环境地质学分论--海岸带地质环境问题(海水入侵)
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28
第四节 海水入侵的形成机制
咸淡水分界面的理论解
海水入侵过程——海（咸）水楔形体不断扩大，即楔形体移动的 动力学过程 由多个时间段分析海水与陆地地下水分界面的位置和形态变化过 程，分析是否处于正常涨落。
陆地表面
潜水面
海平面 陆地淡水 咸淡水分界 隔水底板
淡水海下出口
自20世纪70年代以来，由于降水量的减少，水利工程的建设，工农
业用水的增加，流域植被的破坏、河床采沙等人类活动因素的影响，主
要河流入海水量和输沙量都有不同程度的减少，其结果是我国的沙泥质 海岸普遍出现了侵蚀后退的现象。
9
4、中国海岸带的物质平衡
我国主要河流年平均入海输沙量为201374.84万吨或 467 吨/平方公里· 年，正是这一泥沙量维持着我国海岸带的稳定 和平衡. 我国在西部实施了一系列大型的工程项目，如三峡枢纽 工程、黄河上游水库建设、西部大面积退耕还林等。
中 国 地 质 大 学 环 境 学 院 School of Environmental Studies-CUG
21
需要说明的是，海水和淡水存在着密度差，即使在陆地含水层的水头压力 大于海水压力且存在水力联系通道的情况下，海水也只会呈楔状体插入到 含水层的底部，楔状体的上方则是陆地地下水的排泄通道
陆地表面 潜水面 海平面
26
第二节 中国海水入侵现象的发展现状
我国海水入侵的分布
海南岛西部儋
州的新英湾是 海水入侵典型 地段，海水入 侵面积达
10km2。
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27
第三节 海水入侵的原因
海水入侵是陆地地下水的压力与海水压力失衡造成的。
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16
第一节 海水入侵的概念
概念
海侵（海进）：由于海面上升或陆地下降造成海水面积扩大，陆地面积 缩小，海岸线向陆地方向推进的地质现象。
海水入侵
海侵
图7-1 海水入侵与海侵的不同
海水入侵：强调含水层的变化 时间尺度相对较小 区域范围有限
5
2、中国海岸带的主要类型
• 按照板块构造理论，我国的海岸带可以分为板块前缘碰撞海 岸带和陆缘海海岸带。 （1）台湾岛东侧的海岸带属于板块前缘碰撞海岸带，发育 有陡峭的断层崖，几乎没有陆架，海岸带直接与深海沟相邻。
（2）我国其它海岸属于陆缘海海岸带，有宽广的陆架，除 局部断层海岸外，岸坡平缓，大河三角洲发育。
环境地质学
Environmental Geology
分论——若干地质环境问题的论述
主讲教师：曾斌
zengbin_19@126.com
中 国 地 质 大 学 环 境 学 院
School of Environmental Studies - CUG
引言——
海岸带地质环境问题
2
1、概述
广义的海岸带包括从沿海低地到陆架坡折带的广大地域，是水 圈、岩石圈、生物圈和大气圈相互作用的交汇地带，也是人类经济 活动最活跃、人为环境影响最严重的地区。
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18
第一节 海水入侵的概念
危害
陆地含水层咸化 机井报废 淡水供应量减少 土地盐渍化
地方病
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15
第一节 海水入侵的概念
基本概念 由于自然和人为原因，沿海地区地下水水动力条件 发生变化，使含水层中的淡水与海水的平衡状态被破坏， 导致海水或与海水有直接动力联系的高矿化地下咸水沿 含水层或导水构造向陆方向扩侵，使地下淡水资源遭到 破坏的危害。 ——地质灾害分类分级(试行）DZ0238-2004 海水入侵是指沿海地区，由于海平面上升或陆地人 为采水，陆地地下水位相对降低而引起海水沿含水层向 陆地方向潜入的现象和过程。
12
5、中国海岸带地质灾害的主要类型
阶段目标任务
