海岸与海洋灾害论文.docx

山东莱州湾海水入侵* （天津大学建筑工程学院，30102050*）摘要:针对山东省莱州湾地区海水入侵的实际,分析了海水入侵灾害发生的环境背景与条件，,探讨了海水入侵对农业方面，工业方面和生活方面产生的影响。集中表现为海水入侵使水资源恶化,农业灌溉供水源地减少、土地资源退化,土地生产能力下降,农业生产受阻。鉴于此,从农业可持续发展的角度提出实施“开源节流，推广节水灌溉方式，调整农业种植结构”的重要措施。关键词:海水入侵；环境背景；水土资源；治理；莱州湾地区Sea-water Intrusion in Laizhou Bay of Shandong Province *(College of Construction Engineering, Tianjin University， 30102050*)Abstract :Effects of sea-water intrusion in Laizhou Bay on agriculture, industry and life are discussed on the basis of analyzing environmental setting and conditions of seawater intrusion .It has resulted in the degradation of land resource , the decrease of land productive capacity and limited agricultural development .In view of the sustainable development , the synthetic countermeasures , such as “broaden sources of income and reduce expenditure，promote water-saving irrigation methods, adjustment of agricultural planting structure”, to harness the disaster are given.Key words: sea water intrusion; environmental setting; soil and water resource ; government；Laizhou Bay area 海水入侵是由于滨海地区地下水动力条件发生变化，引起海水向陆地淡水含水层运动而发生水体侵入过程和现象。沿海城市是人口高度集中和经济快速发展的地区，对淡水资源的过度需求导致超量开采，地下水水位持续大幅度下降，造成咸淡水界面发生变化，海水向淡水含水层侵入，地下水矿化度增高，水质恶化。目前，全世界范围内已有50多个国家和地区的几百个岸段发生了海水入侵，其主要分布于社会经济发达的滨海平原、河口三角洲平原及海岛地区。海水入侵现状 自20世纪80年代以来，我国渤海、黄海沿岸不少地区由于地下水的过量开采，亦不同程度地出现了海水入侵加剧的现象，如辽宁、河北、山东、江苏、天津、上海、广西等省市，其中以山东省莱州湾沿岸最为突出，海水入侵以形成严重的灾情。莱州湾是渤海三大海湾之一。位于渤海南部，山东半岛北部。西起黄河口，东至龙口的屺姆角。海水入侵发生区分布在广饶、寿光、寒亭、昌邑、平度、莱州、招远和龙口八个县市，面积8400km,人口约500万。莱州湾沿岸自1976年发生海水入侵灾害以来，一直以惊人的速度不断扩展。1976年海水入侵面积为15.8km,1989年达到627.3km,1995年更是发展到974.6km，目前入侵面积已达2500平方公里，其中莱州湾 东南岸入侵面积约260平方公里，莱州湾南侧（小清河至胶莱河范围）海水入侵面积已超过2000平方公里，其中严重入侵面积为1000平方公里。莱州湾南侧海水入侵最远距离达45公里。海水入侵原因实际上，海水入侵并不是近代社会的专利。莱州湾位于渤海南部，山东半岛北部。莱州湾南岸的海水，在西汉末年有一次大举南进的过程，这一带变成了“泻土无毛，一望无垠”的盐滩和沼泽。后来南部山区流入渤海的河流，携带大量泥沙堆积形成新的陆地，逐渐演变成当今地貌。如今的莱州湾，又在进行一轮新的“沧海桑田”运动。不同的是，这一次的运动不仅受自然因素的影响，人类活动也难辞其咎，甚至是诱发主因，而气候变化在背后好像是一只看不见的手又加剧了这一进程。1. 