济南泉域岩溶地下水三维等参有限元数值模拟

基于济南泉群研究区域岩溶水贮存和运动特征,建立了三维有限元数学模型,并利用等参有限元方法求解,再根据2001年、2002年的水文资料,识别模型参数,进一步对济南泉域内岩溶地下水的开采方案进行评价,探讨了济南市“保泉”与“供水”的可行性,为科学管理济南市泉群区域内地下水资源提供依据。      

济南泉域重点地段可视化三维地质模型建立

为深化对济南泉域的认识,运用已有钻孔、地质图、地形图及剖面图等多源地质数据,通过对钻孔数据、地质边界、DEM数据、断层数据以及辅助数据等多源数据进行耦合,对剖面进行CAD设计以完善空间信息,建立了济南泉域钻孔模型、断层模型、层面模型,采用Horizons-to-solids方法实现了实体模型的重构,最终完成了济南保泉三维地质建模。该模型实现了空间信息全方位、一体化显示,刻画了地质对象之间复杂的空间关系,解决了地质空间数据的查询、分析、计算与管理,为济南保泉工作提供了有力的地质依据。     

济南保泉供水数据库的建立及其功能简介

济南保泉供水数据库的建成,为及时预报地下水动态及优化调整地下水开采方案提供了一个信息管理系统。文中介绍了该数据的建库情况、开发功能模块及在保泉供水工作中的应用。     

地下水资源系统多目标管理模型与模糊带权二次规划方法

本文以济南地下水资源系统保泉供水管理课题为例,分析研究地下水资源系统多目标管理问题。首先建立起地下水资源系统多目标管理模型;然后利用模糊数学理论和权重概念,提出一种求解多目标决策问题的模糊带权二次规划方法,此方法可以同时解决互为竞争、互为矛盾的各目标之间的不可公度性和主次性问题。实际计算表明,所建立的模型和提出的方法具有较强的实用性和通用性。     

玉符河对济南岩溶水化学过程的影响研究

玉符河是济南岩溶地下水重要补给源,对济南保泉和供水具有重要意义。本文以2015年玉符河入渗补给试验为例,利用水化学和同位素方法分析了河水入渗对岩溶水矿物组分溶解及离子成分的影响、河水入渗后的渗流路径、影响范围等问题。结果表明,玉符河至城区泉群,水化学类型由SO₄-Ca-Mg型逐渐过渡到HCO₃-Ca型;河水的入渗导致岩溶地下水中方解石和白云石饱和指数减小,石膏的饱和指数几乎不变;水化学和同位素数据表明催马-蛮子庄一带岩溶水中河水比例为48%。在空间分布上,河岸东侧3km范围内河水入渗补给量占比可达50%。在河道东侧8km处,河水入渗补给量占比为5%。在靠近城区泉群一带,河水入渗补给量占比更低, < 5%。本次观测结果表明,河道补水尚未对城区泉群有明显影响。本研究为济南岩溶水资源评价和保泉方案的制定提供依据。     

济南张夏组灰岩岩溶地下水供水潜力探讨

济南南部广布巨厚张夏组灰岩,其中赋存优质丰富的岩溶地下水。出露众多泉水,其流量为800—8000m^3／d。该文通过简述济南地区张夏组灰岩岩溶地下水的赋存条件与水文地质特征,概略计算与评价其资源量,论证开发利用这一新水源的可行性,以期为济南供水与保泉开辟新途径。     

中国北方岩溶区地下岩溶水库-地表水库联合调蓄

从中国北方岩溶水资源环境动力系统特征出发 ,论证北方岩溶区地下岩溶水库地表水库联合调蓄的意义。以济南泉域为例 ,探讨了封闭千佛山断裂 ,开发西郊地下岩溶水库和地表水库联合调蓄 ,以达到保泉供水目的的可行性。结果表明 ,在中国北方岩溶区进行地下岩溶水库地表水库联合调蓄 ,将可有效地截取地表洪水 ,增加地下水开采量 ,调节地下水与地表水资源环境。从而为解决我国北方岩溶水资源紧缺问题提供一条有效途径。     

济南地区岩溶水系统核函数初探

本文运用系统理论观点,将线性系统分析方法引入岩溶水资源评价的研究。讨论了线性核函数分析与衰减分析、回归分析和卷积方程分析的区别与联系;用线性规划方法求得的核函数得到济南泉水系统响应的最佳预报方程,保泉条件下的允许开采量和反应系统作用的某些特征参数。     

溶洞地质体三维建模与注浆量定量分析

正地学建模技术是开展地质空间分析、地质现象解释、地质过程数值模拟、矿产资源评价、地下空间开发利用等的基础(王鹏等,2020)。随着我国城市轨道交通大规模建设,利用三维建模技术对地质进行更加准确、直观、有效的解译势在必行。复杂多变的地质环境不利于与地铁建设与运营,尤其是在岩溶发育的地层进行盾构施工时,     

