基于济南城市轨道交通建设的泉水地下水流场实验研究

摘要

济南素以名泉众多,景色秀美而闻名于世,是国内外城市中罕见的,举世无双的天然岩溶泉水博物馆。济南虽有泉城之称,但是济南是一个严重缺水的城市,人均水资源占有量仅为全国平均水平的1/10。近年来,随着济南经济、社会的迅速发展,人口数量的增加,岩溶地下水开采量过度,导致泉水地下水流场发生改变,出现地下水水位不断下降、水质恶化、泉水停喷等现象。为了使“家家泉水、户户垂柳”,“清泉石上流”的绚丽风光经久不衰,研究济南市泉水地下水流场,开展节水保泉工作,具有十分重要的理论与实际意义。
　　 本文通过水文地质学、地下水动力学和水文地球化学等多种学科方法,以济南市市区内,采用抽水试验、示踪试验、水化学聚类分析、常规离子比例系数分析、矿物饱和指数分析等方法,分别从水文地球化学和地下水动力角度,对泉水地下水流场进行分析研究。
　　 根据研究区内三类含水岩组抽水试验资料分析结果表明:第四系孔隙水含水岩组富水性较弱,水位动态稳定,年变幅较小,其水质较差,水化学类型比较复杂;裂隙水含水岩组受裂隙发育程度、联通程度及补给条件等因素影响其富水性的强弱,水位动态比较稳定,其水化学类型复杂多变,水质较差;岩溶水含水岩组富水性强,水位动态稳定,年变幅小,水质较好,地下水化学离子组分变化,在不同时期其主要贡献因子略有不同。
　　 分析研究区内岩溶水动力特征,通过示踪试验分析结果表明,胜凯财富广场附近的岩溶水与投源点附近的岩溶水存在一定的联通关系。进入研究区内的岩溶地下水分为两大径流带,即“趵突泉泉群主径流带”和“黑虎泉泉群主径流带”,千佛山断裂以西,岩溶地下水流向自南西向北东,越靠近千佛山断裂水力梯度越小;在历山路附近,岩溶地下水流向由南向北运动,水力梯度由南向北逐渐变缓。
　　 探讨地下水系统内部之间的水力联系,通过典型地段抽水试验各含水层的水位降深资料对比分析,孔隙水与裂隙水水位相关性较好,而岩溶水与孔隙水、裂隙水水位相关性较差。运用空间聚类原理,对研究区典型地段部分水样点进行了水化学层次聚类分析,聚类分析结果表明四大泉群排泄区与青龙桥、中心医院聚类效果好,水力联系较为密切,凯财富广场和泺文路方向及省体育学院与四大泉群排泄区的聚类效果较差,水力联系相对较差。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题的来源

1.2 研究背景及意义

1.3 研究进展

1.3.1 国内外研究现状

1.3.2 当前研究中存在的问题

1.4 研究内容

1.5 研究方法与技术路线

第二章 济南泉域自然地理概况

2.1 地理位置及交通情况

2.2 自然地理概况

2.2.1 地形、地貌

2.2.2 气象、气候

2.2.3 水文

2.3 区域地质背景

2.3.1 地层

2.3.2 岩浆岩

2.3.3 主要断层的分布及地质特征

第三章 泉水地下流场研究试验方法的介绍

3.1 抽水试验的介绍

3.2 地下水示踪试验方法概述

第四章 研究区水文地质条件

4.1 含水层岩组划分及富水性

4.1.1 第四系孔隙水含水岩组

4.1.2 岩浆岩(侵入岩)裂隙水含水岩组

4.1.3 碳酸盐岩岩溶水含水岩组

4.2 地下水补给、径流、排泄特征分析

4.2.1 地下水补给来源

4.2.2 地下水径流条件

4.2.3 地下水排泄途径

4.3 地下水动态特征

4.3.1 第四系孔隙水水位动态特征

4.3.2 岩浆岩(侵入岩)裂隙水水位动态特征

4.3.1 岩溶水水位动态特征

4.4 地下水化学特征

4.4.1 第四系孔隙水水化学特征

4.4.2 侵入岩裂隙水水化学特征

4.4.3 碳酸盐岩岩溶水水化学特征

本章小结

第五章 研究区泉水地下流场分析

5.1 岩溶水水动力特征

5.1.1 现场示踪试验

5.1.2 岩溶水径流特征

5.1.3 岩溶水的主径流带

5.2 地下水内部的水力联系

5.2.1 典型地段各含水层间的水力联系

5.2.2 水化学指标聚类分析

本章小结

第六章 轨道交通建设对地下流场的影响

6.1 轨道交通建设对地下水流场的影响因素

6.2 轨道交通建设对泉水流量的影响

6.3 对泉水流场的保护措施

第七章 结论与展望

7.1 主要结论

7.2 展望

参考文献

致谢

附录

一、在校期间发表的学术论文

二、在校期间参加的项目