电导仪在海水入侵监测分析中的应用

刘忠义，刘文军，汤玉福

（辽宁省水文水资源勘测局葫芦岛分局，辽宁 葫芦岛 125000）

电导仪在海水入侵监测分析中的应用

刘忠义，刘文军，汤玉福

（辽宁省水文水资源勘测局葫芦岛分局，辽宁 葫芦岛 125000）

1 基本情况

葫芦岛市位于辽宁省的西南部，下辖兴城、绥中、建昌3个县（市）和连山、龙港、南票3个区。其中，濒临辽东湾的有兴城、绥中、连山和龙港等5个县（市、区），海岸线长258 km。兴城、绥中、连山和龙港等4个县（市、区）直接入海的各流域主要包括小凌河—六股河、六股河、六股河—山海关等3个流域四级区，总面积7 171 km2；其中，小凌河—六股河流域面积2 316 km2、六股河流域面积为3 080 km2、六股河—山海关流域面积1 775 km2。

2 水资源开发利用现状

小凌河～六股河实际开采量为8 985.7万m3，可开采量为8 639.3万m3，开采率为104.0%；六股河实际开采量为5 156.7万m3，可开采量为5 264.0万m3，开采率为98.0%；六股河～山海关实际开采量为4 871.2万m3，可开采量为6 515.6万m3，开采率为74.8%。

3 海水入侵现状

葫芦岛地区海水入侵的速度相当快。从1999年到2010年，葫芦岛沿海地区因海水入侵而被污染的地区面积307.92 km2，共分为7块区域：其中白马石－刘台子海水入侵面积16.88 km2，双树乡海水入侵面积17.53 km2，兴城的曹庄－沙后所海水入侵面积79.12 km2，兴城的望海-刘台子海水入侵面积76.39 km2，绥中的塔山屯海水入侵面积30.64 km2，绥中的网户海水入侵面积14.72 km2，绥中的万家海水入侵面积72.64 km2。

4 用电导仪进行海水侵染的监测分析

4.1 电导仪法监测海水侵染的依据

电导是电阻的倒数，因此，当两个电极插入溶液中，可以测出两电极间的电阻R。根据欧姆定律，温度一定时，这个电阻值与电极的间距L（cm）成正比，与电极的截面A（cm2）成反比。即R=ρ·L/A。由于电极面积A与间距L都是固定不变的，故L/A是一常数，称电导池常数（以C表示）。比例常数ρ叫电阻率，其倒数1/ρ称为电导率，以K表示（K=C/R）。当已知电导池常数，并测出电阻后，即可求出电导率。

地下水电导率的变化，又受水溶液化学成分及其矿化度的控制，其表达式为：ρ=AC·C-1。

式中AC为与水溶液化学成分有关的系数。因为海、咸水主要成分为NaCl，化学成分基本稳定，所以在一定意义上来说AC值可认为是一个NaCl的当量，式中C为地下水的矿化度。在上述范围内，对于以NaCl为主的海水侵染来说，矿化度可被认为是影响地下水电导率的决定性因素。矿化度越高，电阻率将越小，电导率则越大。

根据2010—2011年海水侵染监测试验，不难发现用电导仪进行海水侵染监测与用化验分析的氯离子浓度、矿化度进行海水侵染监测有着非常好的关系如图1，2所示。充分证明应用电导仪法监测海、咸水侵染理论上是有根据的，实践上是可行的。

图1 电导率与氯离子含量相关关系图

图2 电导率与矿化度相关关系图

从图1，2可以看出，电导率与氯离子含量、矿化度的相关系数都比较高，均在0.98以上，说明应用电导仪法监测海水侵染，完全可以代替取样化验分析矿化度、氯离子含量及监测海水侵染的繁琐过程。

4.2 监测中解决的问题

1）确定咸淡水分界面，是查清海水入侵范围应首先解决的问题。因为只有确定出咸淡水分界面，才能进一步研究海水侵染的规模、速度及演变规律等问题。

地下水矿化度是影响电导率大小的主要因素，地下水矿化度越大，电导率越大，两者呈指数相关。据此，在一个地区，如果地层变化不大，又有一定数量的水质资料和相应的电导率资料，就可做出电导率与地下水矿化度的相关曲线。在曲线上与划分咸淡水界面的矿化度值相对应的电导率值即为咸淡水分界面的特征值。

2）监测咸淡水界面的运移情况。监测咸淡水界面的运移一般是将各个测点固定，定期进行监测（如每年分汛前、汛后各监测一次），然后对比不同时间的监测结果，就可看出咸淡水界面的运移情况。

5 结语

应用电导仪法监测海水侵染具有省工、省时、省料、省经费等优点，理论上有据，方法上可行，经过二年多的试验应用，基本能够满足监测的需要，在某些方面，如确定界面的位置等，比利用取样化验的方法精度还高，适宜大面积推广应用。

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2012-02-10