（水利工程专业论文）济南地区地下水评价与保护综合研究.pdf

中文摘要 济南地区地下水系统由于补给减少、水量超采、水质污染等原因，其自然生 态平衡状态受到较严重破坏，也威胁到泉群的正常喷涌和城市的供水安全。为科 学有效的进行地下水系统的保护，维持济南泉群正常喷涌，促进地下水的良性循 环，实现地区地下水的可持续利用，本课题以济南市六区三县一市为研究区域， 以2 0 0 3 年为现状年，在搜集大量基础资料的基础上，根据济南独特的地质构造 特点，系统地进行了地下水资源量和水质的综合评价。同时，深入的分析了当前 地下水开发、利用、管理、保护过程中存在的问题，继而因地制宜的提出对地下 水进行保护的综合措施，包括深化水资源管理体制改革、健全水资源管理制度、 建立科学合理的水价制度、调整地下水开采布局、建设回灌补源生态工程、优化 配置水资源、南部山区综合治理保护、污水处理及资源化、建设节水型社会、建 设地下水决策支持管理系统等，从而改善地下水环境，促进济南地区地下水系统 的健康循环，保障济南泉群的持续喷涌，最终实现人、水、自然的和谐发展 本研究将结合济南地下水保护行动计划的实施，为其提供技术支持和决策依 据，具有较高应用价值，必将产生显著的经济效益和社会效益。 关键词：济南地下水：系统评价；综合保护；优化配置；回灌补源 a b s t r a c t a sar e s u l to ft h er e d u c t i o no fs u p p y ，t h e e x c e e d i n ge x p l 0 1 t a t l o n a n dt h ep o l u t i o n t h eb a l a n c eo ft h eg r o u n d w a t e ro fj1 7 n a nh a sb e e n d e s t r o y e db a d l y ，a n dt h a ti m p e r i l st h es p e w i n go ft h es p r i n ga n d t h e s a f e t yo fw a t e rs u p p l y f o rt h es a k e so ft h es c i e n t i f i cp r o t e c t i o n ，t h e s p r i n g s s p e w i n g ，t h eb e n i g n c i r c u l a t i o na n dt h e s u s t a i n a b l e u t i l i z a t i o n ，t h i sd i s s e r t a t i o nw h i c hi sb a s e do nm a n yd a t ae v a l u a t et h e q u a n tit ya n dt h eq u a it yo ft h eg r o u n d w a t e r i n2 0 0 3f o rp r e s e n ty e a r ， t h ed i s s e r t a t i o nt a k es i xb o r o u g h s ，t h r e ec o u n t r e s a n do n ec l t ya s r e s e a r c hr e g i o n s f a r t h e rm o r e ，a n a l y z i n gt h o r o u g h l yt h ec u r r e n tc e n t r a l p r o b l e m si nt h ee x p l o i t a t i o n ，u t i l i z a t i o n ，m a n a g e m e n t ，p r o t e c t l o no i t h e g r o u n d w a t e r ，t h ed i s s e r t a t i o nb r i n gf o r w a r dt h ei n t e g r a t e dm e a s u r e s ， i n c l u d i n g t oi n n o v a t ea n dp e r f e c tt h ew a t e rr e s o u r c em a n a g e m e n t s y s t e m ，t ob u i l du pt h es c i e n t i f i cw a t e rp r i c es y s t e m ，t oa d j u s t t h e e x p l o i t a t i o nl a y o u t o ft h e g r o u n d w a t e r ，t o c o n s t r u c tt h ee c o t y p l c