济南水文地 质
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《济南泉域水文地质图》说明书编制说明全市地表水、地下水水位统一观测活动,由济南市水利局、山东省地质局第一水文地质队(801地质队)、济南市农业区划办公室联合发起,于1982年3月1日上午举行。
此前,济南市水利局邓珉副局长专门召开各区县水利局负责人会议,就各项工作做了具体部署,省801地质队有关同志参加。
市水利局、区划办技术组拟定“济南市统测水位技术要求和有关规定”,经省801地质队总工陈振鹏等同志审查修改后,提交各参加单位执行。
(附后)按照分工,市区及东西郊水源地,东郊工业区,由省801地质队负责组织观测。
外围农业区,由各区县水利局负责组织观测。
各区县所属公社水利站、打井队、各水库管理处、排灌站、河道工程管理单位承担具体观测任务。
这次水位统测活动,包括准备工作,先后参加1000多人,投入工日5000多个,共计完成观测点548处。
其中基岩深井261眼,第四系浅井246眼,水库、河道41处。
统测资料由各参加单位技术组负责整理、标图、校核、复查。
市水利局、区划办技术组负责全面审查。
对某些观测异常数据,根据水文地质单元、井孔岩性、附近地质构造、深浅层水位混合、河道排污渗透影响、水厂及矿坑排水漏斗区等,一一作了分析解释。
在勾绘地下水等水位线图时,分别予以处理。
完成“济南泉域水文地质图”。
参加人员有市水利局农业区划技术组赵延铸、闫昭秀、茅达海;省801地质队许庆山、贾久明、孙冠群;各区县水利局张文江、叶兴文、谷贺、宋光山等。
完成“济南市水资源初步评价”报告,由赵延铸撰稿,市区划办组织专家评审。
报告及评审审结论附后。
济南市水利局农业区划技术组一九八四年四月济南市统测水位技术要求和有关规定为了解济南地区地下水的水面形态和地下水的运动规律,在区内选择部分机井或民用井,进行地下水位的统一观测工作。
为使这项工作顺利进行,取得准确的第一手资料,特作如下规定,希尊照执行。
1、观测点的确定:市区统测井点,由省水文地质一队拟定,外围三县一区统测点,由省水文地质一队协助水利部门拟定。
地质及水文地质条件一、区域地质与构造济南地区位于鲁中山地和华北平原的交接地带,根据地下水的赋存条件和运动特征分为第四系孔隙水为主的黄河冲积平原水文地质区,包括黄河以北,及章丘区、历城区小清河以北地区,其他地区为以裂隙岩溶水为主的单斜构造水文地质区。
济南市水文地质单元分区见图1-1-1。
1、济南地质单元济南地区位于鲁中山地和华北平原的交接地带,根据地下水的赋存条件和运动特征,以黄河为界,黄河以南为泰山北部以裂隙岩溶水为主的单斜构造水文地质区(Ⅰ);黄河以北为以第四系孔隙水为主的黄河冲积平原水文地质区(Ⅱ)。
在以裂隙岩溶水为主的单斜构造水文地质区,古老变质岩系组成的泰山山脉为区域地表水和地下水的分水岭,古生界寒武系、奥陶系碳酸盐岩地层成单斜产状覆于变质岩系之上与地形倾向基本一致,向北倾斜,至北部隐伏于山前第四系地层之下,在北部平原地带下伏于第四系下面;市区及东、西郊有燕山期火成岩体大片分布;西部玉符河以西沿黄河地带和东梁王庄以北至章丘的埠村、文祖、普集一带,石炭、二叠系地层假整合于中奥陶系地层之上;多条北北西向断裂构造的切割,将该区又分为若干个即相互联系、又相对独立的水文地质单元,控制了该区含水层的空间分布规律、地下水的运动、循环条件及富水状况。
根据地下水运动循环条件,自西往东,依次划分为平阴水文地质单元(Ⅰ1)、长(清)-孝(里)水文地质单元(Ⅰ2)、趵突泉泉域水文地质单元(Ⅰ3)、白泉泉域水文地质单元(Ⅰ4)和明水泉域水文地质单元(Ⅰ5),以及山前倾斜平原水文地质区、黄河冲积平原水文地质区的商河水文地质区(Ⅱ1)、济阳水文地质区(Ⅱ2)(见图4-2-1)。
2、济南泉域地质条件泉域位于鲁西台背斜之泰山穹窿体的北缘,在山前倾斜平原与黄海冲积平原的交接地带。
