RTKLOV模型评价趵突泉泉域岩溶水脆弱性

针对不同模型对岩溶地下水脆弱性评价的适应性差的问题,以北方岩溶地区的典型代表济南趵突泉泉域为例,在分析岩溶区水文地质条件的基础上,结合地理信息系统技术,选取降雨入渗系数R、地形坡度T、岩溶网络K、土地利用类型L、上覆岩层厚度O和岩溶水流速V指标构建RTKLOV模型,用于评价岩溶水脆弱性,将评价结果与相关模型进行对比分析。结果表明:RTKLOV模型对岩溶水脆弱性评价适用性好,趵突泉泉城岩溶水脆弱性很低、低、中等、高、很高的面积占比分别为16.1%、14.7%、28.5%、25.4%、15.3%,与研究区实际情况相符;脆弱性指数I d与水样中硝酸盐含量的Pearson相关系数为0.898,相关性好,评价结果准确、可信。

济南趵突泉泉域岩溶水化学特征时空差异性研究

水文地球化学一直是水文地质领域的研究重点,而地下水化学组分的时空变化特征受多种因素的影响。为了掌握济南趵突泉泉域岩溶地下水水化学特征时空差异性,本文分别于枯、丰水期在泉域内采集并分析了岩溶地下水样品,并采用数理统计、Piper三线图、Gibbs图解法及离子比例系数法等分析手段,对研究区岩溶地下水水化学特征及时空差异性进行了研究。结果显示,研究区地下水优势阳离子为Ca,优势阴离子为HCO3,丰水期除HCO3外,其他离子的变异系数较枯水期普遍升高,且大于0.5,表现出丰水期空间差异性增大的特点。地下水水化学类型具有以HCO3·SO4-Ca为主,多种类型并存的特点。Ca、Mg、HCO3含量在枯、丰水期比值要小于1,且比其他离子要相对稳定,呈现出全局性特点。而Na、K含量在枯、丰水期比值波动较大,大部分比值大于1,Cl、SO4、NO3含量在枯、丰水期比值具有波动剧烈的特点,呈现出区域性特征,同时表明人类活动大大改变了研究区地下水水化学场的分布特征。

趵突泉泉域洼地型强渗漏带特征及保护措施

为了解济南趵突泉泉域强渗漏带的特征,采用野外试验、遥感解译及电法勘探等方法,分析了洼地型强渗漏带店子—二仙强渗漏带第四系覆盖层厚度、植被覆盖度及渗漏量等,结果表明:店子—二仙强渗漏带东部地势高于西部地势;第四系覆盖层厚度较薄,为0~9 m,下部为基岩界面,地下水补给能力较强;植被覆盖情况较好,以高覆盖度、中覆盖度和中低覆盖度植被覆盖为主,占整个流域面积的84.84%;完全自然条件下,小流域多年平均地下水渗漏补给量为330.26万m3/a,现状开发利用条件下地下水渗漏补给量为246.41万m3/a,现状建设条件下地下水渗漏补给量减少83.85万m3/a,减少量占自然条件下地下水渗漏补给量的25.4%;开发建设对地下水渗漏补给量有一定影响,应采取污染源控制、生态补源、海绵城市建设等措施保证强渗漏带内的渗漏量不减少。

趵突泉景区游客满意度测评研究

通过构建济南市趵突泉景区游客满意度分析模型,运用SPSS16.0分析软件对近300份有效样本的数据进行因子分析,对该景区的游客满意度进行具体的分析与评价.研究结果表明:游客对趵突泉景区的满意度主要体现为5个感知维度,并且呈现出景区社会文化、游览舒适度、旅游吸引力、旅游服务、旅游设施依次递减的分布特征.在此研究的基础上,建议景区开发多元化多层次的泉水旅游产品,完善景区服务设施,优化景区旅游环境.

济南趵突泉泉域岩溶水硝酸盐污染特征及其来源识别

为有效防治硝酸盐污染,保障区域饮用水安全,识别硝酸盐的污染来源,在系统分析济南趵突泉水文地质条件的基础上,进行岩溶水取样调查,采用N、O双同位素技术,识别其泉域内硝酸盐的主要污染来源,并利用IsoSource模型定量计算各污染来源的贡献率。结果表明:趵突泉泉域岩溶水中硝酸盐主要污染来源有动物粪便与污水、土壤有机氮、化肥中的NH_(4)^(+);其中动物粪便与污水来源贡献率最大,均值达到51.07%,其次是土壤有机氮和化肥,均值分别为25.21%、23.71%。