e n g i n e e r i n g o ff i l l i n gt h ew a t e rt ot h eg r o u n d ，t oo p t i m l z e t h e c o l l o c a t i o no fw a t e rr e s o u r c e ，t om a n a g ea n dp r o t e c ts y n t h e t l c a l l yt h e s o u t ha r e a t ou ti1i z e t h er a i nw a t e ra n ds u p p l yt h eg r o u n d w a t e r ，t o d i s p o s ea n dr e n e w a b l e t h ed i r t yw a t e r ，t oc o n s t r u c tt h es a v l n gw a t e rt y p e o fs o c i e t ya n dt ob u i l du pt h es u s t a i n a b l ed e c i s i o n m a k i n gs y s t e mo ft h e g r o u n d w a t e re t c t h r o u g ht h e s em e a s u r e s ，t h eg r o u n d w a t e re n t i r o n m e n t w 1ll b e i m p r o v e d t h e h e a l t h y c i r c u l a r i o no f g r o u n d w a t e r w i l l b e a c c e l e r a t e d a n dt h ec o n t i n u o u s s p e w i n g o 士。 s p r l n g s w l 儿b e e n s u r e d u i t i m a t e y ，t h eh a r m o n i o u sd e v e l o p m e n to ft h eh u m e n ，w a t e ra n d n a t u r ew i l lb er e a l i z e d t h er e s e a r c h，i n t e g r a t i n g t h e p l a no fj i n a n s g r o u n d w a t e r p r o t e c t i o n ，w i l lp r o v i d et h et e c h n i c a ls u p p o r ta n dd e c i s i o n st od e p e n d o n w i t ht h eh i g h e ra p p l i c a t i o nv a l u e ，t h er e s e a r c hw i l li n e v i t a b l y p r o d u c ed i s t i n c t e e o n o m i cb e n e f i ta n ds o c i e t a lb e n e f i t k e y w o r d s ：t h eg r o u n d w a t e ro fj i n a n ： p r o t e c t l o n ；o p t i m l z e d s y s t e m a t i ce v a l u a t i o n；c o m p r e h e n s i v e a l l o c a t i o n ；g r o u n d w a t e rr e c h a r g e 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究 乍出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标裴。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名_ ：塾垄嚣期：趔，皇。坦 关于学位论文使用授权的声裴 本人同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的印刷件 相电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权l i 东大学可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 做作者签名：曼毯：翎签名：雏虹日期： 山东大学硕上学位论文 第一章绪论 1 1 研究的目的和意义 济南地下水资源丰富，为城市的主要供水水源，地下水出露地表形成泉水，使济南 以“泉城”闻名于国内外。