自泰山山脉的长城岭向北,由中低山、丘陵逐步过渡到山墙倾斜平原和黄河冲积平原。
区内出露岩层有南向北依次为太古界变质岩、古生界寒武系石灰岩、页岩、奥陶系白云质灰岩、石灰岩、泥质灰岩及石炭-二叠系砂岩、砂页岩。
济南泉水成因与保护研究摘要:作为山东省省会的济南,是山东的政治、经济、科技、文化、教育、旅游中心,1986年被列入国务院公布的第二批历史文化名城。
[1]研究区地处泰山背斜北翼及黄河冲积平原,济南泉域是一个相对封闭的地下水系统。
现代地质工作者普遍认为济南泉水来源于南部山区裸露灰岩直接降雨入渗及第四系间接入渗,经过城区单斜灰岩,遇侵入岩隔水涌出地表。
本文通过研究市区地层,构造等区域地质环境及研究区自然地理概况浅析泉水来源,并了解各个部分在系统中的功能。
重点根据一系列资料通过补给、排泄平衡原理分析泉水影响因素,主要是重点补给区降雨量、间接补给区入渗补给、济东地下水人工开采等。
并提出一系列相对应的经过论证切实可行的保泉措施。
关键词:地层系统功能影响因素保泉措施济南七十二名泉享誉天下,[2]自古被誉为泉城。
市区有大小泉池百余处。
趵突泉、黑虎泉、珍珠泉、五龙潭四大泉群[3]是济南泉水的主要组成部分,其他的则“隐居”于济南辖区内的其他地方。
其中趵突泉被誉为”天下第一泉”。
珍珠泉的景观更是被人们形容为”跳珠溅雪碧玲珑”。
泉水是济南重要的旅游资源,但是由于城市的发展,大量抽取地下水,导致地下水位连年下降。
本文通过对济南地区岩层结构,构造等地质条件的研究来判断整个地下水系统。
1水文地质条件中国全球岩溶分布广泛,南北方岩溶系统差异很大。
所谓岩溶系统是指有明确边界,以岩溶网络为介质,具有输入、储存、运移、输出、调节岩溶水物质、能量、信息功能,存在基本统一的水动力场,水化学场的岩溶地下水体系[4]。
根据地形地貌、地层岩性、地质构造等地质条件将济南划分三个水文地质区。
[5]黄河冲积平原孔隙水水文地质区,泰山背斜北翼岩溶水水文地质区和山前冲洪积平原孔隙水水文地质区。
1.1泉水系统边界条件系统南边界:地层岩性和地貌特征等确定。
西自岗新庄—桃花峪,经黄山顶至长城岭,东至东坞断裂。
系统北边界:通过地层岩性和水文地质条件确定。
基本以燕山期侵入岩和石炭、二叠煤层等透水性极差的岩石为界。
济南市处于鲁中山地与鲁北平原的过渡地带,市境以南的玉皇顶(1532米),是鲁中山地、也是山东的最高峰。
境内山地呈扇形环绕在泰岱的西北部,南高北低。
最南部的长城岭,构成了本市与泰安市、莱芜市的分界线,同时也构成了汶河水系与小清河、玉符河的分水岭,最高点(摩天岭)为988.8米。
市区西北部为黄河,黄河与山前冲洪积平原之间有小清河,两河均为不对称水系,右岸多支流,左岸无支流或支流少而短。
山前洪积、冲积地貌比较发育。
济南现在的地貌形态,是长期经受内外营力作用演变的结果,特别是在白垩纪燕山运动,基性至中性岩浆岩大量侵入,在市区、历城、章丘最为活跃,形成了济南岩体、沙沟岩体、唐冶岩体、西杜庄岩体、鱼山岩体、张家庄岩体、流海岩体、荆山庄岩体、茶叶山岩体、大有岩体、驼沟岩体等;同时火山强烈喷发,在历城十里铺到章丘的魏化林、章丘东北部到邹平,火山岩覆盖于二叠系及侏罗系地层之上。
伴随着岩浆岩的侵入与火山岩的喷发,产生了大面积的升降、较大的断裂与局部的穹状隆起,南部以大幅度的上升为主。
喜马拉雅运动在本区对燕山运动有继承性,进一步破坏并改造了原有形态,基本形成今日之地貌。
在喜山期,约在上新世或更早,有一个地壳相对稳定时期,高处经受剥蚀,低处接受沉积,形成了一个夷平面,即鲁中期地面。
后来地壳活动加强,继续产生断裂与大面积的上升运动,断裂使鲁中期地面进一步变形,而上升幅度不均匀,上升量约500~1000米。
泰山上升幅度最大,北部、西北部小,使地面向北、北西倾斜,形成泰山穹隆。
该地面在市内应以长城岭为代表。
在齐河—广饶深大断裂以北继续下降,本市北部接受了第三系沉积。
