济南泉水与济西地下水.doc

济南泉水与济西地下水关于泉域西边界兼析济南泉水与济西地下水关系济西是罕见的超大型岩溶富水区，搞清泉域西边界，对合理开发济西地下水至关重要。1.1西郊与城区之间有一条透水性极弱的岩溶弱发育带西郊峨嵋山至城区泉群之间不仅有巨厚的隔水火成岩体（济南岩体西南部）相隔，还有该岩体南侧的侵入接触带和与之相连的石灰岩区岩溶弱发育带，共同把济西地区与城区岩溶水分隔开来。平面上呈圆弧形向南凸出的侵入接触带，长期不利于地下水富集，形成了地下水活动相对滞缓的地带。据801队资料，位于该接触带的八一礼堂钻孔，孔深390.3m，主要岩性为火成岩和岩溶发育不良的石灰岩，抽水降深达48.45m，出水量仅157.9m3/d，已接近干孔；位于接触带附近的其他钻孔，如7313厂、车桥厂基岩深孔，其抽水资料也反映了大降深、小水量贫水特征。刘长山西侧的三眼基岩钻孔水量甚小以至不足成井，东侧原水泥厂一带也因水量太小未能成井。附近局部地段虽有出水量700m3/d的井孔，但没有形成面状得的相对富水区。这一带透水性微弱，从深到浅难以找到东西向贯通的地下水渗透带（更缺少强渗透带）。侵入接触带往南郎茂山、万灵山至分水岭村一带，为地下岩溶弱发育带。同样是奥陶系及上寒武石灰岩，但由于地处补给区，水动力条件较差，致使地下岩溶很不发育。这一带市劳教所、郎茂山小区、双龙庄、九曲、南康、复兴村等地的钻孔和机井，均未见明显的岩溶发育段，抽水降深540m，出水量仅在100700m3/d；而且在九曲、南康、复兴村一带更是以干孔为主。说明这一带地下水极度贫乏，透水性、导水性俱差。离开该岩溶弱发育带，往西至峨嵋山以西，往东北至城区永庆街、普利门、泉城路解放桥一带，富水性增强，单井出水量递增至500010000m3/d。与上述岩溶弱发育带的贫水特征形成明显反差。1.2沿岩溶弱发育带存在着一条连续稳定的地下水分水岭为搞清济南地区特别是这一带地下水水面形态，特增加密度进行长期跟踪监测。从1982年2005年的几十张地下水等水位线图清楚地看到，沿岩溶弱发育带存在着连续稳定的地下水分水岭。说明济西、城区之间不可能存在明显的水力联系。等水位线图显示：岩溶弱发育带西侧文庄、邵而、党家庄一带的地下水往西北流向西郊水源地；玉符河以西杜庙至南、北大沙河下游北汝、归德一带地下水主要流向齐河一带；岩溶弱发育带东侧兴济河流域地下水则向北补给济南泉水。在一侧抽水造成水位下降，另一侧是否随之下降，该地下水分水岭是否移动或消失？为此进行了专门监测。该岩溶弱发育带以西白马山自备井区和西郊水源地，2001年停采以前开采量1822万m3/d，但漏斗中心却出现在开采量最小、富水性较差的白马山至腊山一带。漏斗区水位低于西郊强富水区35m，低于岩溶弱发育带北段（市劳教所）24m，低于岩溶弱发育带以东（南郊宾馆）23m，低于城区0.51m。漏斗范围始终没越过岩溶弱发育带，没有导致地下水分水岭东移。近20年来西郊至城区之间漏斗区低于城区地下水位的事实，排除了西郊补给城区的可能性。2004年济西抽水试验重启以来的监测资料进一步表明，沿机床二厂、青龙山、郎茂山、万灵山至兴隆山一带地下水分水岭依然稳定存在。众所周知，济南地区岩溶地下水总体流向是从东南往西北，而阻水岩体的走向是西南东北，这就决定了城区泉水与济西水力联系不密切，而与济东水力联系密切。加上济西与城区之间的岩溶弱发育带（地下水分水岭）的存在，济西地下水穿过岩溶弱发育带和火成岩体补给城区泉水的条件就不具备了。尽管岩溶弱发育带并非完全不透水（有较微弱的透水性），但在东、西两侧地下水流向总体相背的情况下，地下水不可能产生水量交换。1.3停、抽水试验未发现济西地下水与济南泉水存在水力联系自上世纪80年代以来，因停电西郊水源地突然停采多次，多点水位监测数据表明，城区地下水位并没相应的引起变化。如1987年5月西郊水源地20万m3/d全部停采5个小时，受此影响，周边的西郊地区地下水位迅速回升，往东影响到岩溶弱发育带以西的机床二厂、后龙窝庄一带，而岩溶弱发育带以东的城区地下水位没有受到影响。2003年6、7月份那段济西抽水试验证明济西与城区是“两碗水”。等水位线图清楚地显示，抽水影响范围只在以水源地为中心局部地段，根本没有往城区扩展的趋势，这是问题的本质所在。