谈济南泉域的雨水利用与地下水补给

谈济南泉域的雨水利用与地下水补给
杨同春;孙清明
【摘要】针对济南泉域内地下水水位下降和泉水曾经停止喷涌的情况。

通过对济
南泉域范围内岩溶水系统、济南泉域雨水利用与地下水补给条件分析，总结分析济南泉域雨水利用的条件、方式、工程措施及相关的影响因素，在此基础上提出济南市雨水利用的巨大潜力和雨水补给地下水对于泉水正常喷涌的重要意义，以供参考。

【期刊名称】《山东水利》
【年(卷),期】2011(000)010
【总页数】2页(P27-28)
【关键词】济南泉域;雨水利用;地下水补给
【作者】杨同春;孙清明
【作者单位】济南市小清河管理处,山东济南250014;济南市锦绣川水库管理处,山
东济南250014
【正文语种】中文
【中图分类】TV213.4
随着人类活动对地表径流和地下径流的影响日趋加剧，以及城市范围内下垫面的变化，改变了天然径流的数量和质量，特别是地面硬化面积的增加，人为增加了地表径流量，减少了对土壤水和地下水的补给量。

雨水直接利用和利用雨水补给地下水已成为一种有效的淡水资源利用措施。

本文就济南泉域内雨水利用和地下水补给提
出一些建议，以供参考。

1 济南泉域自然地理概况
济南市位于鲁西北平原与鲁中山地的交汇处，南望泰山北靠黄河，是山东省的省会城市。

济南泉域处于鲁中山地与鲁北平原的过渡地带，地势南高北低。

最南部的长城岭，同时也构成了汶河水系与小清河、玉符河的分水岭，最高点为988.8 m。

在泉域的北部，黄河与山前冲洪积平原之间有小清河，两河均为不对称水系，右岸多支流，左岸无支流或支流少而短。

山前洪积、冲积地貌比较发育，可以明显地看出侵蚀低山、剥蚀丘陵、堆积平原等地貌。

济南泉域地处中纬度地带，由于受太阳辐射、大气环流和地理环境的影响，属暖温带大陆性季风气候。

其主要气候特征是：季风明显，四季分明；冬冷夏热，雨量集中。

济南泉域历年平均降水量在600～700 mm之间，由于受季风影响，降水量
的季节分配极不均匀。

济南泉域的河流分属黄河和小清河两大水系。

其支流东泺河、西泺河为常年性河流外，其余为排泄山洪之季节性河流。

本区河流除黄河外，均为雨水补给为主，按水文特征分山区型河流和半山区型河流两种类型。

小清河属于半山区类型，其余较大河流基本上属山区型河流。

2 济南泉域雨水利用与地下水补给条件分析
2.1 济南泉域岩溶水赋存条件
济南泉域处于鲁西北平原和泰山单斜的交汇处。

泰山单斜南高北低，在变质岩的基底上覆盖着厚度达300 m以上的奥陶系和寒武系灰岩，灰岩底层顺着南高北低的
走势隐伏于市区第四纪松散沉积物下，夹有比较薄的石炭系和二叠系夹层。

南部山区的石灰岩裸露于地表，喀斯特岩溶地貌广泛发育，导致了灰岩的渗透系数比较大，经过漫长的年代，巨厚的灰岩区形成了错综复杂的地下裂隙和溶洞、溶沟等组成的地下网络通道。

据在市区打井所得资料显示：北部的溶洞大者直径2～3 m，一般
为10～30 cm，深度为 50～100 m；南部深度在 80～130 m。

2.2 雨水补给岩溶水条件分析
1）大气降水直接补给区。

济南泉域面积为1486km2左右，在此区域内广布灰岩，特别在济南南部地区石灰岩大多裸露于地表，在漫长的时代里，由于各种因素影响喀斯特地貌广泛发育，在地表形成了大量的裂隙、溶洞、溶孔、溶槽和溶沟，这些地貌形态有较大的降雨入渗系数，通常在0.3～0.7。

大气降水是泉水的主要补给源，在市区泉域范围内主要有道路、公共建筑和生活小区屋面、绿地等可作为雨水下渗补给面。

2）大气降水间接补给区。

在济南泉域内主要分布着玉符河、大沙河、卧虎山水库、玉清湖水库等地表水体，这些地表水体通过下渗和侧渗来补给岩溶水，在玉符河的西柯马－崔家庄一带有强烈的渗漏区，渗漏水的趋向已经被证实是补给市区的泉群（据山东师范大学的元素示踪试验），试验条件下渗漏能力为1.5 m3/s，每天的
渗漏水量是12.96万m3。

