《济南泉水形成机理与保护关键技术》

1、任务来源:山东省地质矿产勘查开发局2010、2016年度局水工环地质勘查项目及科技攻关项目任务书(鲁地字[2010]44号、鲁地发[2016]28号),2018年度国家自然科学基金委基金项目北方岩溶大泉优势渗流通道特征研究(编号:41772257)。

2、主要技术内容和科技创新:该项目主要研究了济南泉域岩溶介质场、水动力场、水化学场、水温度场等,揭示了济南泉水形成机理,提出泉水保护关键技术及城市建设相关保护与管理对策。主要科技创新:

(1)建立了基于“四场”的北方岩溶水系统分级理论;揭示了地下水系统内边界的自然属性和社会属性;创立了局部流动系统循环强度的研究方法。

(2)建立了北方岩溶大泉形成模式,提出了补给来源与混合比的定量计算方法,揭示了泉水的补给来源与排泄去路,研发了济南岩溶水系统利用和保护大数据管理系统,识别了岩溶大泉资源环境劣变主控要素,构建了岩溶水污染朔源的识别模型,阐明了岩溶泉域污染途径与水质演化机理,为精准保泉提供科学依据;建立了大视野的现代岩溶动力学研究基地,为进行岩溶关键带和岩溶动力系统国际对比研究奠定基础。

(3)创立岩溶优势渗流通道理论,创新性地提出了技术经济、安全环保及高效的岩溶区人工补源技术,建立了自然-人工二元地下水循环结构与调控示范,研发了以区域流动系统为整体、跨行政区的岩溶水调控模型,优化开发布局,岩溶水供水能力增采13.3万m3/d,化解了济南泉水保护与城市供水的矛盾,提高人工补源保泉的精准度和安全度,破解了困扰济南40多年保泉供水难题。

(4)采用多源信息三维水文地质建模技术在全国率先建立了岩溶泉域关键区三维地质模型,提出了泉水主径流带理论体系和优势渗流理论,阐明了承压岩溶大泉景观特色与保护模式,首次创立了基于地下工程建设的岩溶泉水保护评价体系,确定了岩溶泉域重大工程建设的地下空间,形成了一系列济南市泉水影响评价技术导则、规范、条例;首次划定北方岩溶泉域保护红线,化解了济南泉水保护与城市供水、城市地下空间开发、城市规划布局等之间的矛盾,破解了泉水制约济南城市发展规划的瓶颈,引领了北方岩溶区绿色生态城市建设示范,解决了北方岩溶关键带资源环境问题,推动了岩溶地下水科学与工程技术进步。

3、授权专利情况:发明专利10项,实用新型10项,制定导则2部。

4、技术经济指标:创立了基于“四场”的北方岩溶水系统分级理论,提出了经济、安全、环保、高效的人工补源技术,建立了岩溶关键区三维地质模型和跨流域跨行政区的岩溶水管理模型,评价了资源量和增采量。

5、推广应用及效益情况:该成果得到了济南市环境研究院、济南市泉水保护办公室、山东省水利科学研究院、济南市清源水务集团有限公司、山东省地质调查院、济南市轨道交通规划建设工作领导小组办公室等部门的应用,对于保持泉水持续喷涌、保护泉水环境、保障城市供水安全、轨道交通建设等都具有重要意义,其潜在的经济效益、生态效益巨大。

成果说明

(1)“济南泉水形成机理与保护关键技术”提出了泉水环境保护技术,划分了泉水地质环境敏感性保护区、岩溶水功能分区、泉水地质环境保护区、泉水直接补给区、山体生态控制线,构建了济南泉水“两区三级”的总体保护体系。2017~2018年,济南市环境研究院在编制《济南市环境总体规划》成果时充分采用了上述成果,在济南泉水环境保护等方面取得了良好的社会及生态环境效益。 (2)自2012年以来,济南市泉水保护办公室利用了"济南泉水形成机理与保护关键技术"提出的基于“四场”的北方岩溶水系统分级理论、岩溶优势渗流通道理论

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