混合衰减型三类 7个岩溶泉总还原流量的变化与同期全球气温变化存

3、在良好的对应关系，对近几十年来的全球变暖与干旱化过程具有指示意义，表明岩溶泉的流量演化过程分析可以作为全球变化研究的一种新手段关键词 岩溶山西泉流量衰减气候人类活动全球变化SCIENCE IN CHINA Ser. D Earth Sciencesh 壮p:ivwh tiki ”#中国科学 D辑地球科学第35卷SCIENCE IN CHINA Ser. D Earth Sciencesh 壮p:ivwh tiki ”169中国科学 D辑地球科学第35卷全球变化研究是当前地球与环境科学领域规模 最大的国际性科学活动之一，于20世纪80年代初兴 起1,2.许多学者利用黄土、海洋沉积物、多年冻土、

4、网纹状红土甚至岩浆活动等作为指示因子研究全球 变化，取得了一系列令人瞩目的成果26.近年来，地下水作为全球变化信息载体的重要性也日益受到 重视.为了提取敏感指示因子，国外学者初步开展 了随机模拟、同位素和水化学研究812.在孔隙、裂 隙和岩溶三大类地下水系统中，岩溶水系统为生态脆弱区，对气候变化和人类活动的响应十分显著，因 而成为全球变化研究最为关注的地区之一13.岩溶水系统的水量输出变化（即岩溶泉流量变化）对于全球 气候变化具有重要的指示意义但在该领域，国内外 已有研究主要致力于探讨大气降水对岩溶地下水系 统的补给作用，其中，国内的典型研究范例包括娘子 关泉和趵突泉；国外同类研究则以法国东南

5、部的 Vaucluse泉为代表，如Emblanch等人利用同位素方 法计算了降水发生后由包气带直接补给Vaucluse岩溶水系统并排出的水量占总泉流量的比例14.此外,本文作者也在山西省神头泉域开展了岩溶泉流量对 气候变化的响应研究15.中国北方的岩溶地下水资源非常丰富然而，近 50年来，在区域性干旱气候的影响下，该地区出现了 岩溶地下水位下降、岩溶水质恶化、岩溶泉水枯竭等 诸多环境问题除气候因素外，人类活动作为改变全 球变化路径的新的重要因素，对岩溶地下水的影响 也是不可忽略的特别在近几十年来，人类活动改变 了水文循环的基本条件及岩溶地下水形成过程中的 补给、入渗、径流和排泄条件，使岩溶水资

6、源的再生 和天然水循环规律发生了显著变化，引发了尖锐的水资源供需矛盾，并导致生态环境的劣变山西岩溶是我国北方岩溶的典型代表总体来看，山西岩溶泉流量在 60年代中期以后普遍下降， 衰减成为岩溶泉流量变化主趋势那么，导致泉流量 衰减的内在因素是什么 ？这些因素对各岩溶泉的影 响孰轻孰重？它们在不同时期对岩溶泉流量衰减的 贡献是怎样的？山西各岩溶泉的衰减成因与幅度有 何差异？本文即针对上述问题，剖析山西岩溶泉在 过去50年的流量变化过程及其对全球气候变化的指 示意义1泉流量基本特征山西省岩溶分布广泛，类型丰富省内裸露岩溶 区面积为2.6 >104 km2,占全省总面积的17.5%;隐伏 岩溶区

7、面积为8.7 >04 km2，占全省总面积的 57.7%16.在如此广阔的岩溶分布区，形成了众多流 量相对稳定的岩溶泉，作为当地最重要供水水源的娘子关泉、辛安泉、郭庄泉、神头泉、晋祠泉、兰村 泉、洪山泉即为其中的代表表1列出了以上7个岩 溶大泉的流量变化基本特征各岩溶泉流量序列的起止时间均为19562000年据表1, 7个岩溶大泉的多年平均流量均在1m3/s以上，最大年流量出现于20世纪50年代中后期到60 年代中期，最小年流量则出现于90年代中期到2000 年(晋祠泉和兰村泉已断流)年流量序列均方差与多 年平均流量的比值可以大致衡量泉流量的年际波动 程度，各岩溶泉该指标的对比结果表明，

