海水入侵灾害预警技术规程-地方标准编制说明

《海水入侵灾害预警技术规程》编制说明 2 3 5 7 7 7 六、对地方标准自发布日期至实施日期之间的过渡期的建议及 31 321《海水入侵灾害预警技术规程》编制说明一、工作简况（一）任务来源2018年以来，自然资源部印发了《自然资源调查监测体系构建总体方案》、《关于建立健全海洋生态预警监测体系的通知》、《全国海洋生态预警监测总体方案（2021-2025年）》等自然资源整体规划方针，主要内容包括：构建以自然资源分类为核心的调查监测标准体系，统一自然资源分类标准，构建调查监测系列规范，依法组织开展自然资源调查监测评价；明确海洋生态预警监测工作主要任务，要求开展典型生态系统监测，发布典型生态系统预警，探索建立典型生态系统预警等级，制订典型生态系统预警技术指南，制作发布预警产品；开展海洋生态灾害等专项任务，建立完善典型生态系统和生态灾害评价预警指标和产品体系等。2021年，自然资源部发布HY/T0314—2021《海水入侵监测与评价技术规程》,对海水入侵监测方案的设计、监测内容与方法、现状评价等做了具体要求，为贯彻落实海洋生态灾害专项监测任务，做好海洋生态灾害预警预报工作，标准编制组在此标准基础上起草编制了《海水入侵灾22023年12月，山东省市场监督管理局印发标准制修订的通知（鲁市监标函〔2023〕303号批准《海水入侵灾害预警技术规程》立项，编号为：2023-T-161，由山东省海洋标准化技术委员会归口。（二）起草单位、起草人及任务分工该标准由山东省海洋资源与环境研究院牵头,自然资源部第一海洋研究所参与共同完成，项目负责人为孙珊。本标准起草人与任务分工如下：1234作5作6378作9作1.准备阶段4自2007年起，山东省海洋水产研究所（现山东省海洋资源与环境研究院）按照国家海洋局及山东省海洋与渔业厅（现山东省海洋局）要求，首先在烟台市组织开展海水入侵监测工作，此后陆续在滨州、潍坊、威海等沿海地市展开。2014年，国家海洋局印发《海水入侵监测与评价技术规程（试行）》，规范了海水入侵监测与评价的具体技术要求，山东省海洋水产研究所（现山东省海洋资源与环境研究院）按照该技术规程，对山东省沿海地市海水入侵状况进行了监测与评价。在2021年4月自然资源部发布海洋行业标准HY/T0314—2021《海水入侵监测与评价技术规程》的基础上，山东省海洋资源与环境研究院联合自然资源部第一海洋研究所开始海水入侵灾害的预警技术研究工作。2.标准立项及起草阶段2023年3月，山东省市场监督管理局发布《山东省市场监督管理局关于征集2023年全省标准化创新发展项目的通知》，山东省海洋资源与环境研究院与自然资源部第一海洋研究所的组织相关技术人员组成标准编制组，在收集省内各地相关背景和监测资料的基础上，编制完成了标准草案，按照要求填写并提交了《山东省地方标准项目申请书》。2023年12月，山东省市场监督管理局发布《山东省市场监督管理局关于印发居民基本养老保险办理服务规范等第三批地方标准计划项目的通知》（鲁市监标函〔2023〕52023-T-161。2024年1月至9月，标准编制组以山东省海洋生态预警监测工作为基础，开展现场调研和验证，组织专家咨询论证，按照专家意见修改后形成了标准的征求意见稿。3.标准征求意见阶段2024年10月，标准编制组将申请征求意见的公文、标准征求意见稿、编制说明等上传至山东省地方标准管理平台，组织并联系中国海洋大学、南京大学、山东省国土空间生态修复中心及山东省标准化研究院等30家涉及海洋、地质、标准化研究等方面的科研机构、高等院校、海洋管理部门广泛征求线上与线下意见，线下30家单位均回函，有建议或意见的有22家，线上征求意见未收到反馈意见。2024年12月，山东省海洋标准化技术委员会秘书处召开标准专家论证会议，邀请专家组成标准论证专家组，对标准编制情况进行了质询讨论，形成专家意见，标准编制组按照专家意见进行修改形成了标准的送审稿。