海水入侵的影响与分析

海水入侵的影响与分析院系：土木建筑工程学院专业：土木工程研究方向：地下水指导教师：刘晓红姓名：朱和平学号：14142101885班级：14土木-2BF2016年5月29号完成摘要地下水资源的可持续利用与保护对人类社会持续稳定发展史至关重要的。地下淡水和咸水之间存在着一个动态平衡的混合界面，淡水储存一旦减少，平衡状态被打破，该界面便会向陆移动，最终产生海水入侵。在综合有关文献的基础上，本文介绍了国内外海水入侵的现状阐述了沿海平原地区和基岩地区海水入侵的机理，以及海水入侵的平面和垂向分布，并说明了海水入侵的危害包括对农业、工业生产的影响、人口健康及社会稳定的影响、导致生态系统失衡和耕地资源退化。接着描述了海水入侵的方式包括均匀入侵和非均匀入侵，最终根据海水入侵的主要原因提出了合理开采地下水、人工回灌淡水、农田节水灌溉和远距离调水补给和修建地下水库等措施在防治海水入侵方面是行之有效的。关键词：沿海地区；海水入侵；机理；分布；防治措施1．绪论沿海地区海水入侵地下含水层或河水地带海水倒灌使咸潮影响带扩大，并发生海水补给地下水的现象，称为海水入侵。沿海城市是人口高度集中和经济快速发展的地区，对淡水资源的需求很大。由于超量开采，地下水水位持续大幅度下降可造成咸淡水界面发生变化,海水向淡水含水层侵入，地下水矿物度增高，水质恶化。目前，全世界已经有几十个国家和地区的几百个地方发现了海水入侵问题，如荷兰、德国、意大利、比利时、法国、希腊、西班牙、葡萄牙、英国、澳大利亚、美国、墨西哥、以色列、印度、菲律宾、印度尼西亚、巴基斯坦、日本、中国、埃及等。海水入侵给各国沿海地区带来严重危害，造成巨大经济损失，严重阻碍经济社会的持续发展。沿海地区是中国经济发展的重点地区，20世纪80年代以来，我国渤海、黄海沿岸不同程度地出现了海水入侵加剧现象，全国总海水入侵量达1000km。所以研究海水入侵的问题变的越来越重要，我们要合理开采和有效分配水资源，同时采取积极措施，限制海水入侵。2.海水入侵机理海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。在自然状态下含水层中的咸、淡水保持着某种平衡，滨海地带地下水水位自陆地向海洋方向倾斜，陆地地下水向海洋排泄，二者维持相对稳定的平衡状态。两者之间的过渡带或临界面基本稳定，可以阻止海水入侵。然而，这种平衡状态一旦被打破，咸淡水临界面就要移动，以建立新的平衡。如果大量开采地下水或者河流入海径流量减少，淡水压力降低，临界面就要向陆地方向移动，含水层中淡水的储存空间被海水取代，于是就发生了海水入侵。对海岸带含水层中海水—淡水关系的基本理论在国内外已进行了研究。20世纪初，欧洲的某些滨海地区，在开发地下水的过程中率先发现了海水入侵问题。3.海水入侵的平面和垂向分布在易发生海水入侵的地区，根据电阻率和氯离子含量随着深度的变化，将海水入侵程度分为三种类型：（1）未入侵类型：地下水氯离子含量小于100mg/L，曲线自上而下近于垂直，此类型一般均处于远离海岸、地下水未开发或开发利用较少的地带。（2）轻度入侵类型：地下水氯离子含量随着深度的增加，氯离子含量小于500mg/L。出现阶梯状变化，一般有两个界面，此类型一般距海岸稍远、地下水开发利用量接近可开采量的地带。