6月中旬前后地下水位下降是大区域季节性井灌和城区“黑井”集中开采所致，而当时济西水源试验抽水量很小（不及农业开采的1/15）。往年没搞抽水试验时，旱季城区地下水位也以同样甚至更大的幅度下降。从6月20日开始在济西大幅度增加试验抽水量，之后多日无降雨情况下，城区地下水位却保持稳定（此时农灌开采结束）；进入汛期以后，一边是济西一期抽水试验满负荷运行，一边是城区水位涨（其中7月8日一天就上涨0.36m，创出近5年来单日涨幅之最）。说明城区的地下水位涨落与济西地下水位变化无关。2004年7月21日济西抽水试验重启以来，长达20多天的大规模停采、减采试验就进行过3次，48小时以上的停水试验多次。结果对岩溶弱发育带以东包括城区所有观测井的地下水位都没有造成影响。1.4历次示踪试验均未拿到济西与城区水力联系的任何证据迄今做过的历次示踪试验，均未取得玉符河流域及西郊地下水与济南泉水连通的证据。中国地科院桂林岩溶所与801队1989年、山师大地理所1996年分别在玉符河干流催马庄、西渴马钻孔中投放钼酸铵示踪剂250kg、22kg，济西绝大多数监测点均测到峰值；但在城区泉水、水厂连同岩溶弱发育带以东的所有监测点均未接收到。1990年在岩溶弱发育带西侧王官庄钻孔中投放示踪剂，在城区地下水中也未测到。从1989年示踪剂扩散等时线图清楚地看到，在催马庄至古城地下水主径流带扩散速度最快，而郎茂山万灵山岩溶弱发育带犹如一道屏障，把来自玉符河干流的示踪剂牢牢地挡在了济西。1989年中国地科院桂林岩溶所、801队得出的示踪试验主要结论是：“示踪试验没有取得泉域西部（济西）水源地与市区泉群水力联系的直接证据。”1996山师大地理所得出的示踪试验主要结论是：“济南泉水主要来源地，东南部面积大，汇水快，为主要源地；西南部面积小，汇水慢，为次要源地。”1.5 “826”暴雨解疑团，泉水来自东南部1987年8月26日的局部特大暴雨及相应的地下水动态变化，对于揭示济南泉水的补给源，是一个不可多得的例证。这场暴雨100300mm的范围，主要分布在岩溶弱发育带以东至巴漏河以西，即本文所论证的济南泉域范围。雨区地下水位大幅上升，雨后第二天城区猛涨4m，四大泉群一齐喷涌，重现数年未见的壮观景象。且在开采量未减的情况下，持续喷涌了半年多。由此，泉水的主要补给区范围便显现得清清楚楚！再看济西，其补给区的玉符河、南北大沙河中上游地区，此次降雨量仅3080 mm，卧虎山水库也没溢洪。西郊地下水没得到多大补给，雨后地下水位回升幅度自然就很小，直至汛后9、10月份，比上一年名泉干涸时水位还低1m左右。这就完全排除了玉符河、南北大沙河流域通过西郊补给促成此次泉涌的可能性。试想，如果主要靠济西来水补给，“8. 26”之后四大泉群能喷涌吗？如果不是东南部广大地区补给的话，雨后泉涌能持续那么长时间吗？济南泉群涌水量与不同区域降水量回归分析结果也表明，济南泉水与济东地区降水量关系更为密切，进一步印证了东南部是济南泉水的主要补给区。1.6多年监测数据表明，城区的地下水位变化不受西郊影响多年的动态资料也显示，城区地下水位升降实质上不受西郊控制。例如：1991年9月5日西郊水位在29.65m时，城区就达28.40m；到同年10月10日西郊水位升至31.55m时，城区几乎原地踏步，为28.55m。说明城区水位并不受西郊影响。1990年8月25日、2002年3月1日西郊水位分别为28.30m、28.42m时，城区分别为26.97m、27.05m，在趵突泉喷涌线上下；然而在1992年4月22日、1992年11月10日、1999年4月26日西郊水位分别高达29.05m、28.85m、29.04m时，城区水位却仅26.7026.80m，低于趵突泉喷涌线0.3m左右。说明趵突泉喷涌与否与西郊水位高低无关。2001年6月111日，西郊水位微降0.08m，而城区水位却下降了0.64m；1991年8月1020日，西郊地下水位普降0.81.0m，而城区水位反而上涨0.7m；1992年10月25日11月15日，西郊地下水位先升0.6m后又降了0.7m，而这期间城区地下水位却纹丝不动。说明西郊和城区水位并不同步，两地分属各自独立的地下水系统。 由于大部分时段济西地下水位高于城区，如1998年4月1999年12月、2004年4月11月、2005年9月11月，济西高于城区23m，经常给人们造成济西是济南泉水的上源的模糊认识。