• 第一阶段：开展长江三角洲经济区、 珠江三角洲经济区和环渤海经济区 海岸带调查工作和评价工作，初步 建立我国海岸带环境地质数据库和 海岸带灾害评价系统。 • 第二阶段：开展海南-广西的生物 海岸和厦漳泉经济区的港湾-基岩 质海岸带的环境地质调查和地质灾 害评价工作，同时，完善数据库和 系统。
7
• 渔业资源 3、海岸带的资源 •矿产资源 •景观资源 •湿地资源 •海洋产业
8
4、中国海岸带的物质平衡
• 河流从陆地上带来的泥沙是海岸带物质的主要来源
海岸带的物质平衡是建立在海陆相互作用的基础上的。海陆任何一
方的重大改变都会引起一系列的连锁反应，并最终导致物质平衡的破坏，
其表现形式就是海岸的异常进积和蚀退。
13
5、中国海岸带地质灾害的主要类型
主要工作
课题１ 生态地质环境
航空激光测绘 多波束测量
课题２
海洋灾害
卫星遥感及航空摄影
课题３
地下水－砂矿资源调查
课题４
信息技术研究
14
主要内容
一、海水入侵的概念 二、中国海水入侵现象的发展现状 三、海水入侵的原因 四、海水入侵的形成机制 五、海水入侵的调查评价 六、海水入侵的防治
20
第一节 海水入侵的概念
2 海水压力大于陆地含水层的水头压力 水的流动是在存在压力差的情况下发生的。由于陆地 地下水的密度（比重）小于海水，要避免海水潜入，就必 须具有较高的水头压力。在没有发生海水入侵的沿海地区， 可能存在两种情况，一是没有水力联系的通道，二是有通 道，但陆地地下水水头高，压力值大于海水，此时，陆地 地下水可不断地从海面以下出口排向大海。
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24
第二节 中国海水入侵现象的发展现状
我国海水入侵的分布
环渤海湾地区
莱州湾南岸、大连—旅顺、天津等 东南沿海地区
广西北海市、钦州市钦江三角洲、海南岛儋州的新英湾 等。
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这些工程项目都有一个共同效果，就是改变由西向东的 泥沙输运过程，减少河流入海的泥沙量，从而打破现有的海 岸带物质平衡。
10
5、中国海岸带地质灾害的主要类型
海岸生态环境破坏
• 滩涂湿地破坏严重，围垦、养 殖虾蟹、工程影响… • 红树林的生存状况令人担忧。 物种消失、护岸作用减弱、海 岸侵蚀… • 海岸带的珊瑚礁生存现状亦岌 岌可危。 • 海底沉积物污染问题日益受到 关注
陆地含水层
淡水海下出口
咸淡水分界 隔水底板
图7-2 海水入侵示意图
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22
第二节 中国海水入侵现象的发展现状
中国海岸带背靠西部 大陆，面向全球规模 最大的西太平洋边缘 海。
中国大陆海岸线北起 辽宁鸭绿江口，南至 广西北仓河口，全长 超过18,000 km，大小 岛屿6,500座，大陆岸 线和岛屿岸线总长达 32,000 km。
3
1、概述
砂质海岸带的范围
4
1、概述
中国大陆复杂的地球化学过程
• 北纬30°以南，化学风化强烈，风化产物中粘土含量高，高价铁多于低 价铁，普遍发育红壤；
• 北纬30°往北，化学风化显著减弱，红壤亦为棕壤和黑壤所取代。实践 证明，气候和植被同地形一样，也是影响沉积物的性质、输运方式和扩 散途径的重要因素。 • 因此，中国海岸带的特征与演变存在着显著的南北差异。 • 中国大陆东西地形差异和南北气候分带，是控制中国海岸带发育的宏观 地质背景，也是影响中国海岸带稳定性的主要因素。
11
5、中国海岸带地质灾害的主要类型
海岸侵蚀、港湾河口淤积、海平面上升、沿岸土地盐渍 化、海水入侵、沿海地面沉降等。
• 中国海岸带生态地质环境具有“与生俱来”的 脆弱性，海平面稍有上升，地质灾害大幅度增 强。据预测，2050年，海岸上升引起的淹没损 失及护岸费用可能达到881.4~1504.7亿。 • 我国入海大河中上游兴建的大型工程，加剧了 海岸带地质灾害 。 • 人类对海岸带的不合理开发，造成海岸带地质 环境进一步恶化，河口、港湾淤积，影响航运 生产。 • 2001年灾害直接经济损失100亿元，是1980年的 20倍。
19
第一节 海水入侵的概念
