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中國(guó)的源泉之城,為何是濟(jì)南?

2021-11-08 15:35:51 中科院地質(zhì)地球所

俗話說(shuō),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(zhì)現(xiàn)象,是地下水在地表出露的一種形式。其實(shí),泉不僅有從地面向上噴涌的,也有在重力作用下,隨著地勢(shì)汨汨向低處流動(dòng)的。向下流動(dòng)的泉水,循規(guī)蹈矩的,倒是很好理解。但是向上流動(dòng)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(shuō)起。

兩個(gè)聯(lián)通的容器,其水面會(huì)保持一致,而當(dāng)一側(cè)不斷加水時(shí),另一側(cè)的水就會(huì)流出,當(dāng)兩側(cè)高差很大時(shí),水則會(huì)由于兩側(cè)壓力差,噴涌而出。

圖2:連通器原理(圖片來(lái)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(dòng)。

有的巖土孔隙多,含的水多,水也能夠很輕松的在其中流動(dòng),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(guò),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(shì)低洼處,就會(huì)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(gè)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(dāng)它露出地面時(shí),就會(huì)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(dāng)然,不得不說(shuō)的是,由于水和管壁的摩擦,水在“水管”中流動(dòng)的時(shí)候,隨著流動(dòng)距離的不斷增加,水流出時(shí)所能達(dá)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(yuǎn)的人家,水龍頭流出的水,動(dòng)力就越小。在地層中流動(dòng)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(dòng)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(duì)基準(zhǔn)面的高度,一般用海拔高度來(lái)表示。對(duì)于潛水含水層,其頂部水面的海拔就是其地下水位;但對(duì)于承壓含水層來(lái)說(shuō),由于其水流受到上部隔水層的限制,水面并不能夠達(dá)到其水位高度。因此需要打一口監(jiān)測(cè)井,根據(jù)井中水面的位置來(lái)測(cè)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(jì)南。

圖5:濟(jì)南夜景,左下角藍(lán)色構(gòu)筑物為泉標(biāo)

濟(jì)南泉水的形成,得益于它得天獨(dú)厚的水文地質(zhì)條件。

濟(jì)南的地勢(shì)南高北低,其南部山區(qū),樹(shù)木茂盛,水源充沛,且為大片灰?guī)r地區(qū)。

灰?guī)r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(dòng)。

在南部山區(qū)匯聚的泉水,一路向北,暢通無(wú)阻。但到了濟(jì)南城內(nèi),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(guò)。

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(jì)南“家家泉水”、“七十二名泉”的風(fēng)景。

圖6:濟(jì)南泉水成因地質(zhì)剖面圖[1]

“七十二名泉”,不是自大,倒是謙虛了。

在濟(jì)南老城區(qū)僅2.6km2的范圍內(nèi),就有趵突泉、黑虎泉、五龍?zhí)?、珍珠泉四大泉群,分布有大大小?36處名泉。連同市郊及濟(jì)南市所轄的章丘、長(zhǎng)清、平陰境內(nèi)的名泉,總數(shù)達(dá)733處之多[2]。世界各地,絕無(wú)僅有。

圖7:濟(jì)南老城區(qū)四大泉群分布圖

趵突泉

清代乾隆皇帝南巡時(shí),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(gè)大字。

北魏酈道元《水經(jīng)注》載:“泉源上奮水涌若輪,突出雪濤數(shù)尺,聲隱如雷?!?/p>

元代畫(huà)家趙孟頫詩(shī)作《趵突泉》寫(xiě)道:“云霧潤(rùn)蒸華不注,波濤聲震大明湖”,形容趵突泉水汽氤氳,聲勢(shì)浩大??梢?jiàn)趵突泉?dú)鈩?shì)之壯,水勢(shì)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(lái)源網(wǎng)絡(luò),如有侵權(quán),請(qǐng)聯(lián)系作者刪除)

圖9:冬天的趵突泉,云霧潤(rùn)蒸,如入仙境

注:淺層地下水的溫度一般維持在當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁馗浇?。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?zhí)?/strong>

據(jù)說(shuō)這里曾是隋末唐初名將秦瓊的故居。民間傳說(shuō),在一場(chǎng)暴雨過(guò)后,大宅陷落,不知所蹤,只留下一個(gè)深淵,隨后被水填滿,稱為五龍?zhí)丁?/p>

歷史已不可考,如今只有這一池碧水,保守著遙遠(yuǎn)的秘密。

圖10:深不見(jiàn)底的五龍?zhí)?,不知隱藏著多少秘密

黑虎泉

黑虎泉,可以說(shuō)是濟(jì)南最富有生活氣息的泉。每天清晨到傍晚,都有大批濟(jì)南市民來(lái)此打水、嬉戲。它把清涼與甘甜,饋贈(zèng)給了千家萬(wàn)戶。

