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水利工程论文济南泉群断流的成因与对策探析摘要济南泉群自1973年首次出现断喷以来,历时不断加长,给济南市的环境质量和城市居民生活造成了严重影响。本文分析了泉群断流的主要原因,提出了治理泉群断喷的工程措施、管理措施及经济措施关键词泉群断流治理1、概述济南市是有着2600多年悠久历史的文化名城,城内山、泉、湖、河、城浑然一体,是我国少有的山水园林城市。在古城区2.6km2范围内,分布着趵突泉、黑虎泉、珍珠泉、五龙潭4大泉群共计136处名泉,形成了家家泉水,户户垂杨的独特风貌。济南泉水数量之多、密度之大,在全世界城市中是独一无二的。据有关部门调查结果,济南市泉水在丰水期的喷涌量最高时每日达到60万m3,平时平均也能达到30万m3/d。济南市区水资源具有总量不足、年际变化大、年内分配不一和地域分布不均等特点,多年平均水资源总量为5.87亿m3,人均占有水资源量为225m3,仅占全国人均水资源量的1/10,远低于国际公认的人均水资源量1000m3的标准,属于严重缺水的城市,是全国重点缺水城市之一。随着城市规模的扩大和工农业生产的发展,城市用水需求与日俱增,地下水的开采量不断攀升,泉水逐渐无源,以至泉群干涸甚至是跨年度干涸。由于地下水超采严重,目前市区已形成200km2的降落漏斗区。泉水是济南的象征,泉水的断流不仅导致济南环境质量下降,更使泉城风貌黯然失色。2、历史与现状济南市降雨量每年需达到650mm,地下水位达到26.7m时泉水才能实现喷涌。1999年济南遇大旱,降雨仅480mm,导致市区内大部分名泉停喷。2000年,济南市虽降雨700mm,但由于近年来地下水开采过量,城市建设造成路面硬化、泉池填埋毁坏,泉水未能实现喷涌。1973年济南市区泉群首次出现断喷,以后每年断喷的时间因降雨量的不同或长或短,总体呈断喷时间越来越长的趋势。此后,由于城市规模的不断扩大、工农业及城市生活用水迅速增加,济南城市耗水量20世纪70年代初是每年0.821亿m3,1975年以后达到1.2~2.9亿m3。日耗水量则由20世纪50年代初的几万m3,增加到90年代的近百万m3。而其中70%的水来自开采地下水。地下水超负荷开采,再加上全球气候变暖、大气降水减少等因素,造成济南地下水位下降幅度较大,地下水位连年在警戒水位23.5m左右徘徊,2000年更是创纪录地降至21.3m,泉群出现间歇性喷涌甚至常年停喷的严重局面,尤其是在1982、1988、1989、2000全年断流。济南市区降雨量、地下水开采量、泉涌量及地下水位关系曲线见图1。1999年3月2日,趵突泉停喷,后因市区持续旱情,加之地下水的过量开采,直至2001年9月采取人工回灌和关停自备井等措施后才开始喷涌,至2002年3月又停止了喷涌,再次人工回灌补源也未能促使趵突泉复涌,给人们留下了无尽的遗憾。图1济南市区地下水位和泉水流量的动态曲线与降水量、开采量的关系3、原因济南市位于泰山北麓,地势南高北低。南部山区灰岩是济南泉水的补给地带,大气降水渗漏地下后,顺着岩层倾斜方向北流,至城区遇到侵入岩体的阻挡,承压水出露地表,形成泉水。经初步研究分析,造成济南泉水断流的主要原因有以下几个方面①地下水超采地下水的超量开采是导致泉水断流的重要原因。早在1936年,济南市首次建成了趵突泉水厂用于城市供水,日均开采地下水0.76万m3。建国后,随着经济发展以及城市规划面积的不断扩大,济南的用水量不断增加。1959年,地下水日开采量为7.28万m3,泉水水位全年一般都在30m以上,泉水保持常年喷涌根本不成问题。到1981年末,日供水量达到了50万m3。到了1993年,地下水日开采量达76.89万m3,地下水年平均水位只有25.22m,比50年代降低了近5m。