二、地方标准制定目的和意义蓝色经济是我省经济发展的重要支柱，但由于海岸带地下水资源过度开发和临海工业迅猛发展等人类活动，导致沿海地区引发严重的海水入侵问题。海水污染地下水造6成水质恶化、土壤功能退化等一系列生态环境问题，严重影响海岸带生态系统健康。2018年，自然资源部对沿海12个省市海水入侵现状调查结果显示，山东省受海水入侵影响最为严重，全省地下水海（咸）水分布超过20000平方公里。其中，潍坊地区以咸水入侵为主最大入侵距离达到37公里，是目前全国最为严重和典型地区之一；烟台地区砂质海岸以现代海水入侵为主，入侵最大距离超过7.8公里。因此，为科学合理规划海岸带开发活动并有效的防治海水入侵灾害，亟需开展海水入侵灾害预警工作，并建立相应技术标准，规范海水入侵的灾害预警技术工作。目前我省乃至全国海水入侵灾害的预警工作尚未有相应的标准，对海水入侵监测结果的利用还停留在研究阶段，因此亟需建立一套完整的海水入侵灾害预警技术体系，提高灾害预警的规范性与准确性。《海水入侵灾害预警技术规程》在多年海水入侵监测工作的基础上，结合影响海水入侵灾害的因素，确定了海水入侵灾害预警因子，建立了灾情评估区划模型和区域概率预警模型，以莱州湾南岸典型海水入侵区为例进行了验证，并进一步规范了预警流程、方法及结果的发布方式等。本标准通过对海水入侵灾害预警实施过程中的术语定义、预警流程与方法、预警指标、预警等级、预警结果发布等技术要求进行规范，在HY/T0314—2021《海水入侵监测与评价技术规程》的基础上建立一套适用于山东省管辖海岸7带、海岛地区的海水入侵灾害预警技术规程，提高了监测结果利用效率，形成了统一的海水入侵预警流程和科学完备的评价标准，为海水入侵灾害防治体系的建立提供了技术依据。三、地方标准编制原则、主要技术内容和确定依据（一）标准编制原则本标准修订过程中遵循以下原则：1.符合性：符合国家和行业有关方针、政策、法律、法规，贯彻国家强制性标准。2.适用性：该标准在制定过程中，综合考虑海水入侵的判别标准和监测预警指标的适用性，并运用了近几年的监测数据对监测预警方法进行了验证和分析。本标准的技术内容适用于山东省开展管辖海岸带、海岛地区的海水入侵灾害预警工作。3.目的性：该标准的制定旨在为山东省各级海洋监测机构开展海水入侵灾害预警提供方法指导。4.协调性：与相关国家和行业标准协调一致。（二）主要技术内容和确定依据本文件确立了海水入侵灾害预警程序，规定了海水入侵预警数据准备、灾情评估、概率计算、预警等级确定、8报告编写等阶段的操作步骤，以及上述阶段之间的转换条件，描述了监测方案设计和成果汇编报告编写等追溯方法。本文件适用于山东省海岸带海水入侵灾害预警。1.海水入侵灾害预警相关术语与定义“海水入侵”是来源于HY/T0314-2021《海水入侵监测与评价技术规程》中3.6，“海水入侵灾害预警”是指监测区内海水入侵程度的定量化分析、系统评估与预测预报的过程。标准中所列出的术语与定义均与本标准相关，且准确合理。2.预警流程海洋生态预警监测单位查阅海水入侵预警区域水文地质资料，确定水文地质数据，通过设计监测方案及开展地下水监测，获取监测数据；采用多指标综合评价方法，计算海水入侵灾情指数，划分灾情等级；采用序贯高斯模拟方法，建立区域概率预警模型，计算海水入侵概率；根据海水入侵灾情等级和海水入侵概率计算海水入侵预警指数，划分海水入侵预警等级，确定海水入侵风险；编制海水入侵预警成果汇编报告。预警流程图见图1。93.预警数据准备收集海水入侵预警区域水文地质资料，获取区域内含水层类型G、含水层厚度T、涌水量Q、离岸距离D等参数数据并均以格栅格式进行存储。3.1预警水文地质资料收集a)含水层类型G：分为承压含水层、非承压含水层、越流承压含水层和有界含水层。承压含水层更容易受到海水入侵，因为在抽水过程中，承压含水层的水会瞬间释放，产生的漏斗会加深含水层的灾情评估。与承压含水层相比，由于承压含水层承受的压力大于大气压力，自然条件下潜水含水层则不容易受到海水入侵的影响。在抽水过程中，与容易发生越流承压含水层相比，承压含水层也可能更容易受到海水入侵。