济南四大泉群水生态监测技术研究

封得华 徐效涛

济南四大泉群水生态监测技术研究

封得华 徐效涛

2013年5月，济南市被水利部水文局确定为全国水文系统水生态监测试点市，为全国水文系统开展水生态监测探索积累经验。山东省水文局高度重视，出台了一系列具体实施办法。围绕济南四大泉群生态系统开展重点监测，同步开展区域用水总量、水功能区和水源地及排污口水质、水土保持等监测，为济南市水生态文明建设提供了有力支撑。

一、四大泉群基本情况

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、五龙潭四大泉群共计136处名泉，形成了“家家泉水，户户垂杨”的独特风貌。

20世纪80年代以来，济南市用水量急增，地下水位随着开采量的增加而快速下降，泉水出流量也逐渐减小，呈现衰减均势。1999年3月14日～2001年9月17日，停喷长达926天。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。

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。通过实时监测各断面水位资料，根据率定的水位流量关系曲线，推求四大泉群出流量，以掌握泉水喷涌的动态变化规律。

二、监测技术方案

1.监测技术方案选择

根据实地考察的结果和现有主要测流技术，提出了多套解决方案，通过对比分析，提出了最终的解决方案。即通过实时监测泉水泄流渠道内水位，根据巡测流量数据率定出水位～流量关系曲线，通过计算机软件处理自动生成流量数据，最终实现泉水流量的实时监测。

2.监测内容

该方案主要包括3部分：水位自动监测系统、流量巡测、监测中心。其结构如图1所示。

（1）水位自动监测系统

经过现场考察，选择了5处易于施工和断面较规整的泉水泄流渠道上建设水位自动测报系统，分别是：趵突泉东、西测流断面，珍珠泉测流断面和五龙潭东、西测流断面。水位自动测报系统自动监测、存储水位数据，并将实时监测的水位信息发送至监测中心。

（2）流量巡测

为率定不同断面的水位流量关系曲线，需要对各监测断面进行流量测验，并根据不同水位情况和下垫面情况连续不间断的进行监测。流量监测断面除上述5处水位监测断面外，又增加了黑虎泉东、西断面2处。由于黑虎泉群就在护城河内，而护城河水源又包含了趵突泉群，且护城河水流向不定，因此黑虎泉流量只能通过监测黑虎泉东、西断面流量和趵突泉流量，经过计算反推得到。

（3）监测中心

监测中心设在济南市水利局，监测中心依据获取的实时水位和流量巡测数据，通过计算机软件自动率定现水位～流量关系曲线，实现泉水流量的实时查询和显示。监测中心主要包含水位信息自动接收系统、实时流量监测系统软件组成。

三、主要建设内容

1.监测断面的选择

四大泉群共布设流量监测断面7处，分别是：趵突泉东、西测流断面；黑虎泉东、西测流断面；珍珠泉测流断面；五龙潭东、西测流断面。

2.水位监测方案

趵突泉东、西断面及珍珠泉断面，采用浮子式水位计进行实时监测，五龙潭东、西断面采用雷达水位计实时监测，当水位变化超过1cm或水位无变化每隔4h定时传送一次监测断面水位数据。

3.流量监测方案

各监测断面均匀布设垂线，严格按照《河流流量测验规范》（GB50179-93）要求，采用流速仪精测法测量各监测断面的出流量。通过监测的与实测流量对应的各断面的瞬时水位与流量建立水位～流量关系曲线，推算出任意时刻的瞬时流量和时段泉水出水量。

图1 济南四大泉群实时水位遥测系统结构图

四、流量监测过程

1.测流断面位置选择

四大泉群共布设流量监测断面7处，各监测断面选择附近渠道顺直、水流平稳、易于人工施测的测桥。

2.测流仪器设备选择

巡测队配备旋桨式流速仪4架，走航式ADCP1台。在实际监测过程中，低水时采用低速流速仪测流，中、高水时采用流速仪法桥测或采用走航式ADCP进行测流。

3.监测频次

（1）水位监测：当水位变化超过1cm或水位无变化每隔4h定时自动传送一次各监测断面水位数据，每次测流时人工校测一次水位。

（2）流量监测：各监测断面每周监测流量一次。并根据趵突泉喷涌变化情况，适当增加测次。

五、结语

水生态监测是为合理开发利用和保护水土资源提供系统水文水环境资料的一项重要基础工作，是水生态、水资源、水安全科学管理和保护的基础。通过水生态监测，及时、准确、全面地反映水体环境质量现状及发展趋势，为水生态文明建设、水生态修复、水资源规划、水污染防治、生态预警等提供科学依据。作为全国首个水生态文明城市试点，济南市提出了实现“泉涌、湖清、河畅、水净、景美”的水生态文明城市建设目标。

做好试点市水生态监测工作，济南市还应在现有水文水资源监测站网的基础上，结合实际，科学论证，进一步完善水生态监测站网，加强监测和能力建设，科学地分析各监测指标，为逐步完善水生态监测评价指标体系，加快推进水生态监测试点工作、提高水生态监测预警水平、尽快完善济南市生态水文服务体系打下了坚实基础

（作者单位：山东省水文局 250000山东省潍坊市水文局 261000）