加强地下水源的保护保持泉水常年喷涌

济南素有"泉城"之称,但又是一个资源型缺水的城市.根据济南市的水文地质条件,在分析趵突泉年水位变化特征的基础上,提出了加强地下水源的保护,增加地下水的补给量的保护对策.     

模型嵌套技术在济南趵突泉泉域数值模型中的应用

在地下水数值模型中,经常需要对某一重点区进行详细刻画,模型嵌套技术仅需对原有模型进行较小的修改,并不需要重新进行网格剖分,就可以达到网格加密的目的。该文在系统分析济南趵突泉泉域水文地质条件的基础上,采用地下水数值模拟软件GMS10.0,建立了覆盖趵突泉泉域的地下水流数值模型,利用更加灵活、高效的共享节点的嵌套技术,对济南西郊重点区域进行加密,并与未加密、全局加密的模拟结果进行对比。结果表明:LGR在提高加密区和非加密区模拟精度的同时,大大缩减了模型的运行时间,并减小了磁盘空间的占用。随着济南市地表水转化地下水工程的建设,LGR可以应用于对断裂、补源河流、回灌井等的精确刻画,更好的为社会、工程服务。     

基于小波分析的趵突泉地下水补给范围探讨

为查明济南趵突泉地下水补给范围以及市区、西郊对趵突泉的补给范围所占比例,选取2010—2020年趵突泉泉域20个地下水长期监测点的岩溶水位数据,采用交叉小波变换的方法对地下水位与降水量的时滞进行分析,并结合泉水的功能分区对趵突泉地下水补给范围进行探讨,计算市区、西郊对趵突泉的补给范围所占比例。结果表明：（1）随着地下水径流长度的增加,地下水位对降水时滞呈现增大的趋势,从78.58 d增大至129.22 d,济南西郊的时滞变化梯度大于济南市区;（2）玉符河下游地下水补给范围大,径流路径长,河流沿线地下水位对降水量的时滞大于两侧;刘长山−郎茂山−万灵山一带地下水径流路径较短,岩溶富水性较差,地下水位对降水量的时滞小于两侧;济南市区与西郊地下水存在水力联系;（3）选取趵突泉水位与降水量的时滞等值线为趵突泉补给范围的北边界,东边界为东坞断裂,西边界为马山断裂,南边界为地表分水岭,趵突泉的补给范围为1 390.54 km²。（4）济南西郊对趵突泉的补给范围为1 133.09 km²,市区对趵突泉的补给范围为257.45 km²,西郊和市区对趵突泉的补给范围面积比值为4.4∶1。     

不同地质背景下北方岩溶作用强度研究

岩溶作用过程可形成碳汇是不争的事实,为进一步探索不同地质背景对岩溶作用的影响机制,选取典型北方岩溶泉域−济南趵突泉泉域补给区为研究区,采用标准溶蚀试片法进行野外现场试验。结果表明,下伏岩性为花岗岩、碳酸盐岩、黄土、页岩的各试点平均溶蚀速率分别为：3.49、0.26、0.11、0.09 mg·cm⁻²·a⁻¹;碳酸盐岩、黄土、页岩分布区溶蚀速率大气 > 地表 > 壤中,且壤中部分呈随深度增加而降低的趋势,而在花岗岩分布区则呈完全相反。分析发现,土壤水与溶蚀速率相关性远高于CO₂,是北方岩溶区岩溶作用进行的限制因子。本研究结果有助于认识半湿润气候条件下岩溶碳汇机制,为北方其他岩溶区乃至整个同类型岩溶区相关研究的开展积累了经验。     

基于长期监测的济南趵突泉水文地球化学演化规律研究

为了做好泉水保护工作,文章基于济南趵突泉60多年水文地球化学监测数据,动态分析趵突泉水文地球化学演化规律。结果显示：济南趵突泉水中${\rm{HCO}}_3^{-}$、Ca2+分别为阴、阳离子优势离子,${\rm{SO}}_4^{2-}$、Cl−、Na++K+等占比逐渐增加,水化学类型以HCO3-Ca型为主,且呈现多元化、复杂化趋势;趵突泉水化学组分主要来源于水−岩作用,主要受碳酸盐岩和硅酸盐岩矿物风化溶解的共同作用,且呈现出向硅酸盐岩风化溶解偏移的趋势,Cl−存在除岩盐矿物溶解外的其他来源并逐年增加,石膏溶解作用产生的Ca2+、${\rm{SO}}_4^{2-}$浓度逐渐增加,指示了石膏溶解作用在不断增强。氯碱指数反映了趵突泉水存在反向阳离子交换作用,且枯水期较丰水期强。矿物饱和指数指示了趵突泉总体处于过饱和状态,且总体上丰水期较枯水期、平水期偏高。研究表明,济南趵突泉水文地球化学特征主要受水−岩作用控制,农业活动、生活污水和人工补源等人类活动因素在不同历史时期对趵突泉水化学组分产生影响。     

济南趵突泉泉域岩溶水硝酸盐污染特征及其来源识别

为有效防治硝酸盐污染,保障区域饮用水安全,识别硝酸盐的污染来源,在系统分析济南趵突泉水文地质条件的基础上,进行岩溶水取样调查,采用N、O双同位素技术,识别其泉域内硝酸盐的主要污染来源,并利用IsoSource模型定量计算各污染来源的贡献率。结果表明：趵突泉泉域岩溶水中硝酸盐主要污染来源有动物粪便与污水、土壤有机氮、化肥中的NH$_4^{+}$;其中动物粪便与污水来源贡献率最大,均值达到51.07%,其次是土壤有机氮和化肥,均值分别为25.21%、23.71%。