济南泉水为济南城市的发展做出了巨大的贡献，是济南的骄 傲。但是，随着济南社会经济的快速发展和人民生活水平的日益提高，需水量不断增大， 从而大量开采济南地区地下水，使地下水采补失衡，造成局部地下水超采，严重破坏了 地下水系统的自然生态平衡状态，泉水也多次停喷。泉水断流不仅影响到济南“泉城” 美誉，而且还造成济南市供水紧张和一系列环境问题，给济南市社会经济可持续发展战 略的全面实施带来了负面影响。 根据济南特殊的地质构造特点，地下水( 尤其是裂隙岩溶水) 是济南泉水的主要来 源，只有加强对地下水资源的保护，改善其补给条件，恢复地下水资源系统的自然生态 平衡，才能从根本上确保泉水的常年喷涌和水质的逐步改善。所以，本课题以济南地下 水为研究对象，在广泛搜集资料基础上，通过系统的地下水资源综合评价，因地制宜地 提出对地下水进行综合保护的对策措施，从而促进地下水的健康、良性循环，改善地下 水生态环境，确保泉群的常年持续喷涌，保障供水的安全，最终实现济南人、水、自然 的和谐发展。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国内研究现状 恢复并保持济南泉水正常喷涌自2 0 世纪8 0 年代以来一直是济南的重点和热点问题， 因此地下水问题的研究己引起学术界极大重视和关注，众多学者从不同角度、用不同的 科学方法进行了地下水的研究工作。 山东省地质环境监测总站的靳丰山等人在对济南地下水资源开采潜力进行分析的 基础上，根据济南地区地下水资源分布特征、开发利用程度、开采潜力分析及存在的问 题，提出开发利用规划区，包括可增强开采区、控制开采区和调减开采区。并提出了调 整岩溶水资源开采布局、控制开采量、实施泉水先观后用、开源节流、建立水资源保护 区、加强管理等措施。 合肥工业大学资源与环境工程学院汪家权教授在详细调查和研究济南泉域水文地 山东大擘碗士字位论义 黼麓皇皇舅皇曼曼蔓皇葛曼皇曼曼曼曼| 寰拦g 目鼍量曼曼曼曼曼邕篇黑舞詈皇曼曼曼曼曼皇邕删攀! s 皇量l l l l l l l l i 蝈量曼量曼曼e 曼蔓燃躺邕- 质资料的基础上，建立了非均质各向异性介质中的三维非稳定流数学模型，运用等参有 羧元技拳遴露数蓬衷解，势缀据2 0 0 1 年、2 0 0 2 年熬农文建震资精，识舅l 模型参数器数学 模型的拟合校难。 济南市环境保护科学研究所王志国等人在详细研究泉域地下水补给区水文地质条 佟瓣基疆上，僻韵遣蓬锖戆系统，褥李 绘嚣楚分凳三缀保护区，帮核心霖护嚣、塞接羚 给区和间接补给区，并应用环境承载力分析的理论方法，确定出核心保护区的环境承载 人口。 中藿矿藏大学徐军祥等人列鬏撂交鼯调查或采，分拆了寨域瓣溶逡下承琢j 毙静演弦 特征，认为自然和人为双重作用导致了泉域地下水补给、径流、排泄和水化学条件的改 交，弓l 发了泉水断漉、地下水降落漏斗、地表水体浮綮和地下水威霪下降等生态环境地 璇阿题。_ 并主张采取优纯泉域内外逢下承开采布两、入工调蓄幸 源、控露l 城区尚壹接替 给区扩展等主要措施来保持泉水喷涌和保护水环境。 1 。2 2 美擞地下承保护研究瑷状 美国的遗下水系统研究在国际上处鼍：颁先地位，两洋，美国黻初关心的地下承问题 主鼹是地下水资源的开发和利用。但是，随着开发强度增大，过量抽水、地下水水质退 纯篱阕题墨盏突爨。地下考( 资源熬逢一疹舞发对逡表痰秘溪泊、滋缝、河岸霹游叠缝区 的生物资源的影响问题已引起广泛关注。荚国地调所( u s g s ) 一赢关注变化的地下水问 题，过去开展了区域含水层系统分析( r a s a ) 计划、井源保护计划( w h p ) 、国家水质评价 谤翻( 瓣矗獬) 、霆家会终蠢蠡貘凑嚣诗麓( n c g m p ) 、戆下零资添诗翔( g w r p ) 等蠢今大垂建 下水计划，目的是解决当今与地下水有关的关键问题。 目前，美朦一些地方的地下水研究擞针对主要含水层系统，并舰划建立主簧含水层 系缝戆数字纯数摄痒。嚣农大范銎蘧瑾分毒翦多令含永羼系统孛逡褥骚究将楚今嚣美藿 进行地下水研究与保护的发展主题和方向。该主题的荧键问题包括以下五方面内容：地 下水衰竭、地下水与地表水的相互作用、淡水与咸水盼关系、地聪沉降、复杂地质环境 懿缝下承。 1 2 。3 歇服地下水保护现状 最近几年，欧洲国家为保护地下水瓷源做了不懈的努力。总的来说，欧洲鞭家地下 窳保护政策可麴为以下三类：立法( 懿减轻点源或瑟源污染，或建藏保护带) ；财致支 助( 如对采用推选的作物或农业技术的农民进行财政上的扶持) ；歼展针对性教育计划， 制定好的农业实践行为准则，并提供有关的咨询和信息服务。 山东，：学硕士学位论文 地下水水质保护的主要政策与措施包括建立保护带、建立执照制度、恢复已污染的 土地、与其它政策一起考虑的环境影响评价制度以及制定好的实践行为准则。在一些国 家政策中，恢复被污染的含水层并防止进步受到污染是未来的重要目标。