海水入侵与地下水危害防治综述

1、海水入侵与地下水危害与防治综述目录第一章；海水入侵机理与现状1一.海水入侵机理11.水力坡度减小或发生逆转12淡水与咸水的交换13隔水层的破坏24咸淡水层通过钻孔沟通2第二章海水入侵的危害3第三章海水入侵防治措施41 .合理开采地下水42 .人工回灌淡水43 .实施节水农业技术54 .远距离调水55 .修建地下水库56 在感潮河口段应注意防止海水上溯和直接入侵。67 在已形成海入侵的地区可以利用人工补源68 .搞好水土保持。69 优化水资源配置与产业结构。.710 .建立层次分析模型811 .节流措施812采用行政法律手段913 海水入侵的预报9总结10第一章；海水入侵机理与现状一海水入侵机理

2、海水入侵一般指由于淡水层的过量开采,使淡水与海（咸）水之间的水力平衡遭到破坏海（咸）水从海洋一侧向内陆运移,造成淡水水源地水质恶化变咸,可能最终报废的现象。天然条件下淡水与咸水间一般能保持某种程度的动力平衡，人为动破坏这种平衡或使咸淡水发生联系,因而出现海水入侵,其机理可归纳为下1 .水力坡度减小或发生逆转天然条件下,淡水含水层向海中排泄,水头面向海一侧倾斜,水力坡度的大小往往反映了排泄强度开采条件下,淡水层向海的排泄量减少,水力坡度减小,超采时,漏斗扩大以致淡水层的水位低于海平面，水力坡度逆转,破坏了水力平衡,必然发生海水入侵。2 淡水与咸水的交换由于人为活动的干扰或自然条件的改变,使得海（

3、咸）水常形成对淡水层的补给从而使淡水层咸化如河床采砂使河床降低,地下水位相应下降,而潮水可上溯更远的距离潮水及退潮后残存的海水下渗含水层。沿海滩涂的虾池、盐池水位远高于地下水位,造成反向水力坡度,发生下渗、侧渗作用。非开采原因造成淡水层减压如水田改早田，河流上游修建水利工程、连续干旱等原因，使淡水层补给量减少,咸水入侵。3 隔水层的破坏淡水与海水间隔水层的破坏往往是由沿岸工程建设引起如港与航遣工程在建设程中由于疏浚或开挖而破坏掉淡水与海水之间的隔水层。4 咸淡水层通过钻孔沟通由于止水不良或深度，结构等不合理,使淡水层与咸水层（或海水楔）沟通,发生侵染。在海岸线附近无隔水体的条件下,由于海水密度

4、s大于淡水密度f海水入侵到淡水体以下是必然的,暂不考虑海水的回流淡水入海流,海水入侵最简单的水静力学模型9图1海水入侵的水静力学模型Fiei1Waterstaticsmoelofsalineintrusiono设潜水面在海平面以上高度为hf,海水入侵后的咸淡水分界在海平面以下深度为z,第二章海水入侵的危害在沿海地区，数千年来由于海侵和风暴潮的作用，该区滨海一带形成了大面积的地下古咸水区。古咸水区和靠近内陆的淡水区有一个明显的分界线。受自然规律的支配，咸淡水分界面保持着自然平衡态形成了独特的生态环境。近十几年来随着经济的发展，对地下淡水的开采量逐年增加。而降雨量和主要河流来水量趋于减少，自然补源

5、不足，造成淡水水位下降，有的地区出现漏斗。咸水就自然向低水位的淡水区流动，使原来淡水区的地下水变咸，形成了海水入侵。由于沿海地区地貌环境的复杂性,海水入侵的形式有面状入侵、带状入侵、锥状入侵等类型。海水入侵湾沿海地区造成了较大的危害在农业方面海水入侵导致地下水变咸,致使土壤盐碱化,粮食产量下降,一般年份减产20%以上,旱年基本绝产。使现有的机井报废,农民不得不投资打更深的机井,形成了恶性循环,加速了海水入侵。在工业方面由于地下水变咸导致产品质量下降和设备锈蚀,因淡水供应不足使企业生产处于停顿状态,严重影响了企业的经济效益。在人民生活方面由于水质的变化,人畜不得不饮用劣质水,导致人畜疾病增加,破