到第三纪末期或第四纪初期,升降渐缓,直至最后稳定,使地面强烈剥蚀堆积,又形成一个夷平面,即临城期地面。
此地面与后来的两级阶地两者很难区分,多数留有残丘。
更新世中、晚期以来的外力作用,不仅使其表面广泛发育残积层,冲洪积物很发育,厚度可达近百米。
到全新世地壳又有过小幅度的动荡,在巴漏河、玉符河、东沙河等地,形成了两级阶地。
济南泉水的形成原因济南泉水的形成原因济南南部山区,为泰山余脉,自南而北有中山、低山、丘陵,至市区变为山前倾斜平原和黄河冲积平原的交接带,高差达500多米,这种南高北低的地势,利于地表水和地下水向城区汇集。
在地质构造上,南部山区属泰山隆起北翼,为一平缓的单斜构造。
由于北侧断裂切断,形成许多断块,其中千佛山断块是构成城区泉群的构造基础。
山区以前震旦系变质岩为基底,上布有1000多米厚的寒武系和奥陶系石灰岩岩层。
岩层以3~15度倾角向北倾斜,至市区埋没于第四系沉积层之下。
在漫长的地质年代,这些可溶性灰岩,经过多次构造运动和长期溶蚀,岩溶地貌发育,形成大量溶沟、溶孔、溶洞和地下暗河等,共同组成了能够储存和输送地下水的脉状地下网道。
市区北部为燕山期辉长岩~闪长岩侵入体,质地细密,岩质坚硬,隔水性能好。
千佛山断块西有通过纬一路的千佛山断层;东有穿过解放桥和老东门的羊头峪断层,这样就组成了东西北三面阻水岩体,构成了三面封闭的排泄单元。
南部山区,在灰岩出露和裂隙岩溶发育的地方,吸收了大量的大气降水和地表径流,渗入地下形成了丰富的裂隙岩溶水。
这些裂隙岩溶水,受太古界变质岩的隔阻,沿岩层倾斜的方向,向北作水平运动,形成地下潜流,至城区遇到侵入岩岩体的阻挡和断层堵截,地下潜流大量汇聚,并由水平运动变为垂直向上运动,促进了岩溶发育和水位抬高,在强大的静水压力下,地下水穿过岩溶裂隙,在灰岩和侵入岩体的接触地带及第四系沉积层较薄弱处夺地而出,涌出地表,形成天然涌泉。
济南泉水的历史:南泉水,具有悠久的历史。
《春秋·桓公十八年》有“公会齐侯于泺”的记载,记述公元前694年鲁桓公与齐襄公在泺水相会之事。
泺水之源,即今之趵突泉。
北魏地理学家郦道元在《水经注·卷八·济水二》中描述道:“泺水出历(城)县故城西南,泉源上奋,水涌若轮。
”金代,有人立一方《名泉碑》,列举了济南七十二名泉。
此后,便有济南“七十二泉”之说。
济南市处于鲁中山地与鲁北平原的过渡地带,市境以南的玉皇顶(1532米),是鲁中山地、也是山东的最高峰。
境内山地呈扇形环绕在泰岱的西北部,南高北低。
最南部的长城岭,构成了本市与泰安市、莱芜市的分界线,同时也构成了汶河水系与小清河、玉符河的分水岭,最高点(摩天岭)为988.8米。
市区西北部为黄河,黄河与山前冲洪积平原之间有小清河,两河均为不对称水系,右岸多支流,左岸无支流或支流少而短。
山前洪积、冲积地貌比较发育。
济南现在的地貌形态,是长期经受内外营力作用演变的结果,特别是在白垩纪燕山运动,基性至中性岩浆岩大量侵入,在市区、历城、章丘最为活跃,形成了济南岩体、沙沟岩体、唐冶岩体、西杜庄岩体、鱼山岩体、张家庄岩体、流海岩体、荆山庄岩体、茶叶山岩体、大有岩体、驼沟岩体等;同时火山强烈喷发,在历城十里铺到章丘的魏化林、章丘东北部到邹平,火山岩覆盖于二叠系及侏罗系地层之上。
伴随着岩浆岩的侵入与火山岩的喷发,产生了大面积的升降、较大的断裂与局部的穹状隆起,南部以大幅度的上升为主。
喜马拉雅运动在本区对燕山运动有继承性,进一步破坏并改造了原有形态,基本形成今日之地貌。
在喜山期,约在上新世或更早,有一个地壳相对稳定时期,高处经受剥蚀,低处接受沉积,形成了一个夷平面,即鲁中期地面。
后来地壳活动加强,继续产生断裂与大面积的上升运动,断裂使鲁中期地面进一步变形,而上升幅度不均匀,上升量约500~1000米。
泰山上升幅度最大,北部、西北部小,使地面向北、北西倾斜,形成泰山穹隆。
该地面在市内应以长城岭为代表。
在齐河—广饶深大断裂以北继续下降,本市北部接受了第三系沉积。