2003年9月6日济南泉水复涌前后的地下水动态，使这一模糊认识得以澄清！从2003年8月16日10月6日，济西南八里、筐李与城区地下水位的差值缩小到不足0.5 m。其中9月1日南八里、筐李地下水位竟低于城区0.22m和0.38m，9月6日济南泉水复涌的当天，济西杜庙一带地下水位仅比城区高0.04 m。这主要是由于2003年7、8月份济西地下水补给区降水量明显小于济东的缘故。如果济南泉水主要靠济西地下水补给的话，2003年9月6日的济南泉水复涌是根本不可能的事。类似例证举不胜举，无不揭示了西郊与城区不存在水力联系的本质。而大范围降雨或阶段性农灌等因素造成的同步升降，不构成两地有无联系的证据。1.7水化学场、天然同位素研究证明济西与城区分属两个地下水系统水化学场表明，岩溶弱发育带及其附近是地下水滞流区。刘长山、白马山一带，多年来岩溶水矿化度高于西郊和城区0.20.4g/l,钙离子浓度高于西郊和城区3060ppm。如果该地段是地下水强渗透带的话，地下水中各种离子浓度必被冲淡，就不会存在高值区了。据中国地科院岩溶所1989年在济南市的天然同位素研究成果，济西地区与城区分属补给源不同、且无水力联系的两个地下水系统。历时一年，共取9批水样，所测定氘的含量（同标准海水的千分偏差比值D）平均值，济西谢家屯、全福庄分别达-63.1、-61.4，城区解放桥水厂、永庆街为-58.3、-60.8。说明济西、城区两个岩溶水系统补给源不同。两地的历时曲线形态的明显差异，反映出济西、城区为各自独立的岩溶水系统。1.8卧虎山水库历次放水对济南泉水及城区地下水位均未产生影响有资料以来特别是1990年以来卧虎山水库历次放水，对促使济西地下水位上升有一定作用，但从未发现对岩溶弱发育带以东的济南泉水及城区地下水位产生影响。2001年8月1830日卧虎山水库往玉符河放水回灌期间，城区地下水位上升的0.36m（按滞后5天计算为0.18m，不及常年同期升幅的1/3），主要是汛期降水滞后补给和城区减采地下水共同作用的结果。这点升幅与入汛以来至放水前已有的3.25m升幅相比，是微不足道的。8月1819日（城区减采0.7万m3/d，上升0.13m，以下类同）、2527日、2930日城区水位曾出现跳跃式小幅上升，主要是城区减采地下水所致；9月13日城区水位下降，主要是城区增采地下水所致，与水库停止放水无关；9月58日城区水位上升，主要是9月35日南近郊降雨56mm的缘故；9月12日、17日城区水位跳跃式上升，17日趵突泉复涌，是解放桥水厂减采、停采所致。2002年3月下旬区域水位下降趋势减缓，主要是阶段性春灌陆续结束，农业减采、停采地下水所致，决不是因第二次回灌补源减缓了降速。2001年春天没搞回灌，阶段性春灌结束后城区地下水上升了0.22m。从横向看，在条件类似而没有搞回灌补源的长清西部、章丘明水等地区，其间地下水位变化与城区也非常相相似。从纵向看，19972000年，并没专门搞回灌补源，4年同期（8月1830日）城区地下水位自然升幅就分别达1.79 m、1.21m、0.48m、0.63m，平均1.03m，远大于2001年8月1830日回灌补源期间0.36m的升幅。可见，这0.36m的升幅是自然升幅而不是回灌补源的作用，结合沿途地下水动态分析更进一步确认。由此可知，即使2001年雨季后期的8月1830日不搞回灌补源，城区地下水位涨幅应是0.36m。 2005年4月18日7月7日，以回灌保泉为目的，卧虎山水库溢洪闸以1.55m3/s放水1610万m3。渗漏转化成地下水沿玉符河干流经杨台、红卫、杜庙、丰齐、古城，直抵济西水源地，继续向黄河北径流。影响范围内地下水位涨幅在0.200.30m。与历次水库弃水、放水补源一样，渗漏之水经济西富水区，之后进入黄河北，对济南城区、济东地区地下水动态未产生任何影响。1.9水不会往高处流，玉符河干流至城区不存在泉水补给通道带 从玉符河干流经小白、展村、九曲、南康一带至城区，是否存在着西南东北贯通的泉水补给通道带。从济西抽水试验及多年地下水动态来看，平、枯水年玉符河中游催马庄一带地下水位，绝大部分时间低于小白村36m，低于九曲、南康1030m。地下水不可能从低处往高处流，这种泉水补给通道带也就不可能存在。