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m3/d.
　　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m3，人均占有水资源量为225m3，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。
　　2、历史与现状
　　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m3，1975年以后达到1.2～2.9亿m3.日耗水量则由20世纪50年代初的几万m3，增加到90年代的近百万m3.而其中70％的水来自开采地下水。地下水超负荷开采，再加上全球气候变暖、大气降水减少等因素，造成济南地下水位下降幅度较大，地下水位连年在警戒水位23.5m左右徘徊，2000年更是创纪录地降至21.3m，泉群出现间歇性喷涌甚至常年停喷的严重局面，尤其是在1982、1988、1989、2000全年断流。
　　1999年3月2日，趵突泉停喷，后因市区持续旱情，加之地下水的过量开采，直至2001年9月采取人工回灌和关停自备井等措施后才开始喷涌，至2002年3月又停止了喷涌，再次人工回灌补源也未能促使趵突泉复涌，给人们留下了无尽的遗憾。
　　3、原因
　　济南市位于泰山北麓，地势南高北低。南部山区灰岩是济南泉水的补给地带，大气降水渗漏地下后，顺着岩层倾斜方向北流，至城区遇到侵入岩体的阻挡，承压水出露地表，形成泉水。
　　经初步研究分析，造成济南泉水断流的主要原因有以下几个方面：
　　①地下水超采：地下水的超量开采是导致泉水断流的重要原因。早在1936年，济南市首次建成了趵突泉水厂用于城市供水，日均开采地下水0.76万m3.建国后，随着经济发展以及城市规划面积的不断扩大，济南的用水量不断增加。1959年，地下水日开采量为7.28万m3，泉水水位全年一般都在30m以上，泉水保持常年喷涌根本不成问题。到1981年末，日供水量达到了50万m3.到了1993年，地下水日开采量达76.89万m3，地下水年平均水位只有25.22m，比50年代降低了近5m.到1999年城区人口达到260万，已建成地下水水厂9处，总水井数108眼，日供水能力已达95万m3.随着城市的发展，供水量每年还将增加。“十五”期间，济南将建成为人口300多万的大都市，人口城镇化率将达到55％。另外，泉水补给区内村庄的机井众多，截流了地下水的补给。目前，紧邻市区的姚家、七贤、十六里河、港沟4个镇就有机井526眼，担负着居民生活和生产用水，这也减少了对泉水的补给。
　　②补给量减少：泉水补给区面积减少，地下水补给和涵蓄能力大大降低。济南市区泉水补给区面积约为1200km2，近年来，由于济南城市规模的不断扩大，南部补给区的大片林地、果园变成高楼小区，地面硬化面积增多，2000年道路占地面积是1970年的9.2倍。同样的降水量，则不是同样的补给量，降低了泉水的补给能力。另外，在南部山区修建了两座水库——锦绣川水库和卧虎山水库，将玉符河内水流截断，也减少了对地下水的补给。
　　③地下水厂缺乏长远规划：最初水厂的建设缺乏长远规划，使市区内的水厂抽水对泉群的影响非常大，如日供水10万m3的解放桥水厂和日供水3～4万m3的泉城路水厂，都距泉群非常近，水厂开采形成的漏斗使泉区水位下降。另外西郊水厂、东郊工业区的开采量过大也对泉群造成明显的影响。
　　④开采量分配和开采时间不合理：东坞断裂～千佛断裂地段属泉群补给区，其开采量已达补给量的近两倍，属严重超采；二环路以内共有机井140多眼。北沙河流域是在泉群补给区以外，其开采量不到补给量的5%.另外，枯水期水量补给很少而往往是地下水开采量最大的时候，这加剧了泉域地下水位的下降速度和泉水断流时间。
　　⑤泉域范围和边界不清：对济南泉域的范围和边界的确定长期存在争论。到目前为止，关于边界位置的说法至少有4、5种之多，有的还相差很大，这就导致在采取保泉措施时不能对症下药。例如，1981年济南供水保泉会议上提出了采外补内的措施，即扩大东西郊水源地的开采、停采市区地下水，以达到供水保泉的目的，现在事实证明该措施是不科学的。再如2001年8月济南市水利局在玉符河渗漏地段利用上游水库放水补源时，就有人认为在此处补源有百害而无一利，原因是此处不属泉域范围，在此处搞回灌对泉水恢复喷涌毫无意义，而且还容易引起下游地区地面盐渍化。
　　4、措施
　　⑴加强济南市水资源的统一规划调度和管理，坚持依法管理水资源，加强用水的规范性。认真贯彻执行《中华人民共和国水法》、《山东省水资源管理条例》、《济南市水资源管理办法》和《济南市名泉保护管理办法》，使济南市各级水资源管理机构职责到位，建立健全用水管理制度，统筹兼顾，保全大局，科学合理调度利用，逐步建立起水资源开发、利用、管理和保护的良性运行机制，把统一管理济南市水资源落到实处。
　　⑵加强地下水资源的动态观测研究。进一步加强泉域地下水监测井网的统一建设和优化调整工作，加强地下水动态观测的研究；利用先进的计算机技术及“3S”技术，建立地下水动态资料库和水资源管理信息系统；加强地表水、地下水联合调度与优化配置研究，为促进地下水资源的合理开发利用与保护工作提供科学依据和决策支持。
