济南泉水地理 赵延铸 著 (第六章)

济南市农业区划办水资源组赵延铸发言 由于1982年3月1日全市水位统一观测是济南水利系统和801地质队合作进行的,经过初步资料整理和交换意见,双方对济南水文地质单元和泉域的划分,看法基本一致:市区和西郊(东梧断层至马山断层之间)是“一碗水”,市区和东郊(东梧断层以东)是“两碗水”。

我们称市区、西郊岩溶泉水的补给区为“趵突泉泉域”;称东郊白泉泉群的补给区为“白泉泉域”;称明水泉群的补给区为“明水泉泉域”。

1、“泉域”和“水文地质单元”:泉域是水文学的概念,是地下水的闭合流域。水文地质单元是地质学的概念,是含水的地质构造。水文地质单元与泉域不完全相重合。

“白泉泉域的东界是埠村向斜轴线”、“市区泉群泉域的西界是马山断层”,提法不妥。向斜轴线和断层是地质单元界线,不是泉域界线。泉域界线必须是地下水的分水岭。

2、“直接补给区”和“间接补给区”:二者界线是寒武系凤山组灰岩与长山组泥质条带灰岩的交界线,提法不妥。界线应划在奥陶系马家沟灰岩与冶里统白云质灰岩交界线,这条界线以南直到长城岭,岩石种类有泰山群变质岩(花岗片麻岩)、寒武系下部红色页岩、张夏组灰岩、崮山长山组泥质条带灰岩、凤山组灰岩、奥陶系底部白云质灰岩。上述变质岩、红页岩不含水,其他灰岩岩溶裂隙含水性差。降雨入渗水重新返回河道,该“间接补给区”水文学称“闭合流域”,即不论地表水、地下水都从一条河道下排。济南山区大量中小水库均建筑在下奥陶系白云质灰岩上:自西向东如长清小屯水库、东风水库,市区兴隆水库、浆水泉水库、孟家水库、岩棚水库、蟠龙水库、狼猫山水库等。以上各水库大坝以上都是闭合流域,大坝以下都是非闭合流域,即奥陶系马家沟石灰岩分布区。该区又称“直接补给区”,洪水至此严重渗漏,渗漏水向泉口方向排泄。来不及渗的洪水仍沿地表河道下泄。在“直接补给区”,地表、地下水按各自的流向前进。

实践证明,山区修建水库必定选址在“闭合流域”。在“非闭合流域”由于基岩严重渗漏,不宜修建水库。奥陶系马家沟石灰岩在山前地带分布广泛,南北纵向分布10—20华里,其基本特征是岩溶发育,地下水通畅,具有缓平的统一水面形态,地下水流向直指泉口,水位大面积统一向泉口渐次变低。

3、济南东、西郊“高水区”弱透水带:本年3月1日全济南市水位统测情况,充分证明了奥陶系岩溶区域水位的一致性。个别“高水位区”如:西郊西红庙、殷家堂、袁柳庄,东郊八间堡、圣佛寺等地一批“子母井”(第四系大口井+石灰岩钻孔井)水位偏高,不代表区域水位,在其附近就有符合区域水位的观测井,例如西郊机床二厂,正常水位井与偏高水位井相距仅20米,应顺势而择。

东郊圣佛寺、牛旺庄、徐家庄分别在东梧断层两侧,都是纯石灰岩井,区域水位一致,东梧断层在此段不隔水。一些火成岩未钻透(第四系水为主)或上游区打在下奥陶系白云质灰岩的钻孔井,都不属中奥陶系区域水位,它们高于区域水位,不参与绘制等水位线。

市区泉域与东郊白泉泉域的界线应划在羊头峪东山——马家庄、利农庄——葛家庄——甸柳庄——洪家楼——还乡店——洪家园。此线南起白云质灰岩,向北马家庄、葛家庄为中奥陶系石灰岩,再向北洪家楼、还乡店火成岩厚400余米。

此线东、西要害通道在马家庄、葛家庄中奥陶系石灰岩。葛家庄石灰岩观测井(和平路东头原灯泡厂,按装长轴深井泵),801队用了3天时间终于测到真区域水位:3月1日水位为27.528米,同一天比西面的趵突泉水位(26.6米)和东面的窑头村南井水位(27.43米)都高。此地划为市区趵突泉泉域与东郊白泉泉域的界线——地下分水岭。

洪家楼以北还乡店、肉联厂、生物制药厂附近打井三眼,因火成岩太厚水量太小而废。1982年3月1日全市地下水位统一观测发现,这些井抽水前和抽水后都没有真水位。其中一眼抽水时水位降到-6米,抽水后水位恢复极慢。另一眼井3月1日统测水位水位21米,比白泉水位还要低,说明透水性极差,抽水后难以恢复,应视为市区趵突泉泉域与东郊白泉泉域的分界线。

