第十一講海水入侵

1、第十一章第十一章海水入侵海水入侵中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG第一節(jié)第一節(jié) 海水入侵的概念海水入侵的概念u 基本概念基本概念 由于自然和人為原因，沿海地區(qū)地下水水動(dòng)力條件由于自然和人為原因，沿海地區(qū)地下水水動(dòng)力條件發(fā)生變化，使含水層中的淡水與海水的平衡狀態(tài)被破壞，發(fā)生變化，使含水層中的淡水與海水的平衡狀態(tài)被破壞，導(dǎo)致海水或與海水有直接動(dòng)力聯(lián)系的高礦化地下咸水沿導(dǎo)致海水或與海水有直接動(dòng)力聯(lián)系的高礦化地下咸水沿含水層或?qū)畼?gòu)造向陸方向擴(kuò)侵，使地下淡水資源遭到含水層或?qū)畼?gòu)造向陸方向擴(kuò)侵，使地下淡水資源遭到破壞的危害。破壞的危害。 地質(zhì)災(zāi)害

2、分類分級(jí)地質(zhì)災(zāi)害分類分級(jí)( (試行）試行）DZ0238-2004DZ0238-2004 海水入侵海水入侵是指沿海地區(qū)，由于海平面上升或陸地人是指沿海地區(qū)，由于海平面上升或陸地人為采水，陸地地下水位相對(duì)降低而引起海水沿含水層向?yàn)椴伤懙氐叵滤幌鄬?duì)降低而引起海水沿含水層向陸地方向潛入的現(xiàn)象和過程。陸地方向潛入的現(xiàn)象和過程。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUGu 概念概念海水入侵海侵圖7-1海水入侵與海侵的不同海水入侵：強(qiáng)調(diào)含水層的變化海水入侵：強(qiáng)調(diào)含水層的變化 海侵：海水沿陸地表面的擴(kuò)張海侵：海水沿陸地表面的擴(kuò)張 時(shí)間尺度相對(duì)較小時(shí)間尺度相

3、對(duì)較小 地質(zhì)演化的時(shí)間尺度大地質(zhì)演化的時(shí)間尺度大 區(qū)域范圍有限區(qū)域范圍有限 區(qū)域范圍廣大區(qū)域范圍廣大海侵（海進(jìn)）海侵（海進(jìn)）：由于海面上升或陸地下降造成海水面積擴(kuò)大，陸地面積縮：由于海面上升或陸地下降造成海水面積擴(kuò)大，陸地面積縮小，海岸線向陸地方向推進(jìn)的地質(zhì)現(xiàn)象。小，海岸線向陸地方向推進(jìn)的地質(zhì)現(xiàn)象。第一節(jié)第一節(jié) 海水入侵的概念海水入侵的概念中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG第一節(jié)第一節(jié) 海水入侵的概念海水入侵的概念u 危害危害l陸地含水層咸化陸地含水層咸化l機(jī)井報(bào)廢機(jī)井報(bào)廢l淡水供應(yīng)量減少淡水供應(yīng)量減少l土地鹽漬化土地鹽漬化l地方病地方病

4、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG1 1 存在海水與陸地含水層的水力聯(lián)系存在海水與陸地含水層的水力聯(lián)系 沿海地區(qū)存在裂隙、巖溶和松散孔隙介質(zhì)含水層，含水層延伸至沿海地區(qū)存在裂隙、巖溶和松散孔隙介質(zhì)含水層，含水層延伸至海中。海中。u 海水入侵發(fā)生的條件海水入侵發(fā)生的條件第一節(jié)第一節(jié) 海水入侵的概念海水入侵的概念圖7-2海水入侵示意圖陸地表面潛水面陸地含水層咸淡水分界隔水底板淡水海下出口海平面2 2 海水壓力大于陸地含水層的水海水壓力大于陸地含水層的水頭壓力頭壓力 海水呈楔狀體插入到陸地含水層，海水呈楔狀體插入到陸地含水層，楔形體上方存在陸地

5、地下水排泄通楔形體上方存在陸地地下水排泄通道。道。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUGl 中國(guó)海岸帶背靠西部中國(guó)海岸帶背靠西部大陸，面向全球規(guī)模大陸，面向全球規(guī)模最大的西太平洋邊緣最大的西太平洋邊緣海。海。l 中國(guó)大陸海岸線北起中國(guó)大陸海岸線北起遼寧鴨綠江口，南至遼寧鴨綠江口，南至廣西北倉(cāng)河口，全長(zhǎng)廣西北倉(cāng)河口，全長(zhǎng)超過超過18,000 km，大小，大小島嶼島嶼6,500座，大陸岸座，大陸岸線和島嶼岸線總長(zhǎng)達(dá)線和島嶼岸線總長(zhǎng)達(dá)32,000 km。第二節(jié)第二節(jié) 中國(guó)海水入侵現(xiàn)象的發(fā)展現(xiàn)狀中國(guó)海水入侵現(xiàn)象的發(fā)展現(xiàn)狀中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院Schoo