到第三纪末期或第四纪初期,升降渐缓,直至最后稳定,使地面强烈剥蚀堆积,又形成一个夷平面,即临城期地面。
此地面与后来的两级阶地两者很难区分,多数留有残丘。
更新世中、晚期以来的外力作用,不仅使其表面广泛发育残积层,冲洪积物很发育,厚度可达近百米。
到全新世地壳又有过小幅度的动荡,在巴漏河、玉符河、东沙河等地,形成了两级阶地。
从水文地质学的角度分析泉的形成和分类济南市在重新审定七十二名泉的同时,从地理和旅游的角度划分了十大泉群。
它们是:济南市区趵突泉泉群、黑虎泉泉群、珍珠泉泉群、五龙潭泉群以及市区以外的济南东郊白泉泉群,章丘明水百脉泉泉群,历城彩石玉河泉泉群,历城柳埠涌泉泉群,长清万德袈裟泉泉群,平阴洪范池泉群。
十大泉群均属广义的“济南泉群”。
从水文地质学的角度划分,以趵突泉为代表的市区“四大泉群”实际是一个泉群,属狭义的“济南泉群”。
它们同一个水源、同一个补给区,统称“趵突泉群”,其补给区称“趵突泉泉域”。
柳埠涌泉泉群和万德袈裟泉群位于市区“四大泉群”的补给区,即趵突泉泉域,各个小泉子彼此没有水力联系,两个小泉群之间也没有水力联系,但这些泉水沿河道渗漏,最终流向市区泉群。
以白泉为代表的济南东郊白泉泉群,也是同一个水源、同一个补给区,其补给区称“白泉泉域”。
彩石玉河泉群位于白泉泉群的补给区,即白泉泉域,这些泉水沿河道渗漏,最终流向白泉泉群。
因大量开采,白泉泉群常年断流。
以百脉泉为代表的章丘明水泉群,其补给区称“明水泉泉域”。
该泉域地跨淄博、章丘两地,其类型与趵突泉、白泉泉群和泉域完全相同,同属济南市三大泉群、三大泉域。
以洪范池为代表的平阴洪范泉群,位于长城岭以南,地表水地下水自成体系,皆流向大汶河,其泉群类型与历城彩石玉河泉群相同。
洪范泉水并非直接流去大汶河,而是沿途渗漏,补给孔村—孝直水源地,亦即石横电厂水源地。
泉是地下水天然露头地下水从固定地点自然流出地表就叫泉。
井也是地下水的露头,地点固定,但不是天然露头,也不流出地表,不能叫泉。
河道出现明流地点不固定,丰水期出现在上游,枯水期出现在下游,虽是地下水天然露头,但不叫泉水,而叫河水。
河槽或岸边常年流水的固定点也叫泉。
天然的湾坑或水塘,水面与附近地下水位相同,但肉眼看不出流动,仍不叫泉,而叫“湾”或“塘”。
有人会问:济南市区的五龙潭、舜井、官家池、章丘明水的东麻湾、西麻湾,平阴的洪范池名称都不带“泉”字,为什么归类为泉呢?因为它们的实质是泉,符合泉的定义,只是泉口垒砌和修饰形式不同罢了。
济南各泉域的界定济南地区的岩溶水自东向西划分为明水泉泉域、白泉泉域、趵突泉泉域和长孝水源地四个单元。
各泉域几乎囊括了山区全部地下水。
各泉域在排泄区分别以文祖断层、东梧断层、千佛山断层为界。
马山断层以西为“长孝水源地”(详见泉域示意图)。
各泉域在中上游的分界线,属变质岩、寒武系闭合流域的,以分水岭为界。
断层两侧都是奥陶系石灰岩的,要用统一观测岩溶水区域水位的方法,编制等水位线图加以确认。
当然,找出的地下水分水岭(泉域边界)与地质构造、岩层含水性、岩浆侵入等因素也应该吻合。
趵突泉泉域马山断层与千佛山断层之间的奥陶纪纯石灰岩分布区,由于石灰岩裂隙岩溶十分发育,具有广泛的储水空间,就像一个巨大的地下水库,接受多方来水。
其中包括分布区本身降雨垂直入渗补给、上游洪水过境沿河渗漏补给、上游基流侧向补给。
这里说的“上游”指北大沙河流域、玉符河流域、兴济河流域的上游。
可以说这个“水库”囊括了三个流域的地下来水和部分地表水渗漏。
沿着一定的水力坡度流向趵突泉。
也正是因为具有“水力坡度”,与泉口承压水头存在压差,如上所述,五龙潭泉口是趵突泉泉域内的最低点,不管流域内降水少到什么程度,最低泉口不会干涸。
各流域水情说明如下:北大沙河小崮山拦河坝(现在的大学城人工湖)以上属“闭合流域”。
上游洪水与雨洪过后的河道基流,越过坝址溢洪道,部分洪水泄入黄河,其余沿河渗漏。
渗入马山断层以东、分布在长清城关、平安店一带的大片纯石灰岩地区,变成岩溶地下水。