第七届全国岩土工程实录交流会特邀报告——城市轨道交通典型工程地质问题分析及对策

对目前国内轨道交通建设城市的地质条件、成因等进行归纳、分区,总结分析了不同地质区域内城市轨道交通工程建设中的典型工程地质问题,并提出了工程地质风险的控制对策,研究成果对不同地质区域的城市轨道交通工程建设具有指导和借鉴意义。     

济南明水泉域岩溶地下水数值模拟及泉水水位动态预测

应用地下水模拟软件GMS建立山东济南明水泉域的三维地下水流数值模拟模型,对泉域内岩溶地下水进行数值模拟和水平衡分析,评价了泉域岩溶地下水资源总量和在保持泉水常年喷涌条件下的岩溶地下水可采资源量。在此基础上,应用时间序列分析法对泉水水位动态进行了预测。结果表明:明水泉域多年（2003-2014年）地下水补给量为1.23×108 m3·a-1,排泄量为1.36×108 m3·a-1,均衡差为-1.30×108 m3·a-1;模型预测未来20年泉水最低水位为55.65 m,最高水位为68.72 m,平均泉流量为34.6×104 m3·d-1。      

济南市岩溶泉域地下水化学特征与水环境演化

分析山东省济南市趵突泉泉域的岩溶地下水水化学特征与水环境,揭示各化学指标的区域分布特征、时间变化特征以及相互转化关系,总结出济南地区地下水环境现状与演化规律。结果表明:济南市岩溶地下水水化学类型自东南向西北沿流场方向为:HCO3?SO4-Ca→HCO3?SO4-Ca?Mg→HCO3-Ca→HCO3-Ca?Mg;地下水NO〖_3^-〗-N浓度总体呈增高趋势,总硬度和TDS浓度较高,农业种植区大量使用化肥农药和企业污染物的排放,是引起济南市岩溶地下水水环境问题的主要原因。      

Study on Jinan urban construction planning based on the protection of karst landscape

Study on urban construction planning based on karst landscape protection contributes to sustainable development of urban construction in karst area. Jinan is a city famous for karst spring water. Karst landscape plays a decisive role in urban construction. Through hydrogeological analysis, the distribution characteristics of karst mountain, cave, gully and flat dam in Jinan are analyzed. It is revealed that various karst landforms are involved in the spring circulation process to varying degrees. Some karst landforms have been destroyed in the process of urban construction and the karst landscape has been overexploited resulting in the direct or indirect weakening of spring water recharge and infiltration capacity and the decrease of spring water flow. Through the study of the principle of organic combination of karst landscape and urban construction planning, on the basis of protecting the ecological environment of the south, paying attention to the overall protection of the karst geomorphology system and the principle of accessibility of the karst landscape, the development countermeasures guided by urban planning are put forward based on karst landforms protection. On the basis of fully considering the special karst landform conditions in Jinan, the countermeasures are that the ecological control red line of urban construction planning should be set up based on karst mountains and valleys in southern of Jinan City. It is suggested that the bare carbonate rock continuous mountain foot line in the direct recharge area should be taken as the south control red line of urban development and included in the overall planning. The urban landscape is mainly displayed in the main axis based on karst mountains and springs, constructing East-West Axis-characteristic Landscape Belt along the Wufeng Mountain-Langmao Mountain-Hero Mountain-Qianfo Mountain-Long cave-Panlong cave-Jinping Mountain line and North-South Axis Landscape Belt along the Baotu Spring- Qianfo Mountain line, Baiquan-Panlong cave line, Baimai spring-Dajian Mountain line. Based on the karst river valleys and the river system, the urban spatial pattern is constructed, forming ecological corridor, restoring infiltration function of river. The form of urban construction should be shaped based on karst landform and the river system. The main form is semi-star like radiation type and the combination of central intensive type and zonal type. Based on the whole protection of karst geomorphology system and the scientific molding of karst landscape, the ecological landscape city with the symbiosis of spring and urban can be built.     

基于数字孪生理论的济南四维地质环境信息系统研发

将数字孪生理论应用到城市建设的地质工作中,并基于此打造一套四维地质环境信息系统。以济南泉域为例,根据已有的海量、多源、多比例尺、实时的城市地质数据,结合数字孪生理论,建立四维地质环境数据库和数字孪生模型,搭建地质环境实时监测网络,研发四维地质环境信息系统,从而实现城市地质数据挖掘分析,辅助政府在信息化、智慧化建设中的科学决策,推动创新技术支撑智慧城市建设。应用数字孪生理论,研发海量异构数据的全空间融合展示分析系统具有很好的发展前景。     

