泰安岩溶水水质演化规律分析

山东省肥城断块岩溶水系统地下水水化学特征及演化分析张文强 1,2，滕　跃 1,2，唐　飞 3，王金晓 1,2，许庆宇 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, 济南 山东 250014；2. 山东省地下水环境保护与修复工程技术研究中心, 济南 山东 250014；3. 山东省地质矿产勘查开发局第五地质大队, 泰安 山东 271000）Ca 2+Mg 2+HCO 3−SO 2−4HCO 3−Ca (Mg )HCO 3·SO 4−Ca HCO 3·Cl −Ca SO 4·HCO 3−Ca SO 4·NO 3−Ca SO 4·HCO 3−Ca ·Na Cl ·SO 4−Ca ·Na Cl −SO 2−4NO −3摘　要：地下水是肥城地区最主要的供水水源，近年来受到工农业生产、煤矿开采、闭坑、矿井排水等人类活动影响，肥城地区地下水动力场及化学场都发生了变化，为查明地下水的环境质量状况，文章在研究水文地质调查和样品采集分析基础上，综合运用数理统计方法、水化学方法（Piper 三线图、Gibbs 模型、矿物饱和指数、离子比例分析）等，探讨肥城断块地下水水化学特征及演化规律。

结果表明：（1）研究区地下水均呈弱碱性，、、和为主要离子，主要来源于方解石、白云石及石膏溶解；矿物饱和指数表明方解石和白云石绝大多数处于饱和状态，石膏和岩盐矿物呈溶解未饱和状态。

（2）区内岩溶水化学类型主要为型，其次为型和型。

孔隙水主要为型、局部出现型。

河流水化学类型相对复杂，包括型、型等。

（3）区内地下水中、和含量相比1999年、2013年显著升高。

裂隙水及岩溶水水质整体较好，局部呈点状变差，孔隙水及河水水质普遍较差，影响区域地下水水质的主要因素有化肥施用、禽畜养殖、生活污水下渗以及煤矿排水等。

关键词：岩溶水系统；地下水；水化学特征；演化规律；肥城断块中图分类号：P641.3 文献标识码：A 文章编号: 1001 − 4810 （ 2023 ） 05 − 1047 − 14开放科学 （ 资源服务 ） 标识码 （ OSID ）：0 引　言我国北方岩溶水具有分布面积广、动态稳定、水量丰富、水质良好等自然属性[1]，为解决城市供水、保障工农业生产发挥着支撑性作用[2]。

泰安市岱岳区供水水源地概况：泰安市岱岳区供水水源地，地下水类型为隐伏岩溶水，面积为320km2。

第四系含水层为中、粗砂夹卵石或砾石，下奥陶系白云质灰岩和中奥陶系泥灰岩特别发育，为本区主要含水层。

基岩地下水补给是大气降水和地表水体通过第四系冲、洪积层渗入补给。

地下水埋深20m左右。

岩含水层为第四系覆盖，该区灰岩岩溶发育，补给来源有大气降水、侧渗、河道渗漏补给及井灌回归补给等。

水源地多年平均资源量3328万m3，年平均可开采量2295万m3。

该区域出露地层较全，主要有前震旦系、寒武系、奥陶系、第三系、第四系。

其中前震旦系变质岩出露较广，寒武、奥陶、第三系地层均隐伏于第四系以下，按含水岩石的孔隙裂隙性质，泰城区的地下水可分为三个类型：一是孔隙水，主要分布在山前冲洪积扇，山前倾斜平原冲洪积层中；二是裂隙岩溶水，主要赋存于奥陶系中下统白云质灰岩、石灰岩、寒武系上、中、下统的灰岩中，裂隙岩溶发域，具承压性质；三是裂隙水，主要分布在前震旦系片麻岩及混合岩的风化裂隙和构造裂隙中。