从地质结构来看，南康一带出露上寒武地层，其下张夏组地处岩溶弱发育带极度贫水（已证实），中、下寒武地层以隔水页岩为主，再往下是不含水的老变质岩。因此从浅到深都不可能存在地下水通道带。1.10泉水断流在先西郊增采在后，名泉断流与西郊无关西郊水源地增采主要是80年代以后的事。70年代西郊地下水开采量很小，济南泉水就已断流；近20年来，西郊水源地及自备井开采量增加到1822万m3/d，峨嵋山以西地区地下水位却一直保持稳定。说明西郊地下水动态主要受补给区降水量多寡的控制，仍呈天然型动态。济南泉水断流与近20年来西郊并不太大的开采量无关。1.11停采西郊水厂及西郊自备井对恢复泉涌没有作用 如果名泉断流主要是西郊及城区开采地下水共同所致的话，为什么在2001年9月以来西郊及城区共30多万m3/d已经停采的情况下，济南名泉远未达到常年喷涌的水平，而是小流量、季节性复涌后再度断流？答案很明确，因为停采岩溶弱发育带以西的西郊水厂20多万m3/d地下水，对恢复泉涌不起作用，起作用的仅仅是城区水厂停采的那12万m3/d。1.12 济西地下水流入黄河北，齐河、东阿全淡水自流区铁证如山由于火成岩体和岩溶弱发育带的分隔，城区泉群与济西分属两个不同的地下水系统。既然如此，济西地下水以何种途径排泄？各方面资料证明主要往黄河北排泄。与城区火成岩体阻水条件不同，济西地区400m深度以内缺少连续稳定的隔水体阻截，不具备形成大型泉群的条件（50年代峨嵋山泉流量仅1万m3/d），玉符河、南北大沙河流域补给的高水头岩溶水，则通过双庙屯、南汝、石庄等地的“天窗”（卵砾石直接覆于灰岩之上的地段），顶托补给通向黄河北的第四系冲积扇，之后潜流到齐河至禹城南部一带。近十几年来，每到丰水期，岩溶水高于第四系水位13m，说明上述转化、排泄方式依然存在。冲积扇承压水与黄河水之间有厚达70m弱透水的亚粘土相隔，二者各行其道，互不干扰。长清西部至平阴山区补给的岩溶水，则通过灰岩含水层直接流入黄河北的齐河至东阿中南部地带。 济西地下水流至齐河等地以后，在水头压力作用下向上越流，由承压水、半承压水转化为潜水。多年来，晏城至焦庙一带深部承压水水位高出地面自流，浅层地下水埋深0.52m，造成大面积潜水蒸发。即使在1997年黄河断流226天， 8月20日之前汛期降雨甚少，外围地区地下水位大幅下降的情况下，齐河至东阿大片地区地下水位埋深仍保持在12m。如果没有来自黄河南岩溶水的补给，是不可能维持如此稳定的高水位的。水化学方面更能说明问题。我省黄泛平原特别是黄河北地区地下水，一般为矿化度2g/l的微咸水、咸水，然而在上述地区的旧齐河、晏城、焦庙、伦镇及东阿县南部一带，却为连续分布的1400km2深至浅层地下水全淡水区！2005年10月12日，著名水利专家、济西抽水试验专家组组长李殿魁教授带领大家实地考察时，在齐河县焦庙镇房台村自流井取样化验，结果所化验的主要的几个项目如硫酸盐、氯化物、氟化物、溶解性总固体、总硬度等，与黄河以南的桥子李、古城等水源地惊人地接近，有的项目竟完全一致。充分证明济西地下水主要排泄到黄河以北地区。若没有来自济西地区巨大的淡水补给源，黄河北这片淡水区是不可能长期存在的。济西地下水长期流入黄河北的客观事实，使多年来被认为下落不明的那部分地下水找到了明确的去向。由于济西地下水的出路是黄河北，就更排除了补给城区泉水的可能。结合区域水文地质条件并考虑与其它边界的有机组合，可以判定，济南火成岩体的西南部和与之相连的郎茂山万灵山地下岩溶弱发育带，构成了济南泉域的西边界。泉域西边界与南边界在兴隆山一带相接。泉域西边界的北段济南火成岩体为隔水边界，岩溶弱发育带为透水性极弱的弱透水边界。该边界的确定，表明了整个玉符河、南北大沙河流域及平阴入黄小河流域2624.5km2范围，属济南泉域以外的地下水系统。经评价，济西地区地下水总补给量129万m3/d，在不影响当地发展用水的前提下，有条件长期稳定地向济南市供水60万m3/d以上。保泉供水的核心问题，就是截获从济西往黄河北去的地下径流。可见，在玉符河干流回灌补源、停采西郊水源地、封闭岩溶弱发育带以西白马山一带自备井，能够增大济西地下水补给量，增加往黄河北的径流排泄量，而无助于济南泉水的补给和城区地下水位的上涨。马山断层曾被认为是济南泉域西边界。