（3）重度入侵类型：重度海水入侵可分为两种情况：一种是上部轻微入侵，下部严重入侵，也呈现有两种界面的阶梯状，只不过界面更为明显，氯离子明显更高；另一种情况是从纵向上全部咸化，没有界面，其氯离子含量自上而下都很高，超过1000mg/L，此类型一般分布在距离海岸较近、地下水超采或严重超采的地带。4.海水入侵的危害海水入侵给工农业生产和人民生活带来了很大的危害，主要有以下方面。（1）对农业生产的影响:由于海水入侵，使地下水中氯离子含量不断增加，一般都在800mg/L，有的地段达2000mg/L，长年用这样的咸水灌溉，使土壤板结，植物枯萎，连年减产或绝收，莱田面积逐年减少，蔬菜品质也大幅下降。另外，由于海水入侵，沿海地带大片灌木死亡，乔木枯干、甚至死亡，玉米大豆缺苗不齐。（2）对工业生产的影响:海水入侵区的工业企业也会受到影响。由于水质恶化，水质要求较高的企业不得不开辟新的水源地或实行远距离异地供水，这不仅增加了产品的生产成本，同时也可能使新辟水源地遭受污染，扩大海水入侵范围没有充足资金开辟新水源地的企业只能使用被海水污染的水源，结果使生产设备严重锈蚀，使用寿命缩短，更新周期加快，同时还造成产品质量下降，有的企业则被迫搬迁或停产。（3）对人口健康及社会稳定的影响:海水入侵使人口健康水平降低。由于淡水缺乏，海水入侵区的大量人口时常或常年饮用咸水，导致地方病流行。许多人患甲状腺肿大、氟斑牙、氟骨病、布氏菌病、肝吸虫病等。据有关资料，山东莱州湾地区8县市氟病患者人数达61万，加上其他地方病，患者总数达68万人。日本和美国的学者通过研究还发现，中风、几种慢性心血管疾病及癌症与饮用盐份超标的地下水关系较为密切。（4）土壤生态系统失衡，耕地资源退化:滨海地区土壤生态系统因受气候及地下水含量变化的影响，土壤中的水分及营养元素很不稳定。海水入侵后使地下咸水沿土壤毛细管上升进入耕作层，导致土壤发生盐渍化农业长期利用高矿化度水进行灌溉，盐分不断在土壤表层聚积，导致其物理性状变差，微生物活动减弱，有机质下降，最终导致土壤肥力下降。5.海水入侵的方式及主要原因5.1海水入侵的方式根据全国的调查结果，海水入侵大体可分为均匀入侵和非均匀入侵两种形式：（1）均匀入侵。主要发生在第四系松散岩层中，当含水层内地下水开采超过可开采量、并持续相当长时段的情况下，海水便向内陆相对均匀的含水层蔓延，海水呈面状均匀地向含水层侵入，海水入侵较为缓慢，并随降水或其他的地下水补给变化而变化。我国山东省莱州湾、河北省沧州市沿海以及青岛市的局部地区的海水入侵即为该种方式。某些情况下，当裂隙岩溶成网状均匀或基岩裂隙较均匀发育时，海水也表现出均匀入侵的特点，但其分布面积不大。（2）非均匀入侵。主要分布在我国沿海地带的半裸露裂隙岩溶分布区。由于地下水的超采，海水入侵呈非均质裂隙岩溶的线状及管道状入侵。海水入侵是不均匀的，无论在水平方向上还是在垂直方向上都是有差异性的，表现出入侵面参差不齐的形态。大连市海水入侵区，在非均质的线状入侵中，水平方向距海近氯离子含量高，距海远氯离子含量低的特点；垂直方向上为上淡下咸的趋势。5.2海水入侵的主要原因海水入侵必须具备两个条件，其一是水动力条件，其二是水文地质条件。这两个条件必须同时具备，才会发生海水入侵，但是，人为的改变地下水动力条件才是发生海水入侵的主要原因。（1）开采井的不合理布局和超量开采是海水入侵的最主要原因，不合理的开采必然会导致地下水动力场的均衡状态。（2）降雨量的影响。降雨量的多少直接影响着地下水补给量的多少。而往往在降雨量较少的年份，地下水开采量又偏大，使地下水的动力条件发生显著变化。