6、坏了人们赖以生存的自然环境。第三章海水入侵防治措施1 合理开采地下水区域水资源短缺和大量超采地下水是海水入侵的根本原因因减少地下水开采量，量入为出，对水资源进行合理调配，这是防治海水入侵的一种有效办法应避免长期盲目地超量开采地下水2 人工回灌淡水人工回灌是增加地下水资源并控制海水入侵的有效措施之一此方法的两个关键是寻找分散的或不能直接利用的水源作为回灌水和确定回灌方案工程实施过程中还涉及清淤和提高回灌效率的问以淡压咸既增加了淡水资源又起到了防止水质咸化的作用回灌试验结果(1)采用傍河地下水,利用管井导虹吸回灌,由于水质较好不用回扬试验期间没有发生堵塞现象。(2)该区单井回灌影响半径为35m,灌

7、量平均为14.12m3/h。(3)回灌水文地质参数均小于抽水水文地质参数15倍,说明回灌较抽取地下水难度大。3 实施节水农业技术农业生产是用水大户用水量占总用水量的以上是最有力的节水部门因此在海水入侵地区结合农业产业化结构调整发展节水型农业大力推广灌溉新技术以减少地下水的开采量水灌溉新技术包括喷灌滴灌渗灌渠道防渗管道输水以及化地膜生物地膜新型抗旱剂和保水剂等可提高水资源有效利用率许多沿海城市还实行生态农业发展旱作农业等措施来减少地下水采4 远距离调水海水入侵使莱州市滨海地区地下水变咸而无法饮用万人口用水发生困难为解决这一困难莱州市建设滨海地区居民饮用水水工程从上游水库调水年调水量万使滨海地区的

8、居民都上自来水这项调水工程不仅解决了滨海地区万居民的生活用和部分工业用水而且还减少了滨海地区地下水开采量减缓了海入侵5 修建地下水库用帷幕灌浆方法在岩溶有利地段建立地下阻水屏障形成滨溶地下水库切断海水入侵通道和地下淡水排泄通道能从根本上海水入侵最大限度的开发利用地下淡水资源而且以地下水库存调节空间是实现地表水与地下水联合调度的重要措施与地库比其又有造价低不占耕地没有风险水质防护条件好等优点经济技术上完全可行6 在感潮河口段应注意防止海水上溯和直接入侵。应采取在河口处建防潮闸等措施，一方面可以阻止海水侵入，另一方面可以拦蓄地表水，增加淡水对地下水的补给量，减少和消除海水入侵的动力条件。常年向地下

9、含水层补给淡水，可以改善地下水环境。7 在已形成海入侵的地区可以利用人工补源以淡压咸地下水具有流动性，可恢复性特点，通过人工灌溉，如开挖和修建渗井是最易推广和行之有效的办法。这种方法技术容易造价低在一些地区已取得了成功经验。8 搞好水土保持。封山、封滩，育林，增加植被，涵养水源增加地下水天然补给量，以逐渐改善本地区水环境。在有条件的地方，可以修建地下水库，它既可以更多的储存淡水资源，又可以提高该地区地下水水位，对防止海水入侵等，都是非常有益的。以上所述方法，对治理海水入侵毫无疑问都是有效的，但都有不足之处。有的方法，虽然投资少，但周期长，没有立竿见影的效果，需要十几年甚至几十年才能见效。另外的

10、方法，虽然见效快，但受地理环境限制，以及投资大等缺点。造成海水入侵的主要原因，是由于掠夺性开采，从而使该地区地下水水位长期处于低于海平面几米或十几米的状态有的甚至是几十米。进而以该井为中心，形成了一个低于海平面的漏斗区。此时，海水和淡水同时对该漏斗区进行补给，这样就造成了该地区的海水入侵。如果此时淡水的补给量特别大，补给速度远远大于海水的补给速度。那么，该地接受海水污染的程度就轻，反之受海水污染的程度就重。所以，首先加强海水入侵的监测工作，对海水入侵的范围做到心中有数。临近海水入侵的地区，除人、畜饮用水外，严禁开采地下水，尽量减小海水入侵面积的继续扩大。9 优化水资源配置与产业结构。该项措施采

