滨海地下咸水分布动态特征与治理可行性-研究.pdf

滨海地下咸水分布动态特征与治理可行性研究 导致渗透性变化的机理和影响因素的研究还很少，而对于这一过程对地下咸水恢 复治理的影响研究则更少。 本文在国家自然科学基金项目《咸淡水过渡带渗透性突变的机制与效应研 究》(编号和青岛市水利科技资金资助项目《大沽河地下水库水质 变化与供水风险分析》(2006一002)的资助下，通过室内土柱试验、砂槽试验，对 在降雨条件下咸水在含水介质中的的分布动态特征、咸淡水驱替过程中含水介质 渗透性变化特征以及渗透性突变对地下咸水恢复治理过程的影响等进行了深入 分析和探讨。 在此基础上，本人撰写的论文《咸淡水界面含水介质渗透性变化实验研究》 已被《水文地质工程地质》接受。 2 滨海地下咸水分布动态特征与治理可行性研究 1绪论 1．1研究目的与意义 海咸水入侵地下水是咸淡水相互作用：相互制约的流体动力学过程。在自然 状态下，滨海地区的地下淡水是向海洋泄流的，且咸淡水之间存在一个过渡带； 咸淡水之间的动态平衡致使咸淡水过渡带始终保持在一个稳定的位置。当人类不 合理地开采地下淡水时，会造成淡水向海洋的渗流减弱甚至消失，使得咸淡水之 间的动态平衡被打破，咸淡水过渡带向陆地方向移动，含水层中淡水的储存空间 被咸水取代，从而发生海水入侵【21。海咸水入侵是沿海地区的一种重大灾害现象， 对工业生产、农业灌溉、居民生活、生态环境都会产生重大的有害影响，如水质 恶化、土壤盐渍化及荒漠化等，海咸水入侵已成为制约沿海地区社会经济发展的 重要因素。目前，在世界范围内已有50多个国家和地区发生了海水入侵，我国 的海南、广西、广东、江苏、山东、河北和辽宁等省都有海咸水入侵的报道【3棚， 20世纪80年代以来，我国渤海、黄海沿岸海水入侵现象有所加剧，其中以莱州 湾沿岸最为突出。 滨海地区大面积的海(咸)水入侵，对当地工农业生产和人们的日常生活造成 了严重影响，并造成了巨大的经济损失和诸多社会问题。以青岛市大沽河下游潜 水含水层咸水入侵为例，自1981年以来，由于连续的地下水超量开采以及持续 性的气候干旱等因素引起了近海端地下咸水和南部胶州湾的海水入侵。由于没有 及时采取有效的防治措施，海水入侵面积逐步扩大，由1981年最初的7．0平方 公里扩大到1988年的70平方公里，使得当地的地下淡水资源逐步枯竭，成为影 响大沽河水源地可持续开发利用的主要问题之一。1998年，研究区内麻湾庄截 渗墙的修建，切断了地下水库内侧和外侧咸水体之间的水力联系，有效地阻止了 海水入侵，同时也使地下水库库区内残留一定区域的咸水体，截渗墙修建后的几 年中，咸水体的分布范围没有发生大的改变，咸水体的北部边界一直维持在周臣 屯一黄家屯西北一李哥庄镇东南一王家庄一南张家庄一石拉子一截渗墙这一区 域【71。但是，通过观测井得到的氯化物实测浓度可以看出，咸水体的体积在不断 增大，地下水水质咸化必将破坏宝贵有限的地下淡水资源，因此有必要对地下咸 3 滨海地下咸水分布动态特征与治理可行性研究 水分布的动态特征及其治理和防治进行深入研究。 国内外学者对咸水在含水介质中的分布动态特征和对地下咸水恢复治理的 研究，多集中在区域调查和数值模拟方面，对其具体机制研究的较少，因此仍然 需要做大量基础工作，进行室内试验对其机制进行进一步的研究。目前，对于咸 水在降雨条件下的分布特征以及咸淡水驱替过程中含水介质渗透性变化特征的 研究都较少，而对于地下咸水的治理，世界各国学者提出了各种见解和方法，如 加强地下水资源的管理、利用沟渠或井进行人工回灌从而形成淡水帷幕、对咸水 进行利用等，其中淡水帷幕法是最常采用的治理方法。但在注淡驱咸的过程中， 含水介质渗透性的会大幅度下降，这非常不利于咸水的恢复治理，如何降低含水 介质渗透性变化在治理方案中的负面作用，从而提高咸水治理的可行性，将是一 个很有挑战性的课题。 因此，对咸水在降雨条件下分布动态特征、咸淡水相互作用过程中含水层渗 透性的变化规律以及含水介质渗透性变化在咸水恢复治理方面影响的研究，在咸 水入侵的预测和防治、合理的开发和利用地下水资源中都将具有重要的理论和现 实意义。 1．2国内外研究现状 1．2．1咸水体分布的动态特征 水动力弥散作用、水文地球化学作用、流体粘滞性的