济南泉群滞迟效应及泉流量预测分析
基于时间序列模型的济南趵突泉地下水位预测
基于时间序列模型的济南趵突泉地下水位预测1 研究背景济南市素有“泉城”的美誉，辖区内分布多处名泉，其中尤以趵突泉最为著名。
而今由于社会经济和城市化进程的不断推进，使得泉水补给区面积骤减，大量新增的硬化面积，削弱了泉域岩溶水的补给量，破坏了区域地下水系统的自然平衡状态，近年来，泉水分布区地下水位的持续下降，使得泉水喷涌受到严重威胁［1-2］。
为了保障泉水的持续喷涌，缓解日益突出的水资源供需矛盾，济南市在启动引黄供水工程的同时充分利用南水北调东线的水源，将外调水与当地地表水相结合，在泉域岩溶水的直接补给区开展回灌补源工程。
随着济南市保泉供水工作陆续开展，王庆兵等［3］设计了4类地下水资源开采方案，运用地下水流数值模型模拟了4种方案对泉群地下水水位及泉水流量动态变化的影响，最终确定泉域地下水可持续开采方案。
高宗军等［4］采用微量元素水文地球化学方法，对济南泉域范围内的丰枯水期岩溶水化学特征及其变化进行调查研究。
邢立亭等［5］采用示踪试验、泉水位动态观测等方法揭示济南岩溶含水介质特征。
张展羽等［6］针对地下水位在时间序列上表现出高度的随机性和滞后性，建立了基于主成分分析与多变量时间序列CAR模型，对泉域内岩溶水水位进行预测。
齐欢等［7］利用地下水数值模拟GMS软件对玉符河补源进行评价，提出西郊水位的抬升可以缓解地下水开采对趵突泉水位的影响，减小保泉的压力。
本文借鉴已有的研究成果，从保泉供水、区域地下水资源保护的角度出发［8］，结合济南泉域岩溶水补给区的水文地质特征和现有的回灌补源工程，利用灰色动态GM（1，1）和时间序列ARIMA、Holt-Winters三种模型分别对趵突泉历年的水位数据进行评价分析，并选择拟合效果最优的模型对泉水位的波动趋势进行预测，为济南市水生态文明建设及泉水资源保护提供依据。
每逢讲到这些故事时，多半别人都是站在女的一面，说那男子都是念书念坏了，一看了那不识字的又不是女学生之类就生气。
济南四大泉群泉水出流量分析
济南四大泉群泉水出流量分析相华;封得华;蒋国民【摘要】通过对济南四大泉群6年的流量监测,收集了大量的水文监测资料,经过对监测资料的分析,初步掌握了泉水出流的规律.可为有关部门提供可靠的泉流量变化过程,为保泉、泉水资源开发利用提供科学依据.【期刊名称】《山东水利》【年(卷),期】2017(000)012【总页数】2页(P49-50)【关键词】济南市;泉群;泉流量【作者】相华;封得华;蒋国民【作者单位】济南市水文局,山东济南 250014;山东省水文局,山东济南 250002;济南市水文局,山东济南 250014【正文语种】中文【中图分类】TV213.4为保障济南市防洪安全、供水安全、生态安全，保障市民的生活质量，水利部决定将济南定位为首个水生态文明建设试点城市，为全国水生态文明建设积累经验，发挥示范引导作用。
济南市水利局围绕“节水保泉”和“城市水生态”为切入点，部署开展了对趵突泉、黑虎泉、珍珠泉、五龙潭四大泉群流量实时监测项目。
济南市水文局承担了2010年7月至2016年6月的四大泉群流量实时监测工作。
经过6个水文年度的实时监测，收集了大量的水文监测资料，经过对监测资料的分析初步掌握了泉水出流的规律。
1 监测资料代表性分析本次测流时段从2010年7月至2016年6月，该监测时段内，经历了2011年和2013年的丰水年份、2012年的平水年份以及2014年、2015年和2016年上半年的枯水期，降水年际变化较大，资料具有较好的代表性。
该监测期内，趵突泉地下水位日平均值为28.38 m。
根据济南市水利局2005年7月至2016年6月的地下水位监测资料分析，最近11年趵突泉地下水位日平均值为28.39 m，与泉水监测期内监测的趵突泉地下水位基本一致。
因此，2010年7月至2016年6月监测期内监测的资料具有较好的代表性。
2 降水对泉群地下水位的影响分析降水是地下水的主要补给水源，也是济南四大泉群的主要补给来源，降水通过下渗，补给地下水，四大泉群地下水位相应抬高，泉水出流相应增大。
济南泉群断流的成因与对策探析
