萊州灣地區咸水入侵狀況分析及對策

冷維亮 畢欽祥 朱琳琳 徐月琴 閆 杰

1 引言

萊州灣地區北臨渤海，南依泰山北麓山前平原，東與膠東半島相鄰，西與魯中腹地接壤，沿萊州灣海岸呈半環狀，全區包括龍口、招遠、萊州、昌邑、寒亭、壽光、廣饒7市（縣、區）及平度市的一小部分，總面積約10114km2。部分海岸為山前平原及河口平原，其中龍口市黃水河、萊州市王河等河流下游形成的沖洪積平原規模較大，面積約800 km2，地下水豐富。

萊州灣地區地形、地貌條件較復雜，自虎頭崖向西至黃河河口為膠萊河、濰河、彌河、白浪河及小清河、黃河等幾條較大河流沖積形成的砂岸或淤泥質平原海岸，地層深厚，結構復雜，地形平坦，潮間帶寬闊，曾多次經受過海侵和風暴潮的侵襲，存在著大面積的古咸水區。

該地區河流屬淮河流域沿海諸河水系，這些河流多發源于南部的丘陵山區，河道多獨流入海，源短流急，且由于年內降水量時空分布不均，自龍口市黃水河以西550～700mm，多年平均地表徑流量12.94億m3（含上游入境客水量），70%的降雨量集中于7～9月，而且多集中在約20天之內的幾場暴雨降落，洪水暴漲暴落，調蓄困難，而枯季徑流量很小，甚至長時間斷流，無水可用，對地下水的補給及地表水的攔蓄利用造成極不利的影響。

2 海水入侵現狀

咸水入侵指海洋水或濱海陸地古咸水，越過原有咸淡水界面侵染地下淡水含水層。按氯離子含量大于250mg/L為侵染標準，入侵總面積已經超過500 km2，多分布在基巖海岸帶的山前平原及河口沖積洪平原，萊州市土山鄉至廣饒縣小清河南岸的平原海岸尤為嚴重。

隨著地區經濟建設的飛速發展，尤其是20世紀80年代初濰寒、昌邑、壽光、龍口等集中供水水源地相繼投產使用，使得區內地下水開采量逐年增加，開采強度不斷增大，全區淺層地下水可開采量7.52億m3/a，現狀開采量8.13億m3/a，超采0.62億m3/a，出現地下水位持續下降、海（咸）水入侵等環境地質問題，對當地生態環境、工農業生產和人民生活構成較大危害。究其原因，需水量增加固然是重要因素之一，但水資源量的逐漸減少也是另一個重要原因。

3 地下水資源的變化

3.1 降水量的變化

作為萊州灣地區淺層地下水主要補給源，大氣降水具有周期性變化特征，經歷了枯～豐～枯的變化周期，自1915年以來至今，研究區經歷了一個完整的降水周期，周期長度為86年，其中1915～1948年為枯水期，1948～1980年為豐水期，1980～2011年為枯水期。研究區系統降水量資料開始于1956年，其中豐水期1956～1980年降水量675mm/a，枯水期1980～2001年降水量578mm/a，豐枯差達97mm/a。

3.2 地表水量的變化

萊州灣地區地表水資源量隨著降水的周期性變化，據統計分析，全區地表水資源量由豐水期的15.22億m3/a減少為枯水期的9.89億m3/a，減少了35%。地表水可供水量在1960～1980年的豐水期為 6.60億 m3/a，1980～1993年的枯水期地表水可供水量僅為3.3億m3/a，減少了50%，其中最干旱的1980～1989年，全區地表水可供水量僅為2.3億m3。

3.3 水文地質條件的變化

萊州灣地區自1980年以來淺層地下水動力場發生了很大變化，萊州灣西段1980年以來埋深小于4m的地區由 23297km2減少至 16778km2，減少了28%，而埋深大于10m的地區由1980年的0km2增加為2001年的4637km2，占全區總面積的45.8%；淺層地下水位負值漏斗面積1470km2，占全區總面積的14.5%。萊州灣東段濱海平原自20世紀70年代末開始出現淺層地下水降落漏斗，到1990年地下水位負值漏斗總面積達491km2，占濱海平原總面積的42.3%，漏斗中心水位標高一般低于-10m。