6、l of Environmental Studies-CUG（據(jù)林學(xué)鈺，（據(jù)林學(xué)鈺，2004）中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG 我國(guó)海岸線長(zhǎng)度為我國(guó)海岸線長(zhǎng)度為3.23.2萬(wàn)萬(wàn)kmkm，其中大陸岸線，其中大陸岸線1.81.8萬(wàn)萬(wàn)kmkm。沿海地。沿海地區(qū)是我國(guó)目前經(jīng)濟(jì)開發(fā)的重點(diǎn)地區(qū)。這些地區(qū)在以下方面為海水區(qū)是我國(guó)目前經(jīng)濟(jì)開發(fā)的重點(diǎn)地區(qū)。這些地區(qū)在以下方面為海水入侵提供了條件：入侵提供了條件： 隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對(duì)水資源的需求日益增長(zhǎng)，過量抽取地下隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對(duì)水資源的需求日益增長(zhǎng)，過量抽取地下水，其結(jié)果會(huì)使沿海地區(qū)地下水水位下降，量減少

7、。水，其結(jié)果會(huì)使沿海地區(qū)地下水水位下降，量減少。 攔蓄截取地表水，使入海量減少，使地表水補(bǔ)給地下水量攔蓄截取地表水，使入海量減少，使地表水補(bǔ)給地下水量減少，地下水位下降。減少，地下水位下降。 沿海地區(qū)是松散堆積物的沉積區(qū)，主要是沖洪積和海相沉沿海地區(qū)是松散堆積物的沉積區(qū)，主要是沖洪積和海相沉積成因。陸相物質(zhì)的搬運(yùn)堆積，主要靠地表徑流。河床堆積物相積成因。陸相物質(zhì)的搬運(yùn)堆積，主要靠地表徑流。河床堆積物相對(duì)粗大，并一直延伸到大海。對(duì)粗大，并一直延伸到大海。第二節(jié)第二節(jié) 中國(guó)海水入侵現(xiàn)象的發(fā)展現(xiàn)狀中國(guó)海水入侵現(xiàn)象的發(fā)展現(xiàn)狀u 我國(guó)海水入侵的分布我國(guó)海水入侵的分布中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of

8、 Environmental Studies-CUGl環(huán)渤海灣地區(qū)環(huán)渤海灣地區(qū)l萊州灣南岸、大連萊州灣南岸、大連旅順、天津等旅順、天津等l東南沿海地區(qū)東南沿海地區(qū)l廣西北海市、欽州市欽江三角洲、海南島儋州的新英灣等。廣西北海市、欽州市欽江三角洲、海南島儋州的新英灣等。l東南沿海地區(qū)高位養(yǎng)蝦形成了新的東南沿海地區(qū)高位養(yǎng)蝦形成了新的“海水入侵海水入侵”，造成福，造成福建、廣東、廣西、海南部分沿海地帶地下水變咸。建、廣東、廣西、海南部分沿海地帶地下水變咸。l人為引海水，抬高海水位；人為引海水，抬高海水位；l在蝦塘處就地打井抽取淡水兌咸水；在蝦塘處就地打井抽取淡水兌咸水；l養(yǎng)蝦咸性污水以滲透或地表排放

9、方式污染地下水。養(yǎng)蝦咸性污水以滲透或地表排放方式污染地下水。u 我國(guó)海水入侵的分布我國(guó)海水入侵的分布第二節(jié)第二節(jié) 中國(guó)海水入侵現(xiàn)象的發(fā)展現(xiàn)狀中國(guó)海水入侵現(xiàn)象的發(fā)展現(xiàn)狀中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG 環(huán)渤海灣現(xiàn)狀海水入侵面積約環(huán)渤海灣現(xiàn)狀海水入侵面積約2333.4 km2，比，比20世紀(jì)世紀(jì)90年代年代初增加了初增加了46.5%。據(jù)天津市典型地段水質(zhì)動(dòng)態(tài)的深入研究。據(jù)天津市典型地段水質(zhì)動(dòng)態(tài)的深入研究,咸水界咸水界面下移速率約面下移速率約0.65-0.74 m/a；據(jù)滄州地區(qū)的研究，截止；據(jù)滄州地區(qū)的研究，截止2001年，年，淺層咸水界線

