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南水北调东线山东段输水干渠沿线分布有第四系松散岩类孔隙含水层组、碳酸盐岩类裂隙岩溶含水层组、碎屑岩类裂隙含水层组和岩浆岩变质岩类裂隙含水层组。前2个含水层组具有巨大的含水空间，可进行地表水、地下水联合调蓄。沿线共划分出地下可调蓄区段9个，其中调蓄能力较强、调蓄条件较好应优先考虑的区段有济宁、东阿、莱龙蓬、烟台、牟平区段，调蓄能力较强但调蓄条件较差、需要辅助引水工程的区段为济南、淄博、潍坊、青岛区段。经估算，沿线地下可调蓄总量为20．4756×10^8m^3。