8、已经断流的 晋祠泉与兰村泉的流量年际变化最大，其流量均方差与多年平均流量的比值在50%以上，其余五泉流量的年际变化程度则小于晋祠泉与兰村泉，比值大都在25%左右自有观测记录以来，以上7个岩溶泉的流量均有 不同程度的下降，其中晋祠泉与兰村泉已断流图1 为各岩溶泉的流量变化过程曲线由图1可知，20世 纪50年代到60年代初，除娘子关泉与神头泉的流量 呈上升趋势外，其余诸泉的流量均呈下降趋势；60年 代中期以后，岩溶泉流量则普遍减少；总体来看，衰 减是7个岩溶泉共同的流量变化主趋势2数据处理方法本文采用季节分解方法对降水量时间序列进行 处理项目娘子关泉辛安泉郭庄泉神头泉晋祠泉兰村泉洪山泉多年平均流量

9、/m3? s-110.659.397.196.861.101.911.22最大流量出现年份1964196419641967195719581965最大年流量/m3? s-115.8514.459.868.822.055.301.74最小流量出现年份1995200020001993199519942000最小年流量/m3? s15.733.982.314.440.000.000.65流量序列均方差/m3? s12.5372.9691.7831.3650.6471.5940.261均方差/多年平均流量23.83%31.60%24.79%19.89%58.82%83.46%21.37%表1泉流量基本

10、特征时间序列Xt通常包含以下四种成分：(1)季节项 (St);趋势项(Tt);周期项(Ct);随机项或不规则 项(I t).季节分解方法(Seasonal Decomposition Method) 可将上述四种成分从时间序列中分离出来，其最常SCIENCE IN CHINA Ser. D Earth Sciencesh 壮p:ivwh tiki ”第2期郭清海等：山西岩溶大泉近50年的流量变化过程及其对全球气候变化的指示意义171图1泉流量变化曲线NZG,娘子关泉；ST,神头泉；HS,洪山泉;LC,兰村泉；XA,辛安泉； GZ,郭庄泉；JC,晋祠泉用的技术称为Census卩7,18. Cen

11、sus I方法把趋势项和 周期项组合在一起，称为趋势周期项(TCt).描述趋势 周期项、季节项、随机项之间关系的季节分解模型有 两种,即叠加性模型(Additive Model)和乘积性模型 (Multiplicative Model).(1) 叠加性模型：如某一时间序列的季节项的变 化一直保持相同的幅度，不随其均值水平发生变化, 该时间序列可用如下模型描述：Xt=TCt+S+lt(1)(2) 乘积性模型：如某一时间序列的季节项的变 化幅度与其均值水平成正比 ，该时间序列可用如下 模型描述:Xt =TCt?St ?It.(2)3结果讨论3.1气候因素对泉流量变化的影响大气降水既是山西岩溶泉的主

12、要补给源，又可看作气候变化的有效指示因子.从山西省20世纪50, 70, 90年代的降雨变化趋势图(图2)可以看出，在50 年代，省内降水量相对充足，全省绝大部分地区的降 水量大于50年代后的多年平均降水量.到70年代, 省内南部的降水量有所减少，虽然大部分地区的降水量仍大于多年平均降水量，但局部地区的降水量 已经与多年平均降水量持平；省内北部的降水量则下降更为明显，除部分地区降水量与多年平均降水 量相当外，其余地区的降水量已小于多年平均降水 量.而在90年代，几乎全省的降水量均小于多年平 均降水量.由此可见，近几十年来渐趋干旱的气候是 山西岩溶泉流量衰减的重要因素之一.为精细分析7个岩溶泉的