基准水位的确定2.1 基准水位在分析地下水位警戒线之前，首先要确定基准水位。

基准水位就是在保证地下水在开采过程中生态环境不遭受破坏的最低水位。

2.2 基准水位的确定方法基准水位的确定可以采用两种方法，即地下水位动态模拟分析法和含水层厚度比例法，以两种方法确定的水位作为研究区初步的基准水位。

然后根据研究区的特点，通过保护地下水质、防止环境地质灾害等约束条件进行调整，综合确定研究区最终的基准水位。

（1）地下水位动态模拟分析法以划定满负荷开采（即地下水开采量等于评价的划定区可开采量）为条件，模拟不同保证率降水量情况下的研究区地下水位动态特征。

在降水量等于95%保证率的情况下，所得出的年最低地下水位定为该研究区的基准水位。

初始水位的确定分以下两种情况：一是对于尚未充分开发的研究区，即现状地下水开采量小于多年平均地下水可开采量，还有增采潜力的研究区，以现状水位作为初始水位；二是对于已经充分开采，多年平均地下水开采量与地下水的可开采量基本平衡的研究区，以及已经超采的研究区，用已经充分开采但未超采情况下的多年平均水位作为初始水位。

浅谈泰山泰安的水资源及其利用2012-10-14 07:52:24| 分类：默认分类| 标签：|字号大中小订阅1、泰山的降雨量与地下水泰山雄伟壮丽，河溪纵横，植被茂密，自然资源丰富。

泰山脚下为大陆性季风型气候，而泰山则既有季风型气候特点，也有高山型气候特点，属半高山型湿润气候。

这就决定了泰安市区四季分明，雨量集中于盛夏于初秋；泰山主峰没有明显的四季划分，只有冬半年和夏半年之分，雨量明显偏多。

泰山降雨量与植物雷同，也是呈垂直分布，海拔高度越高，降雨量越多，在十八盘一带年均为1400多毫升，是周边地区的1.3－1.5倍。

市区年平均降雨量为706.6毫米，山顶则高达1106.9毫米，1964年最多达1847.8毫米。

故而形成泰山河溪纵横，飞泉叠瀑的地表水景观，并顺流到山麓，形成泰城城区地下水主要补充源。

泰山形成于25亿年前的太古代，长期沉沦于沧海中，上面沉积了两千多米厚的沉积岩，后来升出海面后逐渐被风化与剥蚀。

泰山主峰及其周围暴露出了花岗片麻岩来的泰山基岩，而山麓及其周围则残留下5亿年前在大海中所形成的古生界寒武系、奥陶系沉积灰岩地层，这里储存着大量的地下水。

花岗片麻岩透水性差，没有含水地层，所以地下水很少。

主要水源是降水入渗到薄土层中的水及通过裂隙发育入渗到岩石中的水，均在较低部位渗出成泉。

故形成泰山泉水众多，且山多高水多高，但水量较少的特点，只有在断层破碎带或山脚下才储存着较为丰富的地下水。

按水文地质类型，泰山山区及泰安地区可分为：山丘基岩裸露型与盆地第四系覆盖型两大类。

主要蓄水构造为Ⅰ级阶地下伏沙砾石富水层和碳酸岩系100米埋深以内的裂隙岩溶发育带。

地下水贮存资源约10亿立方米。

变质岩系裸露山丘区属贫水区，分布着浅层风化带弱裂隙水。

山前地带裂隙水埋深5—15m，出水量较少。

碳酸岩、夹页灰岩裸露区，埋深储藏着裂隙岩溶水，水位埋深一般在10-30m，高岗地带在100m以上。

山前斜地带的Ⅱ级堆积阶地，分布着弱孔隙水，水位埋深在3m以下。

山东省泰安市东武水源地环境地质问题及防治对策探讨由于人类工程经济活动对地质环境条件的破坏，引发了东武水源地地下水污染、第四系孔隙水和地下岩溶水水位持续下降，水源地部分地段浅层岩溶发育，地下岩溶水开采活动还可能引发岩溶塌陷。

