日照市沿海地區海水入侵現狀與防治對策分析研究

■陳冶宗守祥劉葆社

（吉林大學應用技術學院 吉林長春130022；2遼寧工程勘察設計院 遼寧錦州121000）

日照市沿海地區海水入侵現狀與防治對策分析研究

■陳冶1宗守祥2劉葆社2

（吉林大學應用技術學院 吉林長春130022；2遼寧工程勘察設計院 遼寧錦州121000）

本文介紹了日照市沿海區域海水入侵現狀、分布范圍、入侵方式，并對誘發原因進行了分析研究；預測了海水入侵的發展趨勢，提出了工程措施和非工程措施兩種防治海水入侵的對策。

海水入侵錐狀入侵地下水庫攔截回灌補源

1　海水入侵現狀

日照市位于山東省的東南端，在北緯35o04'～36o02'之間，東臨黃海，海岸線全長98.77km，其中砂質海岸66.47km，泥砂質海岸18.20km,巖質海岸14.10km[1]。日照市屬溫帶半濕潤季風區大陸性氣候，受海洋性氣候影響較大。

據鉆孔資料顯示，-15m以上的地區晚更新世以來的海相地層平均厚度為3～-11m，本區-25～-3m海域松散覆蓋層更薄，有的地方不足10cm。海水入侵是由于濱海地區地下水動力條件發生變化，引起海水或高礦化度咸水向陸地淡水含水層運移，而發生的水體侵入過程和現象[2]。

本次工作海水入侵峰線根據相關規范，將Cl-含量大于250 mg/l作為主要判別標準。為了查明海水入侵鋒線，本次工作首先收集了大量資料，在資料分析研究的基礎上，進行了地面調查和采樣分析，在地面調查的基礎上，利用電阻率垂向電測深法和高密度電阻率法，探明海水入侵鋒線的具體位置，同時結合水質分析成果，確定了截止到2014年年底的海水入侵鋒線和海水入侵分布區（見圖1）。

圖1　海水入侵鋒線和海水入侵分布區圖

2　海水入侵方式

海水入侵方式主要受地貌、地質條件制約，按入侵方式和分布形態，結合本次地面調查及物探成果，確定區域海水入侵方式有如下四種。

2.1面狀入侵向全面推進，入侵體在平面上呈面狀形態，在剖面上呈楔狀形態。

2.2帶狀入侵

第四紀沉積層中的古河道具有較強的滲透性，是地下水富集場所，由于過量地下水開采，當地下水水位低于海水面時，海水便會沿著古河道迅速向內陸入侵，其入侵范圍和形態受周圍地層影響，在平面上呈帶狀或脈狀。如果入侵寬度稍大，呈帶狀，入侵寬度稍窄，則成脈狀。

2.3錐狀入侵

錐狀入侵是在咸淡水界面附近位置抽水時出現的一種形體。當在井中抽水時，井水位下降形成局部漏斗，井管中水柱縮短，壓強減小，由于水動力平衡作用，咸水體也同時上升，形成上升的咸水錐。在抽水量較小時，井管中的淡水水柱會阻止咸水錐繼續上升，這時抽上來的全部為淡水；當抽水量加大時，淡水柱不能阻擋咸水錐上升時，咸水便和淡水同時上升，這時抽上來的為混合水。如果抽水量繼續加大，淡水將被咸水阻止，不能進入井內，這時抽上來的就會全是咸水。見圖2。

是日照市最主要的入侵方式，主要發育在長度66.47km的砂質海岸的第四紀沉積物分布區，海侵過程中，海水沿含水層向內陸方

圖2　海水錐狀入侵示意圖

2.4舌狀入侵

在蔡家灘、陶家村和太古鎮一帶存在舌狀入侵，該區域第四系厚度較小，含水層厚度薄，下伏基巖強風化層及弱風化層厚度較大，海侵過程中，海水在第四系砂層入侵較快，基巖風化層入侵滯后。這種入侵往往形成前沿部分入侵深度較淺，入侵體厚度小，后部入侵深度大，厚度也較大，侵入體在剖面上形如舌狀。