向西受马山断层阻挡,往北受黄河水顶托,岩溶水只能向西郊运动。
请看以下数字:1982年3月1日统测水位,北大沙河入黄河口的黄河水位是29.89米,玉符河入黄河口的黄河水位是29.11米。
济平公路两侧岩溶地下水位由西往东是:名庄30.15米、藤屯29.53米、杜庙29.55米、丰齐29.28米、古城28.96米、峨嵋山水厂28.71米、大杨庄水厂28.86米、趵突泉26.63米。
数据表明黄河水及河床泥沙持水层,至少在玉符河以西对岩溶水有顶托作用。
济南市地下水的赋存与分布均受地质构造、地层岩性、地貌及气象水文等自然因素综合控制。
南部隆起区基岩裸露;北部沉降带广布巨厚的黄河冲积层;中部山前过渡带冲洪积物向北延展并与黄泛冲积层交错相接。
区内地势自南而北由低山、丘陵过渡到平原,地下水赋存于各水文地质单元之中。
市境南部由太古界泰山群变质岩系组成基底,盖层总体倾向为北,倾角5~12度,由南往北依次展布寒武系、奥陶系石灰岩,岩层一般为单斜产状,褶皱不显,断裂发育,至山前逐渐隐伏于第四系之下;市区北部下伏中生代燕山期辉长岩、闪长岩,东、西郊的北部地区下伏古生界石炭、二叠系含煤地层,与奥陶系灰岩成假整合接触;新生界第四系松散堆积层广布于山前倾斜平原。
其中南大沙河、北大沙河、玉符河、巨野河、绣江河和漯河形成冲洪积层。
市境以北有齐(河)广(饶)东西向隐伏大断裂。
区内断裂有三组:北北西向的东梧断裂、千佛山断裂、石马断裂、平安店断裂和马山断裂,近南北向的炒米店断裂,北东向的港沟断裂。
这些断裂对济南地区地下水的分布、运移具有一定的控制作用。
变质岩山区,基岩裸露,表层普遍存在风化带,含孔隙—裂隙潜水,一般富水性不大。
因处于岩溶水系统的至高部位,地下水位往往仅表现为降水补给,浅部循环,短途排泄,雨后以表流和地下径流形式流入岩溶水分布区,成为岩溶水的间接补给区。
寒武、奥陶系广布于南部山区及山前地带,呈东北—西南条带状分布。
南侧的山地丘陵石灰岩裸露,且降水量较大,地表溶蚀现象明显,溶沟、溶槽、溶蚀裂隙普遍发育,地下岩溶裂隙发育亦较好,而且连通性强,为地下水直接补给区。
主要为大气降水补给,赋存裂隙岩溶地下水。
在明水、历城和长清以北,地势逐渐低平,奥陶系灰岩大致向北倾伏于石炭、二叠系之下,地下裂隙岩溶发育,地下水接受南部裂隙岩溶水的径流补给,在受到煤系地层或岩浆岩体阻隔时,水位回升而富集,在济南、明水一带地势低洼处或构造有利出露部位,上涌成泉排泄,形成本区裂隙岩溶水的承压排泄区。
济南地域气象水文介绍济南市地处中纬度地带,属北温带湿润大区鲁潍区。
为温暖半湿润季风性气候,春季干燥少雨,夏季炎热多雨,秋季天高气爽,冬季寒冷干燥。
据济南气象台提供的1951年以来的资料,按气温、降水量、蒸发量、风向风速、湿度和气压等气象要素和冻土情况简述如下:2.1气温济南市气温七月最高,一月最低,年平均气温为14.3℃,累年极高气温为42.5℃(发生在1955年7月24日),极低气温为-17.9℃(发生在1953年1月17日),从每年气温统计值来看,其气温呈逐渐增加的趋势。
2.2降水量济南市年平均降水量为669.3mm,年最小降水量为320.7mm,年最大降水量为1283.4mm(1973年),累年月最大降水量为504.5mm(发生在1962年7月),一日最大降水量为298.4mm(发生在1962年7月13日);一日最大降雪量为190.0mm(1971年3月2日);一年之中降水主要集中在六、七、八月份,多以暴雨形式降落,三个月的降水量占全年降水量的65%。
2.3蒸发量据统计资料,累年月平均蒸发量一月份最小61.1mm,六月份最大为340.3mm,年平均蒸发量2263.0mm。
2.4湿度与气压绝对湿度,月平均为8.54毫巴,各月的大小不均,七月份平均为18.93毫巴,冬季最小为3毫巴以下,相对湿度月平均为57.33%。
气压平均为1010.5毫巴,一月份最高为1021.2毫巴,七月份最低为996.5毫巴。
