大沽河地下咸水抽咸注淡原位试验研究

大沽河下游截渗墙的修建有效地阻止了滨海咸水向地下水源地的入侵,但是截渗墙内侧局部滞留的地下咸水仍然影响着地下水的开采。为了进一步修复滞留的地下咸水,本文选取大沽河下游截渗墙以北1.2km2咸水含水层为示范区,通过"抽咸注淡"原位试验,人工修复地下咸水。试验结果表明:抽水井群抽出地下咸水引起地下水的运移;注水井群形成淡水帷幕,阻止东侧高电导率咸水的对流,同时注入的淡水对地下咸水进行驱替与淡化,加速咸水体的排出。"抽咸注淡"技术能够有效修复地下咸水体。     

截渗墙渗漏对黄水河下游地区地下水水质的影响研究

黄水河流域自20世纪70年代后期发生海水入侵,地下水库截渗墙的修建有效阻止了截渗墙两侧的水力联系,同时使截渗墙以南地区残留了一定区域的咸水体,由于地下水库截渗墙建造年数已久,存在出现渗漏的可能性,仍会影响黄水河地区地下水资源的开发利用。本文利用Visual MODFLOW中的SEAWAT模块建立变密度地下水流模型与溶质运移三维耦合数值模型,基于校准好的模型,预测了不同截渗墙渗漏位置对黄水河下游地区地下水水质的影响程度。结果表明：(1)截渗墙东部渗漏对研究区地下水氯离子浓度的影响最大,海水入侵面积与现状年相比增加17.58%,中部渗漏和西部渗漏时海水入侵程度相近。(2)当截渗墙出现渗漏时,距离墙体越近的地下水井受其渗漏的影响越大,且靠近某一处渗漏位置的地下水井受其他两处渗漏的影响较小。(3)与截渗墙下部渗漏相比,上部渗漏时研究区地下水氯离子浓度更高。该预测结果可为黄水河下游地区未来地下水资源管理提供依据。     

潮汐波动对潜水含水层海水入侵规律的影响研究

滨海潜水含水层的海水入侵过程会受到潮汐波动的影响。本文基于OpenGeoSys科学模拟软件,以动态潮汐边界作为海相边界,建立斜坡海滩潜水含水层海水入侵的二维剖面数值模型,探讨了潜水含水层水位波动及盐度运移规律,突破了传统海水入侵数值模拟过程中忽略潮汐影响的局限性。结果表明:潮汐作用改变了传统海水入侵模型的盐度分布规律及淡水排放通道;在定流量内陆边界条件下,潮汐作用会缩短盐水楔在淡水中的扩散距离,减缓了海水入侵的程度。本文有效地解决了数值模拟时考虑复杂海相边界时遇到的问题,通过数值模拟进一步揭示了潮汐波动影响下的海水入侵机理。本文的研究成果为合理优化开采地下淡水资源、定量评价与防治海水入侵提供科学的理论依据。     

水库对海岸带海水入侵影响的数值模拟研究

修建海岸水库是满足滨海地区淡水资源的保障的一个重要方式,为了进一步分析海岸水库的建立对滨海含水层的海水入侵的影响,采用SUTRA(saturated-unsaturatedtransport)模型建立具有代表性的二维海岸模型开展定量和定性研究,结果表明:潮汐作用抑制底层盐水楔的入侵,加快海陆物质交换;实例中计算表明建坝后,海岸水库坝体的建立加剧了海水入侵;水库水位在平均海平面以下时,潮汐动力因素占主导,海水入侵严重且随着水位抬高,海水入侵程度基本保持不变,应注意海水入侵的防治;库区水位在平均海平面以上时,海水入侵程度随着库区水位的抬高而减少,可以调节水库水位进行滨海含水层的海水入侵的防控;海岸水库在建设中存在一个控制水位,当水库水位在控制水位以上,库区水体盐度和含水层淡水储量能得到保证;库区高水位时内陆物质运移时间较长,运移区域较广,氮类污染物易在库底含水层堆积,需重视含水层的地下水污染防治。     

截渗墙作用下滨海地下水渗流与排泄特征

截渗墙的修建是防治滨海含水层中海水入侵的有效手段,然而它对地下水渗流和排泄的影响是被忽略的.本文通过建立场地尺度的数值模型,模拟了海水入侵的动力学过程,以地下水流速和流量为指标定量评价了截渗墙结构对地下水渗流和排泄的影响.研究结果表明,截渗墙条件下的地下水排泄量呈现先上升后下降的趋势,并在墙体下方形成高流速区域,但地下...     