文章通过分析东武水源地的环境地质问题的成因，提出了防治对策。

标签：东武水源地；环境地质问题；防治对策东武水源地位于泰安市城区南约30km的大汶口镇，面积约44km2，是日供水量5.6万立方米的大型水源地①。

水源地于2000年运营，开采区分布于东武驾庄村至大侯村一带，主要向泰安市西部城区供水，现状供水量1～2万立方米/天。

由于人类工程经济活动对水源地地质环境的影响，导致地下水环境污染、第四系孔隙水和地下岩溶水水位持续下降，地下岩溶水开采活动还可能引发岩溶塌陷。

1 地质环境概况1.1 地形地貌东武水源地位于大汶河冲洪积平原，地形平坦开阔，地面高程85～100m。

地表水系有牟汶河、柴汶河、大汶河等。

水源地东部牟汶河和柴汶河汇合处下游900m建有大汶口拦河坝。

1.2 地质条件1.2.1 地层水源地发育地层有古生界寒武-奥陶系、古近系、新生界第四系。

（1）寒武-奥陶系：主要岩性为寒武系长清群馒头组页岩、泥岩、砂岩，九龙群张夏组和炒米店组灰岩，崮山组灰岩夹页岩，三山子组白云岩，厚度约1000m；奥陶系马家沟群灰岩、白云岩，厚度约650m。

（2）古近系官庄群：朱家沟组：岩性为灰质砾岩、巨砾岩夹紫红色砂岩、泥岩，厚9.9～68.8m；大汶口组：岩性为红色泥岩、灰色泥岩夹石膏和盐岩、泥灰岩，自南向北逐渐变厚，厚5.4～78m。

（3）第四系：沂河组：岩性为中粗砂、砾砂及卵砾石，厚2～10m。

临沂组：岩性为粉土、含卵砾中粗砂及卵砾石，厚度7.3～26.4m。

1.2.2 构造水源地发育近东西向、北西向、近南北向及北东向断裂构造，主要控制断裂为F1、F5、F24、F68。

F1断裂为水源地北部隔水边界，走向近东西，被后期断裂多次错断。

文章编号:1009-0258(2001)03,04-0086-06泰安—旧县水源区岩溶水开采与地质环境的关系高宗军1,孙文广1,唐蒙生1,武新岭1,刘明1,韩云龙2,程锡良2(1.山东省泰安市地质环境监测站,山东泰安　271000;2.泰安水文资源勘测局,山东泰安　271000)摘要:泰安—旧县水源区岩溶水因高强度开采,1989年起岩溶水降落漏斗和第四系孔隙水疏干区范围迅速扩大,同时产生大面积的地面塌陷和地裂缝,岩溶水水质也趋于劣化。

而在1993年关闭主要岩溶水开采井之后,岩溶水水位得以回升,水质变好,地面塌陷和地裂缝灾害减弱,并呈准稳定状态,说明合理开采地下水可以有效地保护地质环境。

关键词:岩溶水;水源区;开采强度;地质环境;山东泰安中图分类号:P641.134;P641.69 文献标识码:A图1　泰安—旧县水源区主要地质灾害分布图Fig.1　Distribution of major geological hazardsin T ai ′an -Jiuxian water s ource area1—泰山岩群;2—下寒武统;3—中寒武统;4—上寒武统;5—下奥陶统;6—中奥陶统;7—古近系;8—塌陷集中分布范围;9—地裂缝及建筑物破坏点;10—孔隙水重污染区;11—岩溶水重污染区1　区域水文地质条件泰安—旧县水源区位于泰山山前冲洪积平原,地势北高南低,自然坡降6‰±。

大地构造位置属中朝准地台鲁西断块隆起之泰莱断陷盆地西缘。

该水源区的范围与泰安—旧县断块大体一致,后者呈北宽南窄的楔形,北侧发育NEE 向的泰山断裂,东西两侧分别为NNW 向的岱道庵断裂和洪沟断裂(图1)。

断块内第四系冲洪积层较发育,厚度一般为20～40m ,与古生界地层呈不整和接触(图2)。

由于古生界灰岩埋藏浅,构造发育,水动力条件活跃,因此该断块岩溶裂隙发育。

据钻探揭露,在岩溶发育最强烈的98～108m 标高地段,岩溶发育率可达8%～12%,构成强岩溶水。

第39卷第2期2020年4月中国岩溶Vol.39No.2Apr.2020CARSOLOGICASINICA泰安市城区—旧县水源地岩溶地面塌陷历程及影响因素分析吴亚楠1，2（1.山东省地矿局岩溶塌陷防治重点实验室，山东泰安271000；2.山东省第五地质矿产勘查院，山东泰安271000）摘要：文章总结泰安市城区—旧县水源地内岩溶塌陷的发生发展历程，综合前人研究成果及最新的野外调查统计结果，对影响研究区岩溶塌陷的分布及影响因素进行了剖析，探明了岩溶塌陷的发育条件及诱发因素。

