海水入侵的灾情评估和预防措施

§13.1海水入侵的灾情评估和预防措施一、海水入侵的概念及产生原因海水入侵（海水倒灌）是指海滨地区因过量抽取地下水，导致海水（或地下咸水）和地下淡水的天然平衡条件被破坏，从而引起海水向大陆含水层推移的一种有害水文地质作用，也就是由于陆地地下淡水水位下降而引起的海水直接侵染淡水层的自然现象。

有时风暴潮或大涌潮覆盖陆域，也称之为海水入侵。

海水入侵灾害是指由于自然或人为原因，海滨地区水动力条件发生变化，使海滨地区含水层中的淡水与海水之间的平衡状态遭到破坏，导致海水或与海水有水力联系的高矿化地下咸水沿含水层向陆地方向扩侵，影响入侵带内人、畜生活和工、农业生产就地用水，使淡水资源遇到破坏的现象或过程。

滨海含水层在海岸线处与海水接触，在自然状态下，地下水补给海洋。

在很多临近海洋的地区，随着对地下水需求量的日益增多，滨海含水层已成为重要的水源。

地下水的开采，使得地下水对海洋的补给量日趋减少。

当滨海含水层的抽水量超过补给量时，海岸附近地下水位下降，海水进入滨海含水层，并逐步向内陆推进，直至达到新的平衡为止。

海水入侵对社会经济、环境和人民生活都能产生重大影响，已引起人们广泛地关注。

早在1855年就有关于伦敦海水入侵问题的报导，德国、荷兰和日本等国也都有类似的报导。

20世纪70年代以来，我国也出现了零星的海水入侵，进入80年代中期，入侵范围逐渐扩大，情况日益严重。

目前比较严重的地区有河北秦皇岛、辽宁大连、山东莱州、浙江宁波等地。

淡水和海水都是可溶混流体，它们之间的接触带是由于水动力弥散作用而形成的过渡带。

在这个过渡带中，混合水的密度由淡水逐渐变化为海水密度。

过渡带的宽度随地质条件和水动力条件而异。

在某些条件下，过渡带的宽度相对于含水层的厚度比较小时，可以近似地把它看成不相溶混的两种流体的突变界面。

如沿以色列海岸带的观测资料表明，这种突变界面的假定是合理的，但较宽的过渡带也是存在的。

如山东莱州的观测资料表明，界面平缓不清晰，界面附近浓度变化缓慢，甚至有起伏。

对于过渡带很宽的情况，突变界面的假设就不合适了，这时需用水动力弥散理论来研究过渡带发生、发展和运动情况。

近年来对山东龙口-莱州地区海水入侵的研究表明[薛禹群等，1992]，造成海水入侵的主要原因是过量开采地下水。

当淡水的开采量超过其补给量时，截断了原先向海洋排泄的淡水流，降低了海岸附近的地下水位，导致咸水模楔体向陆地推进，直至达到新的平衡。

因而，海水入侵与抽水量大小、抽水井的分布及地下水开采利用方式有密切关系。

用水量偏大、地下水补给量偏小将造成地下水位大幅度下降，出现大面积地下水位低于海平面的负值区，海水入侵则沿着负值区发展。

海水入侵的分布与强抽水中心的位置有关，咸淡水界面沿海岸线逐渐向抽水中心移动，入侵带宽度逐渐增大，直至抽水中心为止。

如强抽水中心向陆地方向移动，海水入侵将继续向前推进，直至形成新的平衡。

海水入侵方式，依据咸淡水接触关系的几何形态主要有面状入侵体、带状入侵体、管状入侵体、舌状入侵体和锥状入侵体等。

在第四纪松散沉积的透水性比较均匀的含水层中，海水入侵可呈“面状”推进。

沿古河道岩层导水性好，是海水入侵的有利途径，形成沿古河道深入的“带状”入侵。

在基岩区的断裂带和岩溶发育带，海水入侵可呈“管状”入侵。

咸淡水界面的形状与抽水井的分布和管理运用方式有关。

在抽水量大、流量相对稳定的抽水井的集中地段，咸淡水面较清晰陡峻；在抽水井分散、单井抽水量小、抽水相对不稳定的地段，咸淡水界面平缓，不够清晰。

以上第一种情况多出现在工业用水集中区和供水水源地的附近，第二种情况多出现在农业用水区。

在上述类似地区，限制地下水开采是控制海水入侵的基本途径。