13、流量变化与降水量的 关系，本文通过季节分解方法中的叠加性模型获得 了各岩溶泉域降水量的趋势项变化曲线(图3).采用该方法的目的是消除降水量变化曲线中短周期项与 随机项对分析结果的干扰.同时，泉流量序列选用还 原流量，以屏蔽人类开采岩溶水活动对分析结果的 影响.降水量趋势项曲线与还原流量曲线的对比结 果表明两者的变化规律确有相似之处，大都呈先增加(1956年到60年代中期)后减少(60年代中期以后) 的趋势，这再次表明岩溶泉流量与降水量密切相关,大气降水是泉流量变化的控制性因素.然而气候因素并非影响泉流量变化的唯一原因.本文将各岩溶泉 19912000年的平均实测流量与 19561965年的平均

14、实测流量进行对比(表2),结果显 示泉流量衰减幅度差异很大(34.58%98.64%);而同期降水量衰减幅度的差异却相对小得多(10.19%23.77%),它们的下降幅度均小于25%.这就说明尚有其他因素对泉流量变化有影响.其中，人类活动的 影响不可忽视.3.2 人类活动因素对泉流量变化的影响山西各岩溶泉流量衰减最显著的时期一般在80年代末至90年代(图1),而同期山西省经济加速发展， 用水量急剧增大，岩溶水的开发利用程度迅速上升 . 据统计，本次研究的7个岩溶水系统的岩溶水管井开 采总量在1985年仅为2.097 >108m3,到2000年则增 至3.735 >08m3, 15年

15、间增长了 78.08%.因此，至少 在各岩溶泉流量变化过程的后半段，不可忽视岩溶 水开采对泉流量变化的影响.为研究各岩溶水系统人类活动对泉流量的影响，本文把各年度岩溶水开采量占当年岩溶泉还原流量 的比例命名为岩溶水年开采率，并认为7个岩溶水系统#中国科学 D辑地球科学第35卷-20(17 China画厲1 ElfSCIENCE IN CHINA Ser. D Earth Sciencesh 壮p:ivwh tiki ”#中国科学 D辑地球科学第35卷障禾丈于多年平爲值E圭圭|降禾即于多年巫均悟隆貳屠等于茅年平均值-20(17 China画厲1 ElfSCIENCE IN CHINA Ser.

16、D Earth Sciencesh 壮p:ivwh tiki ”#中国科学 D辑地球科学第35卷图2 山西省50, 70, 90年代降水量与多年平均降水量(19562000对比(a)(c)分别为50, 70, 90年代.1,神头泉域;2,兰村泉域;3,晋祠泉域；4,娘子关泉域；5,郭庄泉域；6,洪山泉域；7,辛安泉城表2泉流量及降水量衰减幅度泉名娘子关泉辛安泉郭庄泉神头泉晋祠泉兰村泉洪山泉19561965年泉流量均值/m3? s-113.2410.989.058.051.863.911.5019912000年泉流量均值/m3? s17.585.234.585.110.040.050.98泉流量

17、衰减幅度a) /%42.7952.3549.3736.4697.5898.6434.5819561965年降水量均值/mm608.83609.23550.91442.57510.94536.79485.0419912000年降水量均值/mm479.59507.49451.23397.45389.51477.00388.18降水量衰减幅度b) /%21.2316.7018.0910.1923.7711.1419.97a) 泉流量衰减幅度 =(19561965年泉流量均值-19912000年泉流量均值)/19561965年泉流量均值降水量衰减幅度 =(19561965年降水量均值-19912000

18、年降水量均值)/19561965年降水量均值-20(17 China画厲1 ElfSCIENCE IN CHINA Ser. D Earth Sciencesh 壮p:ivwh tiki ”#中国科学 D辑地球科学第35卷-20(17 China画厲1 ElfSCIENCE IN CHINA Ser. D Earth Sciencesh 壮p:ivwh tiki ”173中国科学 D辑地球科学第35卷的年开采率均值反映了人类开采岩溶水活动对泉流 量影响强度的平均水平而后，以不同的岩溶水年开 采率为阈值，并将阈值作为横坐标，再以7个岩溶水 系统所有小于阈值的岩溶水年开采率的平均值为纵 坐标绘制曲