关于地下水 水量方面的政策，主要的法律措施是执照发放政策，确定地下水取水量的上限，并开展 好的实践行为的教育计划。 1 3 存在的问题 从以上的资料可以看出，高等院校及广大的科技工作者对地下水的研究很多，并达 到一定的深度。但是，现有的研究绝大部分是针对济南泉域的岩溶水进行深入的分析研 究，成果、措施一般是从某一方面或几方面来研究问题的，具有一定得单一性和片面性。 而针对济南市辖区( 包括市6 区3 县1 市) 的全部地下水( 包括岩溶水和孔隙水) 的研 究则少有涉及。 而济南地下水系统是一个完整的、不可分割的系统，岩溶水系统和孔隙水系统互相 联系，互相影响，存在着重要的水力联系，任何把两者分割开来的研究就会导致结果的 片面性。因此，济南地区地下水研究必须以济南市辖区( 即市6 区3 县l 市) 多个含水 层的地下水为对象，根据济南泉水的特殊性，以裂隙岩溶水系统为研究重点，兼顾孔隙 水系统，采用系统地观点进行研究，因地制宜的运用科学的方法合理地进行水资源的综 合评价，深入的分析当前地下水开发利用过程中存在的主要问题，并针对性地提出全面、 综合的保护措施，从而实现地下水资源的可持续利用。该研究与今后美国进行大范围地 理分布的多个含水层系统研究的发展主题和方向是一致的，具有一定的前瞻性和先进 性。 1 4 研究的方法 以地下水资源保护为中心，以水资源管理、配置和节约为重点，坚持开源节流与保 护并重，通过采取强化管理、合理配置、高效利用、有效保护、涵养水源、节约用水、 人工回灌、科技支持等综合措施，保证供水及泉水常年喷涌，抑制泉水断流和水质恶化， 在保泉的前提下，逐步实现地下水的采补平衡，以地下水资源的健康循环，促进和保障 济南市社会经济的可持续发展，最终实现人、水、自然的和谐发展。 第二章济南市概况 2 1 自然地理 济南市位于鲁中山地之西北，依据太沂山地北麓和鲁北平原南部之一角，地理坐标 为东经1 1 6 。1 1 - 1 1 7 。4 4 ，北纬3 6 。0 1 - 3 7 。3 2 。面积8 1 5 4k 一，辖历下、市中、 槐荫、天桥、历城、长清等六区和平阴、济阳、商河、章丘等三县一市。 济南市南部为泰山山地，北部为黄河平原，地势南高北低，地形复杂多样。地貌区 划自南而北分为三区：i 区为低山丘陵构造剥蚀区，占全市面积的4 0 ；i i 区为山前平 原侵蚀堆积区，占全市面积的2 0 ；i i i 区为黄河冲积平原堆积区，占全市面积的4 0 。 地貌区划显示了地貌类型的区域规律性和地形条件的复杂性。 济南市属暖温带半湿润季风气候，春季干旱多西南风，夏季炎热多雨，秋季气爽宜 人，冬季寒冷多东北风。降雨有明显的季节性，汛期6 _ _ 9 月份占全年降雨量的7 0 9 6 ；降 雨在空间分布不均，全市多年平均降雨量6 6 5 m m ，自东南向西北递减，各县区有一定的 差异。全市历年平均气温1 4 2 ，7 月份最高平均气温2 7 4 ，1 月份最低平均气温一1 4 ，就区域而论，南部气温高，北部气温低。域内蒸发值大于降水值，相对差值呈现由 东南向西北的递增趋势，干旱指数为2 左右，无霜期为1 9 2 2 3 8 天。 2 2 社会经济 济南市是山东省的省会城市，是山东省政治、经济、科教文化中心。2 0 0 3 年末全市 总人口5 8 2 6 万人，全市耕地面积5 0 0 5 8 万亩，国内生产总值1 3 6 5 3 3 亿元，其中第 一产业为1 0 3 3 亿元，第二产业为5 9 9 6 8 亿元，第三产业为6 6 2 3 5 亿元，人均国内生 产总值2 3 6 3 2 元。社会经济状况见表2 - 1 。 表2 1济南市2 0 0 3 年社会经济情况统计表 项目单位济南市市辖五区 套丘长清平阴济阳商河 面积 k m z8 1 5 42 0 7 0 81 8 5 51 2 0 9 27 8 5 9 1 0 7 6 21 1 5 6 9 总人口万人 5 8 2 62 “4 69 8 5 55 2 7 43 6 1 25 2 2 55 8 5 4 耕地面积 万亩5 0 0 5 88 7 2 3 1 1 4 5 06 0 7 44 1 4 69 7 4 39 9 2 4 有效灌溉面积万亩 3 2 5 1 85 9 7 87 9 23 6 6 2 4 4 87 0 8 68 6 3 7 工业、服务业产值 亿元1 2 6 2 0 37 2 7 ，6 79 8 8 16 6 6 7 4 3 2 42 9 3 l2 8 3 0 农业产值 亿元1 0 3 33 0 5 63 6 9 9 2 1 1 31 5 42 6 1 35 7 0 9 山东j ：学硕十学位论文 2 3 河流水系 2 3 1 河流 济南市境内有三大水系，即黄河水系、小清河水系以及徒骇河马颊河水系。