10、向西移動(dòng)淺層咸水界線向西移動(dòng)15-30km，運(yùn)移速率，運(yùn)移速率0.7-1.4km/a。與。與20世世紀(jì)紀(jì)70年代相比，深層咸水界面一般下移年代相比，深層咸水界面一般下移10-30m，咸水界線西移，咸水界線西移最大距離最大距離16.2km（據(jù)“環(huán)渤海地區(qū)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查”，2004）。）。 煙臺(tái)萊州灣地區(qū)的地下水氯離子含量最高為煙臺(tái)萊州灣地區(qū)的地下水氯離子含量最高為3.86g/l（飲用水（飲用水標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際建議值為標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際建議值為200mg/l，即，即0.2g/l），礦化度達(dá)），礦化度達(dá)7.85g/l（飲用（飲用水標(biāo)準(zhǔn)建議值為水標(biāo)準(zhǔn)建議值為 1g/l）。部分地區(qū)已出現(xiàn)鹽漬化。）。部分地區(qū)已出現(xiàn)鹽漬化。

11、u 我國(guó)海水入侵的分布我國(guó)海水入侵的分布第二節(jié)第二節(jié) 中國(guó)海水入侵現(xiàn)象的發(fā)展現(xiàn)狀中國(guó)海水入侵現(xiàn)象的發(fā)展現(xiàn)狀中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG遼東灣遼東灣渤海灣渤海灣萊州灣萊州灣中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG海南島西部儋州的新英灣是海水入侵典型地段，海水入侵面積達(dá)10km2。 u 我國(guó)海水入侵的分布我國(guó)海水入侵的分布第二節(jié)第二節(jié) 中國(guó)海水入侵現(xiàn)象的發(fā)展現(xiàn)狀中國(guó)海水入侵現(xiàn)象的發(fā)展現(xiàn)狀中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG 海水入侵是

12、陸地地下水的壓力與海水壓力失衡造成的。海水入侵是陸地地下水的壓力與海水壓力失衡造成的。l海平面的相對(duì)上升海平面的相對(duì)上升 海水量的變化（氣候、冰川消融等）海水量的變化（氣候、冰川消融等） 海洋盆地容積的變化（大洋中脊擴(kuò)張、陸源物質(zhì)堆積等）海洋盆地容積的變化（大洋中脊擴(kuò)張、陸源物質(zhì)堆積等） 濱海地區(qū)地面沉降（構(gòu)造沉降）濱海地區(qū)地面沉降（構(gòu)造沉降）l陸地地下水頭下降陸地地下水頭下降 沿海地區(qū)開采地下水沿海地區(qū)開采地下水 筑壩建水庫(kù)等攔截地表水筑壩建水庫(kù)等攔截地表水 氣候干旱氣候干旱l其他原因其他原因 修建鹽田、近海河道清淤、沿海城市建設(shè)等修建鹽田、近海河道清淤、沿海城市建設(shè)等u 海水入侵發(fā)生的條件

13、海水入侵發(fā)生的條件第三節(jié)第三節(jié) 海水入侵的原因海水入侵的原因中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG海水入侵過程海水入侵過程海（咸）水楔形體不斷擴(kuò)大，即楔形體移動(dòng)的海（咸）水楔形體不斷擴(kuò)大，即楔形體移動(dòng)的動(dòng)力學(xué)過程動(dòng)力學(xué)過程由多個(gè)時(shí)間段分析海水與陸地地下水分界面的位置和形態(tài)變化過由多個(gè)時(shí)間段分析海水與陸地地下水分界面的位置和形態(tài)變化過程，分析是否處于正常漲落。程，分析是否處于正常漲落。u 咸淡水分界面的理論解咸淡水分界面的理論解第四節(jié)第四節(jié) 海水入侵的形成機(jī)制海水入侵的形成機(jī)制陸地表面潛水面陸地淡水咸淡水分界隔水底板淡水海下出口海平面海水楔一、

14、穩(wěn)定分界面的靜力平衡模式二、穩(wěn)定分界面的動(dòng)水壓力平衡模式中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG第四節(jié)第四節(jié) 海水入侵的形成機(jī)制海水入侵的形成機(jī)制u 一、穩(wěn)定分界面的靜力平衡模式一、穩(wěn)定分界面的靜力平衡模式吉本吉本(Badon Ghyben)(Badon Ghyben)和赫爾茲伯和赫爾茲伯格格(A. Herzberg)(A. Herzberg)提出，提出，假設(shè)條件：海水和陸地地下水均假設(shè)條件：海水和陸地地下水均不流動(dòng)，地下水與海水各點(diǎn)的壓不流動(dòng)，地下水與海水各點(diǎn)的壓強(qiáng)按靜水壓強(qiáng)分布，分界面固定。強(qiáng)按靜水壓強(qiáng)分布，分界面固定。12()sfshhh