潍北平原卤水入侵层位识别及垂向分布时空特征

通过在年内枯、丰水期对咸水入侵锋线处的地下水进行分层监测和取样,利用水化学和稳定同位素测试结果,分析惰性示踪剂和反应示踪剂的空间和时间变化特征。结果表明：从卤水入侵的空间分布特征上,浅表层地下水与卤水入侵的相关性较差,卤水入侵主要发生在浅层和中层地下水含水层中、深层地下水入侵程度相对较弱;不同地区入侵层位存在差异,弥河冲洪积扇入侵层位为浅表层及浅层,白浪河冲洪积扇入侵不明显,潍河冲洪积扇入侵层位为中深层。在平面上呈现南部偏淡、中部为卤水分布区、北部为海水的分布形态。淡水样品呈现中深层咸水入侵为主导的现象。咸水入侵呈现顺层楔形入侵,局部发生一定程度的越流入侵,即下部地下咸水入侵上部地下淡水。从卤水入侵的时间分布特征上,枯水期时咸水入侵在垂向上呈现楔形态势,丰水期时20～50 m的主要入侵层位的淡水向滨海推进,浅部和深部的入侵仍然在持续进行,深层水咸水入侵程度更高。本研究加深了对潍北平原咸水入侵的认识。为了进一步探明咸水入侵的周期性规律,进行水文地球化学长期分层监测十分具有必要性。     

海水入侵机制及因素分析

通过山东沿海地下咸淡水突变界面位置与地下淡水位动态的相关分析发现,一旦地下淡水位发生变化,成淡水突变界面就会发生相应位移,即地下淡水位升高时,成淡水突变界面向海侧移动,反之则海水向陆地地下入侵,与Ghyben-Herzberg成淡水界面模型基本相符。分析了自然因素中引起海水入侵的基本条件,但最终导致海水入侵发生发展的是人为因素——过度超采地下淡水、采补失调及其他人为活动影响。     

江苏盐城滨海地区浅层地下咸水的水盐来源及咸化成因

江苏盐城滨海地区浅层地下咸水对区域水资源利用和生态环境保护具有重要影响,为了查明浅层地下咸水的水盐来源及咸化成因,于2018—2019年采集了研究区河水、雨水、海水、地下淡水、微咸水及咸水等不同类型水样,对水样的水化学组成、离子比、Piper三线图、氢氧同位素组成及14C测年结果进行了分析,结果表明：① 潜水与第Ⅰ承压含水层地下水均以咸水为主,潜水含水层上部存在埋深小于10 m的淡化层,向海方向分布有淡水、微咸水、咸水水质类型。② 潜水与第Ⅰ承压含水层地下水主要来源于全新世暖期降水补给,盐分来源于强烈蒸发浓缩后的古残留海水。③ 潜水淡化层地下水主要来源于现代时期降水补给,盐分来源于岩盐和铝硅酸盐矿物的溶解,废黄河口部分地区地下水咸化主要受海水入侵影响。     

青岛沿岸海(咸)水入侵灾害的成因与现状

海(咸)水入侵倒灌是各沿海城市的主要地质灾害之一。青岛市位于黄海之滨,海岸线绵长,海水入侵主要发生在辖区内主要河流的入海口周围。主要原因是入侵区附近地下水开采量过量,引起海水、古海水或高矿化地下咸水沿含水层向陆地方向侵入,从而侵染了地下淡水资源。论述了灾害成因机理及严重危害性,并提出相应的防治措施。     

天津市海水入侵调查研究

海水入侵是一种由人类经济活动和自然环境变化共同引发的地质灾害。本文以天津市2018-2022年海水入侵监测数据为基础,运用矿化度、氯离子浓度等指标作为判别方法,调研本市海水入侵现状。结果表明,有2个监测站位为严重入侵,地下水水质为咸水;2个站位为入侵,水质为微咸水;1个站位为无入侵,水质为淡水。通过计算,2021年海水入侵距离最大。最后,本文根据天津市沿海地区的特点,针对性地提出了海水入侵的治理措施。     

