1986—2005年,山东省的水文地质勘察主要进行城市及重点建设项目供水水源地勘察评价、地下水资源合理开发利用研究及地下水资源评价以及专项地下水资源实验研究工作。其中,山东省地矿工程勘察院、山东省鲁南地质工程勘察院、山东省城乡建设勘察院、山东电力工程咨询院等单位发挥全省水文地质勘察的主力军作用,成绩突出。全省各水文地质单位根据水文专业的理论,结合实地调查研究,采用多种方法和手段,搞清楚地下水的动力联系,解决了全省部分缺水城市的饮用水问题。
一、济南泉域水源地水文地质勘察
1982—1984年,省地质局第一水文地质队等单位,根据地矿部下达的任务,对涉及泉域3000平方千米范围全面开展16万综合性地质一水文地质调查。作为首次系统的专门勘察,考察人员利用长期地下水动态监测研究成果,基本查明了济南泉域范围及其边界条件,西郊、市区和东郊地下水的水力联系,以及各区开采地下水对泉水喷涌的影响,按水文地质单元全面评价了泉域地下水资源,并提出了以保泉为前提的供水方案。
1985年起,该队又补充进行了大量水文地质钻探,开展了市区和东、西郊各水源地的大型抽水和停水试验、大型示踪试验、地下水动态及河流径流量动态观测、水文物探及测井、碳酸盐岩洞穴及节理调查等专门工作,完成《济南市保泉供水水文地质勘探报告》,并于1990年5月通过省地质矿产局组织的专家评审。该成果查明济南泉域岩溶水是一独立的补给、径流、排泄系统,以溶隙、孔洞、溶穴、溶洞构成的复杂的地下网络,地下水运动具有以层流为主的渗流、管流性质。作为有史以来最全面、最系统的泉域水源地勘探,确认其范围东、西、南、北各边界:东为东坞断裂,西为马山断裂,南仍为地表水分水岭,北边界的中东段以岩浆岩体底板标高-350米为界,西部则以石炭、二叠系底板标高-350米~-400米为界。总面积1486.44平方千米。其中东部边界的确认属首次突破;西部边界的透水性强弱不同系统仍存在争议。
1990年11月,该队提交的《济南市保泉供水地下水资源管理模型报告》通过省地矿局组织的专家评审。该研究成果以先期完成的保泉供水水文地质勘探和水质模型成果为基础,补充最新地下水开采、水文气象和地下水动态资料,并补充调查、钻探和试验工作,进行大气降水、地表水和地下水(岩溶水及孔隙水)三者之间的转化关系及人工补源可行性研究,对泉域复杂的水文地质条件予以合理概化,以泉水常年喷涌的最优水位为控制目标,以不同降水量、不同开采布局和开采量等为变量,建立了一套双层越流系统包括线性规划和目标规划的水位预测数学管理模型。在国内首次采用对偶有限元法,建立新的变分原理予以模型推演求解,提出1990—1995年及1995—2000年两个阶段的“保泉供水”优化管理方案的模型参数。
2003年3月,省地矿局出版由吴爱民、程秀明等执笔编写的《济南泉水》。两院院士张宗祜评价为:这本图文并茂的小册子,从基本的水文地质概念模型出发,把济南泉水的分布、成因、演化,以及泉水断流的原因、“保泉供水”的对策措施等,用通俗的语言、生动的图画,简洁地表达了出来,既生动易懂,又不失科学严谨;既适合领导决策参考,也适合广大市民百姓阅读欣赏,对专业工作者也大有裨益。
2004年7月,省地矿局801队编制完成的《济南地区水资源调蓄与生态环境地质调查报告》通过省国土资源厅组织的专家审查。该成果在“济南保泉供水勘探”和附近水源地勘探成果基础上,补充遥感解译、钻探、试验、动态监测等,进一步对岩溶含水岩组的储水层结构、地下水流场特征、调蓄条件进行全面深入的分析与论证。报告对泉水人工补源进行了分析研究:圈出泉域水源地可调蓄补源面积232.25平方千米;估算可调蓄容量36275万立方米。选取泉域地下水径流区的岩溶发育中等的6个适宜补源地段,并对南部山区水库水、沉淀后的黄河水和将来南水北调的长江水、阻滞河流水和洪水等补源水量及水质进行了大致的分析。同时提出了选定不同补源地段的不同补源方式:对利用现有直接补给区渠道引水库水直接补给;清理於堵河道加大线状补给;利用近郊水库加大点状补给;在易渗漏河段修筑拦水坝滞水增加渗漏补给;部分地段打井灌注补给。
二、十里泉电厂第三水源地棠阴地下水试验站
1980年5月,为了用水文学方法评价岩溶地下水,山东电力工程咨询院在枣庄市峄城区设置水文地下水实验站,基地在棠阴乡。该站设有水文站、土壤水观测场、气象站、雨量站网、灰岩人渗透补给试验场、中子仪测水场、水地温观测场、大型原状土柱组成的土壤蒸发观测场等多处观测场,许多观测场的设计都属国内首创。