海水入侵发生主要原因除了人为因素影响之外，特定的自然环境引发影响也不能忽视。

经调查分析，通常发生海水入侵的原因有下列因素构成：人为因素、气候因素、地质因素、地理环境因素。

人为因素包括超采地下水、上游蓄水、盐田扩建、陆地海产养殖等。

而地质条件决定了海水入侵的方式、类型和发生强度。

其内容包括地层结构、构造发育程度、地质历史事件影响等。

另外，还有气候原因，如干旱、风暴潮等此外还有地理环境因素。

自然灾害的类型及强度与其所处地理环境相关，即使同一类型的自然灾害由于地理环境差异的影响其强度也具有很大差异，如河流短坡降大、滨海低地面积大的地区容易发生海水入侵等。

二、海水入侵调查海水入侵勘查目的是通过对海水入侵状况、发展趋势和海水入侵对环境的影响等进行勘查和观测，认识海水入侵灾害及其形成规律，为海水入侵的防治提供基础地质资料。

勘查工作应遵循的一般原则是，海水入侵具有隐蔽性、且影响海水入侵的因素很多，单一的方法勘查研究海水入侵一般难以奏效，因此必须用综合方法；以先进理论为指导、以地质观察研究为基础，不断提高海水入侵的研究程度和质量；充分合理地利用区内已有的资料。

勘察内容包括海水入侵灾情，海水入侵的环境背景、形成条件和影响因素，海水入侵特征、成因和规律，海水入侵的发展及其危害性预测，海水入侵的防治对策。

（一）区域环境地质条件和水环境特征勘查1. 地层岩性、地质构造和地貌特征及主要矿产(包括矿泉水资源)查清地层、构造的分布和性质，注意张扭性断裂构造，其破碎带发育，含水性能好，易于地下水富集，如与海水有直接联系，易形成海水入侵的通道。

查明工作区地貌类型、海岸地貌和地面高程。

2. 含水层的岩性、结构、厚度和富水性：查清含水层的岩性和结构，含水层厚度、含水层透水性及渗透系数。

对于碳酸盐岩地层，要说明其含水层的不均匀性和成层发育的特点。

3. 隔水层岩性、结构与厚度。

4. 地下水类型，补给、径流和排泄条件。

5. 地下水位、水质和水温特征。

6. 海湾与近岸沉积查清海湾特征和近岸沉积岩性和沉积构造。

砂质海湾是海水入侵的良好通道，也是古海水滞存的有利场所，内陆一侧易发生严重的海水入侵。

碳酸盐岩海岸，海水可沿构造裂隙带或碳酸盐岩溶孔隙或溶洞入侵。

7. 地理环境演变查清气候变迁阶段，海陆变迁历史。

海进、海退时期以及古河道发育情况8. 第四系松散沉积物查清地层岩性特征、成因类型、沉积结构与分布规律。

颗粒较粗，透水性较强的沉积物，可成为海水入侵依托的介质，砂体(包括粉砂、细砂、粗砂和砾石)是发生海水入侵最为典型的物质。

无论是层状的砂层还是带状砂带，都是诱导海水入侵的通道。

砂层或砂带的物质颗粒越粗，透水性越强，越容易遭受海水的侵入。

海相地层也是海水入侵易发的场所，海相地层(包括泻湖相沉积)通常与现代海水保持比较密切的水力联系，即使没有保持水力联系，往往也可能滞留、封存—部分古海水，从而成为新的侵染源。

因此，砂层、海相地层和古河道砂带以及泻湖沉积层在时空上的分布，直接影响海水入侵的发生、发展和分布规律。

9. 地下卤水(矿化度>50g/L)查清卤水分布特征、浓度和成因类型。

卤水入侵是古海水入侵的一种特殊类型。

由于潜水卤水层与现代海洋有密切的水力联系，因此，能得到现今海水的顶托作用．。

当陆地地下淡水水位下降时，地下卤水在海水顶托作用下，迅速沿含水层扩散、侵染淡水。

10. 水资源评价地下水补给量调查，查明地下淡水补给条件的变化情况、尤其是补给量的减少和减少原因。

进行勘查区水资源供需平衡分析和水资源综合评价。

（二）海水入侵灾害形成条件和影响因素调查1. 地下水位降落漏斗调查在开采地下水历史较长、机井密度较大的城市，每1~2年要统测一次丰、枯水期水位，了解集中开采区地下水位降落漏斗的规模和发展趋势。