海水入侵发生的条件 1 存在海水与陆地含水层的水力联系
海洋是陆地地表水、地下水的最终排泄区，海平面则 是地球表面的最低排泄基准面。如果沿海地区存在着裂隙、 岩溶和松散的孔隙介质含水层，而且这些含水层延伸到海 中，就有可能成为海水入侵的通道。
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烟台莱州湾地区的地下水氯离子含量最高为3.86g/l（饮用水 标准国际建议值为<200mg/l，即0.2g/l），矿化度达7.85g/l（饮用
水标准建议值为< 1g/l）。部分地区已出现盐渍化。
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25
第二节 中国海水入侵现象的发展现状
我国海水入侵的分布
环渤海湾现状海水入侵面积约2333.4 km2，比20世纪90年代 初增加了46.5%。据天津市典型地段水质动态的深入研究,咸水界 面下移速率约0.65-0.74 m/a；据沧州地区的研究，截止2001年， 浅层咸水界线向西移动15-30km，运移速率0.7-1.4km/a。与20世 纪70年代相比，深层咸水界面一般下移10-30m，咸水界线西移 最大距离16.2km（据“环渤海地区环境地质调查”，2004）。
海平面的相对上升
海水量的变化（气候、冰川消融等）
海洋盆地容积的变化（大洋中脊扩张、陆源物质堆积等） 滨海地区地面沉降（构造沉降）
陆地地下水头下降
沿海地区开采地下水 筑坝建水库等拦截地表水 气候干旱
其他原因 修建盐田、近海河道清淤、沿海城市建设等
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第二节 中国海水入侵现象的发展现状
我国海水入侵的分布
我国海岸线长度为3.2万km，其中大陆岸线1.8万km。沿海地 区是我国目前经济开发的重点地区。这些地区在以下方面为海水 入侵提供了条件： ①随着经济发展，对水资源的需求日益增长，过量抽取地下 水，其结果会使沿海地区地下水水位下降，量减少。 ②拦蓄截取地表水，使入海量减少，使地表水补给地下水量 减少，地下水位下降。 ③沿海地区是松散堆积物的沉积区，主要是冲洪积和海相沉 积成因。陆相物质的搬运堆积，主要靠地表径流。河床堆积物相 对粗大，并一直延伸到大海。
6
2、中国海岸带的主要类型
• 根据第四纪以来内动力作用的特点，我国的陆缘海海岸 带又可分为沉降海岸带、稳定-上升海岸带和火山海岸带。 我国主要河流的入海口大多在沉降海岸带的范围内， 发育了巨大的三角洲体系。由北向南我国的沉降海岸带为： 下辽河平原、渤海湾的西岸、黄河三角洲、莱州湾、苏北、 长江三角洲、珠江三角洲、北部湾的北岸及海南岛北部。
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海侵：海水沿陆地表面的扩张 地质演化的时间尺度大 区域范围广大
17
第一节 海水入侵的概念
海水入侵与地质学中所讲的“海侵”是两个不同的概念。
与海水入侵不同的是，海侵发生的时空尺度要大得多， 往往发生在一个广大的区域上，一般认为，海侵面就是一个 不整合面，也是一个典型的穿时面。海侵的过程往往用地质 演化的时间尺度来表达，另一个不同之处是海侵是海陆界线 的变化，更注重的是海水沿陆地表面向内陆扩张的过程，而 不进一步追究是否有部分海水从地下含水层通道进入内陆。
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第四节 海水入侵的形成机制
咸淡水分界面的理论解
海水入侵过程——海（咸）水楔形体不断扩大，即楔形体移动的 动力学过程 由多个时间段分析海水与陆地地下水分界面的位置和形态变化过 程，分析是否处于正常涨落。
陆地表面
潜水面
海平面 陆地淡水 咸淡水分界 隔水底板
淡水海下出口
自20世纪70年代以来，由于降水量的减少，水利工程的建设，工农
业用水的增加，流域植被的破坏、河床采沙等人类活动因素的影响，主
要河流入海水量和输沙量都有不同程度的减少，其结果是我国的沙泥质 海岸普遍出现了侵蚀后退的现象。
