遼東灣西側(cè)地區(qū)地下水海水入侵現(xiàn)狀調(diào)查

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1、遼東灣西側(cè)地區(qū)地下水海水入侵現(xiàn)狀調(diào)查　　海水入侵是由于自然或人為因素，海濱地區(qū)地下水動(dòng)力條件發(fā)生改變，使含水層中的地下淡水與海水及地下咸水之間的平衡狀態(tài)遭到破壞，導(dǎo)致海水或地下咸水沿含水層向陸地方向擴(kuò)侵的現(xiàn)象[1].本文以遼東灣西側(cè)綏中砂質(zhì)平原地區(qū)為研究區(qū)域，基于本區(qū)域?qū)崪y(cè)的海水入侵監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，研究地下水位變化監(jiān)測(cè)在分析該地區(qū)海水入侵現(xiàn)象時(shí)的應(yīng)用。李新運(yùn)等[2]、鄭新奇等[3]通過建立萊州灣南岸海水入侵面積與地下水位負(fù)面積的回歸模型，指出了該地區(qū)地下水位負(fù)值區(qū)是導(dǎo)致海水入侵發(fā)生與發(fā)展的主要因素；劉冬雁等[4]利用萊州市平原區(qū)二

2、十年的水文資料，指出海水入侵與地下水位負(fù)值區(qū)存在階段性演變現(xiàn)象；唐心強(qiáng)利用試驗(yàn)分析了海水楔因地下水位升級(jí)而引起的移動(dòng)規(guī)律，給出了能預(yù)測(cè)因地下水位的升降引起的海水楔前進(jìn)和后退的數(shù)學(xué)模型。研究區(qū)位于遼東灣西側(cè)，葫蘆島市的西南部?！　⊙芯繀^(qū)含水層巖性為砂礫石、礫卵石及砂礫卵石、礫卵石及砂礫卵石混土，分布連續(xù)，厚度從西北至東南逐漸增厚，滲透能力較強(qiáng)，這種強(qiáng)透水地層為海水入侵創(chuàng)造了極為有利的條件。近年來，由于過量開采地下水，地下水位下降，海水入侵范圍呈擴(kuò)大趨勢(shì)?！　?材料與方法　　為了研究本區(qū)域的海水入侵現(xiàn)狀，在遼東灣綏中-六股河流域

3、垂直岸線方向布置了三個(gè)觀測(cè)井，其位置見圖1.S-1、S-2、S-3三個(gè)觀測(cè)井的井深分別為17.5m、13.2m、12.0m.　　為了比較全面的了解本地區(qū)的地下水海水入侵情況，在一個(gè)周期年中，分別對(duì)三個(gè)觀測(cè)井在2011年6月、2011年8月、2011年12月、2012年4月、2012年6月進(jìn)行了地下水取樣和水位觀測(cè)，并對(duì)水體的化學(xué)成分進(jìn)行了全面的分析。樣品分析項(xiàng)目包括Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO2-4、CO2-3、HCO-3、礦化度（M）.主要離子Cl-含量采用硝酸銀容量法進(jìn)行檢測(cè)分析；Na+和K+采用火焰原

4、子吸收分光光度法；Ca2+和Mg2+采用原子吸收分光光度法；SO2-4采用BaCrO4分光光度法；HCO-3采用滴定法。　　2結(jié)果與討論　　2.1外海潮位對(duì)海水入侵的影響　　根據(jù)水壓力平衡的原理，地下水位低于外海海水水位時(shí)，會(huì)導(dǎo)致海水入侵發(fā)生。鄭丹[5]指出近岸區(qū)域土壤中的地下水受外海潮汐水位的波動(dòng)變化而產(chǎn)生水位的波動(dòng)效應(yīng)，即地下水位具有潮汐波動(dòng)效應(yīng)，海潮的波動(dòng)效應(yīng)在強(qiáng)透水層中可影響離岸較遠(yuǎn)的區(qū)域。張怡輝等[6根據(jù)該區(qū)域的地下水位與Cl-含量的變化關(guān)系得出，S-1監(jiān)測(cè)井處于海水嚴(yán)重入侵區(qū)，該站的水位變化和Cl-含量主要受外海