济南泉群断流的成因与对策探析济泉群南流断的成与对因策探析摘要济南泉群：197自3年首出次现断以来，喷历不断时长加给济南，市环的质境和量城市居民生造活了严重成响影本文分析。
了泉群断的主流原因，提出要了理泉治断群的喷工程施措、管理措及施济措施经关键词：泉断群流理南市是济着2有60多0年悠历久史的文化城，城名内山、“、湖泉、河城”、然浑体一是我国，有少的山水林园市城在。
古区城.6k22m范内，分围布着趵突、泉虎黑泉、珠珍泉、龙五4潭大泉共群136计处泉，形成名了家“泉家水户户，垂”的独杨特貌风济南。
水数泉量多之、度密大，之全在界城世中是独一市无的。
据二有关门调查部果结，济南泉市在水水期丰喷涌量的最高每日达到时6万m03，时平平也能均到30万m达d/.济南市水区源资存有具有总量严重不足年、际化变小、年分配不内一地域原产失衡等和点，特年平多水资源均量总为.58亿m，人7均存有占到水资源为量22m5，占到全仅人均国资源水量的/110离高于，国公际的人认水均资量10源0m3的0准标，属严缺重水城市的就是，国全重缺水点市城一。
之着随市城模的扩大规工农业和生的产发，城市展用需水求日与俱，增下水地开采的不量断升攀泉，水逐无渐，以源泉群干至涸至甚是跨年干涸。
度由地于水超下严重采目，市区前已形成20k0m的降落漏斗区2泉水是。
济南的象，征水的泉断不流导致济南仅环境量质降，更使下“泉城”貌风黯失色然。
济南现降雨量市年每超过须要65至0m，m地下水达位2至67m时.泉才水同时实现能够擦。
1999坑口年济遇南故名，降雨大仅840m，引致市m内区大部分名泉浪涌。
2000年，南济虽再降市雨07mm0但由，近似于年去上岸地上开过量改采，城建市设导致面路化、软泉池埋填烧毁泉，水未实Porcheresse擦。
坑口9713年南市济区群泉首出现次喷，以断后年断喷每时间的降因雨的不量同或长或，总短体呈喷断间越时来长越趋的。
势后，由此于市规城的不断扩模、工大农业及市生活用水城迅增速，济加城南市水量耗0世2纪70代年是每初年.021亿m8，1957以年达后到12～2..9m.日耗亿水则量由0世2纪50代初年几的万m33，3333。
济南泉群断流的成因与对策探析
济南市降雨量每年需达到650mm，地下水位达到26.7m时泉水才能实现喷涌。1999年济南遇大旱，降雨仅480mm，导致市区内大部分名泉停喷。2000年，济南市虽降雨700mm，但由于近年来地下水开采过量，城市建设造成路面硬化、泉池填埋毁坏，泉水未能实现喷涌。
1973年济南市区泉群首次出现断喷，以后每年断喷的时间因降雨量的不同或长或短，总体呈断喷时间越来越长的趋势。此后，由于城市规模的不断扩大、工农业及城市生活用水迅速增加，济南城市耗水量20世纪70年代初是每年0.821亿m，1975年以后达到1.2～2.9亿m.日耗水量则由20世纪50年代初的几万m，333333
济南市区水资源具有总量不足、年际变化大、年内分配不一和地域分布不均等特点，多年平均水资源总量为5.87亿m，人均占有水资源量为225m，仅占全国人均水资源量的1/10，远低于国际公认的人均水资源量1000m3的标准，属于严重缺水的城市，是全国重点缺水城市之一。
随着城市规模的扩大和工农业生产的发展，城市用水需求与日俱增，地下水的开采量不断攀升，泉水逐渐无源，以至泉群干涸甚至是跨年度干涸。由于地下水超采严重，目前市区已形成200km2的降落漏斗区。泉水是济南的象征，泉水的断流不仅导致济南环境质量下降，更使“泉城”风貌黯然失色。
Hale Waihona Puke 济南泉群断流的成因与对策探析
摘要：济南泉群自1973年首次出现断喷以来，历时不断加长，给济南市的环境质量和城市居民生活造成了严重影响。本文分析了泉群断流的主要原因，提出了治理泉群断喷的工程措施、管理措施及经济措施
关键词：泉群断流治理
1、概述
济南市是有着2600多年悠久历史的文化名城，城内“山、泉、湖、河、城”浑然一体，是我国少有的山水园林城市。在古城区2.6km2范围内，分布着趵突泉、黑虎泉、珍珠泉、五龙潭4大泉群共计136处名泉，形成了“家家泉水，户户垂杨”的独特风貌。济南泉水数量之多、密度之大，在全世界城市中是独一无二的。据有关部门调查结果，济南市泉水在丰水期的喷涌量最高时每日达到60万m3，平时平均也能达到30万m/d.