地铁施工对济南白泉泉群流量的影响

为研究地铁建设对济南白泉泉群的影响，在综合分析白泉泉域地质、水文地质条件的基础上，假定研究区岩溶强径流带位置及水力性质，利用FEFLOW软件建立地下水流数值模型。以规划地铁M1号线为研究对象，分析了济南东站、梁王站、梁王东站分别施工及3个站同时施工4种情景下，采用施工降水或施工降水+人工回灌两种施工方式对白泉泉群流量的影响。结果表明：单独采用施工降水的施工方式使得白泉泉群流量衰减，其中3个站同时施工对泉流量的影响最大，泉流量最大衰减达5.48%；各站分别施工时，济南东站对泉流量影响最大，泉流量较未施工时减少了0.043×10⁴ m³/d。采用施工降水+人工回灌的施工方式，能够有效缓解泉流量的衰减，各车站施工时的泉流量衰减由仅施工降水时的2.26%~5.48%降低至0.08%~1.21%。岩溶强径流带有利于地下水形成优势径流，促进白泉泉群补给，一定程度上缓解因地铁施工引起的泉流量衰减。     

岩溶地下工程地质环境影响区范围划定初步研究

在大量建设城市地下轨道交通及城市更新工程的背景之下,我国城市岩溶地质灾害日趋严重。文章以深圳市3个岩溶地面塌陷事件为例,开展岩溶地下工程地质环境影响区的划定研究。首先运用高频岩溶地下水气压力监测技术对工程影响实际范围进行监测分析,然后结合工程施工参数、岩溶塌陷主要影响因素与水文地质试验参数,采用定性分析和量化计算的综合研究方法,推导出岩溶地下工程地质环境影响范围理论计算经验公式。结果表明:岩溶地下工程影响范围主要与渗透系数、工程深度成正比,与土层厚度成反比,推导的半定量理论公式适用于岩溶承压水条件下,可快速为缺乏地下水监测资料的岩溶地区地下工程安全建设及城市防灾减灾工作提供依据。      

济南泉域岩溶地下水有机污染特征研究

对济南泉域岩溶地下水系统水质进行了系统的采样分析。结果表明,泉域岩溶水已普遍受有机物污染,有机污染物检出率高达93%。检出有机物多于5项的样品多分布于大中型企业附近。在所有检出的有机物中,有机氯农药类、卤代烃类检出率最高,分别达到60%、57.8%。尽管岩溶水有机污染较普遍,但有机物含量较低,仅局部地段存在有机物超标现象。泉域岩溶水有机污染特征受控于工业企业分布及地下水流场,在济南侵入岩体南缘附近形成了近长方形的岩溶水有机污染区,面积达156 km2。污染区南部地带是济南市工业集中区,灰岩浅埋,防污性能差。另外由于地下水径流方向与侵入岩体南缘线近垂直,进入灰岩含水层的有机污染物随地下水径流向北运移,造成埋藏于火成岩体之下的埋藏型岩溶水也受到污染。      

济南泉域边界条件、水循环特征及水环境问题

济南泉域是市区泉水的汇流及蓄水范围,在其北部城区中心地带出露趵突泉、黑虎泉、五龙潭和珍珠泉四大泉群。为更好地保护和利用济南泉域内岩溶地下水,文章对济南泉域的边界条件、岩溶主径流通道、地下水循环特征及水质变化几个敏感问题进行探讨。利用泉群流量相关分析、流场特征分析、回灌补源分析及自备井调查等手段,重新界定了济南泉域的东边界,将其北部透水段向东扩展至原边界以东约4 km。通过对钻孔岩溶分层统计及缓冲区分析,在山前地带沿党家庄－十六里河－千佛山断裂泉城公园方向地下埋深100~150 m发现一条补给四大泉群的岩溶地下水集中径流带。研究发现,五龙潭和珍珠泉以深循环为主,补给主要来自岩溶地下水,而趵突泉和黑虎泉同时受深循环和浅循环影响较大,趵突泉主要补给来自西部和南部岩溶地下水和地表水,除此以外黑虎泉在东南方向上还有一定量的岩溶地下水补给。目前岩溶水水质变差,南部岩溶裸露区,尤其水库河道周边地带,生态环境亟待治理。      

新水源开发与济南保泉供水

以城市水文精测与水质资源评价成果为依据,对济南市地表水、地下水、客水资源的开发前景进行了客观分析,指出合理开发泉域外下水,以地表水和客水作补充,乃济南保泉供水之根本途径。     

滇东岩溶区表层岩溶水源地特征及其开发利用

表层岩溶水源地是解决分散农村生活用水困难的重要水源，而且分布广泛，水质较好。但水源地含水介质的富水性不均匀，岩溶水动态变幅大，脆弱性突出，易受污染和生态环境变化的影响。由此，表层岩溶水源地生态环境建设及保护尤为重要。表层泉以池、管调蓄系统开发最为有效。表层富水块段适宜打浅井开发，建设庭院式供水工程。采用地质雷达验证地质认识，确定井位，是经济有效的技术手段。