趵突泉泉群流量研究

相 華 封得華 蔣國民 仇東山 于訓(xùn)鵬

（1.濟(jì)南市水文局 濟(jì)南 250014 2.山東省水文局 濟(jì)南 250002）

為保障濟(jì)南市防洪安全、供水安全、生態(tài)安全，保障市民的生活質(zhì)量，水利部決定將濟(jì)南定位為首個水生態(tài)文明建設(shè)試點(diǎn)城市。通過試點(diǎn)為全國水生態(tài)文明建設(shè)積累經(jīng)驗(yàn)，發(fā)揮示范引導(dǎo)作用。濟(jì)南市水利局圍繞“節(jié)水保泉”和“城市水生態(tài)”為切入點(diǎn)，部署開展了對趵突泉、黑虎泉、珍珠泉、五龍?zhí)兜弱劳蝗毫髁繉?shí)時監(jiān)測項(xiàng)目。濟(jì)南市水文局承擔(dān)了2010年7月至2016年6月的泉群流量實(shí)時監(jiān)測工作。經(jīng)過六個水文年度的實(shí)時監(jiān)測，收集了大量的水文監(jiān)測資料，通過對監(jiān)測資料的分析初步掌握了泉群流量的規(guī)律。

1 監(jiān)測資料代表性分析

本次測流時段從2010年7月～2016年6月，該監(jiān)測時段內(nèi)，經(jīng)歷了2011年和2013年的豐水年份、2012年平水年份以及2014年、2015年和2016年上半年的枯水期，降水年際變化較大，資料具有較好的代表性。

該監(jiān)測期內(nèi)，趵突泉地下水位日平均值為28.38m。根據(jù)濟(jì)南市水利局2005年7月～2016年6月的地下水位監(jiān)測資料分析，最近11年趵突泉地下水位日平均值為28.39 m，與泉水監(jiān)測期內(nèi)監(jiān)測的趵突泉地下水位基本一致。因此，2010年7月～2016年6月監(jiān)測期內(nèi)監(jiān)測的資料具有較好的代表性。

2 降水對趵突泉地下水位的影響分析

降水是地下水的主要補(bǔ)給水源，也是趵突泉泉群的主要補(bǔ)給來源，降水通過下滲，補(bǔ)給地下水，趵突泉泉群地下水位相應(yīng)抬高，泉水泉流量相應(yīng)增大。根據(jù)降水情況及趵突泉地下水位的變化情況來分析趵突泉泉群監(jiān)測資料的合理性。見圖1趵突泉地下水位與降水量關(guān)系圖。

2010年7月，濟(jì)南市區(qū)平均降水量136mm，8月份降水量418mm，為有水文資料記載以來（60年系列）歷年同期最大值，比歷年同期偏多164.3%。雨水下滲有效補(bǔ)充了地下水，9月23日趵突泉地下水位突破30m大關(guān)，創(chuàng)1966年以來最高值；2013年7月份，濟(jì)南市區(qū)平均降水量366.3mm，8月15日趵突泉地下水位達(dá)到年度最大值29.88m；2013年8月～2016年6月，降水較歷史同期偏少，開始進(jìn)入枯水年份。趵突泉地下水位逐步下降，泉流量也逐漸減小。2015年6月21日、2016年6月14日分別達(dá)到年度最低水位27.16m和27.17m，黑虎泉停噴，趵突泉斷流。隨著汛期雨水增多，趵突泉地下水位逐步上升，黑虎泉復(fù)涌。

圖1 趵突泉地下水位與降水量關(guān)系圖

圖2 趵突泉地下水位與趵突泉泉群泉流量過程線圖

圖3 濟(jì)南趵突泉泉群各泉群出流情況變化圖

圖4 濟(jì)南趵突泉泉群泉流量比例圖

每年的4月份左右，趵突泉地下水位會有小幅度的上升，說明濟(jì)南市政府采取的一系列保泉措施有效發(fā)揮了作用。

綜上所述，降水是泉水泉流量的主要補(bǔ)給來源，趵突泉地下水位與前期降水量有較大相關(guān)性、一致性。

3 泉水泉流量與地下水位關(guān)系

趵突泉地下水位與趵突泉泉群泉流量有較好的相關(guān)性，地下水位升高，則泉水泉流量就大，地下水位下降，泉水泉流量就變小，泉水泉流量與趵突泉地下水位有較高的正相關(guān)性，變化一致。圖2是趵突泉地下水位與趵突泉泉群泉流量過程線圖。

2010年8月，趵突泉地下水位由27.87m上升到29.75m，9月27日突破30.01m。受此影響，自8月起，泉群泉流量逐步增大，至9月28日達(dá)到最大值3.61m3/s。10月份之后，濟(jì)南市降水量很小，造成了嚴(yán)重的春旱，趵突泉地下水位也由30.01m下降為27.80m，相繼突破了黃色、橙色警戒線，保泉形勢嚴(yán)峻。泉水泉流量也由3.61 m3/s下降為1.59m3/s；2013年8月，趵突泉地下水位上升到當(dāng)年最高水位，泉流量也相應(yīng)增大，出現(xiàn)當(dāng)年最大流量；每年最枯流量均發(fā)生在5、6月份，也是每年地下水位最低時間。由此可見，趵突泉泉群出水量隨著地下水位的變化而呈現(xiàn)正相關(guān)變化。

4 趵突泉泉群流量變化情況分析

對趵突泉泉群各監(jiān)測斷面的泉流量監(jiān)測資料進(jìn)行分析，依據(jù)實(shí)測流量采用連實(shí)測流量過程線法，推求各監(jiān)測斷面水量。見圖3濟(jì)南趵突泉泉群各泉群出流情況變化圖。

從圖3可以看出，珍珠泉泉群泉流量比較穩(wěn)定，月均出水量50萬m3，受外界影響較??；五龍?zhí)度戮鏊?13萬m3，變幅稍大，受外界因素影響較大。趵突泉和黑虎泉泉群受降水、地下水位、地下水開采等影響因素最大，流量變幅較大，趵突泉月均出水量210萬m3，黑虎泉月均出水量180 萬 m3。

5 各泉群泉流量所占比例情況

根據(jù)2010年7月～2016年6月流量實(shí)測資料，趵突泉泉群泉流量中，趵突泉泉流量占37.9%，黑虎泉泉流量占32.5%，低于趵突泉泉流量。五龍?zhí)墩?0.4%，珍珠泉占9.2%。趵突泉與黑虎泉的出水量占趵突泉泉群出水量的70.4%，所占比例較大，這也與趵突泉“三股大泉，從池底冒出，翻上水面有二三尺高”以及黑虎泉“水激柱石，聲如虎嘯”的描述相符。各泉群出流比例見圖4。

6 結(jié)語

為做好水生態(tài)文明建設(shè)試點(diǎn)工作，應(yīng)堅(jiān)持泉水水質(zhì)與水量同步監(jiān)測。在濟(jì)南趵突泉泉群監(jiān)測范圍內(nèi)，布設(shè)水質(zhì)水量監(jiān)測站，在主要排污口設(shè)立進(jìn)水退水水質(zhì)監(jiān)測站。監(jiān)測項(xiàng)目由單一水位、水量增加到水位、水量和水質(zhì)同步監(jiān)測。通過監(jiān)測分析，為水行政主管部門提供及時可靠的監(jiān)測分析成果，為政府在泉水資源開發(fā)利用和保護(hù)決策中提供技術(shù)支撐■