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高密度电法在莱州湾东南岸海水入侵监测中的应用 赵书泉1，2 徐军祥2 李培远5 张荣敏5 （1中科院东北地理与农业生态研究所2山东省地矿局3山东省物化探研究院） 摘要：海水入侵是由于滨海地区地下水动力条件发生变化，造成海水向陆地淡水含水 层入侵的现象。由于海水入侵，地下淡水水质恶化，致使大量的水井报废，粮食减产， 果园被毁，严重阻碍了当地的工农业生产的发展，给人民的生活造成极大危害。莱州 湾地区是我国海水入侵比较典型的地区之一，研究程度较高。但采用二维高密度电法 对海水入侵界面的变化进行监测研究，在该区尚属首次。本文对高密度电法的工作原 理以及海水入侵的电性特征进行了论述，根据实际工作案例，结合水质分析结果，对 高密度电法的成果进行了验证，在此基础上，圈定了莱州湾东南岸地区海水入侵的范 围。 关键词：高密度电法；海水入侵；莱州湾 1 海水入侵概况 1．1 海水入侵发展概述 莱州湾的海水入侵发现于 1976 年，在西由镇东北村长期监测井中， 首先发现水质变咸，当时未统计范围，估计面积数平方公里。二十多年来， 随着国民经济的持续高速发展，海水入侵的规模不断扩大，沿海岸线形成 具一定宽度，呈北东——南西走向入侵带。区内历年海水入侵面积变化见 图 1.1（山东省莱州市水利局，2003 年）。可以看出，自上世纪七十年代发 现海水入侵以来，海水入侵面积不断增加，1976 年至 1979 年海水入侵面 积为 12.31km2。在八十年代海水入侵速度明显加快，入侵范围得到扩大， 至 1984 年入侵面积达到 46.26km2，5 年间增加了 33.95km2，年均入侵面 积 6.79km2，至 1989 年入侵面积达到了 115.40km2，5 年增加了 81.45km2， 年均入侵面积 16.29 km2。而进入九十年代后，海水入侵速度明显放缓， 到 1995 年海水入侵面积为 148.24 km2，比 1989 年增加了 32.84 km2，年 平 1 均入侵面积为 5.47 km2，1995 年至 1999 年海水入侵面积呈递减趋势，4 年间减少了 3.39 km2，年平均减少入侵面积为 0.85 km2。 图 1.1 莱州湾东南岸地区海水入侵面积变化图 1．2 水文地质概况 本区地下水类型主要为松散岩类孔隙水松散岩类孔隙水，分为山前 平原冲积、冲洪积松散岩类孔隙水和滨海平原海积层孔隙水。山前平原 冲积、冲洪积松散岩类孔隙水赋存在第四系冲积、冲洪积层中，由王河、 朱桥河、万深河等河流的山前冲积、冲洪积物毗连而成。冲洪积层多以 混杂的相互交错叠置的粘质砂土夹砂砾石透镜体为主，分选性较差，富 水性一般，单井涌水量一般小于 500m3/日，地下水位埋深一般在 3～13m。 该类型地下水，由于海水入侵造成局部水质恶化，地下水化学类型 复杂，主要为Cl型、Cl·HCO3 型 和 HCO3 ·Cl型，矿化度 0.5～ 2.0g/l。 滨海平原海积层孔隙水分布工作区西部沿海低洼地带，含水层为海 相的砂及砾卵石层。由于海水入侵，海积层中孔隙水均为咸水，地下水 化学类型为Cl型，矿化度大于 5g/L，水位埋深 2～8m，单井涌水量在 2 500～1000m3/d之间。 2 高密度电法工作原理与方法 2．1 工作原理 海水入侵是一种隐蔽、复杂、多变的现象，研究和认识这一现象目 前还没有完全成熟的方法，现在只是处于探索阶段。 地面电阻率法是水文物探的主要勘探方法。由于滨海地区含水层、 咸淡水关系复杂性，加之地面电阻率法自身的某些局限，目前应用该方 法研究海水入侵相对较少。美国、苏联、荷兰、以色列、台湾等国家和 地区虽有应用实例[1]，但是理论、方法上取得的经验尚不系统，国内应 用则不多见。为了揭示莱州市海水入侵现状问题，我们应用地面电阻率 法对海水入侵的某些规律进行了探索。 高密度电法是基于常规电法勘探的基础上利用计算机技术发展起 来的一项电法勘探技术，其测量结果为二维视电阻率断面。高密度电法