1986年801队在马山断层西侧长清西关抽水6.4万m3/d，附近水位下降0.40m，断层东侧下降0.38m的事实，证明马山断层是强烈透水的断层。多年实践证明，像马山断层这样两侧都是岩溶化石灰岩，且地处地下水径流排泄区的断层，不可能构成泉域边界。关于泉域南边界兼析济南泉水与玉符河流域地下水关系勘察研究发现，与上述西边界相连接，从分水岭村往东，经兴隆山、矿村、龙湾（小清河诸支流与玉符河流域分水岭）往东南延伸，直至长城岭东段（巴漏河与莱芜盆地的区域分水岭），地表水与地下水分水岭接近一致。只是由于地层向北缓倾的原因，使寒武系分布区地下水分水岭多位于地表分水岭的南侧，二者并非完全吻合。该分水岭西段南康、兴隆山、白马洞山、黑峪顶一带，中、上寒武统石灰岩岩溶发育不良，致使兴隆、南康、九曲等地地下水位长期高于与符河干流催马庄1060m，因此玉符河回灌补源不可能穿越分水岭不到城区；大涧沟、矿村、龙洞、北侯、王北等地的抽水试验和长期观测资料也证明地下分水岭的存在；分水岭中段龙湾至虎门南山一带，中、下寒武页岩起到阻隔地下水的作用；分水岭东段四角城（七星台）、南麦腰至垛庄南山（东长城岭）一带为隔水的太古界变质岩。在东、西边界已确认的前提下，受这条区域分水岭控制的地下水分水岭作为泉域的南边界也就确定了。泉域南边界为隔水边界。 关于泉域北边界兼析火成岩体的形态对泉水形成的作用分布在城区至东西郊北部的济南火成岩体为公认的泉域北边界。该岩体的分布范围，西起位里庄，东至冷水沟、滩头，南达刘长山，往北跨黄河至桑梓店，面积330 km2。有效阻水界面（奥灰顶板埋深大于400m）呈北东走向。该岩体西部、西南部形态为岩基，东部、东南部为岩盘、岩床。在东北郊滩头一带，与连续稳定的阻水煤系地层呈侵入接触。泉域北边界在火成岩体纵向有效阻水界面及与之呈侵入接触的煤系地层。由于火成岩体西南部呈岩基形态向南延伸，因此不仅构成了北边界，而且也是泉域西边界组成部分。 岩体的形态对迎水的一侧岩溶水富水程度影响很大。从富水性分布清楚地看到，在火成岩凹进（灰岩被火成岩三面包围）的地段最富水，如东北郊冷水沟、城区一带富水区；而在火成岩凸出的地段，地下水则较为贫乏，如段店、刘长山至八一礼堂一带均为贫水区。5济南泉域范围综述综上所述，济南泉域的范围，东从埠村向斜西翼(埠村、白谷堆、滩头一带)的煤系地层，西到城区西部火成岩体和与之相连的郎茂山万灵山岩溶弱发育带，南达小清河诸支流与玉符河流域的分水岭（分水岭村、兴隆山、矿村、龙湾至虎门南山一带）及与莱芜盆地的分水岭(七星台、南麦腰至垛庄南山一带的东长城岭)，北到济南火成岩体北东向阻水前沿（济南火车站、黄台板桥、洪家园至小许家一带），济南泉域面积818.5km2，出露地层主要为奥陶系，其次为寒武系为主，仅东南部巴漏河上游地段有太古界出露。见图7.5。济钢、黄台电厂、炼油厂等重工业用水大户自备井，东郊水源地、东源水源地、章丘圣井水源地、张马屯铁矿、埠村煤矿、狼猫山水库、垛庄水库、东部新城地下水强渗漏区都在济南泉域范围之内；玉符河流域（包括卧虎山水库、渴马至催马强渗漏区、济西古城水源地、西郊水源地）、巴漏河冲积扇都在济南泉域范围之外。济南泉域地下水主要受大气降水入渗及河道渗漏补给，多年平均地下水补给量44万m3/d。天然条件下地下水从东南往西北运动，受阻于济南火成岩体，在排泄条件最好的城区溢出地面形成集中排泄的泉群，5060年代在城区少量开采地下水的背景下，泉水平均总流量40万m3/d。由于四周边界均为隔水、阻水性质，其它天然排泄量甚小，故济南泉群为全排型岩溶大泉。随着东部新城在济南泉水的直接补给区（强渗漏区）大规模、大比例硬化地面，济南泉域地下水的补给量将大幅度减少。搞清了济南泉域范围及其边界条件，保泉供水的工作就能有的放矢。只要从济南市水资源的实际出发，严格控制地下水直接补给区（强渗漏区）硬化地面，全面合理开发泉域外济西地下水作为主要替代水源，以其它水源作补充，停采泉域内（主要是济东地区和城区）地下水，定能在确保城市、工业供水的同时，恢复并保持济南泉水长年正常喷涌。关于泉域东边界兼析济南泉水与济东地下水关系济东地区是工业用水大户、已有水源地最为集中的地方。为保泉目的，是否停采济东地区地下水，要看济南泉域东边界在什么地方。