济南泉水位动态短期预测研究
泉水常年喷涌， 永葆泉城特色 ， 始终是 为 基础 ，建 立枯 水 期 泉 水 位 的 预 测模 差检验 （ 见图 １ ） ， 预测模型基本 可靠 ， 可
一
型。 以１ 月份地下水位值作 为初始值 ，
以作为预测模型使用 。
三、 回归 模 型预 测 结果
图１ 泉水位计 算 和实测值 对 比 曲线 图
影 响 地 下 水 动态 的 另 外 一 个重 要
因素是地下水的排泄项 。济南 泉域地
下 水 的排 泄途 径 主 要 包 括 ： 人１ 二 开采 、
泉水排泄 以及岩溶水顶托补 给第 四系 孑 Ｌ 隙水 。其 中人 ｌ ： 开采是制约泉流量
的实施 ，将有助于科学核定水域纳污 的生 态流量 ；由于下泄水量的减少主 域面积相 近断面的己知流量 ，可按下式
地 下水 位 受 自然 因 素 和 人为 因素 枯 水期水位 自然衰减值 Ｏ ． ０ ０ ８ ２ ｍ ／ ｄ ， 有
的影 响 ，其 中 自然因素主要 为大气降 效 降 雨 引 起 水 位 上 升 值 ０ ． ０ ０ ３ ８ ～
根据历史和现状分析 ，对趵突泉枯
雨、 气温 、 地质条件 、 地下水 本身等 因 ０ ． ０ ０ ４ ２ ｍ ／ ｄ ， 人 工 回灌 引起 地 下 水 上升 水期水位进行预测 ， 结果如下 ： ２ ０ １ ６年 ３ 素。 地下水位预测研 究工作包括 ： 回归 值 ０ ． ０ ０ ０ ９ ｍ ／ ｄ ， 开采量引起地下水位下 月 ２ ２日 ～ ５月 ３ １日分别按照丰 、平 、 枯
一
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济南四大泉群附近补给路径及补给比例研究
济南四大泉群附近补给路径及补给比例研究李常锁1,2,3，高 帅 1,2,3，殷延伟 4，逄 伟 1,2,3，孙 斌 1,2,3，柳浩然1,2,3，陈奂良 1,2,3，刚什婷 1,2,3，邢立亭 5，耿付强1,2,3（1. 山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队, 山东 济南 250014；2. 山东省地下水环境保护与修复工程技术研究中心, 山东 济南 250014；3. 山东省地质矿产勘查开发局地下水资源与环境重点实验室, 山东 济南 250014；4. 薛城区自然资源局, 山东 枣庄 277000；5. 济南大学水利与环境学院, 山东 济南 250022）摘 要：济南地区岩溶大泉是集供水、旅游、生态等功能于一体的重要自然资源，但随着经济社会的快速发展，人类活动影响不断增强，各岩溶大泉受到水质劣化、流量衰减的威胁。
为了明确济南四大泉群附近主要补给路径，更加科学合理的保护泉水资源，文章采用流速流向定量分析、地下水流场分析、水化学同位素分析、聚类分析、三端元混合比计算等研究方法，分析了济南四大泉群主要补给路径，定量计算了各泉群补给路径贡献比例。
研究表明，四大泉群的主要补给路径可划分为西部、南部、东南部补给路径，每个泉群受到不同补给路径的混合补给作用，其中趵突泉、黑虎泉、五龙潭、珍珠泉泉群的主要补给来源分别为南部补给路径（流量占比40.21%）、东南部补给路径（流量占比47.42%）、西部补给路径（流量占比47.13%）、南部补给路径（流量占比51.04%），研究工作可为我国北方岩溶大泉成因机制和生态保护提供参考。