结果表明：(1)研究区内岩溶塌陷主要发生在岩溶发育较强、断裂带附近、土层厚度小于30m 的区域；发生塌陷区域的土层结构以二元结构为主，其次是多元结构；塌陷大多发生在汛期，尤其是在大型降雨之后；(2)强烈的地下水开采活动引发的岩溶水大幅度波动是塌陷发生的最主要诱发因素，且岩溶地下水位在基岩面附近波动时最易引发塌陷；外界对土体的扰动也对塌陷有一定的影响，泰安城区旧镇铁路交汇处的塌陷与列车行车震动有密不可分的联系。

综合分析以往岩溶塌陷的研究方向和程度，建议今后的研究重点应为塌陷过程演化监测与模拟、塌陷预警预报方法探索及数据库建设。

关键词：岩溶地面塌陷；发育条件；诱发因素；旧县水源地中图分类号:P642.2文献标识码:A文章编号:1001-4810（2020）02-0225-07开放科学（资源服务）标识码（OSID ）：0引言岩溶塌陷是全球广泛分布的地质灾害，据不完全统计，全球已有16个国家存在严重的岩溶塌陷问题，引发了国际社会的普遍关注。

泰安市是山东省岩溶塌陷地质灾害较为严重的城市之一，自20世纪60年代至今，岩溶塌陷地质灾害不断发生，造成了严重的经济损失和社会影响［1-2］。

岩溶塌陷是指岩溶洞隙上方的岩、土体在自然或人为因素作用下引起变形破坏，并在地面形成塌陷坑（洞）的一种岩溶动力地质作用与现象。

其成因复杂，影响因素众多［1，3-5］。

第17卷第2期2019年4月Vol.17No.2Apr.2019南水北调与水利科技South-to-North Water Transfers and Water Science&TechnologyDOI：10.13476/ki.nsbdqk.2019.0049邓启军，李伟，王雨山，等.鲁中南泰安纸坊泉域岩溶水强径流带成因及特征[J].南水北调与水利科技,2019,17(2):182-188, 195.DENG Q J,LI W,WANG Y S,et al.The causes and characteristics of karst water strong run-off belts in Tai'an Zhifang spring area in central and southern parts of Shandong[J].South-to-North Water Transfers and Water Science&Technology, 2019,17(2):182-188,195.(in Chinese)鲁中南泰安纸坊泉域岩溶水强径流带成因及特征邓启军1，2,李伟1,王雨山1,吕琳1,刘元晴1,马雪梅1(1.中国地质调查局水文地质环境地质调查中心，河北保定071051,2.中国地质大学(北京)，北京100083)摘要:近年来，鲁中南地区岩溶地下水泉水流量衰减、干涸，水源地超采，岩溶塌陷等环境地质问题日益凸显，迫切需要加强研究。

以泰安纸坊泉域为例，探讨了泉域内岩溶水强径流带分布、成因类型及典型水文地质特征，以达到合理开发、保护岩溶地下水的可行性。

结果表明，岩溶水强径流带是有巨大调蓄功能并发育于浅部地下水积极交替带的网络状强岩溶富水带，其地下水动态稳定，成井率高且识别特征明显，是本区岩溶水水源地开采的理想场所。