趵突泉泉域岩溶水典型污染组分变化特征及污染途径

济南趵突泉水闻名天下,自20世纪50年代以来岩溶地下水水质发生较大变化。利用收集与实测的近60年的水化学数据,选取矿化度、NO_3^-、SO_4^(2-)、Cl^-典型水化学指标,结合水文地质条件及人类活动影响,对山前三个典型富水地段岩溶地下水化学变化特征进行研究,并揭示泉域西部、中部、东部三个富水地段岩溶水水质污染途径。结果表明,1986年以前,三富水地段水质变化特征相似,均呈小幅增长趋势,而1986年以后差异显著。其中,西部富水地段除90年代以外,岩溶水中典型污染组分含量总体涨幅较小,地下水主要污染途径为点源—表流阶段入渗型;中部富水地段岩溶水中典型污染组分呈稳步增长趋势,地下水主要污染途径为面源—降雨间歇入渗型;东部富水地段岩溶水中常规离子组分涨幅最大,地下水主要污染途径为点源—开采越流入渗型。研究结果对泉域三个富水地段岩溶地下水保护具有重要指导意义。

济南四大泉群附近补给路径及补给比例研究

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。

不同地质背景下北方岩溶作用强度研究

岩溶作用过程可形成碳汇是不争的事实,为进一步探索不同地质背景对岩溶作用的影响机制,选取典型北方岩溶泉域-济南趵突泉泉域补给区为研究区,采用标准溶蚀试片法进行野外现场试验。结果表明,下伏岩性为花岗岩、碳酸盐岩、黄土、页岩的各试点平均溶蚀速率分别为:3.49、0.26、0.11、0.09 mg·cm^(-2)·a^(-1);碳酸盐岩、黄土、页岩分布区溶蚀速率大气>地表>壤中,且壤中部分呈随深度增加而降低的趋势,而在花岗岩分布区则呈完全相反。分析发现,土壤水与溶蚀速率相关性远高于CO_(2),是北方岩溶区岩溶作用进行的限制因子。本研究结果有助于认识半湿润气候条件下岩溶碳汇机制,为北方其他岩溶区乃至整个同类型岩溶区相关研究的开展积累了经验。

城市扩展对趵突泉泉域直接补给区保泉能力影响

直接补给区是趵突泉泉域重要的补给场所之一,随着城市发展其面积逐渐缩小。通过遥感手段解译60多年来济南城市发展趋势,分析揭示其对直接补给区面积及强渗漏小流域入渗功能的影响,采用大气降雨入渗系数法定量计算直接补给区面积削减对泉水保护的影响。结果表明,1954年—2015年,济南城市发展经历了平缓增长、快速增长、爆发式增长3个发展阶段,导致泉水直接补给区面积累计削减130km^2,约占总面积的29%,直接补给区内强渗漏小流域遭受不同程度破坏,6个渗漏功能完全丧失,9个渗漏功能部分丧失,仅9个渗漏功能保存近似完好,直接造成泉水入渗补给量减少约9.7万m^3/d(以多年平均降雨量648mm计)。直接补给区生态功能亟待保护与修复,应统筹管理小流域内山、水、林、土、草,加强小流域内山坡、山脚、山谷局部水循环的系统保护与修复,逐步恢复泉水补给能力。

济南趵突泉泉域水化学特征空间差异性及控制因素分析

为掌握济南趵突泉泉域岩溶地下水水化学特征及离子来源,着眼于趵突泉泉域间接补给区、直接补给区和汇集出露区这3个功能区,以地下水流动系统理论为指导,基于区域自然地理和水文地质条件,分别采集分析了不同功能区的地下水样品,并采用水化学参数统计、多元统计、自组织神经网络(SOM)分析、水化学图形分析和离子比例系数等分析方法,研究各功能区地下水水化学特征空间差异性,并揭示其控制因素.结果表明,由于地下水径流路径的不同,不同功能区水化学参数存在差异,但总的来说趵突泉泉域各功能区地下水均呈碱性,表现出典型的碳酸盐矿物溶解特征;汇集出露区地下水同时受到直接补给区和间接补给区的补给,地下水从间接补给区到汇集出露区水化学类型由HCO_(3)-Ca型向HCO_(3)·SO_(4)-Ca型转变,含水层内存在少量的石膏溶解作用生成了Ca^(2+)与SO_(4)^(2-);地下水中离子主要来源于含水层岩石矿物的溶滤作用,同时受阳离子交换作用、矿物溶解-平衡及人类活动的综合影响.趵突泉泉域地下水受人类活动影响较大,人类活动在一定程度上影响了泉域地下水水化学的演化.