黄i 可水 系主要有玉符河、南大沙河、北大沙河、狼溪河、玉带河等河流，集水面积2 7 7 8 k m 2 ； 小清河水系主要有巨野河、绣江河、漯河等河流，集水面积2 7 9 2 k m 2 ：徒骇河马颊河水 系主要有徒骇河、德惠新河等河流，集水面积2 5 8 4 k m 2 。 2 3 1 1 黄河 黄河从平阴县旧县乡清河门进入济南市境内，流经平阴县、长清区、槐荫区、天桥 区、历城区及章丘市，于章丘市黄河镇的常家庄出境。流经济南市境内长度1 7 2 9 k m ， 其支流均从右岸汇入，入黄诸河总流域面积为2 7 7 8 k m 2 。 根据洛口水文站资料，黄河多年平均径流量4 3 5 亿岔，流量1 3 8 7 m v s ，输沙量1 0 5 8 亿吨，含沙量2 4 9 2 k g m 3 。研究表明黄河水与泉域岩溶水没有直接水力联系，与沿黄第 四系水关系密切，河水补给沿岸第四系孔隙水。 黄河水系主要支流有狼溪河、龙柳河、玉带河、平阴河、安栾河、孝里铺河、南大 沙河、北大沙河、玉符河等l o 条。 2 3 1 2 小清河 小清河是山东省的主要河流之一，位于黄河之南，发源于槐荫区的睦里闸，向东北 径流，至寿光县羊角沟入莱州湾，全长2 3 2 k m 。济南市辖段小清河长7 0 3 1 9 n ，流域面积 2 7 9 2 k m 2 。原小清河水源有上游玉符河汇集山区大气降水和低洼地带排泄的地下水、黄河 的渗水、济南诸泉的泉水，水质优良，是名符其实的“清河”。自二十世纪七十年代以 来，由于生活污水和工业废水未经处理大量排入小清河，远远超出小清河的自净能力， 致使小清河严重污染，小清河已成为济南一条总纳污河流。 小清河主要支流多在右( 南) 岸，为山洪及泉水河道；北岸支流很少，且较小，均为 平原坡水排涝河道。小清河主要支流有1 4 条，分别是：腊山河、兴济河、西太平河、 东太平河、西泺河、东泺河、全福河、大辛河、张马河、港沟河、赵王河、巨野河、绣 江河、漯河。 2 3 1 3 徒骇河 徒骇河属海河水系，是山东省一条大型排水河道，河型蜿蜒曲折坡度平缓，全长 4 2 7k m ，承担着山东西北地区的排涝及灌溉任务。徒骇河济南段长8 8 5k m ，主要流经 黄河以北的商河县。 出春天举硕i - 学位论文 群掌皇目皇蔓拦置_ i i i i 圈| 皇量曼量皇曼曼出舞鼎豳| 曼曼鲁! 量笪拦燃! 目曾罾皇 2 3 2 水库 滂煮枣娥摸较大魏农露存1 2 座，它嚣l 对于漭露泰豹安承及窳痒鼹圈黪农勰灌滠起 蓿重要作用。对减弱洪峰，调节径流，补充岩溶永也有着重要意义。济南市犬中型水库 见袁2 2 。 表2 。2 浚鬻豢主要承寝一菱表 流域面积总库容兴利庠容 名称位置水系流域用途 ( k i n 2 )( 万“)( 万m ) 犬站水库帝丘市大站树小清河薅巴灞河 4 4 02 2 3 39 6 1 灌溉 轻张永瘁章丘市枉家孝雩小清 霉匿野河 2 2 6n 4 84 4 0 灌溉 狨猫山水库历城区大龙堂小清河威野河 8 21 5 5 71 2 5 3 供水 纛清滚水库撬荫区常棋屯 黄河 s4 8 5 0 供求 鹩由水库天桥区鹳出黄河 矗0 74 6 0 0 供永 锦绣川水库历城区锦绣川黄河蕊符河 1 6 64 1 0 03 5 9 2 供水 纛睡求库掰城区傍富镶 黄河溅符浑5 5 71 2 o6 1 5 0供本 2 3 3 湖泊 2 3 3 1 必明湖 夫稠灌应予济毒枣l 嚣辕嚣蔻帮，嚣狡0 。4 6 5 k m ，一般瘩涤2 3 m , 蓄承耋1 0 0 万岔。 湖水主要来源予济南泉群排泄的地下水。现大明湖之水主要来自珍珠泉、王府池镶诸泉， 泉水在曲水亭处汇入百花洲，然后流入火明湖，湖水如汇波桥，滋集护城河水，入小清 游。迓足年，鞠大量污承蠡鼋滚入，大甏潮承质已寿轻嶷污染。 2 8 8 2 翻云湖 自云湖位于章丘市西北部，北距小潺河4 k m ，系剿绣江河3 5 k m 。潮呈东鼹向，为 长方形，长约7 5 k m ，宽约2 5 k m ，蟊捩1 7 4 k m ，平均求深l 越发右，最大滞鬻水量为 6 4 5 0 万m 3 。 2 。4 永文她矮 2 4 1 地鹱概况 济南市基岩出露面积较广，地层发育比较齐全，除缺失奥陶系上统、志留系、泥盆 系、石炭系下绕及三叠系馨，箕缝驽存爨露，楚层赉老至瑟谈次鸯：太杏赛泰出群，吉 生界寒武系、奥陶系( 下、中统) 、石获系( 中、上统) 、二叠系、中生界侏罗系、白 垩系、新生界第三系、第四系。 出衮夫学鳆掌位论立 济南市在大地构造上处于新华夏第二隆起带的鲁西隆怒与新华夏第二沉降带鲁两 北四黪的掰接地带。磺究区内构恣较麓单，以断裂构造为主癸特征，形成以古生代地鼷 为主体的托倾单籀擒遣。 单斜构造中发育有多条规模较火的n n w 向断裂，如：马山断裂、东坞断裂、文祖断 裂、禹纛出断裂等。上述n n w 囱断裂自东匈透大致平行分布，将单斜构造分割为四个断 块，聪瓣溶水系统越捌重要的控稍作用。 在不同地质时代发生多期地质构造运动，其中以中生代燕山期侵入活动最为强烈， 形残济瘩卷体。