b)含水层厚度T：含水层的海水入侵程度和量级与含水层的饱和厚度直接相关。含水层厚度数据是通过山东省莱州湾南岸潍河下游地区海咸水入侵勘察实际材料图（比例尺1:50000水文地质剖面图（比例尺1:500）获取的。含水层厚度越厚，海水入侵程度和范围越大。c)涌水量Q：含水层导水率用于测量含水层中的水流量，判断地下水流动能力。水力传导系数是沉积物中孔隙度或固结岩石中裂缝的导水参数，表示通过地下水在孔隙运移的难易程度，也称为渗透系数K。用抽水实验井求K值时，所使用到的裘布衣公式，由于整体渗透系数难以计算，因此本标准中用涌水量Q（m3/d）来代替渗透系数。兰太权（2004、2007、2016）文章中曾提出导水系数就是单位涌水量论断，从达西定律出发（K=V/I水力梯度I为1的条件下，渗透系数是水力坡度为1的地下水流速V。根据Q=q/s=KM，其中q是单位涌水量，s是降深，q是井抽水流量，M是含水层厚度，导水系数是含水层渗透系数与厚度的乘积，即推断出Q=KM（。单位涌水量和含水层渗透系数呈现一定的正相关关系。本标准中单位涌水量分类数据来源于比例尺为1:750000的山东省水文地质图中岩石富水程度，用富水程度指示涌水量，规范中按钻孔的单位涌水量进行富水性分级。分类标准参考《DZ/T-0329-2019-水文分类赋值方式详见表1。d)离岸距离D：和海水入侵呈反比，离海越近，入侵越严重，在该方法中也作为最重要的一个因素。需要判断区域海水入侵的类型，现代海水入侵区离岸距离应根据海岸线向内陆一侧生成缓冲区，古海水入侵是选取了TDS(1g/L)的边界线作为咸淡水分界线，以此线为基础向陆方向建立5公里、10公里缓冲区作为离岸距离的分类标准。3.2海水入侵监测数据获取要获取海水入侵监测数据，需在开展海水入侵监测工作的基础上进行，需参考国内现行的海水入侵监测评价标准HY/T0314—2021《海水入侵监测与评价技术规程》，同时按照本标准附录A设计《海水入侵监测预警方案》，查阅海水入侵区的概况及海水入侵调查原始监测站点的分布状况，明确监测任务和范围，进而合理布设监测断面，规定海水入侵监测内容与方法，对监测成果的整理与应用做出要求。在确定监测断面的布设时，要根据水文地质状况、入侵历史分布特征、现状监测站点分布情况、监测任务与范围、监测密度要求和区域地下水开采利用历史进行综合分析确定。)、碳酸盐（CO32-）、电导率（EC）等相关参数作为评价海水入侵评价的因子。用Cl-浓度作为评价海水入侵现状有操作简单应用广泛，评价迅速的优点。在水中水解形成阳离子和阴离子，Cl-作为强电解质，和电导率存在一定的线性关系，EC越大，TDS和Cl-浓度值越高。Cl-/HCO-3两者数量级差距较大的情况下是判断和区分海（咸）水入侵程度十分有效的指标，Cl-和HCO-3在海水和淡水中的浓度差异巨大，能够早期检测到微小的入侵变化。各指标的监测方法按照HY/T0314—2021中附录B相关规定执行。以潍坊海水入侵区为例，收集并整理该区域水文地质资料，监测评价数据来自潍坊市海洋发展研究院的监测资料和自然资源部第一海洋研究所自动监测站位，站位布设根据潍坊水文地质状况、入侵历史分布特征、监测密度要求和区域地下水开采利用历史等进行综合分析确定。监测部分监测数据见表1。65.916.026.862.567.7监测断面位置及Cl-浓度如图2所示。4.灾情评估4.1海水入侵灾情评估主要指标选取和分类依据海水灾情等级可以用地下水脆弱性概念的表示。地下水脆弱性包括本质脆弱性和特殊脆弱性，本质脆弱性是指在天然状态下含水层对污染所表现出的内部固有的敏感性，含水层的内在特征（含水层的物理参数，如渗透性、孔隙度、储水性等这些特征相对静态，不受人类活动影响。特殊脆弱性是对特定的污染物或人类活动所表现的敏感性，它与污染源和人类活动有关。灾情评估指标选取包括了地下水本质脆弱性和特殊脆弱性两种类型。该模型用于评估和量化沿海含水层因过度抽取地下水或（未来）海平面可能上升而易受海水入侵的脆弱程度，其中含水层内在特征（含水层类型、涌水量和含水层厚度即不同水文地质环境影响海水入侵的物理特征。