历阳湖强渗漏带作为重要的补源“漏斗”可实现地表水和地下水的互相转化。(资料片)本报记者 蒋龙龙 摄
为了保泉,济南市早已开始尝试在市区的强渗漏带补源。但补源到底有多大效果?怎样通过补源,进而实现保泉与喝地下水两不误?这些都是亟待回答的问题。
这需要对济南泉水补给区的地下水世界充分解密,弄清楚补源、保泉和喝地下水之间的精确关系。这就是建立济南地下水的补给水力模型。
在2012年时,济南市市政公用局委托国内地质模型实力最强的中国城市规划设计研究院和山东省地矿工程勘察院联合启动了济南市地下水补给水力模型项目建设。到了2015年,这个项目纳入海绵城市试点建设能力项目中,现在,山东省地矿工程勘察院正在开展相关研究。
“以前地矿局是跑遍济南找富水区,为城市用水勘测合适的打井区。但是最近几年的工作方向已经完全变了,打井变成了保泉。”省地矿工程勘察院济南市地下水补给水力模型项目组相关负责人说,保泉就要充分认识城市地下水,要认识地下水就需要结合地质数据给地下水建模。
该负责人介绍,通过建立地下水补给水力模型,能对各种关系进行量化,而且能提出地表水转换地下水工程优化运行,地下水保护、开发、利用建议方案。特别是能给出在补源工程条件下各地下水厂的最大可开采量,为同时实现保泉与地下水开采优化布局两个目标提供技术支撑。
近千钻孔数据
让地下水走向可视
海绵城市地下水补给水力模型把西起牛角店断裂东至文祖断裂的3287平方公里的泉域补给区汇聚成了一个三维实体图。这个区域覆盖了影响济南市区泉水喷涌的长孝岩溶水系统、趵突泉泉域(济南泉域)、白泉泉域范围。
“首先利用补给区中近千个长期积累的钻孔数据,区分潜水含水层、越流层、承压水含水层,每个钻孔透水条件不同的层以点表示,透水层级相同的点相连成线。上千个点连成了网格,再形成面,最终形成三维立体图。”省地矿工程勘察院济南市地下水补给水力模型项目组相关负责人说,为了让这个模型更精细,几乎用上了这片区域所有够深的钻孔数据。近千个钻孔资料是建模的基础,再结合断裂构造、水文剖面图、地质图等影响地下水走向的地质构造,形成了三维可视化水文地质概念模型。这个模型不仅有3287平方公里的水文地质信息,还综合了地质透水情况。
研究人员介绍,水文地质概念模型可视化之后,就需要建立地下水流的数学模型。用数学工具把济南泉水形成的地质条件进行模拟计算,并且量化水位、水质和水量随时间变化的关系。
济南三线地表水
“喂足”地下水
保泉一直是济南人绕不过的主题。省城的泉水来源于地下水,地下水位的高低、水量的多少直接关系到趵突泉喷涌的情况。济南市多年前就启动了地表水转换地下水工程,这个工程通过西线、中线、东线三线工程措施将地表水引到强渗漏带进行补源。先“喂足”地下水,为科学取用地下水做准备。
除了上述的西线工程外,中线主要是利用泵站将大明湖的弃水通过管道引到历阳湖和兴济河回灌补源,设计能力为每天8万方。
东线工程将自东联供水管线冷水沟段,沿凤凰路至旅游路建设直径1000-2400毫米的供水管线21.5公里,并在沿途建设40万立方米/日规模提升泵站3座,将鹊山水库的黄河水调至凤凰路、旅游路沿线,设计调水能力60万立方米/日。主要用于新建东区水厂、旅游路水厂水源及旅游路沿线大辛河、韩仓河等河道渗漏带补源。东线工程将向大辛河、韩仓河渗漏带补源,推高地下水位,济南市选择在合适位置抽取地下水供应东部城区。
截至今年6月15日,该工程西部玉符河补源工程,中部历阳湖、兴济河补源工程和趵突泉泉水先观后用工程和东部大辛河补源工程全部投入运行,总补源能力78万立方米/日。
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