地下水开采过量20 世纪70 年代中期以来该地区区降水量不断减少，地表水资源严重匮乏， 地下水的补给量逐年减少，而地下水资源开采量却有增无减，莱州湾海水入侵区由局部地段不断扩大成片。致使地下水位不断下降，沿海平原打井越来越多，密度越来越大。1976-1989 年 寒亭区地下水位下降了19 .3 m，寿光县下降了8 .25 m。尤为不幸的是，地下水开采量大的年份往往又是地下水补给量较少的年份，加重了地下水资源量短缺的形势，造成地下水位持续下降，地下水负值区面积扩大，漏斗范围越来越大。莱州市1976 1984 年因超采地下水使地下水位平均下降3 .51 m地下水位的下降导致咸、淡水系统之间水头压力增大是海水入侵产生的直接原因。2. 降水量减少根据掖县气象站监测资料 1980 -1989 年是莱州湾近40 年来最干旱的时期 降水量最小。研究表明 在该时间段整个莱州湾地区降水量较多年平均减少了18 % 相应地全区地表水资源较多年平均减少43 % 全区地下水资源较多年平均减少25 %，而20 世纪80 年代又是莱州湾地区社会经济发展最快的时期之一 在降水量不断减少和地下水得不到充分补充的情况下需水量不断增加，导致地下水超采 使地下水水位不断下降，导致海水入侵快速发展 1990年之后降水量增加海水入侵速度有所减缓。海水入侵的影响1. 农业方面1.1水资源恶化，加剧淡水匮乏水土资源是农业赖以生存和发展的根本条件。土壤的化学组成和物理性状直接影响作物的生长、发育、产量和品质。海水入侵使水质恶化、土壤盐渍化，严重影响该区农业的发展。水资源恶化及恶化程度与海水入侵时间、范围、距海垂直距离直接相关。海水入侵以前，莱州湾东岸冲海积平原地下水质较好，氯离子质量浓度一般为80-100mg/L，一般不超过150mg/L，地下水矿化度一般小于500mg/L。海水入侵后，地下水氯离子质量浓度和矿化度升高，随着海水入侵的持续发展而加剧。一般而言，海水入侵时间长、范围大、离岸近、恶化程度重，反之则轻。海水入侵发生后，随着地下淡水水质恶化，大量机井面临报废，农业灌溉供水源地减少，可利用的地下淡水资源量减少，从而使原本贫乏的水资源更加匮乏。自70年代中期以来，莱州湾海水入侵区已报废农田机井8000多眼，每年减少井灌面积4万多平方千米，减产粮食2 亿千克以上，同时迫于当地生产的需要，结果是超量开采深层地下水，使得地下水位再度下降，或是被迫将抽水井向内陆迁移，增加了很多不必要的支出。1.2土壤盐分增加，加剧耕地资源危机莱州湾海水入侵区因水质恶化，农田灌溉条件变差，甚至丧失灌溉能力。农田为了保产，不得不使用一部分含盐量较高的半碱水进行灌溉，于是地下半碱水沿毛细管上升进入耕层土壤，造成土壤盐渍化，结果使土壤结构变差，理化性能降低，土地资源退化，严重的丧失生产能力，部分农田因地下水变咸而被弃耕成为荒地，栽培作物逐渐为盐生植物所替代，从而进一步加剧了耕地资源的危机，也增加了区域生态恢复和生态开发的难度。1.3农业生产能力降低海水入侵对农业生产的危害集中的反映在使农作物的产量降低方面。海水入侵造成土壤理化性质恶化，有机质含量和肥力下降。由于地下水位下降造成的降落漏斗引起周围地下水向灌区补给，咸淡水过渡带逐渐向灌区移动，不仅灌溉的地表水盐分增加无法排出，逐步凝结，造成土壤硬化，导致农业土地生产能力下降，造成严重的减产或绝产。农作物因生态环境的恶化而影响正常的生长发育，表现为出苗率低，叶片发黄，生长迟缓，个体株高和成熟度大大降低，甚至成片枯死，粮食产量大幅度下降。1.4影响土地耕作方式和作物品种选择 海水入侵使灌溉地下水水质变咸，土壤盐渍化，灌溉机井报废，导致水田面积减少，旱田面积增加，农田保浇面积减少，荒地面积增加。莱州市自1989年以来，80%以上的耕地质量退化，全部水田面积改为旱田，保浇面积占可灌溉面积的百分数由1986年的70%下降到1995年的61.56%。因为海水入侵，莱州市以有近1300 km耕地不能耕种，寿光有2000 km耕地变成盐碱地，寒亭区北部有6000 km草场退化。为适应耕地的退化，其上生长的作物品种也随之变化，形成以旱为主，水旱兼有的耐盐大田作物。如玉米、小麦只能在耕层土壤含盐量小于0.25%的条件下才能正常生长，谷子、大豆低于0.2%，高粱、棉花不高于0.3%。随着海水入侵程度的不断加剧，耐盐性较强的作物耕种面积不断增加，耐盐性较弱的作物品种将被耐盐性较强的品种所替代。这正是植物为适应退化环境而发生逆向演替的结果。