19、线图,结果见图4(a).由图4(a)可知,在 阈值等于3.5%处，曲线恰好出现了一个拐点，而且 以此为界，曲线的前半段显得比后半段平缓；图4(b) 与图4(c)分别为图4(a)中曲线前半段与后半段的拟合 直线,其斜率分别为0.2076与0.2662,后者显然大于 前者这意味着在阈值大于3.5%后，7个岩溶水系统 所有小于阈值的岩溶水年开采率的平均值的增长幅 度上升了，亦即人类开采岩溶水活动对泉流量的影 响强度增加得更快了 ，或者说，人类活动对泉流量的 影响更加突出了 .这样，以岩溶水 年开采率等于 3.5%为界，可以把各岩溶泉的流量变化过程均分为 两个阶段：天然波动阶段与人类活动影响叠加阶段

20、在天然波动阶段，各岩溶水系统的年开采率均小于 3.5%；而在人类活动影响叠加阶段，岩溶水年开采率 均大于3.5%.当然，对各岩溶泉来说，天然波动阶段 与人类活动影响叠加阶段的时间范围是不相同的 详细的阶段划分见表3.在天然波动阶段，各岩溶水系统的岩溶水开采-20(17 China画厲1 ElfSCIENCE IN CHINA Ser. D Earth Sciencesh 壮p:ivwh tiki ”#中国科学 D辑地球科学第35卷-20(17 China画厲1 ElfSCIENCE IN CHINA Ser. D Earth Sciencesh 壮p:ivwh tiki ”第2期郭清海等：山西

21、岩溶大泉近50年的流量变化过程及其对全球气候变化的指示意义#hitia孔 Ph 壮p:ivwh tiki ” 】i第2期郭清海等：山西岩溶大泉近50年的流量变化过程及其对全球气候变化的指示意义175EUVG珞客艰归衫逆 Do Q o O 0 6 4 2 000599so9979300003 I99?«797O97(a99S779mUV宾粧去迎B鶴堪迈除淤毎障水音琏势戢分O6(400.U299797-L!9帕机個00008 6 4 2 0 7-X- 5 2 9 65003001003 2 FI9hitia孔 Ph 壮p:ivwh tiki ” 】i第2期郭清海等：山西岩溶大泉近50年的

22、流量变化过程及其对全球气候变化的指示意义#hitia孔 Ph 壮p:ivwh tiki ” 】i第2期郭清海等：山西岩溶大泉近50年的流量变化过程及其对全球气候变化的指示意义#图3岩溶泉还原流量与泉域降水量趋势成分对比(a)(g)分别为:娘子关泉；神头泉；洪山泉；兰村泉；辛安泉；郭庄泉；晋祠泉表3泉流量变化阶段划分结果天然波动阶段娘子关泉辛安泉郭庄泉神头泉晋祠泉兰村泉洪山泉泉流量序列起止年份19561982195619861956197719561973195619581956195619561986还原流量均值/m3? s-112.4011.148.578.282.044.001.31开采量

23、均值/m3? s-10.050.020.100.120.040.000.00岩溶水年开采率均值/%0.410.191.191.421.960.000.35人类活动影响叠加阶段娘子关泉辛安泉郭庄泉神头泉晋祠泉兰村泉洪山泉泉流量序列起止年份19832000198720001978200019742000195919951957199419872000还原流量均值/m3? s-18.687.406.826.592.254.511.15开采量均值/m3? s-10.591.820.850.591.362.950.13岩溶水年开采率均值/%6.8524.6712.468.9460.7165.3710.8