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4、中国海岸带的物质平衡
我国主要河流年平均入海输沙量为201374.84万吨或 467 吨/平方公里· 年，正是这一泥沙量维持着我国海岸带的稳定 和平衡. 我国在西部实施了一系列大型的工程项目，如三峡枢纽 工程、黄河上游水库建设、西部大面积退耕还林等。
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需要说明的是，海水和淡水存在着密度差，即使在陆地含水层的水头压力 大于海水压力且存在水力联系通道的情况下，海水也只会呈楔状体插入到 含水层的底部，楔状体的上方则是陆地地下水的排泄通道
陆地表面 潜水面 海平面
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第二节 中国海水入侵现象的发展现状
我国海水入侵的分布
海南岛西部儋
州的新英湾是 海水入侵典型 地段，海水入 侵面积达
10km2。
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第三节 海水入侵的原因
海水入侵是陆地地下水的压力与海水压力失衡造成的。
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第一节 海水入侵的概念
概念
海侵（海进）：由于海面上升或陆地下降造成海水面积扩大，陆地面积 缩小，海岸线向陆地方向推进的地质现象。
海水入侵
海侵
图7-1 海水入侵与海侵的不同
海水入侵：强调含水层的变化 时间尺度相对较小 区域范围有限
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2、中国海岸带的主要类型
• 按照板块构造理论，我国的海岸带可以分为板块前缘碰撞海 岸带和陆缘海海岸带。 （1）台湾岛东侧的海岸带属于板块前缘碰撞海岸带，发育 有陡峭的断层崖，几乎没有陆架，海岸带直接与深海沟相邻。
（2）我国其它海岸属于陆缘海海岸带，有宽广的陆架，除 局部断层海岸外，岸坡平缓，大河三角洲发育。
环境地质学
Environmental Geology
分论——若干地质环境问题的论述
主讲教师：曾斌
zengbin_19@126.com
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引言——
海岸带地质环境问题
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1、概述
广义的海岸带包括从沿海低地到陆架坡折带的广大地域，是水 圈、岩石圈、生物圈和大气圈相互作用的交汇地带，也是人类经济 活动最活跃、人为环境影响最严重的地区。
中 国 地 质 大 学 环 境 学 院 School of Environmental Studies-CUG
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第一节 海水入侵的概念
危害
陆地含水层咸化 机井报废 淡水供应量减少 土地盐渍化
地方病
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15
第一节 海水入侵的概念
基本概念 由于自然和人为原因，沿海地区地下水水动力条件 发生变化，使含水层中的淡水与海水的平衡状态被破坏， 导致海水或与海水有直接动力联系的高矿化地下咸水沿 含水层或导水构造向陆方向扩侵，使地下淡水资源遭到 破坏的危害。 ——地质灾害分类分级(试行）DZ0238-2004 海水入侵是指沿海地区，由于海平面上升或陆地人 为采水，陆地地下水位相对降低而引起海水沿含水层向 陆地方向潜入的现象和过程。
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5、中国海岸带地质灾害的主要类型
阶段目标任务
• 第一阶段：开展长江三角洲经济区、 珠江三角洲经济区和环渤海经济区 海岸带调查工作和评价工作，初步 建立我国海岸带环境地质数据库和 海岸带灾害评价系统。 • 第二阶段：开展海南-广西的生物 海岸和厦漳泉经济区的港湾-基岩 质海岸带的环境地质调查和地质灾 害评价工作，同时，完善数据库和 系统。