济南辫俸分毒在济耀专区j 都，鞭至玉餐河，东至王舍人艨，北过黄河， 南部与煲陶系灰岩接触，面积2 6 8 k m 2 。岩体呈椭闼形戳层状产出，岩往黻辉长者、闪侵 岩为主。 2 。4 。2 水文地震条搏 水文地质条件的形成和分布，受气候、地貌、岩性、梅逸等多种因素的带约，丽地 质构造又是决定因素。济南市水文地质条件比较复杂，不同构造地貌单元、不同地层搿 牲缀合，造成遣下窳豹形成、分蛮、斌存、运移赣塞拳程发蠢较大区剐，缝下求动态类 型各昴，使地下水水化学特征眈较复杂。根据含水介质的特点以及地下水在含水层中运 动、储存的特点，可划分出不同禽水层( 组) 及地下水类型( 袋2 - 3 ) 。 表2 3 禽水垂( 缱) 浸蟪下水类型一麓表 地下水类型 含水层( 组) 代号 主要岩性井( 孔) 出水量( o d ) 捡毅岩类 q 4粉砂及粉细砂 1 0 0 0 0 簿藩嚣夹骧酸盐塞岩 一般量( 万m 3 d )量( 万m 3 d )量( 万m 3 d )量( 万m d ) 旧县平阴 1 3 9 21 1 51 2 7 7 7 0 9 5 6 8 长清孝里 1 5 9 l1 5 9 l 4 9 3 l o 9 8 济南泉域 5 8 9 92 3 9 73 5 0 2 3 6 2 7 i 2 5 超采 白泉泉域 3 4 5 58 0 12 6 5 43 2 2 l- 5 6 7超采 明水泉域3 2 0 51 7 3 9 1 4 6 6 1 4 4 8 0 1 8 合计 1 5 5 4 25 0 5 21 0 4 9 0 9 4 9 8 9 9 2 3 3 2 山前冲洪积平原孔隙水系统地下水资源评价 3 3 2 1 系统边界 山前冲洪积平原孔隙水系统包括长清一济南一明水以北的全部山前平原区。地下水 系统东部边界为第四系冲洪积层与二叠系地层接触带，属于隔水边界；系统南部边界为 第四系冲洪积层与奥陶系地层或石炭系至二叠系地层接触带，一般为隔水边界，局部为 透水边界；西部边界为南大沙河南岸第四系冲洪积层与奥陶系地层接触带，属于隔水边 界；系统北部边界为小清河或黄河，一般为透水边界，局部是弱透水边界。地下水系统 面积1 5 7 6 4 8 m n 。 根据地下水系统内部水文地质结构特征、补径排条件变化及含水层富水性差异，地 下水系统可划分为南大沙河一北大沙河一玉符河山前冲洪积平原孔隙水系统及小清河 山前冲洪积平原孔隙水系统两个子系统。 3 3 2 2 补给量计算 山前冲洪积平原孔隙水系统地下水补给量包括大气降水入渗补给量、河水渗漏补给 量、水库渗漏补给量、山前侧渗补给量、岩溶水顶托补给量、黄河侧渗补给量及灌溉回 渗补给量。 ( 1 ) 大气降水入渗补给量 大气降水入渗补给量是指系统内大气降水入渗补给地下水的水量。采用下式计算 1 9 5 6 2 0 0 3 年系列大气降水入渗补给量。 q 朴气= p xdx f 山东，：学硕j 。掌位论文 式中：o 。，一年平均大气降水入渗补给量( 万m 3 a ) ： p 一年平均大气降水量( m a ) ； a 一年降水入渗补给系数( 无因次) ； f 一计算区面积( k m 2 ) 。 大气降水入渗补给系数( a ) 为大气降水入渗补给量与相应降水量的比值。降水入 渗补给系数受多种因素的综合影响，主要随地形、包气带岩性、地下水水位埋深、降水 特性、植被及前期土壤含水量等因素的变化而变化。采用地下水水位动态资料分析法， 利用1 9 8 0 2 0 0 3 年系列地下水位动态监测资料，选取资料系列长、代表性好、观测精度 高的观测井进行分析计算大气降水入渗补给系数。 按照1 9 5 6 2 0 0 3 年系列统计计算多年平均大气降水量，降水量有效系数以0 8 0 计。 地下水系统大气降水入渗补给量计算结果见表3 8 。 表3 - 8 大气降水入渗补给量一览表 降水入渗面积降水量 降水量 降水入渗补给量 计算区段 补给系数 ( k m 2 ) ( m a ) 有效系数 ( 万m 3 a ) 南大沙河一北大沙河一玉符河 0 2 42 9 8 8 06 5 5 0o 8 03 7 5 7 带 小清河上游 0 1 8 3 7 6 4 0 6 8 1 1o 8 03 6 9 1 6 7 巨野河一绣江河 o 2 24 7 4 4 06 5 5 30 8 05 4 7 1 3 9 漯河( 章丘区段) 0 1 84 2 6 8 86 5 2 1o 8 04 0 0 8 5 0 合计1 5 7 6 4 8 1 6 9 2 9 2 7 山前冲洪积平原孔隙水系统，多年平均大气降水入渗补给量为1 6 9 2 9 2 7 万m 3 a ， 即4 6 3 8 万m 3 d 。 ( 2 ) 河水渗漏补给量 当河道水位高于河道岸边地下水位时，河水渗漏补给地下水。