11、用系统工程方法。首先用层次分析模型!9?4模型分析经济发展目标以及实现目标的制约条件和解决办法。第二步对水资源进行综合平衡计算,计算范围以降雨量、外来水量和地下水量做水源,在保证人畜生活用水和工业用水的前提下确定合理的农业灌溉用水量,以此为基础调整农业产业结构。第三步利用动态仿真模型(SD)模型进行产业结构优化调整在多次的计算机模拟运算过程中,寻找合理的经济发展方案。确定经济发展的重点方向是增加耐盐水果、林业、草食畜、保护栽培。立体种植和节水型企业项目。可以达到涵养水源,避开农业用水高峰季节,减少地表蒸发提高经济效益之目的。10 .建立层次分析模型模型共分四个层次第一层是治理措施的总效益第二层

12、是治理措施的经济生态社会三大效益。第三层是治理海水入侵影响到的产品，即由品的变化获得第一、二层的经济效益。第四层是措施层，即治理海水入侵采取的具体措施，其模型结构如图11 .节流措施节流措施旨在通过工程措施建立一个防渗体阻止海水向内陆入侵如水力防渗帷幕即水力帷幕截渗墙气体防渗墙等为了防止海水入侵在咸淡水界面的淡水一侧打一排水井用注水抬高局部水位形成水力屏障或在咸水一侧用抽水形成水位低谷以防止海水入侵即水力帷幕可分为注水帷幕抽水帷幕和两者结合的抽注水帷幕通过对水力帷幕防治海水入侵的过程进行数值模拟结果表明注水帷幕和抽水帷幕都可以有效防治海水入侵其中抽水帷幕适用于缺乏足够用于地下水回灌淡水的地区注

13、水帷幕适用于拥有足够用于地下水回灌淡水的地区截渗墙是指在含水层下游修建一条弱透水或不透水的地下坝体来拦截流向海洋的地下径流既能防止地下水的流失又能阻止海水向内陆的入侵同时也加大了上游地下水污染的风险气体防渗墙目前还只是一个设想没有应用实例其依据是向含水层注入空气后会在充气孔附近或四周形成人工的非饱和带或包气带，包气带中渗透系数，随含水率降低当含水率低到一定值就会形成一道空气墙从而阻止海水的入侵及淡水向海洋的渗流。12 采用行政法律手段对境内的禁止开采区限制开采区进行了明确的划定对超采区内的公共供水和自备水源按水资源费征收标准的两倍征收严格落实取水许可管理制度控制高耗水重污染项目上马强化水行政监

14、管职能加强水行政执法队伍建设执法力度不断加强对拖欠水资源费违法取水行为的查处力度不断加大，使取用水秩序得到不断规范。13 海水人侵的预报目前,绝大多数海水入侵研究是在发生严重海水入侵危害地区开展的。在我国,随着沿海地区经济的高速发展,目前除在部分滨海城市和地区遭受到较严重的海水入侵危害外,绝大多数滨海地区和海,或者已经遭受到轻度的海水入侵危害。鉴于海水入侵一旦发生即将造成难以治理的环境危害,因此,应进行超前的为防止海水入侵为主要目的的预报模型研究,分不同的自然和人为活动条件下,咸淡水过渡带的变化与运动规律,以达到防止和减轻海水入侵危害的目的。在这种条件下,由于海水入侵范围有限,不易选用咸水中的天然示踪剂例如氯离子进行模拟求解弥散度,若设计专门的弥散试验又遇到弥散度尺度效应的困扰。分形理论是解决水动力弥散尺度效应问题及参数估算的一种有益尝试。此外,滨海地区地下水与地表水联合调度模型、微咸水与淡水综合利用、近岸抽水井动态优化开采方案设计,以及结合多媒体技术的海水入侵模拟、预报与管理软件设计和开发等,也是海水入侵研究在目前和今后一段时期内值得注