4、泉域水资源演算结果应与泉流量加泉域开采量相符:该项成果采用水均衡原理,自流域上游计算区开始,按照地表水和地下水各自的流向逐区向下游区演算,直到出境为止。泉域地下水资源量,应与泉流量、泉域开采量之和相等。实测泉流量和泉域开采量(调查统计)可验证泉域地下水资源量计算是否准确。

市区泉群泉域(趵突泉泉域)多年平均地下水资源量这次计算值为1.8亿立方米/年,折合50万立方米/日。补给区面积1220平方公里(801地质队为1592平方公里),其中北大沙河流域在泉域中的面积为526平方公里,玉符河流域在泉域中的面积为610平方公里,兴济河流域在泉域中的面积为64平方公里。可以看出,市区泉群如果只靠市区南部兴济河64平方公里来水补给,四大泉群多年平均出流量仅2.6万立方米/日。可见没有玉符河、北大沙河巨大的地下“储水构造”或“含水构造”的支持,四大泉群根本就不可能有那么大的水。

中国地质科学院桂林岩溶所崔光中研究员:西郊、市区不能分割,可以肯定。否则地下水资源量就无法平衡。这么大的泉流量,没有巨大的补给区和储水构造是无法维系的。东郊甸柳庄、姚家庄、马家庄隔水带问题,火成岩穿插不等于不联通。高水位区可能由两边开采引起,等水位线的联法不应突出。

中国地质大学许教授发言:1、泉水是西郊上游补来的,保泉供水应急工程水源井建在西郊,抽水降深,压力传导传不到市区了,市区水位怎么能上升?为保泉西郊水厂应予撤消。2、水厂应移到另一个水文地质单元,要往西找。3、没有西郊玉符河流域、北大沙河流域那样大的地下储水构造,市区泉群不会有那么大的流量。4、凡断层两边都是石灰岩的地段,两边不可能不透水。5、既要保泉发展旅游,又要发展工业,矛盾不好解决,必须引用客水。

地矿部辛奎德副司长发言:1、去年保泉会以来,工作取的很大成绩,措施十分有力。实现了“采外补内”开采漏斗转移。2、重视基础工作,今年旱季3月1日全市地下水位统测,水利、地质部门互相配合,证实西郊和市区是一个水文地质单元;东郊是另外一个地质单元。东郊工业区和城市自来水开采,对市区泉水无影响。3、有针对性地继续做好观测研究,提高水资源计算精度,建立水资源管理模型,做好供需平衡。4、水资源立法,制定管理条例,实现水资源统一管理。

1984年12月20—24日,“山东水利学会会员代表大会暨水资源学术讨论会”在济南召开。会议邀请了国内有关知名专家、教授、学者和从事实际工作的科技人员200多人参加。会上提出论文、 告等49篇。本次会议涉及济南地下水和保泉的文章有:

山东省地质局第一水文地质队《济南水文地质条件分析及保泉供水建议》。

该文明确提出济南市区和西郊(至马山断层)是一个水文地质单元、一个泉域,“一碗水”。济南东郊(至章丘埠村向斜)是另一个水文地质单元,称“白泉泉域”,是另一碗水。

济南市农业区划水资源组赵延铸 《济南市水资源调查与初步分析》指出:

1、济南泉水分为“三碗水”问题:市区和西郊之间没有“高水位区”(弱透水带)相隔,市区和西郊是“一碗水”。

2、市区和东郊之间有“高水区”(弱透水带),是“两碗水”。但界线不在姚家庄、祝店、魏家庄一带,而在羊头峪东山——甸柳庄——洪家楼——还乡店一线,也是柳行河与窑头河的地表分水岭。此界线是市区趵突泉泉域和东郊白泉泉域的分界线。

3、济南东郊白泉泉域的东界线不是以“埠村向斜”为界,而是下游以文祖断层为界,上游以“锦平山背斜”、也是地表分水岭为界;白泉泉域的西界线——排泄区以东梧断层为界、中上游以地表分水岭为界。

1985年,“济南市保泉供水研究”,陈振鹏,《中国岩溶》

1985年,“济南市岩溶水资源的分析与泉水名胜的保护”,李传谟,《中国岩溶》

1986年,《济南市水资源初步评价》,赵延铸、王传江,山东省水利建设战略问题学术讨论会论文。该文在综合各县、区水资源调查评价基础上,对济南市降水、地表水、地下水、引黄水、水资源总量和可利用量等进行了全面分析研究。