关键词：趵突泉泉域；流速流向；水化学同位素；补给路径；补给比例中图分类号：P641.8 文献标识码：A 文章编号: 1001 − 4810 （ 2023 ） 05 − 0875 − 12开放科学 （ 资源服务 ） 标识码 （ OSID ）：0 引 言我国北方地区岩溶水以其动态稳定、水质良好的特点成为北方地区城市供水、工农业生产的重要水源，为经济社会发展的提供了重要支撑[1−2]。
基于小波变换方法的济南市区泉水影响因素研究
基于小波变换方法的济南市区泉水影响因素研究刘春伟 1,2，齐 欢 1,2，林广奇 1,2，柳浩然 1,2，逄 伟 1,2，于令芹 1,2，马河宽1,2（1. 山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队(山东省地矿工程勘察院), 山东 济南 250014；2. 山东省地下水环境保护与修复工程技术研究中心, 山东 济南 250014）摘 要：济南市区泉水的喷涌主要受大气降水和地下水开采等因素的影响，为查明降水量和地下水开采对济南市区泉水的影响，选取济南市区、济南西郊和济南东郊的水源地十年开采量数据，以及同期市区泉水位动态观测数据和降水量数据，采用交叉小波变换、小波相干谱和多元小波相干谱的方法进行分析。
结果表明：①市区泉水位与降水量、地下水开采量均存在约1 a 的频域周期，市区泉水位滞后于降水量133.22 d ，市区泉水位与济南西郊开采量和济南东郊开采量的响应时滞分别为125.43 d 和83.85 d ，济南市区泉水与济南西郊地下水、济南东郊地下水存在水力联系；②济南市区泉水位与降水量的平均小波相干值（AWC ）为0.58，市区泉水位与济南西郊开采、市区开采和济南东郊开采的AWC 分别为0.47、0.40和0.32，PASC 分别为13.90%、16.81%和10.09%，在研究期开采条件下，降水量和岩溶地下水开采量对市区泉水位的影响明显，市区开采对市区泉水位的影响最大，济南东郊开采对市区泉水位的影响最小；③在两种影响因素的作用下，降水量和济南西郊开采量、降水量和市区开采量两种组合可以作为市区泉水位变化的最大影响因素；在三种影响因素的作用下，降水量和济南西郊开采量、市区开采量组合可以成为市区泉水位变化的最大影响因素。
关键词：降水量；地下水开采；济南泉水；多元小波相干谱；交叉小波变换；小波相干谱中图分类号：P641.8 文献标识码：A 文章编号: 1001 − 4810 （ 2023 ） 05 − 0995 − 10开放科学 （ 资源服务 ） 标识码 （ OSID ）：0 引 言济南因其泉水而闻名，在历史上泉水资源为济南市的社会经济发展做出了重要贡献[1]。
济南泉水流量衰减过程及复流条件的物理模拟
济南泉水流量衰减过程及复流条件的物理模拟季叶飞1 ，邹靖 1 ，顾锦1 ，张维11.河海大学水文水资源学院，江苏南京 （210098）E-mail：jiyefei@摘 要：为了研究济南泉流量衰减的物理机理，本文运用物理模型对泉水的成因及其衰减过程进行模拟。
由于不同时期泉流量动态的影响因素不同，设计了三个方案对不同时期的泉流量动态变化过程进行模拟，模拟结果与实际情况相符。
同时在泉流量动态模拟的基础上，设计了两个使泉水复流的方案，并根据模型的模拟结果，提出了保持泉水常年喷涌的建议。
关键词：济南泉水、物理模拟、流量衰减、泉水复流山东省济南市处于我国北方碳酸盐岩岩溶发育地区[1]，水文地质条件复杂，生态环境脆弱，在人类活动的影响下，尤其是大量地开采地下水资源，导致区域性地下水位持续下降、水质恶化、泉水流量衰减甚至断流等一系列环境问题[2]。
