海底泉是一种特殊的泉,是从海底岩石空隙和沉积物中涌出来的地下水,和陆地上的泉相比,海底泉的特殊之处在于其露头位于潮间带或海底。海底泉是海底地下水排泄(SGD)的典型代表,同时也是海底地下水排泄的重要通道。因特殊的形成条件,海底泉成了地质信息的载体,在水文地质研究中具有重要意义;作为淡水资源,海底泉在古代就被发现和利用,如饮用水源、农业灌溉甚至工业用水;海底泉也往往因特殊自然现象,在当地形成特殊的社会文化和宗教文化,具备观光旅游价值。在国内已知的海底泉数量很少,相关的资料大多属于新闻类报道。本文在国家自然科学基金“福建前湖湾的海底地下水排泄及其水循环过程研究(No.41672226)”的资助下,对前湖湾海底泉的流量、补给区域及径流途径进行了研究,获得了以下主要认识:(1)流量评价。分别运用堰测法、渗流仪法和达西定律对海底泉流量进行了实测和计算。其中,利用堰测法进行5次试验,测得海底泉的平均渗流量为19.4 m3/d;利用渗流仪在海底泉露头处布设得到的12个测量数据,运用泰森多边形算法,计算获得海底泉的渗流量为28.3 m3/d。通过两个潮汐周期的水位计连续测量,结合2次渗透系数的测量,计算得到达西渗流速度的结果,表明涨潮时发生间断性海水入侵海滩表层沉积物的情况,相应地海底泉溢出中断,海底泉溢出海滩的有效时间是整个潮汐周期的7/9。综合上述三种方法的测量和计算结果,海底泉的实际排泄量介于15.1 m3/d至20.0 m3/d之间。(2)区域地下水化学特征。氢氧稳定同位素测试结果显示区域地下水主要补给源为大气降水,26个地下水的水化学类型相似说明含水层环境无异常变化。海底泉水与其他近岸地区的地下水及赤湖溪水差异较大,表明其具有特殊的补给途径;海底泉水中的222Rn活度高达86951 Bq/m3,远高出沿岸地下水的222Rn活度均值12438 Bq/m3,说明海底泉在形成过程中流经花岗岩裂隙,符合海底泉水的氢氧同位素值在坐标系中正向偏移的特征。(3)补给区域。区域构造资料显示海底泉处在北东向断裂与赤湖溪所在的北西向断裂交汇点,其补给区域为断裂带交汇区域内,即赤湖溪北岸的内陆地带。通过水化学类型和稳定氢氧同位素特征的比较,推测其主要补给区域为采样点G6、G9、G13、G17代表的近北西向条带状区域,大致为赤湖溪北岸古山-凤山一带,以大气降水直接入渗补给为主。(4)径流途径。研究区近北西向的断裂带,与上覆第四纪松散沉积物构成统一的地下水含水系统,由于该断裂带导水性良好,成为重要的集水廊道和导水通道,是海底泉的主要径流途径;近岸的第四纪松散沉积物存在两层粘性土隔水层,使得补给海底泉的地下水赋存于最底层的含水层且具有承压性;在潮间带,由于最底层含水层的隔水层顶板局部缺失,即存在“天窗”,加之东北向断裂带东侧断盘的凸起阻挡,导致承压水自流到海滩成为海底泉。高密度电法勘探结果显示,补给海底泉的绝大部分地下水是从海滩下面8 m～10 m的基岩裂隙和断层中排泄出来的。