3　海水入侵影響因素

造成日照市沿海發生海水入侵的原因是多方面的，既有自然原因的影響，也有人類活動的影響，其中人類的不合理開發利用活動是誘發和加劇日照市海水入侵蔓延的主要原因。

3.1自然因素

3.1.1氣候

氣候變化對海水入侵起著重要作用，主要表現在三個方面。一是氣候干燥，降雨量減少。經對收集日照市氣象局1980年至今降水量資料統計分析，35年中枯水年多于豐水年與平水年之和，多年平均降水量比以前減少了132mm。二是災害性氣候—風暴潮的發生造成海水地面入侵，對地下水入侵進程有加強作用。三是受溫室效應的影響，全球氣候變暖，冰川溶解，海平面逐漸上升。經對日照市石臼海洋站實測高潮位資料分析，相比八十年代多年平均年高潮位升高了15cm，有逐年升高的趨勢，海平面和高潮位的上升，對日照市沿海海水入侵的蔓延無疑有一定的影響。

3.1.2地形地貌

地形地貌對海水入侵也有較大影響，如基巖海岸一般發育有海蝕崖。若斷裂裂隙不發育，地下水位高于海平面，一般不會發生海水入侵；砂質、泥砂質海岸一般地形比較低平，地層透水性較強，地下水位標高較低且水力坡度小，地下水流場容易發生變化，也易受風暴潮襲擊，是海水入侵的易發區。

3.1.3地質與水文地質條件

日照市沿海地區由海積、沖洪積地層組成，沉積層中砂層較厚，顆粒較粗，透水性良好，滲透系數一般在50～100m/d[3]，導水能力強，使咸淡水連通性較好，為海水入侵創造了有利的空間條件。當人為超采地下水改變其天然流場時，形成低于海平面的地下水負值區，海水就會沿孔隙含水層、河道向地下水位漏斗區徑流浸染。

3.2人為因素

日照市海水入侵的主要人為因素為過量開采地下水，近幾年由于連年干旱，用水量增加，造成河道斷流，沿海蓄水工程干涸或報廢，工農業生產大部分利用地下水，因此地下打井越來越多，抽水量越來越大。地下水持續超采，使地下水位大幅度下降，出現大面積低于海平面的負值區。當地下水位負值區長期存在時，含水層中咸—淡水之間的水力平衡關系被破壞，造成咸水侵入淡水。除了過量開采地下水以外，入海河流上游修建蓄水截潛工程，發展海水養殖、擴建鹽田、河道采砂和海岸帶工程建設等的影響也是顯著的。

4　海水入侵發展趨勢

日照市沿海地區海水入侵主要發生于主要河流入海口平原區，入侵區附近第四系展布范圍相對較小，第四系基底巖性致密，節理裂隙不發育，這使得海水入侵范圍受到了一定的限制制約，且隨著近幾年地方政府及主管部門高度重視海水入侵問題，采取了一系列切實有效的控制海水入侵的措施，海水入侵得到了有效地遏制，有些地區入侵范圍有縮小的趨勢，所以近期日照沿海地區海水入侵范圍總體上將會維持現狀，不會有較大變化，見圖3。

圖3　多年海水入侵鋒線變化圖

5　海水入侵防治對策

結合日照市沿海地區海水入侵的自身特點同時結合成功的防治措施，提出了工程措施和非工程措施兩種防治對策。

5.1工程措施

5.1.1建設地下水庫

該方法主要是通過截斷海水與地下水之間的水利聯系，來截堵海水向地下淡水的入侵，也攔擋地下淡水向下游的排泄，保護淡水資源。日照市東部水系由西北向東南注入黃海，屬魯東低山丘陵松散巖、巖漿巖類水文地質區。河流均屬于雨源型河流，修建地下截滲墻和建設地下水庫的地質條件和水源條件均較理想。在日照傅河、兩城河、繡針河的下游興建地下水庫進行地下水人工調蓄，既能緩解水資源短缺的矛盾，又能防止水土流失，增加濕地面積，阻止海水入侵，改善生態環境，是一舉多得的系統工程。根據測算僅崮河與傅河交匯處興建的地下水庫，每年可增加地下水儲量約5× 107m3。