2.1 试验证明东梧断层透水，捕虏体与区域水位差不证明该断层阻水1987年7月在东梧断层西侧500m的铁厂、炼油厂供水井同时抽水3.69万m3/d，抽水井附近水位下降2m，断层东侧下降0.5m，证明东梧断层中北段是透水的。往东、西方向影响程度不同，是由于地貌位置不同，岩溶发育程度差异造成的，与东梧断层的存在无关。开采条件下黄台电厂一带形成了低于海平面的岩溶水漏斗，是因该地段灰岩为被火成岩包围的捕虏体，富水性虽好，但与区域岩溶水连通较差，在开采量达8万m3/d的情况下，得不到及时补给所致。与东梧层以东及区域岩溶水存在的水位差，并不说明该断层阻水。 2.2白泉一带排泄不畅，济南泉域地下水只能从城区一带集中涌出为什么天然情况下不在东北郊集中排泄呢？因为这一带分布着70100m厚透水性微弱的第四系亚粘土，盖在下面的岩溶水无法喷出地面，只有一小部分在地形低洼的纸坊等地顶托渗出形成了湿地，这就是所说的白泉等泉水。而高程相近的城区趵突泉地段第四系厚度仅8m，主要为裂隙发育的胶结砾岩，岩溶水在压力水头作用下，沿裂隙带喷涌而出，形成了独特的泉涌景观。东北郊白泉一带地下水运动滞缓，在水化学方面也有表现，天然条件下（5060年代初）地下水矿化度、硬度均明显高于城区及东南部山区（东北郊的上游），分别高0.15g/l和23德国度；而城区与东南部山区矿化度、硬度等却非常接近。说明在天然条件下东南部山区地下水直接补给城区泉水。2.3“白泉泉域”是济南泉域的一部分假如东梧断层至埠村向斜之间600km2白泉泉域成立的话，天然情况下30余万m3/d的地下水补给量哪里去了呢？历史上白泉、葫芦头泉、杨家屯泉等常年流出量之和仅25万m3/d，往北、往东的排泄途径已被天然封闭，其余地下水出路何在？必须有一个科学、合理的解释。事实上，“白泉泉域”大部分地下水正是穿过透水的东梧断层（主要是中北段）直接补给城区泉水！所谓“白泉泉域”，只不过是济南泉域的一个组成部分。前已述及，济南地区岩溶地下水从东南往西北的总体流向，和济南岩体西南东北的(与天然地下水流向垂直)总体走向，就决定了城区泉水与济东水力联系密切，而与济西水力联系不密切。尽管东部近郊工业南路至工业北路一带有火成岩穿插，部分地段导水性相对较弱，但由于来水方向过水断面较大，在从东南到西北流向的水动力场作用下，天然情况下城区泉水的补给通道是畅通的。2.4 济东地区地下水与济南泉水属同源补给1982、1987年减采城区增采东郊的措施之所以对保泉不见成效，是因为济东地区与城区属同源补给。从近20年来实测的等水位线图看到，在济东地区大量开采地下水（35万m3/d以上），使来自东南部巴漏河、巨野河诸流域本来补给济南泉水的地下水，未达城区就改变流向，朝东郊两大开采区汇集。在济东地区开采地下水，实际上是袭夺济南泉水。要从根本上保泉，必须全面停采济东地区地下水。2.5埠村向斜构造分隔了明水与济南两大泉域，构成济南泉域东边界位于济南东郊至明水之间的埠村向斜构造，轴线在埠村至城角头一带，核部为阻水的石炭二叠系地层。翼部为奥陶系、寒武系。北端开口倾伏，南端收敛扬起，地貌上呈簸箕形构造盆地。东翼被文祖断层切割，西翼的煤系地层呈北西向一直延伸到白谷堆、滩头一带，在东北郊（俗称东郊）与济南火成岩体呈侵入接触。使来自巴漏河、巨野河流域的地下水，受向斜西翼煤系地层阻挡在埠村、谢家庄一带转向西北，朝着东北郊、城区一带汇集。由于埠村向斜的分隔，使明水泉域与济南泉域成为各自独立的地下水系统。两大泉群的出露标高相差30m以上。济南泉域的东边界，正是该向斜西翼的有效阻水地带。泉域的东边界为相对隔水边界。 关于泉域东边界兼析济南泉水与济东地下水关系济东地区是工业用水大户、已有水源地最为集中的地方。为保泉目的，是否停采济东地区地下水，要看济南泉域东边界在什么地方。2.1 试验证明东梧断层透水，捕虏体与区域水位差不证明该断层阻水1987年7月在东梧断层西侧500m的铁厂、炼油厂供水井同时抽水3.69万m3/d，抽水井附近水位下降2m，断层东侧下降0.5m，证明东梧断层中北段是透水的。往东、西方向影响程度不同，是由于地貌位置不同，岩溶发育程度差异造成的，与东梧断层的存在无关。开采条件下黄台电厂一带形成了低于海平面的岩溶水漏斗，是因该地段灰岩为被火成岩包围的捕虏体，富水性虽好，但与区域岩溶水连通较差，在开采量达8万m3/d的情况下，得不到及时补给所致。与东梧层以东及区域岩溶水存在的水位差，并不说明该断层阻水。 