济南市是一个资源型缺水城市，水资源开发利用程度很不均匀，地表水开发程度很低，地下水开发程度较高，特别是市区及其周边地区，部分地区已出现超采。
地下水超采不仅会改变地下水本身的水动力场，形成区域性的地下水位降落漏斗，而且会袭夺地表径流，改变地下水与地表水的补排关系[3]。
济南泉水从1972 年春季开始出现断流，以后几乎年年有停喷现象，而且停喷时间逐年延长[4]，由于过量开采地下水，漏斗区面积已扩大到289 km2。
泉流量大小与附近地下水位高低成正比，也与附近含水层渗透性能有关[5]。
研究济南泉水的衰减原因对济南市的保泉供水及其它地区类似问题的研究有着极其重要的参考价值，本文通过物理模拟实验对济南泉域泉水流量衰减的影响因素进行分析，并提出了相应的解决方案。
1.研究区简介济南市位于鲁中山地西北，地理坐标为东经116°11'-117°44'，北纬36°01'-37°32'，面积8154 km2。
济南市东临环渤海经济圈，西临山西能源基地，北靠京津唐城市带，南接沪宁杭经济区，是我国东部沿海经济开发区重要的中心城市之一，也是华北与华东、沿海与内地的陆路交通枢纽，地理位置十分优越。
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南泉 群 的地 下 水 补 给 、 动 、 泄 时 段 较 短 ， 迟 时 问 远 小 于 运 排 滞
调查评价报告》 简称《 （ 评价报告》 ， ） 在马 山断裂 长清以北段 和东坞断裂ｊ 段 ， 别接 受 长孝 泉域 、 Ｅ 分 白泉 泉域 的侧 向补 给。 济南泉域地下水的动 态变化 主要受 降水 量 、 开采量 、 地下 水 回 灌量 、 区地下水侧 向补 给量等 因素的影响 。地下水 的动态变 邻
进行保泉供水 调度 。为了更 好地 对济南 泉水进 行预报 和进行
保泉供水调度 ， 需要建立时段短 、 即时性好的泉流量 预测模 型 ，
笔 者 采 用 ２０ －２ ０ ０ ４ ０７年 月 平 均 实 测 资 料 ， 建 立 泉 流 量 、 水 对 泉 位 预 测 模 型进 行 了分 析 。
１ ４ 泉流量 对降水 量滞 迟 时间 ．
泉流量 、 位 受 降水量 影 响较 大 ， 明显 滞迟 于降水 。 泉水 但
多年平均月降水量 、 流量 分布情 况见 图 １ 可 以看 出 ： 泉 ， 月平均 降水量最大峰值 出现 在 ７月 ， 平均泉 流量 峰值 出现在 ９月 ， 月
泉域不是一个独立 的水 文地质单 元 ， 根据《 济南市 地下水 资源
１ ２ 地 下水 回灌 影响 ．
为有效地增加济南泉水的喷涌量 ，０ １ ２ ０ ２０ － ０ ８年连续利用
卧虎１ ７ 总 １２ ９万 ｍ 。根据 ２０ ０ ２年 ３ 回灌试验 ， 月 放水 ７ｄ后 ， 区永庆街 、 市 普利
少 一 多一 少 的 季 度 变 化 ， 水 水 位 和 流 量 也 相 应 地 出 现 低 一 泉
具 有 即 时性 。 。如 １７ 。 ９ ２年 １月 ２ ０日 ６时 ４ ０分 开 始 市 区大 面