隨著地下水位埋深的加大，萊州灣地區淺層地下水降水補給量近20年來有了很大程度的減少。

3.4 淺層地下水資源量的變化

根據對降水、地表水和水文地質條件變化的分析，萊州灣淺層地下水資源量不斷減少。有關計算表明，該地區淺層地下水資源量由豐水時段的19.73億m3/a減小為枯水時段的12.70億m3/a，減少了35.6%。其中的主要影響因素是降水入滲補給量的減少，占到整個資源變化量的74%；其次是河流側滲補給量的減少，占到整個資源變化量的25%。

3.5 淺層地下水質的變化

萊州灣地區是經濟較發達和人類工程活動強烈的地區，主要表現為人口密度大、工礦企業密集、地下水開采強度大；另外包氣帶巖性、含水層巖性顆粒較粗，地下水防污能力差，是地下水污染較嚴重的地區。地下水質監測點水化學常規組分對比資料表明，由于咸水入侵，區內淺層地下水污染主要表現為鹽污染，即大部分監測點礦化度、總硬度、Na+、CL-、SO42-、HCO3-等常規組分含量明顯升高。飲用水超標區面積由1980年的5142km2增長到2002年的5853km2，增長了13.8%，超標區面積占到整個萊州灣地區總面積的57.7%。

4 對策建議

4.1 建立地下水庫

針對該地區河流及降水特點，建立地下水庫是解決咸水入侵問題的具體工程措施。建立地下水庫最基本的條件有兩個：一是要有足夠的天然地下儲水空間；二是要有充足的水源。此外，還應考慮可持續條件、環境條件和生態條件等。

以濰河下游平原為例，擬建水庫可選在輝村地區的濰河河谷，擬建庫區內分布的沖洪積形成礫質粗砂層形成地下儲水空間，穿過庫區的濰河是地下水庫的主要補給水源。根據地質勘探成果，沿河分布的砂礫層透水性良好，滲透系數38～157.3m/d，特大者可達到273.1m/d，特小者5m/d，貯水層透水性的總趨勢是上小下大，東岸小西岸大。沿河低漫灘上，現場實驗在貯水層厚8.3m的情況下，單位出水量7.15～26.16L/s·m，由此推算最大涌水量76.7～105.4t/h，平均93.3t/h。根據地下水質化驗結果，水質完全符合飲用水標準。

補源工程要有可靠的水源和補源工程措施。水源一是峽山水庫，二是引黃濟青水源，通過引黃供水工程和峽山水庫灌區工程輸水得以實現。地下水的回灌補源，可以通過補源井和河渠入滲來實現。

地下水庫的組成應包括以下幾部分：（1）地下截滲壩。（2）地表水回灌工程，包括三部分：河道地下回灌工程、渠道地下回灌工程及河道表面蓄水入滲工程。（3）地下水開采工程，由兩部分組成，即沿庫區分布的灌溉用機井和水源地井群。（4）地下水監測系統，由兩部分組成，用于監測地下壩防滲效果的地下水位測壓管和用于監測庫區地下水位、水質狀況的監測井。

4.2 攔蓄補源工程

自然環境與水文地質條件決定了該地區水資源十分貧乏，古河道透水層即是淡水含水層，又是咸水入侵的主要通道。全區降水集中，河流短流急，水資源平均攔蓄利用率低，僅15%左右，雨季大部分降水流入海洋，攔蓄潛力很大。在河流上游地區加固現有水庫，并在下游修建平原水庫，枯水季節利用廢棄的機井、古河槽洼地回灌地下水，可有效儲存淡水，抬高淡水漏斗區水位，減緩咸水入侵。

4.3 調整井灌體系，封閉咸水層

20世紀80年代對地下水的掠奪式開發，咸淡水過渡帶上絕大多數井報廢，廢棄機井成為咸水越流入侵的主要通道。因此，應清理廢棄機井，封閉咸水層，咸淡水過渡區，嚴格控制深度超過100m的機井，保護深層淡水資源。

咸水入侵是萊州灣地區面臨的主要問題，引客水補源，建立地下水庫補給地下水資源量是解決該問題的主要途徑。在此基礎上，攔蓄補源，調整井灌體系，補給持續消耗的地下含水層，將在很大程度上緩解咸水入侵問題