日照市沿海地区海水入侵现状与防治对策分析研究

■陈冶宗守祥刘葆社

（吉林大学应用技术学院 吉林长春130022；2辽宁工程勘察设计院 辽宁锦州121000）

日照市沿海地区海水入侵现状与防治对策分析研究

■陈冶1宗守祥2刘葆社2

（吉林大学应用技术学院 吉林长春130022；2辽宁工程勘察设计院 辽宁锦州121000）

本文介绍了日照市沿海区域海水入侵现状、分布范围、入侵方式，并对诱发原因进行了分析研究；预测了海水入侵的发展趋势，提出了工程措施和非工程措施两种防治海水入侵的对策。

海水入侵锥状入侵地下水库拦截回灌补源

1　海水入侵现状

日照市位于山东省的东南端，在北纬35o04'～36o02'之间，东临黄海，海岸线全长98.77km，其中砂质海岸66.47km，泥砂质海岸18.20km,岩质海岸14.10km[1]。日照市属温带半湿润季风区大陆性气候，受海洋性气候影响较大。

据钻孔资料显示，-15m以上的地区晚更新世以来的海相地层平均厚度为3～-11m，本区-25～-3m海域松散覆盖层更薄，有的地方不足10cm。海水入侵是由于滨海地区地下水动力条件发生变化，引起海水或高矿化度咸水向陆地淡水含水层运移，而发生的水体侵入过程和现象[2]。

本次工作海水入侵峰线根据相关规范，将Cl-含量大于250 mg/l作为主要判别标准。为了查明海水入侵锋线，本次工作首先收集了大量资料，在资料分析研究的基础上，进行了地面调查和采样分析，在地面调查的基础上，利用电阻率垂向电测深法和高密度电阻率法，探明海水入侵锋线的具体位置，同时结合水质分析成果，确定了截止到2014年年底的海水入侵锋线和海水入侵分布区（见图1）。

图1　海水入侵锋线和海水入侵分布区图

2　海水入侵方式

海水入侵方式主要受地貌、地质条件制约，按入侵方式和分布形态，结合本次地面调查及物探成果，确定区域海水入侵方式有如下四种。

2.1面状入侵向全面推进，入侵体在平面上呈面状形态，在剖面上呈楔状形态。

2.2带状入侵

第四纪沉积层中的古河道具有较强的渗透性，是地下水富集场所，由于过量地下水开采，当地下水水位低于海水面时，海水便会沿着古河道迅速向内陆入侵，其入侵范围和形态受周围地层影响，在平面上呈带状或脉状。如果入侵宽度稍大，呈带状，入侵宽度稍窄，则成脉状。

2.3锥状入侵

锥状入侵是在咸淡水界面附近位置抽水时出现的一种形体。当在井中抽水时，井水位下降形成局部漏斗，井管中水柱缩短，压强减小，由于水动力平衡作用，咸水体也同时上升，形成上升的咸水锥。在抽水量较小时，井管中的淡水水柱会阻止咸水锥继续上升，这时抽上来的全部为淡水；当抽水量加大时，淡水柱不能阻挡咸水锥上升时，咸水便和淡水同时上升，这时抽上来的为混合水。如果抽水量继续加大，淡水将被咸水阻止，不能进入井内，这时抽上来的就会全是咸水。见图2。

是日照市最主要的入侵方式，主要发育在长度66.47km的砂质海岸的第四纪沉积物分布区，海侵过程中，海水沿含水层向内陆方

图2　海水锥状入侵示意图

2.4舌状入侵

在蔡家滩、陶家村和太古镇一带存在舌状入侵，该区域第四系厚度较小，含水层厚度薄，下伏基岩强风化层及弱风化层厚度较大，海侵过程中，海水在第四系砂层入侵较快，基岩风化层入侵滞后。这种入侵往往形成前沿部分入侵深度较浅，入侵体厚度小，后部入侵深度大，厚度也较大，侵入体在剖面上形如舌状。