15、潛水面隔水底板陸地表面陸地淡水咸淡水分界淡水海下出口海平面海水楔hfhshsA121fshh311.000 /g cm321.025 /g cm40sfhh40fsdhdhdsds 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG第四節(jié)第四節(jié) 海水入侵的形成機(jī)制海水入侵的形成機(jī)制u 二、穩(wěn)定分界面的動(dòng)水壓力平衡模式二、穩(wěn)定分界面的動(dòng)水壓力平衡模式維魯特等人提出。維魯特等人提出。地下水在遠(yuǎn)離海岸和靠近海岸的地下水在遠(yuǎn)離海岸和靠近海岸的地方，流速垂直分量不同。地方，流速垂直分量不同。岸坡地帶潛水會(huì)形成滲出帶，海岸坡地帶潛水會(huì)形成滲出帶，海面以下也存在地下水

16、排泄出口。面以下也存在地下水排泄出口。潛水海下出口海平面海水楔A潛水滲出帶（一）潛水含水層的海水入侵問題（一）潛水含水層的海水入侵問題靜水壓力平衡模式和水平流動(dòng)的裘布依假設(shè)結(jié)合。靜水壓力平衡模式和水平流動(dòng)的裘布依假設(shè)結(jié)合。假設(shè)前提：潛水含水層的介質(zhì)是均值各向同性；地下水流為漸變流，忽假設(shè)前提：潛水含水層的介質(zhì)是均值各向同性；地下水流為漸變流，忽略滲透速度的垂直分量，視為平面二維穩(wěn)定流。略滲透速度的垂直分量，視為平面二維穩(wěn)定流。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG第四節(jié)第四節(jié) 海水入侵的形成機(jī)制海水入侵的形成機(jī)制（一）潛水含水層的海水入侵問題

17、（一）潛水含水層的海水入侵問題潛水水頭分布潛水水頭分布分界面海下高程分界面海下高程海水海平面海水楔ABXYCOA地下水過水?dāng)嗝?(1)qyxk12()()1(1)qqxYkk 1()()1qYak 0 x 0Y (1)2qxk 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG第四節(jié)第四節(jié) 海水入侵的形成機(jī)制海水入侵的形成機(jī)制（二）承壓含水層的海水入侵問題（二）承壓含水層的海水入侵問題紐曼推導(dǎo)咸淡水分解位置曲線紐曼推導(dǎo)咸淡水分解位置曲線22()0.55()qqYxkk 0.741qYk 0 x 0Y 0.2752qxk 海水海平面海水楔ABXYCOA承壓

18、水流向承壓水水頭0.025中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG第四節(jié)第四節(jié) 海水入侵的形成機(jī)制海水入侵的形成機(jī)制u 實(shí)際工作中咸淡水分界面的判別實(shí)際工作中咸淡水分界面的判別 咸淡水分界面是一個(gè)溶質(zhì)濃度介于海水濃度與陸地地咸淡水分界面是一個(gè)溶質(zhì)濃度介于海水濃度與陸地地下水濃度之間的過渡帶，成為咸淡水混合帶。下水濃度之間的過渡帶，成為咸淡水混合帶。 溶質(zhì)濃度達(dá)到某一規(guī)定值的部位視為海水入侵的標(biāo)志，溶質(zhì)濃度達(dá)到某一規(guī)定值的部位視為海水入侵的標(biāo)志，該濃度值的等值線作為咸淡水分界面。該濃度值的等值線作為咸淡水分界面。Cl-：城市地質(zhì)環(huán)境問題調(diào)查評(píng)價(jià)規(guī)

19、范（征求意見稿）城市地質(zhì)環(huán)境問題調(diào)查評(píng)價(jià)規(guī)范（征求意見稿）250mg/L總鹽度：總鹽度：15002000ppm 電導(dǎo)率與總鹽度關(guān)系：電導(dǎo)率與總鹽度關(guān)系：溴鈉比和咸化系數(shù)（輔助指標(biāo)）溴鈉比和咸化系數(shù)（輔助指標(biāo)）TDS()kEC（總鹽度）電導(dǎo)率（折算系數(shù)）中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG 在充分搜集和利用前人資料的基礎(chǔ)上，以地質(zhì)背景調(diào)在充分搜集和利用前人資料的基礎(chǔ)上，以地質(zhì)背景調(diào)查和遙感解譯為主體，結(jié)合應(yīng)用相關(guān)的勘探、測(cè)試手段及查和遙感解譯為主體，結(jié)合應(yīng)用相關(guān)的勘探、測(cè)試手段及GPSGPS、GISGIS等新技術(shù)，進(jìn)行必要的實(shí)測(cè)和監(jiān)測(cè)。等新技