1986年,《泉城水资源浅析》,山东省水利建设战略问题学术讨论会论文,济南市水利局,秦若轼、闫昭秀、丁林书

1987年,济南市黄河南各区县水资源总量:考虑外地流入量在内,多年平均水资源总量确定为17.7亿立米,其中地表水7.62亿立米,地下水10.04亿立米。地表水当地产水4.25亿立米,区外流入引黄量3亿立米,黄河堰外侧渗0.36亿立米。

1986年,《山东省济南市长清—孝里铺地区供水水文地质勘察 告》,山东省地质局第一水文地质队(801队),探明为一重要水源地。 告编写人孙冠群、李晓东、赵一康、高希银等。

1987年,黄河水厂一期工程通水,供水能力20万米3/日。卧虎山水库引水工程通水,供水能力5万米3/日。

1988年,《山东省济南市保泉供水地下水资源管理模型 告》,贺庆昌、李祥芝、王绍文等,山东省地矿局801水文地质工程地质队。

1988年,《山东省济南市保泉供水水文地质勘探 告》。山东省地质局801水文地质工程地质大队,参加 告编写的有:奚德荫、李祥之、邵卓、何庆昌等,长春地质学院曹以临、房佩贤、贾贵廷等。

该项目自1984年开始实施,完成1:5万地质、水文地质测绘面积3000平方公里,基本弄清了济南地区水文地质条件,确定了济南泉域范围与边界,东梧断裂为东边界,明确了在东梧断层以东的济钢、化肥厂自备水源地及自来水公司杨家屯、中李等水厂开采岩溶水不会对市区泉水产生明显影响。

计算了泉域(实际是市区泉域和白泉泉域)的水资源量,包括泉流量在内,泉域内允许开采量70万米3/日。

1989年7月,《济南市长孝水源地水文地质条件及开采意见》,奚德荫,山东省地矿局八0一队总工程师,长孝水源地开发利用及供水保泉研讨会论文。文章指出,此项勘察任务是801队进行济南保泉供水水文地质勘察工作的一部分,正式列入国家计划。工作范围960平方公里,1984—1986年历时2年完成。施工钻孔井61个,单井出水量1万米3/日以上的有10个。勘查证明长清马山断层与孝里铺断层所夹的三角地带50余平方公里,是一个理想的大型水源地。

1989年7月,《长清县水资源供需分析—兼论长孝水源地水资源量》,

赵延铸,水文地质高级工程师,长孝水源地开发利用及供水保泉研讨会论文。该文指出:南大沙河流域面积431平方公里,清水沟(孝里铺)流域163.5平方公里,合计594.5平方公里,占全县面积的50%。自然条件与北大沙河流域相同。全县地下水补给模数14.6万m3/平方公里。按此计算南大沙河及清水沟流域地下水资源量为:594.5×14.6=8680(万m3)

该流域地下水开采量5034.3万m3,余3645万m3。余量全部开采折合9.99万m3/日。该余量与山东省八O一地质队1986年“长孝水源地勘探 告”和国家储委批准的可采量11.6万m3/日接近。

应该注意的是,平阴县城和东阿县都在描准与长孝水源地联通的奥陶系岩溶水,因此采水量11.6万m3/日向济南供水,须专家论证,主管部门审批。

1989年7月,《济南市西郊地下水的优化开发利用》,徐霞琴,山东省城乡建设勘察院副总工程师,长孝水源地开发利用及供水保泉研讨会论文。文章称:该院受济南市供水办公室委托,于1983年在济南西郊平安店一带进行日产20万吨水源地供水水文地质勘察,奥陶系灰岩单斜构造,北北西玉符河断层与北西平安店断层控制全区地质结构,工作区400平方公里。这次勘察打钻孔井44眼,最优水源地选在老张庄、冷庄、石马一带,单井出水量1万立方米/日左右。

1989年7月,《济南市地下水资源情况及保泉供水建议》,山东省水文总站商广宇,长孝水源地开发利用及供水保泉研讨会论文。文章要点:1、济西地下水系统包括玉符河、北大沙河、南大沙河流域全部,以及三条河道下游延伸到黄河北的冲积扇群,总面积2300平方公里。2、济西水源地最佳地段:①玉符河下游 滕屯、杜庙、古城一带;②北大沙河下游 平安店至王宿铺地段;③南大沙河下游归德至坟台地段。建议尽快开发济西平安店水源地(16—17万立方米/日)、长孝水源地(13—14万立方米/日),尽快关闭东郊和市区全部自来水和自备水井,改用西部水源、明水水源和引黄水源。

1989年5月20—10月30日,山东省地矿局801队与地矿部岩溶地质研究所在西郊催马庄进行岩溶水示踪试验。在200平方公里范围内,利用63个观测孔,查明了西郊与市区岩溶水的水力联系和寒武系张夏组灰岩与奥陶系灰岩的水力联系。