2.5风速与风向济南地区主要以SSW风向为主,累年极大风速为33.3m/s(发生在1951年7月21日),风向W,最大月平均风速为26.3m/s,最小月平均风速为1.0m/s。
2.6冻土据济南气象台1954~1970年资料,年间最早冻结日期为十二月中旬,最晚为第二年的二月中旬,一般在一月上旬开始冻结:最早解冻日期为一月上旬,最晚为三月上旬,平均为二月上旬。
最长连续冻结日数为81天(1966年12月8日~1967年3月6日),最短冻结日数为13天(1964年1月12日一24日),平均连续冻结日数在30天左右。
趵突泉什么原理
趵突泉是中国济南的一处著名泉水景观,也是济南泉水的代表
之一。
趵突泉之所以能够源源不断地涌出清澈的泉水,是因为它所
处的地质构造和水文地质条件所决定的。
首先,趵突泉之所以能够不断涌出泉水,与其所处的地质构造
密不可分。
趵突泉位于济南市区的中心地带,地处济南盆地的东北部,盆地地势较为平坦,地质构造上属于构造活跃的断陷盆地,地
下水系统发育。
在这样的地质构造下,地下水能够充分积蓄并形成
丰富的地下水资源,因此趵突泉才能够源源不断地涌出泉水。
其次,趵突泉所处的水文地质条件也是泉水涌出的重要原因。
济南地处暖温带季风气候区,雨水充沛,气候湿润,这为地下水的
形成提供了充足的水源。
同时,济南盆地地下水层呈扇形展布,地
下水丰富,水位较高,形成了丰富的地下水资源,趵突泉便是在这
样的水文地质条件下才能够涌出清澈的泉水。
除此之外,趵突泉所处的地质构造和水文地质条件也使得泉水
具有特殊的物理化学特性。
趵突泉泉水呈碳酸钙型,水质清澈透明,口感甘甜清爽,这与地下水长期在地下岩石中溶解、吸收了各种矿
物质后形成的特殊地质环境密不可分。
总的来说,趵突泉能够源源不断地涌出泉水,是由于其所处的地质构造和水文地质条件所决定的。
地下水的充足积蓄和特殊的物理化学特性,使得趵突泉成为了济南泉水的代表之一,也成为了济南市的一大自然景观。
通过对趵突泉形成原理的了解,我们不仅可以更加深入地认识济南的地质地貌,也能够更好地保护和利用这一宝贵的自然资源。
浅析济南市地下水水质现状摘要:为了保证济南市能有良好发展,需要有关人员能准确的分析出济南市地下水在水质方面的现状,并结合城市历史发展情况、地理环境因素等方面的情况,全方位的分析出水质各方面的特点,从而为济南市地下部水质的治理、管控提供扎实依据。
本文就济南市地区地下水水质的现状进行了分析。
关键词:地下水;水质;济南地下水质量因素不仅关系着城市的发展情况,更关系着城市中每个居民的身体健康情况,在济南市发展中逐渐出现了地下水水质方面出现了一定程度的污染,需要水质方面的调查人员通过使用现代水质检验手段,全面的掌握地下水各方面的情况。
1济南市目前地下水情况分析1.1济南市自然换浆概述济南市位于我国山东省之中的中东部地区,有着“泉城”的美称,从济南的发展来看,济南处在我国南方地区,因而济南有着较好的气候,四季轮转交替分明,其春季以及夏季持续时间较长,而其秋季以及冬季持续的时间比较短,并其在夏季之中不仅环境温度较高,同时还会伴随有大量的降雨,但持续时间的较短的秋季以及冬季之中气候比较寒冷并且整体比较干燥。
从详细的自然环境数据方面来看,济南市全年之中的平均温度数值在14摄氏度左右,济南市全年累积的总降雨量达到613毫米。
济南市水资源相对较为丰富,在济南市的范围存在着黄河水系以及小清河水系两条水系,这两条水系不仅丰富了济南市的地表水资源,同时还能为济南市地区的地下水资源提供补给,让城市地下水资源的充盈。
在两大水系的滋养使得济南地区的出现了护城河以及大沙河、秀江河等河流。
在利用水资源促进城市发展的进程中,济南市利用现代科技并结合了各个地区的具体水文环境建造了十二座大小不一的水库,从而强化对于水资源的利用质量。
在实际的运用中这些水库起到了对水资源良好的调节作用。