采用下式计算河水渗 漏补给量： q * 月= k m x i l 式中：q * 目一年平均河水渗漏补给量( 万i l l 3 a ) ； k - 一河水渗漏段渗透系数( m d ) ； m 含水层厚度( m ) ： i 一地下水水力坡度( 无因次) ； l - 河水渗漏段长度( m ) ； 根据计算，山前冲洪积平原孔隙水系统多年平均河水渗漏补给量为4 2 6 5 4 3 万m 3 a ， 即1 1 6 9 万m 3 d 。见表3 - 9 。 山东大学硕士学位论文 表3 - 9 河水渗漏补给量一览表 系统河水渗漏补给量( 万m 3 a ) 备注 南大沙河一北大沙河一 南大沙河5 7 9 1 5 北大沙河 1 0 0 8 6 0 玉符河孔隙水系统 玉符河1 3 4 8 3 5 港沟河 8 7 4 9 小清河孔隙 巨野河 9 9 4 6 绣江河 1 0 2 1 3 1 水系统 漯河1 2 1 0 7仅计算章丘市内区段 合计 4 2 6 5 4 3 ( 3 ) 水库渗漏补给量 该地下水系统区域建有玉清湖引黄平原水库，水库蓄水渗漏补给地下水。根据实际 监测数据，计算玉清湖水库渗漏补给量为： q 糖= 2 7 7 7 6 5 万m 3 a = 7 6 1 m 3 d ( 4 ) 山前侧渗补给量 山前侧渗补给量是指发生在山区与平原区的交界面上，山区地下水以地下潜流的形 式补给平原区浅层地下水的水量。用达西公式计算： q 朴_ = k m i l 式中：q * r - 年平均河水渗漏补给量( 万3 a ) ； k 一河水渗漏段渗透系数( m d ) ； 崎水层厚度( m ) ； i 一地下水水力坡度( 无因次) ： l 侧向补给断面的长度( m ) ； 根据计算，山前冲洪积平原孔隙水系统多年平均山前侧渗补给量为2 1 9 5 1 9 万m 3 a ， 即6 0 1 万m 3 d 。见表3 一l o 。 表3 1 0 山前侧渗补给量一览表 河流名称山前侧渗补给量( 万m v a ) 备注 南大沙河一北大沙河 南大沙河冲洪积扇1 1 1 9 6 北大沙河冲洪积扇1 9 5 9 9 一玉符河孔隙水系统 玉符河冲洪积扇 2 1 4 6 4 港沟河山前倾斜平原4 6 2 3 小清河孔隙巨野河冲洪积扇 1 6 3 8 3 水系统 绣江河冲洪积扇 6 3 2 1 0西巴漏河冲洪积扇 漯河山前倾斜平原 8 3 0 4 4 合计2 1 9 5 1 9 山东，学硕j 学位论文 山前侧渗补给量为裂隙岩溶水系统地下水排泄量，为济南地下水系统中重复计算 量。因此，在山前冲洪积平原孔隙水系统中，山前侧渗补给量仅计算其值，不纳入总补 给量统计。 ( 5 ) 岩溶水顶托补给量 在白泉泉域裂隙岩溶水系统北部，岩溶水水位高于第四系孔隙水水位，岩溶水向第 四系孔隙水排泄，并穿过厚度6 0 7 0 m 的第四系后以泉的形式排泄，形成白泉泉水。根 据地下水动态长期观测资料，每年丰水期，白泉及其附近的井孔均自流，自流时间达2 3 月。利用岩溶水及孔隙水动态长期观测资料，计算岩溶水向第四系孔隙水含水层顶托 补给量为1 4 4 2 3 2 万m 3 a 。 q * 宴：1 4 4 2 3 2 万n 1 3 a = 3 9 5 万m 3 d ( 6 ) 黄河侧渗补给量 黄河为地下水系统内地上河，河道过水期间河水位高于两岸地下水水位，河道补给 孔隙水。采用下式计算黄河侧渗补给量： q - = q x l 式中：q * 一年平均黄河侧渗补给量( 万m 3 a ) ； q 一年平均单宽侧渗量( 万m 3 a k m ) ； l 侧渗长度( m ) 。 地下水系统内黄河测渗补给段长度l = 3 6 9 1 k i n ，根据黄河侧渗试验、监测资料，该 区段年平均单宽侧渗量q = 3 3 5 1 万m 3 a k m ，黄河侧渗补给量为： q * f = q l = 3 3 5 1 万m 3 a k m 3 6 9 1 k m = 1 2 3 6 8 5 万m 3 a = 3 3 9 万m 3 d ( 7 ) 灌溉回渗补给量 因小清河已污染，不适宜灌溉，地下水系统内灌溉回渗补给量主要是井灌回渗补给 量。井灌回渗补给量采用井灌回渗系数法进行计算。计算公式为： q 朴蠢= 1 3 井x q 井 式中：q * t 一年平井灌回渗补给量( 7 m 3 a ) ； b * 一井灌回渗补给系数( 无因次) ； q * 一年均灌溉用水量( 万m 3 a ) 。 根据地下水系统内岩性、地下水水埋深、灌水定额等确定井灌回渗系数b * 值，取 b # = o 1 3 。根据1 9 8 4 2 0 0 3 年地下水系统内井灌溉用水量统计，年均灌溉用水量为 1 6 9 8 9 6 0 了jd7 a 。 山东大学硕士学位论文 q * t = 井x q # = o 1 3 1 6 9 8 9 6 0 万m 3 a = 2 2 0 8 6 5 万m 3 a = 6 0 5 万m d 地下水系统灌溉回渗补给量为2 2 0 8 6 5 万m 3 a ( 即6 0 5 万m 3 d ) ，其中南大沙河一 北大沙河一玉符河孔隙水系统灌溉回渗补给量5 4 9 9 2 万m 3 a ( 即1 5 1 万m 3 d ) ，小清 河孔隙水系统灌溉回渗补给量1 6 5 8 7 3 万一a ( 即4 5 4 万m 3 d ) 。 ( 8 ) 地下水系统总补给量 山前冲洪积平原孔隙水系统地下水总补给量为： q 朴= q 扑，+ q * * + q 摩+ q 宴+ q * 黄+ q * _ = 2 8 8 6 0 1 7 万r a 3 a = 7 9 0 7 万m 3 d 地下水系统总补给量为2 8 8 6 0 1 7 万m 3 a ( 即7 9 0 7 万m v d ) ，其中南大沙河一北大 沙河一玉符河孔隙水系统补给量1 1 2 5 8 2 3 万m 3 a ( 即3 0 8 5 万m 3 d ) ，小清河孔隙水系 统补给量1 7 6 0 1 9 4 万m 3 a ( 即4 8 2 2 万m 3 d ) 。 3 3 2 3 地下水系统排泄量 ( 1 ) 潜水蒸发量 潜水蒸发量是指潜水在毛细管作用下，通过包气带岩土向上运动造成的蒸发量。根 据地下水系统包气带岩性、地下水水位埋深和植被状况，取潜水蒸发系数( c ) 平均值 为0 0 2 o 1 6 。则地下水系统潜水蒸发量为： 。 q 捧1 = 8 4 3 5 7 4 万m 3 a = 2 3 1 1 万m 3 d 其中南大沙河一北大沙河一玉符河孔隙水系统潜水蒸发量3 0 5 8 7 9 万m v a ( 即8 3 8 万m u d ) ，小清河孔隙水系统潜水蒸发量5 3 7 6 9 5 万m s a ( 即1 4 7 3 万m 3 d ) 。 ( 2 ) 河道排泄量 河道排泄量系当河水水位低于岸边地下水水位时河道排泄的地下水量。在枯水期， 地下水系统的小清河等河流的部分河段排泄地下水。地下水系统多年平均河道排泄量按 下式计算： q 摊r = k x m x i l 式中：q 捧r 一年平均河水渗漏补给量( 万m 3 a ) ； k 一一河水渗漏段渗透系数( m d ) ； m 含水层厚度( m ) ； l - 河水排泄段总长度( m ) ； 根据计算，地下水系统多年平均河道排泄量8 9 0 6 2 万m 3 a ( 2 4 4 万m 3 d ) ，其中 南大沙河一北大沙河玉符河孔隙水系统河道排泄量2 4 6 8 7 万m s a ( 即0 6 8 万m 3 d ) ， 小清河孔隙水系统河道排泄量6 4 3 7 5 万m 3 a ( 即1 7 6 万m u d ) 。 山东上学硕士学位论文 ( 3 ) 开采量 根据调查统计，地下水系统多年平均开采量为： q # * = 1 9 6 9 8 6 4 万m 3 a = 5 3 9 7 万m 3 d 其中南大沙河一北大沙河一玉符河孔隙水系统开采量4 9 7 8 6 7 万m 3 a ( 即1 3 6 4 万 m 3 d ) ，小清河孔隙水系统开采量1 4 7 1 9 9 7 万m 3 a ( 即4 0 3 3 万m s d ) 。 ( 4 ) 地下水总排泄量 山前冲洪积平原孔隙水系统地下水总排泄量为： q 捧= q * l + q # 胄+ q # * = 2 9 0 2 5 0 0 万m 3 a = 7 9 5 2 万m s d 其中南大沙河北大沙河玉符河孔隙水系统排泄量8 2 8 4 3 3 万m v a ( 即2 2 7 0 万 m s d ) ，小清河孔隙水系统排泄量2 0 7 4 0 6 7 万m 3 a ( 即5 6 8 2 万m s d ) 。 山前冲洪积平原孔隙水系统地下水补给量、排泄量见表3 - 1 1 表3 - 11 山前冲洪积平原孔隙水系统地下水赍源量汇总一览表 山前冲洪积平原孔地下水补给 蒸发及河地下水可开 现状开采量 地下水剩 道排泄量采量余开采量一备注 隙水子系统名称量( 万m j d )( 万m 3 d ) ( 万m 3 d )( 万m j d )( 万m 3 d ) 南大沙河一北大沙 3 0 8 59 0 6 2 1 7 9 1 3 6 48 1 5 河一玉符河 小清河 4 8 2 21 6 4 93 1 7 34 0 3 38 6 0 超采 合计7 9 0 72 5 5 5 5 3 5 25 3 9 7- o 4 5 超采 3 3 。2 4 水化学类型 地下水水化学类型比较复杂。水化学类型主要为h c 0 3 _ 七a 型水，由南向北依次出现 h c 0 广_ c a m g 、h c 吁卅g c a 、h c o 。n a m g c a 、h c o 广_ c a n a m g 型水等。矿化度一 般小于l g l 。 3 3 2 5 水资源评价 山前冲洪积平原孔隙水系统地下水总补给量为2 8 8 6 0 1 7 万m 3 a ( 即7 9 0 7 万m 3 d ) ， 总排泄量为2 9 0 2 5 0 0 万m v a ( 即7 9 5 2 万m 3 d ) ，排泄量略大于补给量，该地下水