1.5湿地退化 莱州湾东岸滨海湿地分为3个湿地类：潮下带湿地、潮间带湿地、潮上带湿地。各类湿地呈环带状分布。海水入侵造成潮上带湿地土壤盐碱化加重，湿地植被退化，除自然湿地面积减小外，还表现为自然湿地景观破碎化，景观多样性水平下降、植被退化、地貌和水文条件改变和生物多样性下降等。由于1976-1998年的持续干旱、河流断流、工农业生产和生活用水量增加以及人类活动干扰等原因，海水入侵加剧，潮上带带水芦苇沼泽湿地、香蒲沼泽湿地严重退化，面积日益减小。工业方面由于水质恶化，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。而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。 海水人侵以来,全市有18处大中型企业和320处镇、街、村办工、企业受海水人侵的影响, 供水水质变咸, 工厂设备锈蚀, 产品质量下降, 经济效益滑坡。有的工、企业已经关闭停产, 有的工、企业面临转产或搬迁的困境, 全市每年工业产值直接经济损失在1.5亿元以上。生活方面全市有13处镇区, 129个行政村13.02万人和0.34万头大牲畜吃水发生困难, 三山岛、金城、土山60%的村庄无淡水, 有的村庄五迁水源地, 花费了大量的财力、物力、人力。由于淡水缺乏，海水入侵区的居民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、肝吸虫病等， 发病人数高达1.56万人。防治措施1工程拦蓄，开流补源莱州湾海水入侵的根本原因是区域水资源短缺和超采地下水。解决淡水问题是减轻海水入侵的主要途径。从近期来看,通过工程技术措施可以增加地下水可开采量。莱州湾地区年降水量为500700 mm ,全年降水量的70 %集中于汛期,而汛期降雨中,又有2/ 3 的雨量集中在20 d 之内的几场暴雨。暴雨时,来势猛,水流急,降落的大量雨水往往来不及入渗便以地表径流的形式入海,河水拦蓄利用率低,平均仅占暴雨量的30 %40 %。显然,通过工程技术拦蓄利用这一部分入海洪水是一项重要的开源措施。如在入海各河河槽的不同地段,修挖长短不一的渗渠与渗沟,渗渠和渗沟内再挖深浅不等的渗井,以此使地表水尽快入渗,迅速转化成地下水。或者在各河口和低洼处,修建不同长度的拦河坝,使洪水尽量沿途入渗,以减少地表入海径流。同时,在海岸带修建防渗坝,既可以阻止淡水入海,增加淡水资源,又可以防治海水入侵,缓解水资源供需矛盾,有效防治海水入侵。近年来重点组织实施以王河地下水库、防潮堤除险加固、留驾水库除险加固三大重点工程建设为龙头，莱州市投入资金4亿多元，修建各类拦河闸坝30多座。王河地下水库建设后，地下水位平均升了3.5米，周边地区氯离子含量降低50%，年调节水量2000多万方，改善了海侵区地下水环境，经济社会效益和生态环境效益十分显著。2改变传统灌溉模式，推广节水灌溉方式地下水超采主要是农业用水量过大，治理从开源节流并举，一方面从严管理滨海区域地下水开采入手，划分出地下水超采区，严禁增打新井。一方面提出了“山区抓管灌，平原抓喷灌，沿河拦蓄补源，沿海以淡压咸”的治水思路，大力推广低压管道输水灌溉、滴灌、喷灌等节水灌溉技术。大力发展农业节水灌溉,提高农业用水效率,减少从含水层中抽取地下水,是减缓海水入侵的有效节流措施。如在海水入侵区推广喷灌、滴灌、渗灌、渠道防渗、低压管道输水等节水新技术,以及地膜覆盖、新型抗旱剂和保水剂等技术,可有效提高水资源利用效率10 %20 %。实践证明,龙口市采用高标准的喷、微灌较管灌节水45 %,水库灌区干支渠系全部采用渠道防渗,使渠系水利用系数由0. 53 提高到0. 72 以上。目前全市已推广低压管道输水灌溉55万亩，引导农民改变大水漫灌等不合理灌溉方式，适时适量灌溉，使农业灌溉年节水达到5万立方米。2001年以来，全市累计投入资金6亿多元，完成各类水利工程5000多项，扩大改善灌溉面积20多万亩。到目前，全市节水灌溉面积累计达到58万亩，占全市有效灌溉面积的82%，年节水6000多万方，被确定为全国节水增产重点县。3调整农业种植结构，趋利避害调整农业产业结构，趋利避害。调整种植结构,改种一部分耐旱作物,发展雨养农业是缓解本区淡水资源的重要宏观调控手段。转向节水和充分利用盐碱荒地、压缩农业用水、发展耐旱、雨养、水旱粮棉油皆有、国内外均需的作物,逐步建成适应发展需要的双向型主副食品供应基地是今后农业结构的调整方向。具体做法是: 压缩粮食种植面积,扩大集约化程度,放弃