3　海水入侵影响因素

造成日照市沿海发生海水入侵的原因是多方面的，既有自然原因的影响，也有人类活动的影响，其中人类的不合理开发利用活动是诱发和加剧日照市海水入侵蔓延的主要原因。

3.1自然因素

3.1.1气候

气候变化对海水入侵起着重要作用，主要表现在三个方面。一是气候干燥，降雨量减少。经对收集日照市气象局1980年至今降水量资料统计分析，35年中枯水年多于丰水年与平水年之和，多年平均降水量比以前减少了132mm。二是灾害性气候—风暴潮的发生造成海水地面入侵，对地下水入侵进程有加强作用。三是受温室效应的影响，全球气候变暖，冰川溶解，海平面逐渐上升。经对日照市石臼海洋站实测高潮位资料分析，相比八十年代多年平均年高潮位升高了15cm，有逐年升高的趋势，海平面和高潮位的上升，对日照市沿海海水入侵的蔓延无疑有一定的影响。

3.1.2地形地貌

地形地貌对海水入侵也有较大影响，如基岩海岸一般发育有海蚀崖。若断裂裂隙不发育，地下水位高于海平面，一般不会发生海水入侵；砂质、泥砂质海岸一般地形比较低平，地层透水性较强，地下水位标高较低且水力坡度小，地下水流场容易发生变化，也易受风暴潮袭击，是海水入侵的易发区。

3.1.3地质与水文地质条件

日照市沿海地区由海积、冲洪积地层组成，沉积层中砂层较厚，颗粒较粗，透水性良好，渗透系数一般在50～100m/d[3]，导水能力强，使咸淡水连通性较好，为海水入侵创造了有利的空间条件。当人为超采地下水改变其天然流场时，形成低于海平面的地下水负值区，海水就会沿孔隙含水层、河道向地下水位漏斗区径流浸染。

3.2人为因素

日照市海水入侵的主要人为因素为过量开采地下水，近几年由于连年干旱，用水量增加，造成河道断流，沿海蓄水工程干涸或报废，工农业生产大部分利用地下水，因此地下打井越来越多，抽水量越来越大。地下水持续超采，使地下水位大幅度下降，出现大面积低于海平面的负值区。当地下水位负值区长期存在时，含水层中咸—淡水之间的水力平衡关系被破坏，造成咸水侵入淡水。除了过量开采地下水以外，入海河流上游修建蓄水截潜工程，发展海水养殖、扩建盐田、河道采砂和海岸带工程建设等的影响也是显著的。

4　海水入侵发展趋势

日照市沿海地区海水入侵主要发生于主要河流入海口平原区，入侵区附近第四系展布范围相对较小，第四系基底岩性致密，节理裂隙不发育，这使得海水入侵范围受到了一定的限制制约，且随着近几年地方政府及主管部门高度重视海水入侵问题，采取了一系列切实有效的控制海水入侵的措施，海水入侵得到了有效地遏制，有些地区入侵范围有缩小的趋势，所以近期日照沿海地区海水入侵范围总体上将会维持现状，不会有较大变化，见图3。

图3　多年海水入侵锋线变化图

5　海水入侵防治对策

结合日照市沿海地区海水入侵的自身特点同时结合成功的防治措施，提出了工程措施和非工程措施两种防治对策。

5.1工程措施

5.1.1建设地下水库

该方法主要是通过截断海水与地下水之间的水利联系，来截堵海水向地下淡水的入侵，也拦挡地下淡水向下游的排泄，保护淡水资源。日照市东部水系由西北向东南注入黄海，属鲁东低山丘陵松散岩、岩浆岩类水文地质区。河流均属于雨源型河流，修建地下截渗墙和建设地下水库的地质条件和水源条件均较理想。在日照傅河、两城河、绣针河的下游兴建地下水库进行地下水人工调蓄，既能缓解水资源短缺的矛盾，又能防止水土流失，增加湿地面积，阻止海水入侵，改善生态环境，是一举多得的系统工程。根据测算仅崮河与傅河交汇处兴建的地下水库，每年可增加地下水储量约5× 107m3。