到1999年城区人口达到260万,已建成地下水水厂9处,总水井数108眼,日供水能力已达95万m3。随着城市的发展,供水量每年还将增加。十五期间,济南将建成为人口300多万的大都市,人口城镇化率将达到55%。另外,泉水补给区内村庄的机井众多,截流了地下水的补给。目前,紧邻市区的姚家、七贤、十六里河、港沟4个镇就有机井526眼,担负着居民生活和生产用水,这也减少了对泉水的补给。②补给量减少泉水补给区面积减少,地下水补给和涵蓄能力大大降低。济南市区泉水补给区面积约为1200km2,近年来,由于济南城市规模的不断扩大,南部补给区的大片林地、果园变成高楼小区,地面硬化面积增多,2000年道路占地面积是1970年的9.2倍。同样的降水量,则不是同样的补给量,降低了泉水的补给能力。另外,在南部山区修建了两座水库锦绣川水库和卧虎山水库,将玉符河内水流截断,也减少了对地下水的补给。③地下水厂缺乏长远规划最初水厂的建设缺乏长远规划,使市区内的水厂抽水对泉群的影响非常大,如日供水10万m3的解放桥水厂和日供水3~4万m3的泉城路水厂,都距泉群非常近,水厂开采形成的漏斗使泉区水位下降。另外西郊水厂、东郊工业区的开采量过大也对泉群造成明显的影响。④开采量分配和开采时间不合理东坞断裂~千佛断裂地段属泉群补给区,其开采量已达补给量的近两倍,属严重超采二环路以内共有机井140多眼。北沙河流域是在泉群补给区以外,其开采量不到补给量的5。另外,枯水期水量补给很少而往往是地下水开采量最大的时候,这加剧了泉域地下水位的下降速度和泉水断流时间。⑤泉域范围和边界不清对济南泉域的范围和边界的确定长期存在争论。到目前为止,关于边界位置的说法至少有4、5种之多,有的还相差很大,这就导致在采取保泉措施时不能对症下药。例如,1981年济南供水保泉会议上提出了采外补内的措施,即扩大东西郊水源地的开采、停采市区地下水,以达到供水保泉的目的,现在事实证明该措施是不科学的。再如2001年8月济南市水利局在玉符河渗漏地段利用上游水库放水补源时,就有人认为在此处补源有百害而无一利,原因是此处不属泉域范围,在此处搞回灌对泉水恢复喷涌毫无意义,而且还容易引起下游地区地面盐渍化。4、措施⑴加强济南市水资源的统一规划调度和管理,坚持依法管理水资源,加强用水的规范性。认真贯彻执行中华人民共和国水法、山东省水资源管理条例、济南市水资源管理办法和济南市名泉保护管理办法,使济南市各级水资源管理机构职责到位,建立健全用水管理制度,统筹兼顾,保全大局,科学合理调度利用,逐步建立起水资源开发、利用、管理和保护的良性运行机制,把统一管理济南市水资源落到实处。⑵加强地下水资源的动态观测研究。进一步加强泉域地下水监测井网的统一建设和优化调整工作,加强地下水动态观测的研究利用先进的计算机技术及3S技术,建立地下水动态资料库和水资源管理信息系统加强地表水、地下水联合调度与优化配置研究,为促进地下水资源的合理开发利用与保护工作提供科学依据和决策支持。⑶加强用水管理,在全市范围内全面实施取水许可证制度。各用水单位和个人取水时,必须向济南市水资源管理办公室提出取水申请,在取得取水许可证后,才能正常取水。在城市公共供水管网覆盖范围内,严禁新建自备水源,已有的要逐步封存城市规划区内已经取水的单位,按照用水定额和单耗,重新核定用水计划,取得取水许可证后,按新的用水计划取用水。⑷逐步关停泉域范围内企事业单位自备井,减少地下水开采量。封闭自备井是保泉的一项重要举措,济南市二环路范围以内有142眼企事业单位自备井,年取水量在5700万m3以上。这些井大都是因当时自来水管网达不到,为解决自身用水而建的。2001年,为了使各泉能正常喷涌,已经关闭了部分自备井。目前,济
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