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• 渔业资源 3、海岸带的资源 •矿产资源 •景观资源 •湿地资源 •海洋产业
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4、中国海岸带的物质平衡
• 河流从陆地上带来的泥沙是海岸带物质的主要来源
海岸带的物质平衡是建立在海陆相互作用的基础上的。海陆任何一
方的重大改变都会引起一系列的连锁反应，并最终导致物质平衡的破坏，
其表现形式就是海岸的异常进积和蚀退。
13
5、中国海岸带地质灾害的主要类型
主要工作
课题１ 生态地质环境
航空激光测绘 多波束测量
课题２
海洋灾害
卫星遥感及航空摄影
课题３
地下水－砂矿资源调查
课题４
信息技术研究
14
主要内容
一、海水入侵的概念 二、中国海水入侵现象的发展现状 三、海水入侵的原因 四、海水入侵的形成机制 五、海水入侵的调查评价 六、海水入侵的防治
20
第一节 海水入侵的概念
2 海水压力大于陆地含水层的水头压力 水的流动是在存在压力差的情况下发生的。由于陆地 地下水的密度（比重）小于海水，要避免海水潜入，就必 须具有较高的水头压力。在没有发生海水入侵的沿海地区， 可能存在两种情况，一是没有水力联系的通道，二是有通 道，但陆地地下水水头高，压力值大于海水，此时，陆地 地下水可不断地从海面以下出口排向大海。
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第二节 中国海水入侵现象的发展现状
我国海水入侵的分布
环渤海湾地区
莱州湾南岸、大连—旅顺、天津等 东南沿海地区
广西北海市、钦州市钦江三角洲、海南岛儋州的新英湾 等。
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这些工程项目都有一个共同效果，就是改变由西向东的 泥沙输运过程，减少河流入海的泥沙量，从而打破现有的海 岸带物质平衡。
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5、中国海岸带地质灾害的主要类型
海岸生态环境破坏
• 滩涂湿地破坏严重，围垦、养 殖虾蟹、工程影响… • 红树林的生存状况令人担忧。 物种消失、护岸作用减弱、海 岸侵蚀… • 海岸带的珊瑚礁生存现状亦岌 岌可危。 • 海底沉积物污染问题日益受到 关注
陆地含水层
淡水海下出口
咸淡水分界 隔水底板
图7-2 海水入侵示意图
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第二节 中国海水入侵现象的发展现状
中国海岸带背靠西部 大陆，面向全球规模 最大的西太平洋边缘 海。
中国大陆海岸线北起 辽宁鸭绿江口，南至 广西北仓河口，全长 超过18,000 km，大小 岛屿6,500座，大陆岸 线和岛屿岸线总长达 32,000 km。
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1、概述
砂质海岸带的范围
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1、概述
中国大陆复杂的地球化学过程
• 北纬30°以南，化学风化强烈，风化产物中粘土含量高，高价铁多于低 价铁，普遍发育红壤；
• 北纬30°往北，化学风化显著减弱，红壤亦为棕壤和黑壤所取代。实践 证明，气候和植被同地形一样，也是影响沉积物的性质、输运方式和扩 散途径的重要因素。 • 因此，中国海岸带的特征与演变存在着显著的南北差异。 • 中国大陆东西地形差异和南北气候分带，是控制中国海岸带发育的宏观 地质背景，也是影响中国海岸带稳定性的主要因素。
11
5、中国海岸带地质灾害的主要类型
海岸侵蚀、港湾河口淤积、海平面上升、沿岸土地盐渍 化、海水入侵、沿海地面沉降等。