5.1.2拦截回灌补源

日照市海水入侵区的河流多为季节性河流，源短流急，不能得到充分利用。可以改建和加固部分现有蓄水工程，在河流中，下游新建拦河闸坝，拦蓄洪水增加地表水可利用量，在地下水漏斗区修建渗渠、渗井，利用汛期洪水补给地下水，把入海表流蓄在地下。该方法一是可以缓解水资源供需平衡，二是可以恢复咸淡水界面的原有平衡，对预防和治理海水入侵是切实可行并有效的。

5.1.3修建、加固防潮堤、闸

建议在有条件的砂质岸线区均建设防潮堤、在河口地段建设防潮闸，以防范风暴潮把海水携带到陆地，造成海水入侵。同时对已有的防潮堤、防潮闸进行维护或加固，确保其安全。

5.1.4推广海水淡化工程

随着科技进步海水淡化设备和运行成本必将大幅度降低，在条件许可且经济可行的情况下，积极推广海水淡化工程，如反渗膜咸水淡化、核能咸水淡化、太阳能咸水淡化等，特别在因海水入侵造成饮水困难的地区要加强海水淡化，确保居民生活用水，减少地下水开采量。

5.1.5继续优化地下淡水开采布局

对海水入侵区的地下淡水开采应进行科学合理的安排，同时进行有效监督，严禁长时间超量开采地下水，保持地下水对海水的正向水力坡度。由于生产或生活急需而超量开采时，也应依据开采位置，严格控制开采量和开采时间。在开采布局上要坚持中上游密，下游疏的原则。

5.2非工程措施

5.2.1加强科学研究

继续加强对海水入侵的专题研究，建议有关科研单位或团体联合在沿海地带建立海水入侵监测研究基地，投入必要的的勘探、监测等实物工作量，并进行长期研究，建立海水入侵预测预报模型，为日照市沿海地区及其它北方沿海地区海水入侵防治提供对策建议。

5.2.2制定规范性文件，强化水资源管理

形成和建立“取水申请，规划开采，合理利用，以量取费，以费养管，科学保护，法制管理”的管理机制。

5.2.3调整种植结构

在海水入侵区进一步调整种植结构，进行海水入侵区生态改良试验，扩大耐盐耐碱作物种植面积，促使海水入侵区水资源逐步走向良性循环。

5.2.4节约用水，建立节水型社会

改进用水工艺，减少用水环节，降低用水额度，加强污水处理措施，提高水的重复利用率等工作。在海水入侵区进一步调整产业布局和工业结构，大力发展节水型和无水型高科技工业体系。

6　结语

日照市沿海海岸带大部分为砂质海岸，海水入侵面积自八十年代以来有快速增加近年变缓的趋势；自然因素的影响长期缓慢，人类工程经济活动是诱发和加剧海水入侵的主要原因。政府部门应规范强化水资源的合理开发利用，合理布局沿海建设工程，引导农业作物科学种植，投入资金研讨应对海水入侵对策，并支持河流整体规划、利用和改造。这样才能维持海侵现状，保持自然界的平衡状态，或缩小海水入侵面积，为沿海经济的持续稳定发展提供保障。

[1]李振涵，朱伟.日照市海水入侵现状与治理方案 [J].山东国土资源，2009（6）：21-24.

[2]潘懋，李铁峰.灾害地质学 [M].北京：北京大学出版社，2002:249-253.

[3]李振涵，张春荣，朱伟.日照市沿海地区海水入侵现状与分析 [J].水文地质工程地质，2009（5）：129-132.

X83[文献码]B

1000-405X（2016）-2-70-2

陈冶（1957～），男，毕业于长春地质学院水文地质与工程地质系，水工环副教授，研究方向为水文地质、工程地质、环境地质教学与科研。