5、海水的影響，認(rèn)為S-1監(jiān)測(cè)井離岸較近，當(dāng)外海水位升高時(shí)，由于該區(qū)域是砂質(zhì)岸段，顆粒較粗，透水性良好，導(dǎo)致海水向內(nèi)陸倒灌，以至該站水位也升高，伴隨著海水入侵加重，Cl-也會(huì)相對(duì)較高；S-2監(jiān)測(cè)井處于海水入侵過渡區(qū)，主要受大氣降水的影響，Cl-含量與水位變化呈反比關(guān)系。　　實(shí)際研究中，海水入侵的監(jiān)測(cè)，通常是對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的地下水樣中氯化物和礦化度進(jìn)行化驗(yàn)分析。傳統(tǒng)的方法是采用滴定法進(jìn)行化驗(yàn)分析，不僅工作量大、操作復(fù)雜、分析速度慢，且對(duì)操作人員也有一定要求[7].而采用電導(dǎo)儀法測(cè)定，具有準(zhǔn)確度高、速度快、操作簡(jiǎn)便、不用消耗化學(xué)試劑等優(yōu)點(diǎn)

6、[7].國(guó)內(nèi)一些學(xué)者[7-10]已在不同地區(qū)成功開展了電導(dǎo)率法替代氯化物監(jiān)測(cè)海水入侵的應(yīng)用研究，指出地下水中Cl-含量與電導(dǎo)率值呈正比關(guān)系?！　檫M(jìn)一步分析S-1監(jiān)測(cè)井（海水嚴(yán)重入侵區(qū)）與外海潮位的關(guān)系，于2014年4月對(duì)S-1站進(jìn)行一個(gè)完整日的電導(dǎo)率監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)時(shí)間間隔為20min,并用驗(yàn)潮儀記錄了同期外海的潮位變化。變化趨勢(shì)如圖2所示，其中電導(dǎo)率變化采用實(shí)時(shí)值（Sp）/平均值（S均）來表征。　　從圖2可以明顯看出，S-1監(jiān)測(cè)井的電導(dǎo)率隨著潮位的升高而升高，這種現(xiàn)象在高潮時(shí)更加顯著，低潮時(shí)相對(duì)不明顯。這表明S-1監(jiān)測(cè)井主要受

7、外海水位的變化影響，由于該區(qū)域主要是砂質(zhì)平原岸段，顆粒較粗，透水性良好，所以外海潮位的變化可以對(duì)海水嚴(yán)重入侵的S-1監(jiān)測(cè)井附近產(chǎn)生顯著的影響，高潮位時(shí)會(huì)導(dǎo)致該地區(qū)的海水入侵程度加重。因此在分析該地區(qū)近岸海水入侵嚴(yán)重區(qū)域的地下水海水入侵變化及水化學(xué)特性時(shí)，應(yīng)考慮外海潮位變化的影響。此外當(dāng)發(fā)生極端天氣（如風(fēng)暴潮）時(shí)，該區(qū)域海水入侵嚴(yán)重區(qū)域的海水入侵現(xiàn)象將會(huì)加重?！　?.1.2地下水位變化的應(yīng)用　　該地區(qū)根據(jù)實(shí)測(cè)的同期的Cl-離子含量和水位的變化關(guān)系可知[6],S-2監(jiān)測(cè)井處于海水入侵過渡區(qū)，該地區(qū)地下水位主要受大氣降水及內(nèi)陸地下

8、水影響；S-3監(jiān)測(cè)井為無入侵區(qū)，地下水位與Cl-含量主要受內(nèi)陸水的影響；S-2、S-3監(jiān)測(cè)井Cl-含量與水位變化均呈反比關(guān)系。為進(jìn)一步分析地下水位與地下水Cl-含量的關(guān)系，我們給出S-2、S-3監(jiān)測(cè)井季節(jié)變化的地下水位與Cl-含量的變化關(guān)系，如圖3所示?！　D3可以看出，該地區(qū)海水入侵過渡