为了研究岩溶水成因及演化，保护岩溶水系统，以济南泉域为例，运用水文地质分析、孔内地下水监测、示踪试验等综合手段，研究和揭示北方岩溶水流系统的分级、成因类型及其演化。结果表明：北方岩溶水系统发育多级次地下水流系统，地形、岩溶发育率是岩溶水流系统识别要素。局部地下水流系统可分为溢流型、侵蚀型和接触型；中间地下水流系统分为越流型、人工开采型和断裂溢出型；区域地下水流系统分为顺层型、穿层型和断裂带循环型。局部流动系统多发育于间接补给区，地形、岩性是局部流动系统的主控因素，区域流动系统主要受地形控制。济南泉域内趵突泉、黑虎泉、珍珠泉、五龙潭泉群受区域流动系统补给，动态稳定，南部山区岩溶泉主要受局部流动系统补给，岩溶泉的断流与复现指示局部流动系统发育情况。局部地下水流动系统以泉形式排泄后，就近入渗，补给区域地下水流动系统，维持区域流动系统汇区的岩溶大泉持续喷涌。根据多级次地下水流系统发育特征，圈定济南泉域张夏组灰岩补给范围，将张夏组岩溶含水介质对泉水的补给贡献量由13.54×104 m3/d修正为10.71×104 m3

岩溶介质的各向异性造成岩溶水动态复杂多变，研究岩溶水系统响应机制对于泉水保护具有重要意义。本文以济南岩溶水系统为例，采用时间序列、相关分析、滑动窗口分析等方法，研究岩溶水动态特征，阐明岩溶水系统中地下水流动系统分级与发育规律，揭示岩溶泉域不同级次地下水流动系统的地下水位动态对大气降水的响应。结果表明：(1)泉域内地下水位响应具有高度的季节性和周期性变化特征，不同级次流动系统内地下水动态各异，局部流动系统地下水动态变化剧烈、变幅大；区域流动系统地下水动态稳定、变幅小。(2)不同级次流动系统地下水动态响应滞后时间不同，具有地域性特征。主要受到地形、地质构造、岩性、裂隙岩溶发育强度的控制。断裂构造、裂隙岩溶缩短地下水动态的响应滞后时间，局部流动系统地下水转化区域流动系统地下水延长岩溶大泉的喷涌时间。(3)不同级次流动系统地下水位对次降水的初始响应时间存在滞后性，局部流动系统响应滞后时间在0.75～2.32 d，区域流动系统响应滞后时间在30.79～33.35 d。岩溶发育、地层岩性、地质构造、裂隙岩溶发育程度是响应滞后时间存在差异性的重要因素。研究成果可望丰富济南泉域多级次地下水流动系统理论...

The investigation of groundwater quality and hydrochemical assessment holds immense significance in safeguarding and ensuring the rational utilization of groundwater resources. This study utilizes groundwater sampling and testing data from the Laiwu region (LWR), encompassing both dry and wet seasons, to delve into the hydrochemical characteristics, ion sources, and overall groundwater quality. The research findings indicate that the groundwater in LWR exhibits weak alkalinity, with the dominant ions being Ca2+ followed by Mg2+, Na+, and K+, and HCO3-, SO42-, NO3-, Cl-, and F-. The average total dissolved solids (TDS) concentrations during the dry and wet seasons are recorded as 683 mg/L and 679 mg/L, respectively, classifying LWR's groundwater primarily as hard-fresh water. The spatial pattern of TDS concentration in LWR displays consistency throughout both the dry and wet seasons, with relatively low TDS levels observed in the northern and southeastern regions and higher concentrations in the lower reaches of the Dawen River and nearby Gangcheng. Predominantly, Ca2+, Mg2+, and HCO3- ions in groundwater originate from the dissolution of calcite and dolomite, with the hydrogeochemical process of carbonate rock weathering involving the presence of sulfuric acid. It is noteworthy that human activities significantly impact the chemical composition of groundwater in LWR. Notably, during the dry and wet seasons, the average concentration of NO3- in groundwater is 102.81 and 106.61 mg/L respectively, and the analysis shows that agricultural practice is the main source. Furthermore, the calculated average values of the entropy water quality index (EWQI) during those seasons are 58.44 and 57.24, respectively. The EWQI shows good to moderate water quality in most areas, except for a few poor-quality spots in the west. It is worth mentioning that LWR's groundwater is deemed suitable for agricultural irrigation. These research findings provide valuable insights and serve as a significant reference for the rational development and sustainable utilization of groundwater resources in the LWR region.

趵突泉泉域直接补给区大气降水入渗补给是济南市区泉群的主要补给来源,从地质条件、工程地质条件、地形、重点渗漏带分布等多层次多因子评价指标体系,采用专家经验打分和加权综合评价方法得出趵突泉泉域直接补给区大气降水入渗系数。结果表明:灰岩裸露区石灰岩岩性和断裂构造、灰岩隐伏区第四系厚度、岩性、重点渗漏带分布区等是影响气降水入渗的主要因素。研究区大气降水入渗系数分为>0.5、0.5～0.4、0.4～0.3、0.3～0.2、<0.2等5个等级。基于分级结果提出直接补给区内建设密度管控、地下开挖深度的建议,为直接补给区的城市建设和泉水保护提供参考。