经过五年的试验研究,为十里泉电厂第三水源地水资源评价提供了可靠的依据。该项目于1984年获得山东省优秀勘察设计一等奖、省科技进步三等奖,1987年获国家优秀勘察银质奖。经专家评价,这一项目的学术和技术水平达到国内先进水平。
三、羊庄盆地岩溶水系统水资源及增源增采最佳开发的系统研究
1992年12月,山东省鲁南地质工程勘察院提交了《山东省羊庄盆地岩溶水系统水资源及增源增采最佳开发的系统研究报告》。研究取得的主要成果有:通过利用卫星遥感影像解译、铀同位素示踪资料的分析判断、计算机数值模拟结果与实测资料的比对,对盆地的岩溶水系统地下含水介质透水特性、径流条件、岩溶大泉的形成机理和地下岩溶水库的形成作出了科学的阐述;运用新型的系统理论,对盆地岩溶地下水的补给、径流、排泄条件进行了概括;通过铀同位素示踪试验和计算机数值模拟,得出盆地内岩溶地下水是一个以层流为主的地下渗流系统;通过与国外及中国南方岩溶地下含水系统的比较,有力地解释了盆地岩溶水系统的特殊性规律;通过抽水试验、动态观测、长期的地中渗流仪的观测研究和地下水的长期观测试验,计算优选出一系列水文地质参数,尤其是在不同地层、不同岩性、不同地貌条件下计算得出降雨入渗系数和给水度这一项重要的研究成果,对中国北方地区岩溶水的评价研究具有重要的参考价值;报告提出了盆地内岩溶地下水的剩余开采资源量为24.78万立方米/日,达到B级精度,具有很高的可靠性;报告提出的增源增采最佳开发利用的方案具有很高的科学依据,可为相似条件的岩溶水系统的地区所参考。研究成果达到国内领先、国际先进水平,获1995年度地矿部科技成果二等奖。
四、微山湖水面蒸发试验
“八五”时期,为开发鲁南煤田,拟在滕县新建一座大型火力发电厂,电厂供水拟采用地表水。为了论证浅水湖泊昭阳湖能否满足电厂用水需要,山东电力工程咨询院于1998年5月开始在微山湖上筹建蒸发实验站。该工程开始了中国第一个水上绝热蒸发器及热水水面蒸发器的观测,实验项目除满足电厂建设需要外,对全国水面散热系数的研究以及南水北调工程水面蒸发的研究有重大意义。该成果于1991年被列入工业冷却水国家标准,1996年获电力工业部科学技术进步二等奖,1996年11月获国家科学技术委员会颁发的国家科技成果证书。
五、鲁西南大都市地下水资源与环境地质调查评价
2002年12月,山东省鲁南地质工程勘察院提交了1/10万《鲁西南大都市地下水资源与环境地质调查评价报告》。报告采用数值法、比拟法、允许开采模数法等方法重新计算和验算了地下水资源量,查清了区内地下水的开采现状及开采潜力特征,并对地下水资源开发利用进行了合理规划,为大都市供水水文地质勘探工作指明了靶区。报告系统评价了地下水环境质量及都市规划区的工程地质稳定性,分析论述了地面沉降、采空塌陷、煤矸石堆积等地质灾害的发育现状、产生原因及其主要危害,预测了地质灾害的发展变化趋势;提出了地下水资源开发利用建议及环境地质问题的防治对策措施。
六、枣庄市新城规划区水文地质工程地质环境地质综合勘查研究
2002年12月,山东省鲁南地质工程勘察院提交了1/2.5万《山东省枣庄市新城规划区水文地质工程地质环境地质综合勘查研究报告》。报告在查明水文地质、工程地质、环境地质条件基础上,对地质环境适宜性进行分析,赋予开放动态的地质环境格式化和职能化,将研究区划分为地下水供水潜力区、休闲娱乐区、地质遗迹保护区、防护林带区、城市建筑区、生态农业区、垃圾及污水处理区七大功能区。研究成果中的地质环境适宜性评价和功能性规划对全国各类经济开发区、高新技术工业园、新城规划区、大面积房地产开发区均有广泛的指导应用前景,对于指导新城区规划、建设、管理具有重大的社会意义。成果获2006年度国土资源部科学技术二等奖。
七、济南西郊水源地水文地质勘察及凿井
1981年6月至1987年10月,山东省城乡建设勘察院完成济南市西郊丰齐一平安店20万吨/日水源地勘察,勘察报告于1987年11月通过建设部和省城乡建委组织的专家评审。2002年,该院向济南供水集团有限责任公司提出水源地开采的初步方案,确定各水源地的井数、井位及井深。
2003年3—6月,山东省城乡建设勘察院完成古楼和桥子李共17眼井的凿井施工和试抽水。两个新水源地于2003年6月建成投产,开始向济南市区供水。
图6-4 2003年,山东省城乡建设勘察院完成的济南西郊水源地水文地质勘察与凿井项目现场