　　⑶加强用水管理，在全市范围内全面实施取水许可证制度。各用水单位和个人取水时，必须向济南市水资源管理办公室提出取水申请，在取得取水许可证后，才能正常取水。在城市公共供水管网覆盖范围内，严禁新建自备水源，已有的要逐步封存；城市规划区内已经取水的单位，按照用水定额和单耗，重新核定用水计划，取得取水许可证后，按新的用水计划取用水。
　　⑷逐步关停泉域范围内企事业单位自备井，减少地下水开采量。封闭自备井是保泉的一项重要举措，济南市二环路范围以内有142眼企事业单位自备井，年取水量在5700万m3以上。这些井大都是因当时自来水管网达不到，为解决自身用水而建的。2001年，为了使各泉能正常喷涌，已经关闭了部分自备井。目前，济南市主城区内共有668眼地下水井，应采取措施逐步将其全部关闭，使市区最终成为禁采区。
　　⑸加强水资源的宏观调控和管理，积极开辟新的供水水源，最大限度地减少地下水开采。加快建立新的城市供水体系，进一步调整供水结构，逐步加大地表水和客水的利用比例。目前，市政府已出资20亿元修建了鹊山水库和玉清湖水库，利用黄河增加城市供水量。两大水库的建成供水，使地表水在整个城市供水中的比例，由过去的30%上升到60%，少数的再用地下水补充，济南市的供水紧张状况从根本上得到了改善，减少了对地下水的开采。
　　⑹大力宣传，增强人们的节水意识，杜绝水资源浪费现象。1999年，济南市节水办曾对市内1800户居民做过一项调查，发现有6成以上的家庭使用一次冲水量超过9升的坐便器。按这个比率计算，济南市每年因冲厕而浪费的自来水就达300万m3，相当于1个中型水库1个月的产量。要利用多种形式采取有力措施作好节水宣传，提高市民的水忧患意识；加大节水器具的推广力度，实施用水定额管理。近年来，济南市道路施工、房屋建设规模较大，由此出现了建筑施工大规模排水现象。因此，还要加大节水执法检查力度，采取多种措施纠正浪费水资源的现象。
　　⑺植树造林，拦洪蓄水，提高泉域补给区的水源涵养能力。据专家估计，当南部山区森林覆盖率达到30％时，每年可增加降水量1.5亿m3，若按岩石的入渗系数0.33计，则增加地下补给量5000万m3.近年来，济南市政府共出资绿化荒山54000hm2，山区绿化覆盖率由1990年的17%上升到现在的26%.还要立足当前，着眼长远，加大对南部山区泉水补给区的规划保护力度，实行退耕还林。
　　⑻拦蓄补源，利用人工措施促进地表水向地下水的转化。济南西郊玉符河崔马～西渴马地段，河床沙砾石层与下覆岩溶发育的石灰岩地层直接接触，具有极强的渗透能力。利用有利的自然条件进行人工补源，可以使西郊地带及市区泉区地带地下水位抬高，西郊水厂开采的水位降落漏斗缩小。济南市水利局已在西郊玉符河进行过两次地下水回灌实验，实验表明，通过玉符河渗漏补充地下水，对抬升市区水位起到了明显作用。另外，在泉水补给区的渗漏地段，建设拦洪蓄水设施，拦蓄地表水，渗漏补泉，也可加大地表水向地下水的转化量，提高市区地下水位，促进泉水喷涌。
　　⑼采用先进的透水材料改造已建硬化路面，增加地表水的渗透能力。 济南市目前的规划城区面积是133km2，由于目前城区中的地面几乎全都采用不透水建筑方式和建筑材料进行铺设，造成雨水无法向地下渗透。使本该渗透于城区地下的雨水形成径流，流出市区。研究资料表明，在泉域内每占用1km2土地，泉水每年即减少29.2万m3的补给能力。应尽快研究对策，改变目前对城市地面的硬化方式，采用透水性建筑材料改造城区硬化地面，同时，学习国外成熟的做法，并将透水性地面建设和雨水利用纳入城市建设规划，制定出有关法规，确保雨水能够往地下渗透，补充城市地下水源，从而缓解泉群断喷状况。
　　⑽顺应市场经济规律，建立合理的水价体系。长期以来，水作为一种福利商品供应社会，价格低于成本，亏损部分由政府补贴。这样，不但使政府负担加重，而且浪费水的现象非常严重。现代社会中，水作为一种商品，应按市场规律来管理和经营，决定其价格的因素应是供求关系。只有这样，才能真正建立起能调节供需关系的水价体系，以经济杠杆促进节约用水，充分发挥水价在合理配置水资源、促进高效节水用水中的作用。
　　⑾建立济南泉域水资源保护区，加强地下水资源污染的防治与保护。近年来，随着泉域水资源紧张状况的不断加剧，地下水也在受到污染的严重威胁。因此，必须引起政府和各级水行政主管部门高度重视，尽快建立济南泉域水资源保护区，从根本上保护泉域水环境。应大力宣传水污染的危害，加强对水体污染的防治与保护、防止污染地下水。同时，污水回用工作也要加强，建设污水处理厂和中水设施，提高水资源的重复利用率。
　　⑿科学规划、合理布局，逐步实施分质供水。济南市自来水供水历来以开采地下水为主，2001年为了保泉需要，地下水开采量骤减，以黄河水源代替地下水，实现了泉水喷涌，使济南恢复了泉城风貌，带动了济南市经济的发展，从保泉角度来讲这是件大好事。但事实是城市居民饮用劣质地表水代替优质地下水，使生活用水降低了标准，影响了人们的生活和工作。为了不降低和进一步提高城市生活用水的质量标准，实施分质供水实属必然。济南市的供水管网在原来基础上经过调整和改造便具备初级分质供水的条件，工业用水和一般生活用水应以地表水、中水和干道水为主，生活饮用水应以优质地下水为主，这样，既不影响保泉，居民生活质量又不下降，可以达到保泉与供水的统一。