5.1.2攔截回灌補源

日照市海水入侵區的河流多為季節性河流，源短流急，不能得到充分利用。可以改建和加固部分現有蓄水工程，在河流中，下游新建攔河閘壩，攔蓄洪水增加地表水可利用量，在地下水漏斗區修建滲渠、滲井，利用汛期洪水補給地下水，把入海表流蓄在地下。該方法一是可以緩解水資源供需平衡，二是可以恢復咸淡水界面的原有平衡，對預防和治理海水入侵是切實可行并有效的。

5.1.3修建、加固防潮堤、閘

建議在有條件的砂質岸線區均建設防潮堤、在河口地段建設防潮閘，以防范風暴潮把海水攜帶到陸地，造成海水入侵。同時對已有的防潮堤、防潮閘進行維護或加固，確保其安全。

5.1.4推廣海水淡化工程

隨著科技進步海水淡化設備和運行成本必將大幅度降低，在條件許可且經濟可行的情況下，積極推廣海水淡化工程，如反滲膜咸水淡化、核能咸水淡化、太陽能咸水淡化等，特別在因海水入侵造成飲水困難的地區要加強海水淡化，確保居民生活用水，減少地下水開采量。

5.1.5繼續優化地下淡水開采布局

對海水入侵區的地下淡水開采應進行科學合理的安排，同時進行有效監督，嚴禁長時間超量開采地下水，保持地下水對海水的正向水力坡度。由于生產或生活急需而超量開采時，也應依據開采位置，嚴格控制開采量和開采時間。在開采布局上要堅持中上游密，下游疏的原則。

5.2非工程措施

5.2.1加強科學研究

繼續加強對海水入侵的專題研究，建議有關科研單位或團體聯合在沿海地帶建立海水入侵監測研究基地，投入必要的的勘探、監測等實物工作量，并進行長期研究，建立海水入侵預測預報模型，為日照市沿海地區及其它北方沿海地區海水入侵防治提供對策建議。

5.2.2制定規范性文件，強化水資源管理

形成和建立“取水申請，規劃開采，合理利用，以量取費，以費養管，科學保護，法制管理”的管理機制。

5.2.3調整種植結構

在海水入侵區進一步調整種植結構，進行海水入侵區生態改良試驗，擴大耐鹽耐堿作物種植面積，促使海水入侵區水資源逐步走向良性循環。

5.2.4節約用水，建立節水型社會

改進用水工藝，減少用水環節，降低用水額度，加強污水處理措施，提高水的重復利用率等工作。在海水入侵區進一步調整產業布局和工業結構，大力發展節水型和無水型高科技工業體系。

6　結語

日照市沿海海岸帶大部分為砂質海岸，海水入侵面積自八十年代以來有快速增加近年變緩的趨勢；自然因素的影響長期緩慢，人類工程經濟活動是誘發和加劇海水入侵的主要原因。政府部門應規范強化水資源的合理開發利用，合理布局沿海建設工程，引導農業作物科學種植，投入資金研討應對海水入侵對策，并支持河流整體規劃、利用和改造。這樣才能維持海侵現狀，保持自然界的平衡狀態，或縮小海水入侵面積，為沿海經濟的持續穩定發展提供保障。

[1]李振涵，朱偉.日照市海水入侵現狀與治理方案 [J].山東國土資源，2009（6）：21-24.

[2]潘懋，李鐵峰.災害地質學 [M].北京：北京大學出版社，2002:249-253.

[3]李振涵，張春榮，朱偉.日照市沿海地區海水入侵現狀與分析 [J].水文地質工程地質，2009（5）：129-132.

X83[文獻碼]B

1000-405X（2016）-2-70-2

陳冶（1957～），男，畢業于長春地質學院水文地質與工程地質系，水工環副教授，研究方向為水文地質、工程地質、環境地質教學與科研。