1.2水文以及地质方面的条件分析每个地区在水文方面情况都不尽相同,同时自然环境之中的众多因素都能对自然环境产生影响,比如济南市所在地区的气候环境因素、地貌环境因素、地形构造因素等等方面自然环境因素都会对水文环境质量产生影响,其中地质构造方面的因素对于水文条件的形成以及发展有较为突出的影响。
地质及水文地质条件一、区域地质与构造济南地区位于鲁中山地和华北平原的交接地带,根据地下水的赋存条件和运动特征分为第四系孔隙水为主的黄河冲积平原水文地质区,包括黄河以北,及章丘区、历城区小清河以北地区,其他地区为以裂隙岩溶水为主的单斜构造水文地质区。
济南市水文地质单元分区见图1-1-1。
1、济南地质单元济南地区位于鲁中山地和华北平原的交接地带,根据地下水的赋存条件和运动特征,以黄河为界,黄河以南为泰山北部以裂隙岩溶水为主的单斜构造水文地质区(I);黄河以北为以第四系孔隙水为主的黄河冲积平原水文地质区(II)。
在以裂隙岩溶水为主的单斜构造水文地质区,古老变质岩系组成的泰山山脉为区域地表水和地下水的分水岭,古生界寒武系、奥陶系碳酸盐岩地层成单斜产状覆于变质岩系之上与地形倾向基本一致,向北倾斜,至北部隐伏于山前第四系地层之下,在北部平原地带下伏于第四系下面;市区及东、西郊有燕山期火成岩体大片分布;西部玉符河以西沿黄河地带和东梁王庄以北至章丘的埠村、文祖、普集一带,石炭、二叠系地层假整合于中奥陶系地层之上;多条北北西向断裂构造的切割,将该区又分为若干个即相互联系、又相对独立的水文地质单元,控制了该区含水层的空间分布规律、地下水的运动、循环条件及富水状况。
根据地下水运动循环条件,自西往东,依次划分为平阴水文地质单元(I ])、长(清)一孝(里)水文地质单元(1)、趵突泉泉域水2文地质单元(13)、白泉泉域水文地质单元(14)和明水泉域水文地质单元(15),以及山前倾斜平原水文地质区、黄河冲积平原水文地质区的商河水文地质区(II1 )、济阳水文地质区(II2)(见图4-2-1)。
2、济南泉域地质条件泉域位于鲁西台背斜之泰山穹窿体的北缘,在山前倾斜平原与黄海冲积平原的交接地带。
自泰山山脉的长城岭向北,由中低山、丘陵逐步过渡到山墙倾斜平原和黄河冲积平原。
区内出露岩层有南向北依次为太古界变质岩、古生界寒武系石灰岩、页岩、奥陶系白云质灰岩、石灰岩、泥质灰岩及石炭-二叠系砂岩、砂页岩。
基于长期监测的济南趵突泉水文地球化学演化规律研究柳浩然 1,2,张文强 1,2,刘 文 1,2,马雪莹 1,2,关 琴 1,2,张海林1,2(1. 山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队, 山东 济南 250014;2. 山东省地质矿产勘查开发局地下水资源与环境重点实验室, 山东 济南 250014)HCO −3SO 2−4SO 2−4摘 要: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、Ca 2+分别为阴、阳离子优势离子,、Cl −、Na ++K +等占比逐渐增加,水化学类型以HCO 3-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Ca 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。
关键词:趵突泉;水文地球化学;演化规律;矿物饱和指数中图分类号:P641.3 文献标识码:A 文章编号: 1001 − 4810 ( 2023 ) 05 − 1061 − 13开放科学 ( 资源服务 ) 标识码 ( OSID ):0 引 言济南趵突泉被称为“天下第一泉”,是“泉城”济南的城市名片,是我国典型的北方岩溶泉之一[1]。
济南地区岩溶地下水资源丰富,是当地工农业生产和人民生活的重要水源,泉水对济南地区生态调节及社会经济发展具有重要意义[2−3]。
水文地质
济南市地下水的赋存与分布均受地质构造、地层岩性、地貌及气象水文等自然因素综合控制。