圖11:黑虎泉畔,濟(jì)南市民爭(zhēng)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(zhuǎn)直上,晶瑩透亮。

傳說(shuō)此泉串串“珍珠”,是由舜帝的妃子娥皇和女英的眼淚所化。當(dāng)時(shí)山東大旱,娥皇、女英在此帶領(lǐng)父老鄉(xiāng)親祈雨、掘井,當(dāng)終于找到水時(shí),遠(yuǎn)方卻傳來(lái)舜帝病倒的消息。于是娥皇、女英只好與眾鄉(xiāng)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(shī)曰:“娥皇女英異別淚,化作珍珠清泉水?!?/strong>

一方水土,養(yǎng)一方人。泉水帶給濟(jì)南的,不僅有優(yōu)美的自然風(fēng)光,更有獨(dú)特的風(fēng)土人情和深厚的文化底蘊(yùn)。

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

圖13:大明湖,一個(gè)由泉水匯集成的湖泊。杜甫即飲宴于此。

李清照在濟(jì)南度過(guò)了最幸福的少女時(shí)光?!盃?zhēng)渡,爭(zhēng)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(mèng)回吹角連營(yíng)”,一腔熱血誓死殺敵的豪邁,也許正是因?yàn)橄牖氐交隊(duì)繅?mèng)繞的家鄉(xiāng)。

圖15:公元1161年,金人南侵,21歲的辛棄疾帶隊(duì)奮起反抗。此后戎馬一生,再?zèng)]有回到家鄉(xiāng)。

趙孟頫回鄉(xiāng)時(shí)途徑濟(jì)南,感慨于濟(jì)南層林盡染的秋色,繪制了《鵲華秋色圖》,贈(zèng)送給祖籍為山東但卻從未來(lái)過(guò)的好友周密。從此,“鵲華秋色”一圖,成為濟(jì)南的一張名片。

圖16:元代畫(huà)家趙孟頫的《鵲華秋色圖》,是書(shū)畫(huà)史上著名的佳作。

老舍把濟(jì)南稱作自己的“第二故鄉(xiāng)”,對(duì)濟(jì)南贊不絕口,寫(xiě)下了《濟(jì)南的秋天》、《濟(jì)南的冬天》、《吊濟(jì)南》、《大明湖之春》、《趵突泉的欣賞》等優(yōu)美的散文。他寫(xiě)道:“上帝把夏天的藝術(shù)賜給瑞士,把春天的賜給西湖,秋和冬的全賜給了濟(jì)南。”

圖17:1930-1934年,老舍在濟(jì)南,迎來(lái)了自己第一個(gè)創(chuàng)作高峰期。

泉,在濟(jì)南這座城市,不僅僅是一種水文地質(zhì)現(xiàn)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(fā)揚(yáng)了燦爛的“龍山文化”。

如今時(shí)過(guò)境遷,歷史的遺跡早已模糊,但這一泓泓泉水,從遠(yuǎn)古流到今天,滋養(yǎng)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(gè)世紀(jì)90年代,由于城市的快速發(fā)展,地下水的過(guò)量開(kāi)采,濟(jì)南的泉水也曾一度陷入停噴的窘境。

為了恢復(fù)泉水,濟(jì)南人提出“節(jié)水保泉,關(guān)愛(ài)家園”的口號(hào),開(kāi)始了一場(chǎng)“保泉”行動(dòng)。

從那時(shí)起,泉水地下水位的數(shù)字,成了每個(gè)濟(jì)南人都關(guān)心的數(shù)字。數(shù)字的每一點(diǎn)變化,都牽動(dòng)著每個(gè)濟(jì)南人的心。在所有人的努力下,自2003年9月以來(lái),趵突泉已經(jīng)基本上恢復(fù)了四季泉水不斷的景象,在2021年10月18日,濟(jì)南趵突泉地下水位達(dá)到30.18米,創(chuàng)下1966年以來(lái)的最高紀(jì)錄。

濟(jì)南“保泉”行動(dòng)的成功,在水資源短缺問(wèn)題日益嚴(yán)重的今天,具有重要意義。

節(jié)水保泉,關(guān)愛(ài)家園。濟(jì)南如此,處處皆然。讓我們行動(dòng)起來(lái)!

圖19:2021年9月20日,對(duì)地下水位要求最高的月牙泉復(fù)涌,“月牙飛瀑“的勝景重現(xiàn)

注:文中圖片,除特殊標(biāo)注外,均來(lái)自圖蟲(chóng)創(chuàng)意。


責(zé)編:唐錦玲

來(lái)源:中科院地質(zhì)地球所