查明漏斗中心的水位、漏斗面积及形状。

了解地下水位下降幅度和下降速度。

2. 地下水开采量调查在机井开采量调查的基础上，应对集中开采区的代表性机井每1~2年进行一次丰、枯水期开采量调查。

分析研究机井密度、水位下降幅度与机井开采量变化关系。

查明地下水开采量的超采趋势。

3. 气候查明气候干旱和风暴潮情况(风暴潮入侵陆地范围。

4. 水利工程查明地表水系特征，主要河流开发状况和新水系格局5. 陆地水化学特征查明地表水化学特征和地下水化学特征。

6. 水质污染情况查明地表水水质污染情况及排放量，查明地下水污染情况。

7. 海水养殖业对水质的影响如果有盐场、海水养殖场等，应查明建场时间、面积(扩大面积)。

（三）海水入侵规模、特点、类型、成因和程度勘查要求1. 海水入侵范围一般采用边界条件分析、水化学分析、钻探和物探资料分析等手段。

主要依据是：(1)与海水有直接联系的埋藏砂层或碳酸盐岩裂隙带(构造)，在空间分布上应具有连续性。

区域　低范围内氯离子含量都大于250 mg/L；对于海水入侵规模大的地区，视电阻率小于30 ·m阻电性层在区域范围内由海岸向陆地在整体上逐渐变化。

查明海水入侵范围和面积(km2)，纵向伸入内陆推进速度(m/a)，氯离子含量及其变化。

2. 海水入侵的方式海水入侵范围比较大时可用地层电性特征分析技术查明海水入侵方式。

咸淡水接触关系的几何形态主要有面状入侵体、带状入侵体、管状入侵体体和锥状入侵体等。

3. 海水入侵成因查明是人为原因，还是自然原因(地质原因、气候原因或地理环境因素)，或其复合作用所形成。

4. 海水入侵通道海水入侵通道，是指海水沿松散、破碎地层入侵淡水含水层之海水浓度最大的区带。

依据Cl-含量和视电阻率数值变化，查明通道位置、通道数量、埋深和宽度。

5. 海水入侵程度（四）海水入侵灾害的灾情调查主要调查直接经济损失、社会影响和对环境的破坏。

1. 危害对象人身健康：查明是否有新地方病或原有地方病人数较明显增加，增加原因是否与水质有关。

生态环境和水环境：查明高大乔本、灌木、植物群落退化情况，查明泉水、矿泉水源地情况。

工农业等国民经济情况：查明农作物减产情况，耕地退化情况；查明供水井报废数量及原因；查明工业企业新开辟水源地情况，工业设备寿命缩短情况及原因。

2. 危害区域查明灾害影响的范围，按不同程度可适当分区。

3. 海水入侵灾害的损失评估在全面调查统计资料的基础亡，采用现实成本逐项核算或其它办法确定直接经济损失对社会的影响及对周围环境的影响进行评估。

（五）海水入侵勘查技术要求1. 遥感解译主要用于海水入侵对较大范围环境影响的勘查和观测，例如海水入侵所造成的危害，某些社会经济状况等。

通过航片、卫片解译，要求判断下列问题：土地利用；植被、土壤和地表水的分布；地下水的时空变化，古河道的分布范围；地质构造基本轮廓；新构造形迹、裸露及隐伏的线性构造位置。

宜用1: 10 000~1:30 000航空像片。

用不同的波段、时相获取不同内容的影像，最佳时相应该选择在不同作物或土地类型、光谱反射差异最大的季节。

对多波段TM的不同组合方式进行线性构造和大河道影像判读，绘制TM影响线性构造解译图和古河道TM影像解译图。

2. 区域水文工程地质测绘主要任务是查明海水入侵地区的地貌、地层岩性、地质构造、水文地质特征和类型以及矿产(卤水)资源。