研究强径流带系统的水文地质条件，掌握其规律，为进一步研究鲁中南地区岩溶地下水提供了一条有效途径。

鲁中南泰安纸坊泉域岩溶水强径流带成因及特征鲁中南泰安纸坊泉域是山东省泰安市岱岳区的一个岩溶水强径流带。

它是由于地质构造的特殊性以及岩石的溶蚀作用而形成的。

下面我将简要介绍一下它的成因及特征。

鲁中南泰安纸坊泉域的形成与地质构造有密切的关系。

该区域位于胶东地块与鲁中断裂带的交汇处。

胶东地块受到太行山脉的挤压作用，岩层呈现褶皱和断层的特征。

而鲁中断裂带则是一条岩石剪切断裂带，其剪切作用会导致地下水的聚集和滞留。

这两个断裂的交汇处使鲁中南泰安纸坊泉域的地质构造相对复杂，形成了一个利于地下水聚集和排泄的地质环境。

岩石的溶蚀作用使得水在地下形成了强大的径流。

纸坊泉域的地下岩石主要是石灰岩和大理石。

这些岩石中含有丰富的可溶性矿物质，如碳酸钙等。

当水通过这些岩石层时，与矿物质发生化学反应，使岩石溶解并形成岩溶洞穴。

这些洞穴的存在使得水可以在地下形成一条通道，使其聚集并形成地下水径流。

鲁中南泰安纸坊泉域的特征主要表现在以下几个方面：1. 高产流量：纸坊泉域地下水的强大径流使得鲁中南泰安地区成为山东省产水最丰富的区域之一。

其中的纸坊泉更是以其巨大的水量和强大的水压而闻名。

2. 带状分布：泉域内的岩溶水强径流主要呈现出带状或带状分布。

这是由于地质构造的特殊性和地下水的聚集作用所致。

3. 高品质水源：纸坊泉域的地下水是具有高品质的天然水源。

这是因为地下水在通过岩石层时，被过滤和净化，从而形成了十分清澈和纯净的地下水。

4. 日变流量：在泉域的地下水中，有一部分水来自附近的地表水源，例如雨水或河水。

由于这些地表水源的季节性变化，泉域地下水的流量也会随之变化。

鲁中南泰安纸坊泉域的形成与地质构造和岩石的溶蚀作用有关。

它的特征包括高产流量、带状分布、高品质水源以及日变流量。

这些特征使得纸坊泉域成为山东省产水最丰富、品质最高的地区之一。

鲁中南泰安纸坊泉域岩溶水强径流带成因及特征鲁中南泰安纸坊泉域岩溶水强径流带是指鲁中南地区泰安市纸坊泉域内岩溶水系统中的一段具有强径流特征的区域。

该区域的形成与岩溶地貌和水文地质条件密切相关，具有独特的成因和特征。

鲁中南泰安纸坊泉域位于山东省南部，地处鲁中南地区，整个地区被黄土和太古界上地表砾石覆盖，形成了厚重的表土层。

在泰安市的纸坊泉域内，存在着丰富的岩溶水系统，其中的鲁中南泰安纸坊泉域的岩溶水强径流带是其中的一部分。

岩溶是指由于地下水对溶蚀作用经过长时间的作用，形成的裂隙、洞穴等地质现象。

在鲁中南地区的泰安市纸坊泉域，由于地下水与岩层中的石灰岩、大理石等溶蚀性岩层相互作用，形成了丰富的岩溶地貌。

地质构造和地下水循环是鲁中南泰安纸坊泉域岩溶水强径流带形成的重要原因。

在该区域，岩溶水系统的形成受地质构造和断裂带控制，地下水的循环与地表水的循环互相作用，形成了密集的岩溶水通道和径流带。

大气降水是鲁中南泰安纸坊泉域岩溶水强径流带形成的关键因素。

在该区域，降水量较大，尤其是在夏季和秋季，降水量更大，地表径流量增加，强化了岩溶水系统的径流能力。

地下水补给是鲁中南泰安纸坊泉域岩溶水强径流带形成的重要条件之一。

在该区域，由于地表覆盖物的特殊性，地下水很难被补给，而在岩溶地区，由于裂隙和洞穴的存在，地下水更容易补给。

这种地下水的补给使得纸坊泉域内的岩溶水系统具有了更大的径流能力。

该区域的岩溶水具有较大的流量和流速。

由于地下水的强烈补给和不断补给，岩溶水在岩溶通道中流动的速度很快，形成了强径流带。

该区域的岩溶水具有较高的溶质浓度。

由于地下水经过溶蚀性岩层时溶解了丰富的溶质，岩溶水中的溶质浓度较高，在地表水系统中溶解度较高。

该区域的岩溶水具有较高的水质。

由于地下水在地下运动的过程中，与岩层中的矿物质接触，水质往往较好，富含矿物质和微量元素。