积停 电 ２ ０ｍｎ 提水 系统全部停机 ， ９ ｉ， 这段时问市区水位 回升 ４ ｏ ｅ ｍ。２ ０ ０ ８年地下水 月平均 开采 量相差 不大 ，—１ ４ Ｏ月 ， 月平均 开采量 为 ３ ２ ８万 ～４ ３ ３万 ｍ ， ６． ５． ’ 每月开采 量相 差不大 ， 地下 水位、 泉流量与地下水开 采量 的大小 同步 降升 ， 以排 除泉流 可 量对地下水 开采量 的滞迟效应 。
门、 趵突泉观测孔水位 开始 上升 ， 明卧虎 山水库 放水对 济南 说 泉群 的补给效果 明显 ， 时间内能够 起到补给作用 。由于回灌 短
历 时相 对 较 短 ， 此 回 灌 量 很 快 转 化 为 泉 流 量 或 开 采 量 ， 会 因 不
１ａ且采用大尺度观测资料建 立 的预测模 型不 能实时 、 ， 有效地
摘
要： 对济 南泉群的滞迟效应进行 了分析 ， 并建立 了月平均 泉流量预测模 型和 泉单位预 测模型。结 果表 明： 济 南泉 ①
域地 下水 的动 态变化主要 受降水量、 开采 量、 地下水回灌量、 区地下水侧 向补给量等 因素的影响 ， 中大气降水补给 因 邻 其 素对地 下水的动 态影响 最为 明显 ， 济南泉群泉流量 、 水位相对于降水 的滞迟 时间约为 ２个 月； 根据 月平均泉 流量预测 ②
对地下水位 、 泉流量产生持 久影 响 ， 以排 除泉流 量对 回灌量 可
的滞 迟 效 应 。
１ ３ 邻 区地 下水侧 向补 给量 的影 响 ．
根据《 价报告》， 评 济南 泉域 的月 大气 降水入 渗补 给量 为
１１０ ｍ ， ｔ断 裂 和 东 坞 断 裂 向 济 南 泉 域 月 补 给 量 为 １ １ ４ 万 马 ／ ． ｆ ５
１ 泉 流量 、 水位对降水 的滞迟效应
济南泉域 的东边界 以北北西 向的东坞 断裂为界 ， 西边界 以 马山断裂 为界 ， 北边界以石炭 、 二叠系 和火 成岩体为界 ， 南边界 以泰 山群地表分水岭为界 ， 泉域总 面积为 １ ８ ．４ ｋ ６ ４ ｍ 。济南 ４
万ｍ， 地下水侧向补 给量所 占 比例 较小 ， 比较 稳定 ， 且 因此 也 不考虑地下水侧 向补给量对济南泉水产生的滞迟效应。
文 献 标 识 码 ： Ａ ｄｉ１ ．９ ９ ｊｉ ｎ １０ —３９ ２ １．４ ０ ６ ｏ：０ ３ ６／．ｓ ．０ ０１７ ．０ １０ ． １ ｓ
中图 分 类 号 ：Ｐ ３ ３３
由于岩溶含水系统具有调蓄作用 ， 因此 降水人渗补 给泉水 具有明显的滞迟效应” 。济南泉水 属于岩溶泉 ， 随着 降水 量
模型计算 的月平均泉流量相对误差 为 ２６ ～ ３ ５ ， ．％ ２ ． ％ 只有 １个 月的预测值 不合格 ； 月平均泉 水位预测值 与实测值吻 ③
合 很 好 ， 用相 对 高程 后 的相 对误 差 为 ０ ２ 一 ． ％ 采 ．％ ３８
关
键
词 ：泉流量 ；泉水位 ；预 测模 型 ；滞迟 效应 ；济 南泉群
第３ ３卷第 ４期 ２１ ０ １年 ４月
人
民
黄
河
Ｖｏ ＿ ｌ３３． ． Ｎｏ ４ Ａｐ ．， ０１ ｒ ２ １
ＹＥＬ ＬＯＷ
ＲＩ ＶＥＲ
【 资源 】 水
济南泉群滞迟效应及泉流量预测分析
冷爱 国， 福 臣 刘
（ 山东 水 利 职 业 学 院 ， 山东 日照 ２ ６ ２ ） ７ ８６
高—低 和小～ 大一小 的季节变化 。一般年份 ， 泉水变化 过程
是 自年初 开始 流量逐渐 减小 ， ６月份 出现最 小流量和最低 水 至
位 ； 了 ７月份 ， 到 随着 降水量增 加 流量 开始增 大 ， ８ 月 出现
最大流量和最高水位 ， 流量 、 泉 水位 明显滞 迟于 降水。滞迟 时