数值模拟是解决地下水开采评价问题的有效途径之一。为安全高效开发岩溶塌陷区地下水资源，以山东省临沂市岩溶区为例，根据水文地质调查分析，充分掌握了岩溶区地下水补给规律、运移规律、分布规律，在此基础上，选取合理模拟范围，建立数值模型，开展多方案地下水动态演化数值预测分析，据此来分析评价最优开采方案。研究结果表明：方案一岩溶塌陷危险性较高，数值观测孔水位在第1 279 d、第1 644 d、第2 019 d和第3 105 d时，水位降至灰岩顶板标高39.9 m以下，将引发岩溶塌陷风险；方案二则较安全，数值观测枯水期水位接近灰岩顶板标高，既达到地下水开发利用潜力的标准，又可保证生态地质环境安全，因此，建议采用方案二。开采过程中预警区水位应位于基岩顶板标高以下，以避免岩溶塌陷发生。本文研究结果可为类似塌陷区的科学开采提供参考。

为了深入认识济南岩溶泉水及地热水循环过程,本文以泰山北翼碳酸盐岩含水介质空间分布特征为研究出发点,分析其埋藏条件和连续性特征,并利用数理统计、空间插值、Piper三线图、概念模型等方法,结合水动力场、水化学场、水温度场和水年龄场“四场”分析,揭示区域地下水循环规律。结果表明:地表分水岭与齐广断裂、禹王山断裂、聊考断裂等深大断裂控制了泰山北翼地区岩溶含水介质空间展布,大致呈现由南向北埋藏深度逐渐增大的变化趋势,受马山断裂、东坞断裂、文祖断裂等次级断裂影响岩溶含水介质上下盘有不同错动,但东西展布仍具有较好连续性;区域地下水循环过程极其复杂,泰山岩群、寒武纪及奥陶纪各类含水岩组通过排泄-渗漏、断裂垂向径流、水平地下径流等形式发生水流交汇,并在山前局部地区与第四纪松散孔隙水产生水量交换,最终通过泉或人工开采形式排泄。区域地下水流具有统一的“四场”,并且呈现明显的水平与垂向分带特征,大致沿东阿断裂及其延长线—吴家堡—华山—章丘区—淄博磁村一线划分冷泉与地热水的分界线,以600 m、1000 m划分出浅、中、深循环深度分界线;冷泉以浅循环为主,中、深循环为辅,地下水矿化度、温度、年龄偏低,而地热水以中、深循环为主,浅循环为辅,地下水矿化度、温度、年龄偏大。不同含水介质水流具有一定内在关联,构成一个完整的岩溶水系统。

为进一步查明济南市区泉水与西郊、东郊岩溶水的水力联系，从地层结构、水动力场角度，结合抽水试验、示踪试验和水化学分析，结果表明，济南市区和西郊之间的刘长山—郎茂山—万灵山一带存在地下水径流通道。刘长山北侧槐苑广场—九中—十四中一带在埋深350 m处揭露连续的岩溶含水地层，并存在垂向径流通道，市区泉水和西郊岩溶水通过刘长山北侧侵入岩体接触带以下的三山子组含水层连通。市区与东郊之间的燕翅山—七里河一带受舌状侵入岩体的影响，两侧地下水流场存在差异，但山大洪楼校区以北埋深485 m处揭露连续的岩溶含水地层，市区泉水和东郊岩溶水可通过侵入岩体接触带以下的三山子组含水层连通。水化学分析结果表明市区泉水与西郊、东郊岩溶水水化学类型一致，具有相同的演化环境。

准确掌握地下水的环境质量状况是合理确定地下水资源开发策略和有效进行地下水资源保护的重要前提。通过随机森林（random forest）法构建弥河-潍河流域地下水质量评价模型，结果表明：（1）随机森林法在进行地下水水质分类时具有分类精度高、泛化能力强等特点，且在进行超参数优化后，其分类精度会进一步提高，证明将随机森林法应用于地下水质量评价是可行的，并且其综合性能要优于逻辑回归模型；（2）研究区地下水水样均为Ⅳ类和Ⅴ类水，说明水质状况整体较差；（3）通过分类指标重要性评价可以看出，研究区地下水水质的主要影响指标为硝酸盐、总硬度和溶解性总固体，而此类指标的主要来源是蔬菜种植化肥的不合理使用及河流污染入渗，因此要进一步加强对蔬菜种植污染排放及河流水质的监测和控制。

Due to the influences of geological structures, many confined ascending springs occur in North China's karst area. The electrical conductivity (EC) of karst spring flow has been a fundamental variable in characterizing karst systems. However, deeply exploring the hidden nonlinear dynamic characteristics is challenging. To avoid overreliance on the fitting polynomial order in the detrending process by classic multifractal detrended fluctuation analysis (MFDFA), the intrinsic time-scale decomposition (ITD) method was applied to identify the external trend term of the data by decomposing the original data into different frequency modes, and the ITD-MFFA method was proposed to reveal the formation mechanism of spring EC complex characteristics in the Jinan spring area. The results showed that the EC sequences of karst springs in North China are characterized by multifractal behavior and antipersistence and display multiyear complexity with an overall decreasing trend. Different recharge sources, formation conditions, and seasonal precipitation might be the primary factors driving the spring's EC complexity. Compared with the traditional MFDFA method, the ITD-MFFA method improves the anti-interference ability and stability. The timely determination of the dynamic complexity of spring EC data and monitoring the future trends of the spring water quality have guiding significance for protecting karst springs.