24、9hitia孔 Ph 壮p:ivwh tiki ” 】i第2期郭清海等：山西岩溶大泉近50年的流量变化过程及其对全球气候变化的指示意义177OS(b)苣ffi刃味样眼电出岳画啓+m0.6040.2泉名娘子关泉辛安泉郭庄泉神头泉晋祠泉兰村泉洪山泉泉流量减少值/m3? s1a）5.675.754.472.931.813.850.52岩溶水开采量增加值/m3? s-1b）0.7371.9981.2040.6171.2553.5780.157开采量增加值/泉流量减少值13.00%34.75%26.96%21.01%69.28%92.89%30.23%泉流量衰减类型天然型混合型混合型天然型开采型开采型混

25、合型表4泉流量衰减模式分类a）泉流量减少值 =19561965年泉流量均值-19912000年泉流量均值b）开采量增加值 =19912000年开采量均值-19561965年开采量均值>7 0.2076k:=0.97330.00.5 L.O 1.5202.53 01.53.54.04 55.05.56.0年幵采率禺值进坝毎|>谢凤t出©倔凉一卡一 V图47个岩溶水系统在不同阈值下的平均岩溶水年开采率变化曲线（a）及其拟合直线（b, c）R,相关系数强度甚低，即便是开采强度最高的晋祠岩溶水系统 平均岩溶水年开采率也仅为1.96%.这一时期人类活动对泉流量无影响或影响甚微在人类

26、活动影响叠加阶段，各岩溶水系统的岩溶水开采强度则普遍上 升,岩溶水开采对泉流量的影响开始显现，并逐渐增大,岩溶泉的流量大多呈近似单调下降3.3 泉流量衰减模式分类总体来看，19561965年是各岩溶泉流量的高峰 期,而在19912000年，各泉的流量均降到了最低谷. 经计算,19912000年与19561965年相比,7个岩溶 泉的总年均流量下降了7.884 XI08m3，总年均开采量则上升了 2.977 108m3;同期7个岩溶泉域总年均降 水入渗量减少值的粗略估算结果则为4.609 XI08m3.泉流量的减少与开采量的增加及降水入渗量的减少 之和大体相当，再次证明了气候与人类活动是促成 山

27、西岩溶泉流量衰减的两大重要因素.根据以上数据，气候因素对泉流量衰减的贡献份额约为60%,人类活动因素的贡献约占40%.具体到各岩溶泉而言，气候与人类活动两大因 素对泉流量衰减的贡献份额各不相同.本文按照19561965年到19912000年岩溶水开采量的增加值 与泉流量减少值的比例（表4）,将7个岩溶泉的衰减 原因分为天然衰减为主型、开采衰减为主型及混合衰 减型.其中天然衰减为主型与混合衰减型的分界比 例为25%,混合衰减型与开采衰减为主型的分界比 例为50%,两个分界比例均为人为设定.具体分类情 况如下：（1）天然衰减为主型（开采量增加值/泉流量减少值25%）:包括娘子关泉与神头泉.区域性干

28、旱气 候是本类型岩溶泉流量衰减的首要原因，人类活动对泉流量有削减作用，但与气候对泉流量的影响相 比居于次要地位.（2）开采衰减为主型（开采量增加值/泉流量减少 值50%）:包括晋祠泉与兰村泉.人类活动是本类 型岩溶泉流量衰减的首要原因，与此相比，气候因素 的影响相对微小.（3）混合衰减型（开采量增加值/泉流量减少值介于25%50%之间）:包括辛安泉、郭庄泉、洪山泉.对 于这一类型的泉而言，气候因素与人类活动因素对 泉流量衰减均有重要贡献，但前者的贡献相对更大 一些需要指出的是，以上三种泉流量衰减模式的确 定还有待于深入研究然而，目前这种算术平均意义 上的划分，至少有助于我们说明问题，也无任何科

