海水入侵地质灾害综合防治

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1、第七篇海水入侵地质灾害综合防治第七篇海水入侵地质灾害综合防治第一章海水入侵的勘察第一节概述海水入侵是由于滨海地区地下水动力条件变化，引起海水或高矿化咸水向陆地淡水含水层运移而发生的水体侵入的过程和现象。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。海水入侵是沿海地区地下水资源开发引起的特殊地质灾害，在全球各大洲的沿海地区广泛存在。美国的长岛、墨西哥的赫莫斯城，以及日本、以色列、荷兰、澳大利亚等国家的滨海地区都存在海水入侵的问题。中国海岸线

2、长达1．8×104km，沿海地区是中国经济快速发展的地区，淡水资源供需矛盾突出。由于海水入侵，地下淡水水质恶化，致使大量水井报废、粮食绝产、果园被毁，严重阻碍了当地的工农业生产和旅游业的发展。一、海水入侵现象描述一般滨海含水层中，地下水的水力坡度是朝向海洋的，海洋成为接受大陆含水层淡水剩余量（补给量减去抽水量）的场所。由于海底含水层中赋存着海水，在流向大海的比重较低的淡水与其下游比重较大的海水之间必然形成一个接触带，如图7－1－1所示。淡水和海水实际上都是可混溶的流体，它们之间的接触带是动力弥散所形成的过渡带；在这个过渡带中、混合水的密度从淡水变化到海水密度。然而，在某

3、些条件下，过渡带的宽度与含水层厚度相比，相对较小，所以往往被认为是突变界面。这是研究海水入侵的最基本概念。在天然状态下，滨海含水层中的咸一淡界面维持着一个平衡状态。在滨海城市的发展中，地下水开采量增加使得地下水位（或测压水头）下降，从而打破原先的咸一淡水平衡，发生海水入侵，界面从海向内陆推进，直至建立新的平衡。海水入侵不但使地下水质变坏，影响地下水资源的利用，而且会造成农田盐碱化、直接影响农业生产。—1291—第七篇海水入侵地质灾害综合防治目前可以认为海水入侵的动力有两个，一个是自然动力；二是人为动力。前者包括全球气候变化海水水位升高，地震、大陆降水减少等自然因素，后者

4、包括地下水的超采，沿海工程等。比如入海河流水量的减少（由于上游水库工程，跨流域调水以及河水到用量的增加）使得咸淡平衡面移位。图1淡水与海水接触带类型二、海水入侵原理海水入侵的标准主要依据是地下淡水水质中的矿化度变化。概念上，凡是由于海水—1292—第七篇海水入侵地质灾害综合防治入侵而造成地下淡水矿化度加大的地区都属于入侵区，但实际上还应该有一个统一的矿化度指标，以便作为测定、判断、研究、治理海水入侵时的依据。从总体上讲，海水的化学成分是均匀、稳定的。但由于地理环境和人类活动的影响，海水的化学成分在近陆的浅海海域发生局部变化。特别是在有入海河流的海区及陆地地下淡水与海水接

5、触部位，海水的化学成分变化很大。这是由于咸淡水阴、阳离子混合作用的结果。为了保护人类的生产、生活和生态环境，目前国际和世界许多国家都建立了各自生活饮用水、工业用水、农业灌溉用水的水质标准。海水入侵的水质标准国际、国内虽没有明文规定的指标，但都以氯离子含量变化的咸淡水临界数值做为衡量确定海水入侵的水质标准。这是由于海水中氯离子是保守元素，其测定方法相对简单，根据其含量比值也可容易计算其它主要化学元素的含量。表7－1－1为世界部分沿海国家海水入侵氯离子含量标准。表7－1－1世界部分沿海国家海水入侵氯离子含量标准－－国家（地区）Cl（毫克／升）国家（地区）Cl（毫克／升）日本

6、200南斯拉夫250美国250瑞典300欧洲卫生组织350墨西哥250法国250印尼250荷兰250苏联350（供水水文地质手册，地质出版社，1977年）根据盐度———氯度关系式s‰＝0．030＋1．805Cl‰（1－1）及总盐量（∑）与氯度关系式∑‰＝0．073＋1．8110×C1‰（1－2）可得氯离子含量为200毫克／升时，其盐度为3．64，总盐分为3．7‰；氯离子含量为250毫克／升时，盐度为4．543，总盐分为4．6‰；氯离子含量为300毫克／升时，盐度为5．445，总盐分为5．06‰；氯离子含量为350毫克／升时，盐度为6．35，总盐分为6．4‰。由此可知，当

7、氯离子含量为200毫克／升时，其水质已属咸水范围。目前莱州市滨海区域淡水中的氯离子含量，据多年测试为80—100毫克／升。参照一般情况，如果发现原来淡水中的氯离子含量增加到300毫克／升时，规定为已经遭受了海水入侵。这个标准是多年来本区认识和治理海水入侵的基本依据。滨海陆地的地下淡水与海水间存在着密切的水力联系。理想情况下，海淡水之间存在着一个稳定的界面，称为零界面。用数学公式解释零界面的存在形式和界面变动条件，是许多学者致力追寻的目标。其中应用吉本（1889）和赫兹伯格（1901）原理所列—1293—第七篇海水入侵地质灾害综合防治的方程