通过采取修建拦水坝、开挖整平河道、打渗井、挖渗坑等增渗措施，将渗漏能力提高到3.0 m3/s是完全可行的。

济南西部覆盖着200多m的第四纪松散沉积物，含有丰富的孔隙水，已经投入使用的济西水源地采集的
是岩溶裂隙水，当降深大时，孔隙水可补给岩溶水。

3 雨水利用与岩溶水补给实施方案
从济南市实际出发，在岩溶地下水直接补给区内重点实施雨水回补地下水、减少地表径流和雨水直接利用工程，在间接补给区实行以下垫面河道、沟渠、渗漏区增加入渗的工程为主。

3.1 雨水收集渗透排水工程
1）以回补岩溶地下水为目的，以建筑群和小区为对象，与规划设计的以及现有的社区雨水排水系统结合，以渗层渗透井建设为核心，重点规划设计雨水收集、贮存、运移、渗透系统，将屋顶路面雨水进入绿地。

超过土壤天然下渗能力的雨水进入人
工设计的地表渗水浅沟；雨量较大时，浅沟的雨水进入渗井继续下渗，补充岩溶水；超过渗透能力的雨水再进入市政雨水排水管网，通过具有下渗能力的排水管网在运移的过程中进一步渗透，多余的水量可以暂时贮存。

2）以回补岩溶地下水为目的，以雨水水质保证为前提，建立单独专用的雨水管网。

由于降水直接补给地下水容易污染地下水质量，可先将雨水收集起来通过专用的管网送入到污水处理厂处理后按照不同的水质要求再通过给水管网供给。

在社区可以建立不同规模的公共和家用雨水处理装置满足景观和家用水的要求。

对于多次使用过的污水，再经过水处理排入河流或者强渗漏区补给地下水，达到“先用后补”的目的。

3）以回补岩溶地下水为目的，以雨水的循环利用继续下渗为要求，建立形式多样的雨水下渗区域。

目前的雨水收集基本上以城市的城区为主，通过特定的景观建筑物和各种的地表明沟、渗井来下渗雨水。

可以在自然河道、给排水网基础上建设延伸系统，如“蜘蛛网”式环城区的地下渗漏系统或类地下水库系统，填充一些碎石滤料过滤下渗，可贮存超出市区下渗能力的水资源，以满足不同时期地下水位的调节。

3.2 雨水就地入渗工程
以防洪减少地表径流为目的，利用人工渗透地面，如多孔的嵌草砖、碎石地面、透水性混凝土等以及天然渗透地面。

天然渗透地面绿地一般具有较好的渗水性，在充分利用绿地良好的自然渗透和保水性的同时，利用人工促渗设施，增大绿地的入渗水量。

将直接补给区内目前凸式绿地改成低凹式绿地，在低洼处建设铺有滤料的浅层渗井、渗渠、渗沟。

增加现有的人工渗透区的面积，充分依托该地的地形环境条件，建立立体的阶梯式下渗区，不仅增加了下渗面积，同时降低了地表径流的速率。

3.3 屋面雨水集续利用系统
以雨水直接利用为目的，以单独建筑物或建筑群为对象，屋面雨水经雨水竖管进入
初期弃流装置，经初期弃流后的雨水通过储存池储存调蓄，经处理后，再通过配水系统，用作各种生活杂用水，包括浇灌、冲厕、洗衣、冷却循环等中水系统。

3.4 原始生态的保护与恢复工程
济南泉域内丘陵及部分岛状山分布区，含水层主要为奥陶系灰岩，部分裸露，部分隐伏在厚度10～20 m的第四系松散层之下，浅部岩溶裂隙发育。

通过对地表生
态环境的恢复和保护，大力推广荒山绿化工程和拦蓄工程以此增加植被的覆盖面积，增加植被对雨水资源的截流量和时间，涵养水源，增加雨水的下渗时间。

由于泉域范围内的灰岩渗透系数为0.4，所以这个措施是可行的，将大大增加雨水的下渗量。

3.5 下垫面河道的整治工程
在济南泉域内主要有玉符河的河流，由于河流的搬运剥蚀作用，河床出露岩石，在玉符河干流段存在较强烈的渗流区，可以在河道修建一系列的橡胶拦水坝，增加雨水滞留渗流河道的时间，同时通过开挖整平河道、打渗井、挖渗坑等增渗措施来增加其入渗量。

对于一些古旧的河道要采取清淤工程，可以利用中水来冲刷河道，从而增加其河床的入渗系数。

4 结语
1）济南泉域内广布灰岩，而且在济南泉域南部地区石灰岩大多裸露于地表，在其地表有大量的裂隙、溶洞、溶孔、溶槽和溶沟，这些地貌形态有较大的降雨入渗系数；在泉域的某些地段存在着强烈的渗透区（如玉符河的西柯马－崔庄），可以利用“雨水含水层储存及回收技术”进行重点补给。

2）雨水利用补给地下水是济南市现阶段的客观必然要求，利用雨水补给不仅可以缓和因过量开采地下水而出现的严重形势、保持泉水的正常喷涌，而且可以减轻防洪压力。