20、術(shù)，進(jìn)行必要的實(shí)測(cè)和監(jiān)測(cè)。p 地質(zhì)背景調(diào)查地質(zhì)背景調(diào)查 區(qū)域地貌形態(tài)、巖性結(jié)構(gòu)、海岸性質(zhì)及變遷歷史。咸、區(qū)域地貌形態(tài)、巖性結(jié)構(gòu)、海岸性質(zhì)及變遷歷史。咸、淡水含水層的空間分布、地下淡水體與海水（咸水）體的淡水含水層的空間分布、地下淡水體與海水（咸水）體的接觸關(guān)系、地表水、地下水與海水之間的水力聯(lián)系、補(bǔ)排接觸關(guān)系、地表水、地下水與海水之間的水力聯(lián)系、補(bǔ)排關(guān)系和海水入侵通道、地下水位動(dòng)態(tài)變化。關(guān)系和海水入侵通道、地下水位動(dòng)態(tài)變化。u 海水入侵的調(diào)查評(píng)價(jià)海水入侵的調(diào)查評(píng)價(jià)第五節(jié)第五節(jié) 海水入侵的調(diào)查評(píng)價(jià)海水入侵的調(diào)查評(píng)價(jià)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies

21、-CUGp 遙感解譯遙感解譯 海水與淡水水域，分析海水入侵地下淡水的分布范圍。海水與淡水水域，分析海水入侵地下淡水的分布范圍。p 水文物探水文物探 查明海水入侵范圍，咸水、淡水分界面。查明海水入侵范圍，咸水、淡水分界面。 電測(cè)深法、電剖面法、自然電場(chǎng)法、激發(fā)極化法、瞬變電磁電測(cè)深法、電剖面法、自然電場(chǎng)法、激發(fā)極化法、瞬變電磁法、井中法、井中CT。p 地下水監(jiān)測(cè)網(wǎng)地下水監(jiān)測(cè)網(wǎng) 監(jiān)測(cè)地下水水位、水質(zhì)動(dòng)態(tài)及地面水體的水位變化，分析咸監(jiān)測(cè)地下水水位、水質(zhì)動(dòng)態(tài)及地面水體的水位變化，分析咸淡水入侵程度或確定淡水的臨界開采量。淡水入侵程度或確定淡水的臨界開采量。u 海水入侵的調(diào)查評(píng)價(jià)海水入侵的調(diào)查評(píng)價(jià)第五節(jié)

22、第五節(jié) 海水入侵的調(diào)查評(píng)價(jià)海水入侵的調(diào)查評(píng)價(jià)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUGp 綜合分析研究綜合分析研究 根據(jù)地質(zhì)背景調(diào)查、遙感解譯、地下水監(jiān)測(cè)、水文物探資料，根據(jù)地質(zhì)背景調(diào)查、遙感解譯、地下水監(jiān)測(cè)、水文物探資料，綜合分析造成海水入侵的自然因素和人為因素。綜合分析造成海水入侵的自然因素和人為因素。 查明海水入侵途徑，根據(jù)水化學(xué)分析、物探成果，進(jìn)行海水查明海水入侵途徑，根據(jù)水化學(xué)分析、物探成果，進(jìn)行海水入侵程度分區(qū)，分析海水入侵發(fā)展趨勢(shì)。入侵程度分區(qū)，分析海水入侵發(fā)展趨勢(shì)。海水入侵化學(xué)指海水入侵化學(xué)指標(biāo)與入侵程度等標(biāo)與入侵程度等級(jí)劃分級(jí)劃分第五節(jié)第五節(jié) 海水入侵的調(diào)查評(píng)價(jià)海水入侵的調(diào)查評(píng)價(jià)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院School of Environmental Studies-CUG實(shí)例介紹l廣西北海市（據(jù)廣西北部灣生態(tài)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查，（據(jù)廣西北部灣生態(tài)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查，2004）l萊州灣南岸（據(jù)徐建國(guó)，據(jù)徐建國(guó)，2004）7、海水入侵、海水入侵 通過地下水通過地下水監(jiān)測(cè)查明