2.2白泉一带排泄不畅，济南泉域地下水只能从城区一带集中涌出为什么天然情况下不在东北郊集中排泄呢？因为这一带分布着70100m厚透水性微弱的第四系亚粘土，盖在下面的岩溶水无法喷出地面，只有一小部分在地形低洼的纸坊等地顶托渗出形成了湿地，这就是所说的白泉等泉水。而高程相近的城区趵突泉地段第四系厚度仅8m，主要为裂隙发育的胶结砾岩，岩溶水在压力水头作用下，沿裂隙带喷涌而出，形成了独特的泉涌景观。东北郊白泉一带地下水运动滞缓，在水化学方面也有表现，天然条件下（5060年代初）地下水矿化度、硬度均明显高于城区及东南部山区（东北郊的上游），分别高0.15g/l和23德国度；而城区与东南部山区矿化度、硬度等却非常接近。说明在天然条件下东南部山区地下水直接补给城区泉水。2.3“白泉泉域”是济南泉域的一部分假如东梧断层至埠村向斜之间600km2白泉泉域成立的话，天然情况下30余万m3/d的地下水补给量哪里去了呢？历史上白泉、葫芦头泉、杨家屯泉等常年流出量之和仅25万m3/d，往北、往东的排泄途径已被天然封闭，其余地下水出路何在？必须有一个科学、合理的解释。事实上，“白泉泉域”大部分地下水正是穿过透水的东梧断层（主要是中北段）直接补给城区泉水！所谓“白泉泉域”，只不过是济南泉域的一个组成部分。前已述及，济南地区岩溶地下水从东南往西北的总体流向，和济南岩体西南东北的(与天然地下水流向垂直)总体走向，就决定了城区泉水与济东水力联系密切，而与济西水力联系不密切。尽管东部近郊工业南路至工业北路一带有火成岩穿插，部分地段导水性相对较弱，但由于来水方向过水断面较大，在从东南到西北流向的水动力场作用下，天然情况下城区泉水的补给通道是畅通的。2.4 济东地区地下水与济南泉水属同源补给1982、1987年减采城区增采东郊的措施之所以对保泉不见成效，是因为济东地区与城区属同源补给。从近20年来实测的等水位线图看到，在济东地区大量开采地下水（35万m3/d以上），使来自东南部巴漏河、巨野河诸流域本来补给济南泉水的地下水，未达城区就改变流向，朝东郊两大开采区汇集。在济东地区开采地下水，实际上是袭夺济南泉水。要从根本上保泉，必须全面停采济东地区地下水。2.5埠村向斜构造分隔了明水与济南两大泉域，构成济南泉域东边界位于济南东郊至明水之间的埠村向斜构造，轴线在埠村至城角头一带，核部为阻水的石炭二叠系地层。翼部为奥陶系、寒武系。北端开口倾伏，南端收敛扬起，地貌上呈簸箕形构造盆地。东翼被文祖断层切割，西翼的煤系地层呈北西向一直延伸到白谷堆、滩头一带，在东北郊（俗称东郊）与济南火成岩体呈侵入接触。使来自巴漏河、巨野河流域的地下水，受向斜西翼煤系地层阻挡在埠村、谢家庄一带转向西北，朝着东北郊、城区一带汇集。由于埠村向斜的分隔，使明水泉域与济南泉域成为各自独立的地下水系统。两大泉群的出露标高相差30m以上。济南泉域的东边界，正是该向斜西翼的有效阻水地带。泉域的东边界为相对隔水边界。 一、济南泉水来自东南部，名泉断流主要是东郊和城区过量开采所致研究保泉供水方案必须先搞清泉水成因及泉域边界，否则保泉供水无从谈起，20年济南保泉的曲折历程充分说明了这一点。所谓泉域，是指天然状况下泉水的汇流及蓄水范围。研究成果表明，济南泉水来自东南部以石灰岩为主的山区，地下水在从东南往西北运动的过程中，受阻于火成岩体在城区溢出地面成泉。泉域的范围，东起埠村向斜西翼（埠村至滩头），西至郎茂山、万灵山岩溶弱发育带，南达兴隆山、四角城至长城岭东段区域分水岭，北到济南火成岩体的北东向阻水前沿，面积818.5 km2，多年平均降水量660mm，地下水补给量44万米3/日。东郊和城区都在泉域之内。泉水连年长时间断流干涸的原因，主要是由于泉域内东郊和城区过量开采地下水所致。近20年来，东郊地区开采量达35万米3/日，城区12万米3/日，长期超过泉域内地下水补给量，导致泉水断流。2001年9月以来城区流量不大的泉水复涌，主要是城区水源地停采的结果，而与泉水同源补给的东郊地区地下水并没有停采，因此泉涌仍是短暂的。至2001年12月24日黑虎泉停喷，2002年3月3日趵突泉停涌。2002年8月25日城区地下水位23.56米。当前情况下，若改用泉域外不影响泉涌的替代水源，停采泉域内东郊地区地下水，济南泉水将迅速恢复正常喷涌。 