29、学 原理上的错误3.4 泉流量变化过程对全球变化的指示意义地球上存在某些对全球变化敏感程度较高的地 区，而地处中纬度的中国北方便是其一研究表明，受全球气候变暖的影响，中国北方夏季出现干旱的 频率将增加19;同时，在全球气候变化的控制下，中 国西北部干旱区的积雪、冰川、湖泊与河流径流量均 将发生明显的减少20.中国对全球变化最敏感的地 带（或称一级敏感带）始于内蒙古东部，并向西南一直 延伸至青藏高原的东南部21，这条敏感带恰好穿过 了本文的研究区山西省就气候而言，它是内陆干 旱、半干旱气候向东南湿润、半湿润季风气候的过渡 带；就水文而言，它是内陆地表水系和沿海外流水系 的分水岭；就土地资源而言，

30、它是内陆荒漠、沙漠与 东南地区可耕地之间受荒漠化威胁最严重的地区；就植被状况而言，它是草原与森林交替的过渡带因 此，对全球变化研究而言，山西省是价值极高的典型 地区.为进一步揭示岩溶泉流量对全球气候变化的响 应，我们将山西7个岩溶泉的总还原流量变化曲线与 全球年均气温距平曲线（对19611990多年平均气温 的偏差）22进行了对比（图5）.很明显，这种对比屏蔽 了人类活动的影响令人吃惊的是，流量曲线与气温 变化曲线之间显示了良好的对应关系我们按照对比曲线的形态特征将19562000年划分为6个阶段. 在第一阶段（19561960），全球气温呈上升趋势，岩 溶泉流量呈波动中略有下降的特征；在第二

31、阶段（19601964），全球气温呈下降趋势，岩溶泉流量则 明显上升；在第三阶段（19641976），气温变化曲线 比较平缓，岩溶泉流量则逐年递减；在第四阶段（19761986）、第五阶段（19861994）与第六阶段Q.60.0-0.6 1940I96019802000图5岩溶泉总还原流量（a）与全球气温距平（b）对比（b）图据文献22修改（19942000），全球气温的上升与岩溶泉流量的衰减 明显对应，有趣的是，这三个阶段两条曲线的拐点的 吻合程度也很高在以上六个阶段中，第三阶段（19641976）值得特别注意该阶段的气温曲线比较 平稳，但泉流量却显著下降，两者的变化趋势并不互 相对应为解

32、释此现象，我们利用季节分解方法对7个岩溶泉域内45个雨量站的长系列（19562000）降水 资料进行了分析，绘制了研究区平均降水量的趋势 项变化曲线图（图6）.从该图可以看出，在19641976 年之间（第三阶段），研究区降水量的减少趋势非常明 显；1976年与1964年相比，降水量（趋势项）减少了 11.98%.这意味着在19641976年（第三阶段），区域 气候变化与全球气候变化并不同步，而这一时期内岩溶泉流量与全球平均气温变化的不协调正是由于孔 P第2期郭清海等：山西岩溶大泉近50年的流量变化过程及其对全球气候变化的指示意义1796004050045019561962 196S 1974

33、19 即 E9G6 19921W8图6 7个岩溶泉域平均降水量的趋势项变化曲线区域气候变化的异常造成的由以上分析可知，山西岩溶泉流量在近 50年来 的衰减总趋势对同期的全球变暖及干旱化过程具有 深刻的指示意义，此外,泉流量变化与全球气候变化 的精细对比，有助于进一步分析在全球气候变化格 局下研究区内的区域气候变化异常值得强调的是,这种把全球宏观程度的分析与区域中观程度的分析 相结合的研究方法，也为环境变化研究提供了新的 思路因此，我们认为，山西岩溶泉的流量变化是全球 变化信息的良好载体，可以有效地记载全球气候的 宏观规律性变化山西历史悠久，有关岩溶泉水的文 献记载非常丰富，一些岩溶泉早在几千年