也就是说，降雨量小的年份，地下水补给量减少，开采量增加，淡水水位降低，极易发生海水入侵。6.海水入侵的防止措施6.1合理开采地下淡水资源，开源节流解决淡水问题是减轻海水入侵的主要途径。从沿海地区水资源供求情况来看，缺乏淡水已成定局。从长远看，引调客水是控制沿海地区海水入侵的重要战略措施。但从近期来看，通过工程措施和调度手段使水资源供需状态趋于好转更加切合实际。要合理布置开采井，放弃咸、淡水界面附近的抽水井，分散开采、定期停采或轮采地下水、缩短水位恢复时间，以防止形成降落漏斗。6.2开展人工回灌，引淡压咸开展人工回灌，补充地下淡水，提高滨海地区地下淡水的水位和流速，以淡水压咸水，迫使海水后退，有效防止海水入侵。回灌水源主要有当地雨季的地表水、外地引水、处理后的废污水等。6.3阻隔水流阻隔水流具体有设置隔水墙、修筑地下拦水坝、农田暗管排水、深井排水、竖井排水等措施。通过设置隔水墙可使淡水和咸水分开，具体方法是灌注某种呈悬浮状态的物质，如高塑性粘土桨，使悬浮物充填土壤孔隙，形成不透水屏障。农田暗管排水在排碱、除涝、防渍、降低地下水位等方面效果十分显著，在工程截渗方面也行之有效。深沟排水在天津洼涝盐碱地治理和改碱过程中已被广泛采用，并取得一定成效。竖井排水是工程排水和农田排水中行之有效的排水措施。通过截渗和农田排水，可改善地下水水质，补充承压含水层水量，改善软地层压缩条件。6.4改善生态环境通过兴修水利工程，调整种植业结构，植树造林，发展畜牧等措施，在海水入侵区建立结构合理、功能稳定、经济效益高的农业生态经济体系，提高抗灾能力，缓解海水入侵灾害带来的不利影响。6.5建立沿海地区地下水监测系统建立沿海地区地下水动态监测网，进行水位、水化学监测，必要时辅以海水水文动态监测。根据海水入侵的形成机制和入侵规律，预测海水入侵速率、规模和危害范围，从而为有效防治海水入侵提供科学依据。7.总结沿海地区陆地淡水与海水之间存在着一个动态平衡的临界面。一旦大量开采地下水或海平面上升，将导致平衡状态的破坏，该临界面就要向陆地移动，含水层中淡水的储存空间被海水取代，结果就会发生海水入侵。影响海水入侵的因素除了有水文地质条件和地形地貌条件之外，气候条件和人类活动则是产生海水入侵的重要因素。海水入侵可导致沿海地区水质恶化，灌溉用水源地减少；土壤生态系统失衡，耕地资源退化；使工农业生产受到影响；降低人口健康水平，影响社会稳定；最后必将导致自然生态环境的恶化。防治沿海地区海水入侵的措施主要有：合理开采地下淡水资源，开源节流；开展人工回灌，引淡压咸；设置隔水墙、修筑地下拦水坝等阻隔水流；调整产业结构，改善生态环境。参考文献［1］蔡祖煌，马风山.海水入侵的基本理论及其在入侵发展预测中的应用【J】.中国地质灾害与防治学报，1996,7(3)：1-9.［2］尹泽生，林文盘，杨小军．海水入侵研究的现状与问题【J】.地理研究，1991,10(3)：78-85.［3］王大纯，张人权，史毅虹等，水文地质学基础【D】.北京：地质出版社，1994.［4］庄振业，刘冬雁，等.莱州湾沿岸平原海水入侵灾害的发展进程【J】．青岛海洋大学学报，1999.［5］马风山，蔡祖煌，等．海水入侵机理及其防治措施【J】．中国地质灾害与防治学报，1997，8(4)；16-22.［6］李国敏，陈崇希．海水入侵研究现状与展望【J】．地学前缘，1996，3(1,2)：161—167．