二、济南西部地下水潜力巨大，有条件形成多处特大型水源地1西郊地区玉符河、南北大沙河流域1918.1 km2区域（东从西营枣林，西至双泉，南到界首）补给的地下水，在济南西郊山前地带形成强富水区，从峨眉山水厂往西，经筐李、冷庄、平安店、老张庄、王宿铺、长清至坟台、归德一带，单井出水量12万米3/日的富水区连续分布，达200km2。这一带水位埋深一般小于5米，北部自流。主要含水层为奥陶系中统二至六段石灰岩及第四系冲积扇卵砾石层。补给区地层从南到北依次为太古界泰山群变质岩、寒武系灰岩与页岩互层、奥陶系灰岩及泥灰岩。地下水主要接受大气降水直接入渗补给，及降水形成的径流通过河道渗漏补给。在玉符河西渴马、北沙河前大彦、南沙河小屯南，为典型的岩溶河道强烈渗漏点，河水至此开始大量渗漏于地下，转化为地下水。西郊南部补给区多年平均降水量为642.9mm，地下水补给量为97.9万米3/日，强富水区范围内可采资源量为88.1万米3/日。西郊富水区地下水无论是岩溶水还是孔隙水，水质基本上保持天然状态。由于该区地下水径流条件好，反映在水质上为重碳酸型地下水。矿化度一般在0.20.5克/升之间，属低矿化淡水；PH值为78.5，为中性到弱碱性水；总硬度为819德国度，属微硬水。无色无味透明。各项指标均符合生活饮用水水质标准，同时也是各类工业用水的较理想水源。济南市现有的几类水源，虽说都符合或基本符合生活饮用水标准，但进一步比较，济西地下水源水质最优，在泉城市民中口碑最好。西郊地区现状开采量：长清区驻地2万米3/日，乡镇企业分散开采量2万米3/日，农业开采净消耗量平均13万米3/日。待恢复的西郊水源地及自备井开采量21万米3/日；济西未来发展增加用水量留出10万米3/日。西郊地区尚可新增40万米3/日，长期往济南市供水。1960年西郊峨眉山一带岩溶地下水位为30.89米，1998、1999年西郊仍达31.45米、30.51米，2001年11月26日为28.92米。40多年来地下水位总体处于稳定状态，主要随降水量滞后变化，没有出现因开采造成区域地下水位持续下降的迹象。在水源地的选择方面，考虑建在最富水地段，充分截取地下径流，便于管理，避免发生争水矛盾，认为在以下地段建适当规模水源地较为有利：（1）王宿铺、郭庄、桥子李地段20万米3/日；（2）古城、杜庙、滕屯地段27万米3/日（包括待恢复的西郊水源地20万米3/日）；（3）归德、坟台、国庄地段13万米3/日。 以济南岩体西南部及与之相连的郎茂山万灵山岩溶弱发育带为界，西郊地区属济南泉域以外的地下水系统。大量的水文地质勘察、试验及监测资料证明，西郊地下水与济南泉水不存在水力联系。又由于西郊地区北部400米深度内无连续稳定的隔水体阻挡，地下水的排泄途径主要是流向黄河北。到达黄河北之后，水位接近或高于地表，蒸发量增大，加剧了齐河至禹城南部的渍涝盐碱灾害。我省黄河北广大地区地下水一般都是微咸水或咸水，而与济西毗邻的齐河至禹城一带却连续分布着大面积深至浅层全淡水区。这是西郊地区地下水长期流入黄河北的一个铁证。2长清西部至平阴地区长清西部至平阴山区706 km2补给的地下水，在黄河北齐河县马集、东阿县牛角店、黄屯北一带形成富水区。补给区出露地层主要为寒武系及奥陶系下统，多年平均降水量为596mm，仅降水入渗形成的地下水补给量就达24.2万米3/日，富水区可开采量22万米3/日。单井出水量大于1万米3/日的强富水区，从长清西部曹楼、西辛一直延伸到黄河对岸。但在黄河的以南平阴县境内，缺少适于集中开采的富水地段。该区地下水水质优良，动态稳定，开发程度低，潜力非常大。1989年我们提出之后，聊城市在东阿牛角店一带建起5万米3/日的水源地。投产几年来，对该区地下水动态影响甚微（1999年以来水位下降主要是由于降水量连年偏少所致，在丰、平水年尚能恢复）。对于这块水源的开发，济南市可在长清西部的西辛、曹楼地段建15万米3/日水源地，夺取较大部分出境水量。这一地区有黄河渗漏补给，适度加大开发没有问题。农业用水主要靠直接引黄，与水源地不存在突出的争水矛盾。3开发济西停采东部，保泉、供水二者兼得济西（西郊及长清西部至平阴）地区地下水总补给量达122万米3/日，可采资源量110万米3/日。包括待恢复的西郊水源地20万米3/日在内，尚有75万米3/日的巨大潜力。若全面合理