34、前就有记 载，如雁北名泉神头泉，在春秋，北魏，辽代均有记 述.历史文献的整理与分析将为重建近几千年岩溶 泉流量变化过程提供可能因此，对山西岩溶泉乃至 整个中国北方岩溶泉的流量演化过程的分析，有望为全球变化研究提供新的有效途径4结论山西7大岩溶泉在近50年的流量变化以衰减为 基本特征，其衰减过程受到气候因素(主要表现为大 气降水量的变化)与人类活动因素(主要表现为岩溶水 开采强度的变化)的影响以岩溶水年开采率等于 3.5%为界，可以把各岩溶泉的流量变化过程均分为 两个阶段：天然波动阶段与人类活动影响叠加阶段 在天然波动阶段，各岩溶水系统的岩溶水开采强度 极低，人类活动对泉流量无影响或影响甚微；而

35、在人类活动影响叠加阶段，各岩溶水系统的岩溶水开采强度则普遍上升，岩溶水开采对泉流量的影响开始 显现，并逐渐增大泉流量、降水量和岩溶水开采量 的变化分析可分辨气候因素与人类活动因素对泉流 量衰减的贡献，其中前者约为60%，后者约为40%.具体到各岩溶泉而言，流量衰减模式包括天然衰减 为主型、开采衰减为主型与混合衰减型山西省是中国对全球气候变化最敏感的区域之 一，该区域的环境变化对全球变化研究具有重要的 科学意义本次研究的结果表明，山西7大岩溶泉总 还原流量的变化与同期全球气温变化存在良好的对 应关系，对近几十年来的全球变暖与干旱化过程具 有指示作用此外，泉流量变化与全球气温变化的细 致对比指示全

36、球气候变化与研究区的区域气候变化 之间存在阶段性的不协调(1964 1976年)，这意味着 对长系列岩溶泉流量的变化过程进行分析有助于分 辨全球气候变化格局下的区域气候变化异常借助历史文献重现岩溶泉流量的在历史时期的演化过程，可以作为全球变化研究的一种新途径参 考 文 献1 张志强，孙成权全球变化研究十年新进展科学通报，1999,44(5): 4644772 郭正堂，刘东生中国黄土 -古土壤序列与古全球变化研究中国科学基金，2000, 14(2): 81853 侯红明，罗又郎，郑洪汉，等.南极海洋沉积物中Heinrich层的发现及其全球变化意义.科学通报,1998, 43(11): 12061

37、2104 李新，程国栋高海拔多年冻土对全球变化的响应模型中国科学,D 辑,1999, 29(2): 1851925 谢树成，易 轶，刘育燕，等.中国南方更新世网纹红土对全球气候变化的响应:分子化石记录中国科学,D辑,2003,33(5): 4114176 郑永飞新元古代岩浆活动与全球变化科学通报,2003, 48(16): 170517207 Alley W M Ground water and climate Ground Water, 2001, 39(2): 1618 Dimitrov D, Machkova M, Damyanov G On the karst spring disch

38、arge forecasting by means of stochastic modellings In: Gunay G, Johnson A I, eds Karst waters & environmental impacts, Proceedings International Symposium and Field Seminar on Karst 5 Rotterdam: A A Balkema, 1997 3533599 Edmunds W M Indicators in the ground water environment of rapid environment

39、al change In: Berger A R, Iams W J, eds Geoindicators: Assessing rapid environmental changes in earth systems Rotterdam: A A Balkema, 1996 135150SCIENCE IN CHINA Ser. D Earth Scienceshttt10 Grasso D A, Jeannin P 丫 Statistical approach to the impact of climatic variations on karst spring chemical res

40、ponse. In: Jeannin P Y, Sauter M, eds. Modelling in karst systems, Bulletin d'Hydro- geologie, 16. Berne: P Lang, 1998. 597411 Nicoll K A, Schwarcz H P, Kleindienst M, et al . U-series geochronology of middle-Pleistocene spring activity and human occupation, Refuf Pass, Egypt. In: Geological Society of America,eds. Geological Society of America, 1997 Annual Meeting, A b- stracts with Programs. Boulder, CO: Geological Society of America, 1997. 3193201