• 中国海岸带生态地质环境具有“与生俱来”的 脆弱性，海平面稍有上升，地质灾害大幅度增 强。据预测，2050年，海岸上升引起的淹没损 失及护岸费用可能达到881.4~1504.7亿。 • 我国入海大河中上游兴建的大型工程，加剧了 海岸带地质灾害 。 • 人类对海岸带的不合理开发，造成海岸带地质 环境进一步恶化，河口、港湾淤积，影响航运 生产。 • 2001年灾害直接经济损失100亿元，是1980年的 20倍。
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第一节 海水入侵的概念
海水入侵发生的条件 1 存在海水与陆地含水层的水力联系
海洋是陆地地表水、地下水的最终排泄区，海平面则 是地球表面的最低排泄基准面。如果沿海地区存在着裂隙、 岩溶和松散的孔隙介质含水层，而且这些含水层延伸到海 中，就有可能成为海水入侵的通道。
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烟台莱州湾地区的地下水氯离子含量最高为3.86g/l（饮用水 标准国际建议值为<200mg/l，即0.2g/l），矿化度达7.85g/l（饮用
水标准建议值为< 1g/l）。部分地区已出现盐渍化。
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第二节 中国海水入侵现象的发展现状
我国海水入侵的分布
环渤海湾现状海水入侵面积约2333.4 km2，比20世纪90年代 初增加了46.5%。据天津市典型地段水质动态的深入研究,咸水界 面下移速率约0.65-0.74 m/a；据沧州地区的研究，截止2001年， 浅层咸水界线向西移动15-30km，运移速率0.7-1.4km/a。与20世 纪70年代相比，深层咸水界面一般下移10-30m，咸水界线西移 最大距离16.2km（据“环渤海地区环境地质调查”，2004）。
海平面的相对上升
海水量的变化（气候、冰川消融等）
海洋盆地容积的变化（大洋中脊扩张、陆源物质堆积等） 滨海地区地面沉降（构造沉降）
陆地地下水头下降
沿海地区开采地下水 筑坝建水库等拦截地表水 气候干旱
其他原因 修建盐田、近海河道清淤、沿海城市建设等
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第二节 中国海水入侵现象的发展现状
我国海水入侵的分布
我国海岸线长度为3.2万km，其中大陆岸线1.8万km。沿海地 区是我国目前经济开发的重点地区。这些地区在以下方面为海水 入侵提供了条件： ①随着经济发展，对水资源的需求日益增长，过量抽取地下 水，其结果会使沿海地区地下水水位下降，量减少。 ②拦蓄截取地表水，使入海量减少，使地表水补给地下水量 减少，地下水位下降。 ③沿海地区是松散堆积物的沉积区，主要是冲洪积和海相沉 积成因。陆相物质的搬运堆积，主要靠地表径流。河床堆积物相 对粗大，并一直延伸到大海。
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2、中国海岸带的主要类型
• 根据第四纪以来内动力作用的特点，我国的陆缘海海岸 带又可分为沉降海岸带、稳定-上升海岸带和火山海岸带。 我国主要河流的入海口大多在沉降海岸带的范围内， 发育了巨大的三角洲体系。由北向南我国的沉降海岸带为： 下辽河平原、渤海湾的西岸、黄河三角洲、莱州湾、苏北、 长江三角洲、珠江三角洲、北部湾的北岸及海南岛北部。
中 国 地 质 大 学 环 境 学 院 School of Environmental Studies-CUG
海侵：海水沿陆地表面的扩张 地质演化的时间尺度大 区域范围广大
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第一节 海水入侵的概念
海水入侵与地质学中所讲的“海侵”是两个不同的概念。
与海水入侵不同的是，海侵发生的时空尺度要大得多， 往往发生在一个广大的区域上，一般认为，海侵面就是一个 不整合面，也是一个典型的穿时面。海侵的过程往往用地质 演化的时间尺度来表达，另一个不同之处是海侵是海陆界线 的变化，更注重的是海水沿陆地表面向内陆扩张的过程，而 不进一步追究是否有部分海水从地下含水层通道进入内陆。