濟南四大泉群水生態監測技術研究

封得華 徐效濤

濟南四大泉群水生態監測技術研究

封得華 徐效濤

2013年5月，濟南市被水利部水文局確定為全國水文系統水生態監測試點市，為全國水文系統開展水生態監測探索積累經驗。山東省水文局高度重視，出臺了一系列具體實施辦法。圍繞濟南四大泉群生態系統開展重點監測，同步開展區域用水總量、水功能區和水源地及排污口水質、水土保持等監測，為濟南市水生態文明建設提供了有力支撐。

一、四大泉群基本情況

濟南市是有著2600多年悠久歷史的文化名城，城內“山、泉、湖、河、城”渾然一體，是我國少有的山水園林城市。在古城區2.6km2范圍內，分布著趵突泉、黑虎泉、珍珠泉、五龍潭四大泉群共計136處名泉，形成了“家家泉水，戶戶垂楊”的獨特風貌。

20世紀80年代以來，濟南市用水量急增，地下水位隨著開采量的增加而快速下降，泉水出流量也逐漸減小，呈現衰減均勢。1999年3月14日～2001年9月17日，停噴長達926天。泉水是濟南的象征，泉水的斷流不僅導致濟南環境質量下降，更使“泉城”風貌黯然失色。

濟南市水利局圍繞“節水保泉”和“城市水生態”為切入點，部署開展了對趵突泉、黑虎泉、珍珠泉、五龍潭四大泉群流量實時監測項目。通過實時監測各斷面水位資料，根據率定的水位流量關系曲線，推求四大泉群出流量，以掌握泉水噴涌的動態變化規律。

二、監測技術方案

1.監測技術方案選擇

根據實地考察的結果和現有主要測流技術，提出了多套解決方案，通過對比分析，提出了最終的解決方案。即通過實時監測泉水泄流渠道內水位，根據巡測流量數據率定出水位～流量關系曲線，通過計算機軟件處理自動生成流量數據，最終實現泉水流量的實時監測。

2.監測內容

該方案主要包括3部分：水位自動監測系統、流量巡測、監測中心。其結構如圖1所示。

（1）水位自動監測系統

經過現場考察，選擇了5處易于施工和斷面較規整的泉水泄流渠道上建設水位自動測報系統，分別是：趵突泉東、西測流斷面，珍珠泉測流斷面和五龍潭東、西測流斷面。水位自動測報系統自動監測、存儲水位數據，并將實時監測的水位信息發送至監測中心。

（2）流量巡測

為率定不同斷面的水位流量關系曲線，需要對各監測斷面進行流量測驗，并根據不同水位情況和下墊面情況連續不間斷的進行監測。流量監測斷面除上述5處水位監測斷面外，又增加了黑虎泉東、西斷面2處。由于黑虎泉群就在護城河內，而護城河水源又包含了趵突泉群，且護城河水流向不定，因此黑虎泉流量只能通過監測黑虎泉東、西斷面流量和趵突泉流量，經過計算反推得到。

（3）監測中心

監測中心設在濟南市水利局，監測中心依據獲取的實時水位和流量巡測數據，通過計算機軟件自動率定現水位～流量關系曲線，實現泉水流量的實時查詢和顯示。監測中心主要包含水位信息自動接收系統、實時流量監測系統軟件組成。

三、主要建設內容

1.監測斷面的選擇

四大泉群共布設流量監測斷面7處，分別是：趵突泉東、西測流斷面；黑虎泉東、西測流斷面；珍珠泉測流斷面；五龍潭東、西測流斷面。

2.水位監測方案

趵突泉東、西斷面及珍珠泉斷面，采用浮子式水位計進行實時監測，五龍潭東、西斷面采用雷達水位計實時監測，當水位變化超過1cm或水位無變化每隔4h定時傳送一次監測斷面水位數據。

3.流量監測方案

各監測斷面均勻布設垂線，嚴格按照《河流流量測驗規范》（GB50179-93）要求，采用流速儀精測法測量各監測斷面的出流量。通過監測的與實測流量對應的各斷面的瞬時水位與流量建立水位～流量關系曲線，推算出任意時刻的瞬時流量和時段泉水出水量。

圖1 濟南四大泉群實時水位遙測系統結構圖

四、流量監測過程

1.測流斷面位置選擇

四大泉群共布設流量監測斷面7處，各監測斷面選擇附近渠道順直、水流平穩、易于人工施測的測橋。

2.測流儀器設備選擇

巡測隊配備旋槳式流速儀4架，走航式ADCP1臺。在實際監測過程中，低水時采用低速流速儀測流，中、高水時采用流速儀法橋測或采用走航式ADCP進行測流。

3.監測頻次

（1）水位監測：當水位變化超過1cm或水位無變化每隔4h定時自動傳送一次各監測斷面水位數據，每次測流時人工校測一次水位。

（2）流量監測：各監測斷面每周監測流量一次。并根據趵突泉噴涌變化情況，適當增加測次。

五、結語

水生態監測是為合理開發利用和保護水土資源提供系統水文水環境資料的一項重要基礎工作，是水生態、水資源、水安全科學管理和保護的基礎。通過水生態監測，及時、準確、全面地反映水體環境質量現狀及發展趨勢，為水生態文明建設、水生態修復、水資源規劃、水污染防治、生態預警等提供科學依據。作為全國首個水生態文明城市試點，濟南市提出了實現“泉涌、湖清、河暢、水凈、景美”的水生態文明城市建設目標。

做好試點市水生態監測工作，濟南市還應在現有水文水資源監測站網的基礎上，結合實際，科學論證，進一步完善水生態監測站網，加強監測和能力建設，科學地分析各監測指標，為逐步完善水生態監測評價指標體系，加快推進水生態監測試點工作、提高水生態監測預警水平、盡快完善濟南市生態水文服務體系打下了堅實基礎

（作者單位：山東省水文局 250000山東省濰坊市水文局 261000）