人为污染因素导致的敏感性，包括水位和海水入侵的影响两参数，适用于易受海水入侵地区。两类参数相互结合，设置一个系统，包含三部分：参数权重、范围赋值和最终重要性评级，总分值越高说明该区域易受海水入侵的敏感性越高。全面评估区域易受海水入侵脆弱性程度，由专家评估确定各参数的相关权重，消除参数权重设置的主观影响，且需要六个参数可绘，可以实现参数叠加，最后得到可视化结果。该参数体系允许实现增加或删除一个或多个参数，但需要重新推导权重和分类表。因此，海水入侵灾情评估采用多指标综合评价方法，对区域内含水层类型、含水层厚度、涌水量、离岸距离、地下水水位、海水入侵现状等数据来源和存储格式按照表2进行整理。接获通过Cl-，咸化系数，电导率、TDS等监测数据根据[HY/T0314—2021,海水入侵监测与评价技术规程]规灾情评估指标体系的权重、分类赋值方式则按照表3进行。m涌水量Qm3/dmCl-/[HCO3-+CO32-]Cl-＞7.5层52.512344111采用多指标综合评价方法对潍坊海水入侵区进行海水入侵灾情评估：a）含水层类型G根据区域水文地质图确定，数据应以栅格格式存储。b）含水层厚度T根据区域水文地质剖面图确定，数据应以栅格格式存储。c）涌水量Q根据区域水文地质图确定，数据应以栅格格式存储。d）离岸距离D现代海水入侵区离岸距离应根据海岸线向内陆一侧生成缓冲区；咸水入侵区应根据多年咸淡水分界线向淡水含水层一侧生成缓冲区。数据应转化为栅格格式存储。e）海水入侵监测数据获取根据HY/T0314—2021《海水入侵监测与评价技术规程》碳酸盐（CO32-）、电导率（EC）进行监测。例如，地下水水位数据由监测站位直接获取，数据应以栅格格式存储，生成栅格文件时，监测井数数值差异较小的，可采用算术平均法或克里金插值法，并注明采用的插值参数，监测井数值差异较大的，可采用反距离权重法，并注明采用的插值参数。依据监测指标对海水入侵区灾情评估，多指标综合评价需要根据贡献程度分配权重，数据应以栅格格式存储。以氯离子为例，氯离子浓度作为参数I分类赋值分数如图8。生成以上栅格文件时，监测井数数值差异较小的，可采用算术平均法或克里金插值法，并注明采用的插值参数；监测井数值差异较大的，可采用反距离权重法，并注明采用的插值参数。4.2灾情评估指数计算及等级划分海水入侵灾情评估是基于指数和叠加方法的评估海水入侵地下水灾情的方法，通过各参数的重要性进行排序得到各参数的权重，包括八个参数，八个参数根据各自的分数和权重叠加后，通过GIS的工具进行可视化，广泛应用于海水入侵对地下水脆弱性和灾情评价。式中，Z代表海水入侵灾情等级，灾情评估得分小于5，对应灾情等级为无灾情（等级为1灾情评估得分5～7.5分，对应灾情等级为灾情中等（等级为2灾情等级大于7.5分，灾情等级为灾情严重（等级为3）。Wi代表的是第i个参数的权重，Ri代表的是第i个参数的分值。对潍坊海水入侵区进行灾情评估，按表3权重叠加预测性结果分值分为三个等级，灾情结果图如9所示。5.海水入侵概率计算5.1模型选择依据序贯高斯模拟（SequentialGaussianSimulation,SGS）是一种基于高斯随机场理论的地质统计学方法，广泛应用于空间变量建模和不确定性量化。序贯高斯模拟的核心优势在于高效整合空间相关性、条件数据与不确定性量化，尤其适用于需快速生成多实现且数据服从（或可转换为）高斯分布的场景。海水入侵过程受到自然因素和人为因素共同影响，在预测模拟过程中需要考虑各项异性的地质环境背景。序贯高斯模拟对比其他方法优势主要体现在通过变差函数（variogram）精确刻画变量的空间连续性（如各向异性、嵌套结构等适合复杂空间分布。目前已广泛应用于描述储层物性、污染物浓度分布等地统计分析中。5.2计算过程选取地下水氯离子浓度作为判断海水入侵与否的直接指标，采用序贯高斯模拟方法，绘制地下水氯离子浓度超过250mg/L阈值的概率空间分布图，建立区域概率预警模型，计算得出概率值，具体方法如下：a）调取n个监测点长时间（例如1个月或1年等）以来采集到的序列监测数据。