1989年12月,《济南市保泉供水水文地质勘探水质模型 告》。801地质队与省环境水文地质总站、长春地质学院合作,在水动力模型基础上、通过大量水化学分析研究完成,主要编写人有:王绍文、邵卓、何庆昌、单季琦、曹以临等。

1990年,《济南市地下水资源管理模型 告》,山东省地质局801队与长春地质学院合作,进一步在水动力学模型和水质模型基础上,完成保泉供水地下水优化开采方案。

1990年 月 日,《济南市水资源综合开发战略学术研讨会》,济南市科协、济南市水利局联合召开。会议收到论文43篇,涉及泉域边界、城市供水与保泉、水资源特征与综合开发战略探讨、节水保泉、水质现状评价及水污染治理、开发黄河水资源、水源涵养等,资料翔实,论证有据,是一次联系实际的高水平的研讨会,对保泉供水、解决水资源危机据有重要现实意义和历史意义。主要论文:

1990年,《济南市保泉供水水文地质勘察研究成果及地下水资源合理开发利用的意见》,省地矿局801水文工程地质大队,奚德荫。

1990年,《济南市水资源特征与综合开发战略探讨》,山东省水文总站,张经之、柯鸿水

1990年,《济南市水资源及其供需分析》,赵延铸,济南市计划委员会研究室为制定“八五计划”约稿,刊载于济南市经济研究中心编《济南经济研究》第2期。该文列举济南市当地岩溶水资源量如下表:

建议:一、确定多源供水战略和西水东调总战略。济南市区供水的出路在西部,已确定的娘娘店引黄工程(后为玉清湖)和可以利用的田山引黄工程、长孝水源地和西部(石马、冷庄)水源地岩溶水、南水北调入东平湖及“济平干渠”,都在济南西部,引黄势在必行。二、改变锦秀川、卧虎山水库功能。由为农业服务转变为城市供水及保泉功能。建议水库可供补源水直接引入市区,即通过已有渠道引入兴隆水库、土屋一带兴济河中,渗漏补源,促进泉水上涌。

1990年,《济南保泉供水研究》,商广宇,山东省水文总站

该文论证了济南泉域的范围:东以郭店、白谷堆、埠村一带即埠村向斜西翼煤系地层,西到青龙山、万灵山至康而庄岩溶弱发育带,南达小清河与黄汶区的分水岭,北至济南岩体NE向阻水前缘,面积800平方公里。

1990年,《立足黄河、供水保泉》,济南市水利局,秦若轼、丁林书、孙发文。

1990年,《济南市西郊地下调节水库的初步分析》,历城水利局,张文江。

1990年,《生态、植被、泉水》,济南市园林管理局,贾祥云。

1990年,《山东省济南市白泉—武家水源地地供水水文地质勘探 告》,山东省地矿工程勘察院。

1990年,《济南市水资源》,济南市水资源管理办公室、济南市水利局。

1991年,《趵突泉志校注》,刘泽生、乔岳。

1982—1990,《济南市水利统计资料》 济南市水利局。

1993年,《章丘、历城、市区、长清、平阴水长期供求计划 告》。

1994年,《加大水保措施增加济南泉群补给地下水径流的研究》,黄春海、张乃兴“提出泉水补给区24个渗漏中心”。

1994年12月12—14日,《济南市南部山区综合治理与建设研讨会》,济南市政协经济科技委员会、济南市水土保持委员会联合召开。会议邀请水利部、清华大学、北京林学院,和省市县有关单位、大专院校专家教授,市领导谢玉堂、刘耀华等出席会议。与会50余人,19位专家教授宣读了论文。与水文地质条件、泉域划分的有关的论文有以下四篇。其中奚德荫、赵延铸文章重述济南市区和西郊(至马山断层)是同一个水文地质单元,同一个泉域。黄春海、商广宇等文章仍坚持济南市区和西郊不是一个水文地质单元,不是一个泉域。有关论文如下:

1994年,《济南市南部山区综合治理是保泉供水的重要战略措施》奚德荫,山东省地矿工程勘察院。

1994年,《济南市南部山区水保综合治理恢复泉群旧貌》,黄春海、张乃兴,山东师范大学地理系。

1994年,《济南市南部山区的地质水文特征及水资源开发利用问题探讨》,赵延铸,章丘市水资源管理委员会办公室。

1994年,《省城济南及南部山区水文地质状况》,商广宇、胡煜煦、李维香,山东省水文总站,

1995年,《山东省济南市章丘电厂黄土崖水源地详查 告》,袁传芳等,山东省地矿工程勘察院