济南因岩溶泉水众多而闻名于世,泉水是济南的城市名片,是济南历史文化的载体。随着社会经济的高速发展和人口的增加,济南泉水受到了较大影响。本研究以济南市四大泉群为主要研究对象,在对济南地区地质、水文地质等条件进行分析的基础上,采用泉水动态监测、示踪试验、室内水化学分析、溶蚀试验等方法,从水化学场和水动力场两个方面进行研究。本文揭示了四大泉群补给来源的异同,确定不同补给水源的混合比例,得出泉水位衰减与岩溶发育的关系,建立泉水位多因素耦合回归预测模型,为保泉工作提供科学指导,并就济南保泉工作提出了相关保护对策,具有一定的理论和实践意义。本文的主要研究结果及创新点如下:(1)泉水位动态曲线类型表明济南的岩溶发育较好,泉水位对降雨量、人为影响反应较为敏感,单位毫米有效降雨量会引起趵突泉水位上升0.0038m。(2)黑虎泉和趵突泉的补给方向不同,趵突泉的主要接受来自南部及西南部的补给,黑虎泉主要接受来自南部及东南部的补给。(3)泉水位与泉流量呈现良好的正相关性,建立泉水位与泉流量的数学关系方程,用泉水位表示泉流量,代入布西涅斯克方程,研究得出衰减系数α总体上反映济南岩溶水系统岩溶发育存在垂直分带性,拟得出自上而下岩溶的发育情况是“极发育—中等—强发育—弱发育—较强”。(4)泉域南部张夏含水层地下水各化学组分含量低,中部凤山组~奥陶纪含水层地下水各组分含量较高,北部排泄区地下水各组分含量中等,说明泉水是由寒武至奥陶纪岩溶水共同补给所致。泉水电导率动态特征表明五龙潭(以潭西泉为主,下同)和珍珠泉的泉水成因、补给来源具有相似性,由于泉水动态较为稳定,说明这两大泉群补给途径较远,而黑虎泉与趵突泉补给途径较近。(5)四大泉水电导率空间分布特征为由南往北电导率逐渐减小,主要原因为补给来源的混合比例存在差异,黑虎泉和趵突泉两大泉群浅层含水层(奥陶纪和凤山组含水层)地下水的混合比重较大,而潭西泉和珍珠泉两大泉群深层含水层(张夏组含水层)地下水的混合比重比较大。(6)泉水水温动态特征反映黑虎泉和趵突泉的补给来源深度较为相似,而五龙潭和王府池子接近,相比较而言,五龙潭中深层循环补给的比重较大,其次是王府池子;趵突泉和黑虎泉中浅层循环补给比重较大。(7)趵突泉补给水源的混合比分别为张夏组含水层占25.0%、寒武纪凤山组~奥陶纪含水层补给占40.0%、历阳湖回灌水占10.0%、兴济河回灌水占6.0%、玉符河回灌水占8.0%、市区回灌水占8.0%,其他水源3.0%;黑虎泉补给水源的混合比例分别为张夏组含水层补给占27.0%、寒武纪凤山组~奥陶纪含水层补给占66.0%,历阳湖回灌水占6.0%,玉符河回灌水占1.0%;珍珠泉、五龙潭受到市区回灌水的影响较大。(8)排泄区发生剧烈的混合溶蚀反应,岩溶发育十分强烈。根据示踪试验测试结果分析,钼元素浓度历时曲线共划分为单峰、双峰、三峰、多峰曲线,说明岩溶水径流通道有单一管道型、单管道有水池型、多管道型和多管有水池型。反映济南地区岩溶发育类型为溶孔、溶隙、裂隙、管道、溶洞并存。(9)建立了趵突泉水位预测的多因素耦合回归预测模型,用于对趵突泉水位的预测,为济南市保泉工作提供科学指导。结合研究内容认为回灌补源和泉水渗流通道保护是现阶段保泉的重要措施,提出回灌补源量29.3万m3/d,市区工程建设开发利用适宜深度应小于6m,四大泉群附近不能超过2m。