南部隆起区基岩裸露;北部沉降带广布巨厚的黄河冲积层;中部山前过渡带冲洪积物向北延展并与黄泛冲积层交错相接。
区内地势自南而北由低山、丘陵过渡到平原,地下水赋存于各水文地质单元之中。
市境南部由太古界泰山群变质岩系组成基底,盖层总体倾向为北,倾角5~12度,由南往北依次展布寒武系、奥陶系石灰岩,岩层一般为单斜产状,褶皱不显,断裂发育,至山前逐渐隐伏于第四系之下;市区北部下伏中生代燕山期辉长岩、闪长岩,东、西郊的北部地区下伏古生界石炭、二叠系含煤地层,与奥陶系灰岩成假整合接触;新生界第四系松散堆积层广布于山前倾斜平原。
其中南大沙河、北大沙河、玉符河、巨野河、绣江河和漯河形成冲洪积层。
市境以北有齐(河)广(饶)东西向隐伏大断裂。
区内断裂有三组:北北西向的东梧断裂、千佛山断裂、石马断裂、平安店断裂和马山断裂,近南北向的炒米店断裂,北东向的港沟断裂。
这些断裂对济南地区地下水的分布、运移具有一定的控制作用。
变质岩山区,基岩裸露,表层普遍存在风化带,含孔隙—裂隙潜水,一般富水性不大。
因处于岩溶水系统的至高部位,地下水位往往仅表现为降水补给,浅部循环,短途排泄,雨后以表流和地下径流形式流入岩溶水分布区,成为岩溶水的间接补给区。
寒武、奥陶系广布于南部山区及山前地带,呈东北—西南条带状分布。
南侧的山地丘陵石灰岩裸露,且降水量较大,地表溶蚀现象明显,溶沟、溶槽、溶蚀裂隙普遍发育,地下岩溶裂隙发育亦较好,而且连通性强,为地下水直接补给区。
主要为大气降水补给,赋存裂隙岩溶地下水。
在明水、历城和长清以北,地势逐渐低平,奥陶系灰岩大致向北倾伏于石炭、二叠系之下,地下裂隙岩溶发育,地下水接受南部裂隙岩溶水的径流补给,在受到煤系地层或岩浆岩体阻隔时,水位回升而富集,在济南、明水一带地势低洼处或构造有利出露部位,上涌成泉排泄,形成本区裂隙岩溶水的承压排泄区。
该区地下水赋存条件良好,上游补给面积大,降水多,水量充沛,为裂隙岩溶水的强富水地段。
以碎屑岩为主的石炭、二叠及侏罗系地层,分布于章丘、郭店及长清以北一带,在构造上位于泰山隆起向济阳拗陷的倾伏部位。
石炭系为一套砂、页岩夹煤层及石灰岩相间的煤系地层,覆盖于奥陶系灰岩之上。
因砂、页岩裂隙不发育,石灰岩层厚度薄,岩溶发育较差,岩溶裂隙水不甚富。
其补给源以接受奥陶系裂隙岩溶水顶托补给为主,在地形低洼及构造发育地带亦往往成为奥陶系裂隙岩溶水之排泄带。
二叠系、侏罗系的砂、页岩及砂砾岩具微弱的孔隙、裂隙,赋存不丰富的孔隙、裂隙水。
其中二叠系奎山段砂岩及侏罗系砾岩孔隙发育相对较好,在裸露区接受降水补给,径流排泄于山前地带,并隐伏于冲洪积层之下。
除降水补给外,还接受第四系孔隙水补给,故富水性相对较强,成为此区具一定供水意义的主要含水层。
章丘县东北部的长白山为火山岩分布的低山丘陵,火山岩气孔不太发育,裂隙发育亦差,所以仅赋存不丰富的孔洞裂隙水。
其来源唯大气降水。
由于该区地势山高坡陡,降水大部呈表流形式泄于沟谷,地下水多沿地形坡降运移,水位浅,流泄较快,不易蓄存,所以赋存条件差,地下水贫乏。
在侵入岩分布地带,如济南北郊辉长岩体、沙沟闪长岩体、茶叶山辉长岩体等处,岩石结构致密,质地坚硬,很少裂隙,风化层薄。
地下裂隙水赋存条件差,地下水贫乏。
平原区广泛分布第四系沉积物,岩性松散,孔隙发育,赋存孔隙水。
在山前地带分布着冲洪积层,多有黄土状粘性土或砂性土组成。
间夹透镜状碎石层,地下水赋存条件不好;北部平原区冲积层几经黄泛沉积而成,岩性松散,具较好的蓄水空间,富水性较强。
地下水以大气降水补给为主,沿黄尚接受黄河侧渗补给,山前冲洪积层径流和河川径流的侧渗也是补给源之一。
黄河冲积平原深层地下水,赋存于第四系及上第三系的松散岩类孔隙中。
含水层分布广,埋藏深度大,层次多,单层厚度薄,累计厚度大,颗粒较粗,孔隙发育,有较好的蓄水空间。
此类地下水静压力大,水头高,但运移迟缓,径流途径远,补给困难,可供开采的资源有限。