b）检查监测数据的统计学性质，对不符合正态分布的数据进行对数变换，使之符合正态分布规律。c）检查监测数据在空间分布上的趋势效应和数据连续性，采用邻域螺旋搜索方法设置随机搜索路径，对连续模拟点位搜索已知的监测点。d）根据监测数据分析结果，构建各向变程异性的半方差函数，系统选取垂直海岸线方向为强相关方向，选取高斯模型，选取平行海岸线方向为弱相关方向，选取球状模e）根据建立的半方差函数对模拟点进行克里格估计，构建条件高斯分布，并从高斯分布中抽样，加入多模拟次数点的集合中，模拟次数优选设置为1000次。根据模拟结果，设置地下水氯离子浓度的阈值为250mg/L，对超过该设定阈值的模拟次数进行概率预测。其计算公式为：Z(x)——模拟点x的地下水氯离子浓度，单位为毫克每升（mg/LZc——地下水氯离子的设定阈值，优选Zc=250，单位为毫克每升（mg/LNsw——模型的全部模拟次数，优选Nsw=1000次；n(x)——模拟次数nsw中模拟结果超过设定阈值Zc的Psw——当Z(x)＞Zc时的海水入侵概率。按以上公示计算潍坊海水入概率，序贯高斯模拟概率6.海水入侵预警等级确定根据海水入侵灾情等级和海水入侵概率计算每一个监测点的海水入侵预警等级，其计算公式为：i——第i个监测点的海水入侵预警等级；i——第i个监测点的海水入侵灾情评估指数等级。根据计算出的海水入侵预警等级，划分出每一个监测点的预警分级。预警结果分为三个等级表示预警等级。其中等级1最为严重，逐渐降低。Iiii计算潍坊海水入侵区预警等级，预警等级图见图11。通过以上的计算及相关文献证明，该模型适用于海水入侵地区。虽然潍坊地区区域受卤水入侵和现代海水入侵的共同影响，背景复杂，海水入侵范围影响较广，但是依据表1监测数据，通过将模型原始分类方式和海水入侵灾害技术规程分类方式结合，依靠GIS手段得到相关图件，绘制出的莱州湾南部潍坊地区海水入侵含水层灾情图、序贯高斯概率图和海水入侵预警等级图，大致趋势符合潍坊地区海水入侵实际情况，规程可行性和合理性得到验证。7.海水入侵预警成果汇编报告编写按照海水入侵监测频率，同步进行预警工作，在完成监测后计算海水入侵脆弱性指数与海水入侵概率，确定海水入侵预警等级及是否有警情发生，编制《海水入侵预警成果汇编报告》（按照附录C执行）和预警图件（参考GB/T20257.3—2017《国家基本比例尺地图图式第3部分：20257.4—2017《国家基本比例尺地图图式第4部分：四、与现行相关法律、行政法规和其他标准的关系（一）与现行行业标准的关系自然资源部于2021年颁布了HY/T0314—2021《海水入侵监测与评价技术规程》（以下简称“行标”该规程主要规定了海水入侵监测与评价实施过程中的监测方案设计、现状评价、监测资料汇总、报告编写和监测分析方法的技术要求，适用于中华人民共和国管辖的海岸带、海岛地区的海水入侵监测与评价。本标准主要规定的海水入侵灾害预警的相关技术要求，其中涉及海水入侵监测和现状评价的工作主要参照HY/T0314—2021《海水入侵监测与评价技术规程》，没有相悖之处。具体情况说明如下：本规程的第六部分“海水入侵的监测与评价”主要参考了行标第四部分“监测方案设计”和第五部分“现状评价”内容。其中，本规程“5.1.1监测方案设计”为了满足海水入侵预警的需要，在行标基础上明确监测方案编写提纲和内容；“5.2.2.监测断面布设”综合考虑不同入侵类型海水入侵的预警指标，明确了断面布设应根据“入侵历史分布特征”确定；“5.2.3指标监测开展”与行标监测指标一致，但是海水入侵预警需要明确入侵类型，本规程在行标基础上，进一步明确了监测指标的范围，确定了地下水水位（L）、氯离子（Cl-）、碳酸氢盐（HCO3-）、碳酸盐（CO32-）、电导率（EC）作为多指标综合评价方法的判别标准。（二）其他标准的关系本标准的术语和定义，参考了GB/T18190—2017《海本标准规定的海水入侵灾害预警相关图