辽东湾西部滨海地区海水入侵研究

通过对19个观测井2年定期、连续的水位观测,以及水质主要9种离子浓度分析,阐述了辽东湾西部沿岸海水入侵的分布特征。根据海水入侵区地下水中主要离子浓度与地下水的相关关系,总结了随着海水入侵的发展地下水化学类型的变化。地下水化学类型分为5大类型:Na+-Cl-型、Cl-.HCO3-或HCO3-.Cl-型(阳离子为Ca2+.Na+)、HCO3-.Cl-.SO42-或Cl-.HCO3-.SO42-型水(阳离子为Ca2+)、SO42-.HCO3-型(阳离子为Na+.Ca2+)、HCO3-型(阳离子为Ca2+.Na+)。该区地下水水化学类型呈带状分布,类型变化规律明显,反映了海水入侵分布特征。当淡水开采时,水位降深越大,微咸水入侵强度越大。控制淡水开采是防止微咸水入侵的主要措施。     

海水垂向入侵问题研究进展

随着全球气候变暖,风暴潮在沿海地区的频率和强度均可能增长,由此引发的海水垂向入侵可能会造成大面积的含水层淡水咸化。同时,由人类活动引起的沿海虾塘咸水养殖规模日益增长,由此引发的咸水垂向入侵可能会导致沿海地区地下水水质及生态环境的恶化。虽然已有一部分学者在海水(咸水)垂向入侵的研究中取得了成果,但由于海水(咸水)垂向入侵过程复杂,其对地下水咸化及恢复规律依然有待深入研究。文章阐述了海水垂向入侵的危害及前人的研究办法,总结了他们的研究成果并得出了海水垂向入侵的影响因子,指出了洪水和养殖活动对沿海地区含水层的威胁。得出的结果如下:研究海水垂向入侵常用的方法包括室内试验和数值模拟;海水垂向入侵主要与地形地貌、含水层性质和水文气象条件有关;虾塘养殖等人类活动可能会成为垂向咸水入侵的潜在来源。建议未来在海水垂向入侵研究中将多种现场观测实验方法结合起来。数值模拟应注重与现场观测实验数据相互验证,模型简化的方式有必要仔细考虑。虾塘养殖等人类活动可能造成的垂向咸水入侵问题应更多地受到关注。     

基于FVCOM的虎门水道盐水入侵三维数值模拟

采用不规则网格有限体积近岸海洋三维模型FVCOM(finite volume coastal ocean model),对2001年虎门水道至伶仃洋的盐水入侵现象进行数值模拟,并采用多个站的实测潮位、盐度对模型进行了率定和验证,然后对其水动力特性、盐度的时空变化规律及其垂向分层现象进行分析。结果表明,水位的模型预测值与实测值之间的相关系数达到0.93以上,绝对平均误差小于0.1m;盐度模拟的相对误差能控制在10%以内;大虎站表底层的流向较为一致,盐度表现出明显的分层现象;而漳澎站多次出现表底层流向相反的情况,盐度的垂向混合较充分;文章构建的模型能够较好地模拟盐水入侵的最大距离,虎门水道大潮时入侵距离和强度均大于小潮时,盐水楔活动受潮流强弱变化影响显著。     

直流电阻率法在洋戴河平原海水入侵识别中的应用

海水和淡水之间的显著电性差异使得直流电阻率法可用于识别和监测海水入侵。洋戴河平原不同海水入侵程度含水层,其电阻率呈现出显著分异,一般规律为：严重入侵（<5 Ω∙m）,轻度入侵（5～13 Ω∙m）,未入侵（13～150 Ω∙m）。结合水文地质钻孔资料,依靠含水层电阻率分布识别海水入侵。结果表明,洋戴河平原部分地区海水入侵进程具有明显的季节效应,由于农灌开采地下水导致6月海水入侵程度较为严重,3、11月海水入侵程度相对较弱。研究区滨海浅层地下咸水（微咸水）区主要分布在河道两侧,并向周围抽水灌溉区发展,其主要来源是海水沿河床入侵后形成的混合咸水以及灌溉回归水。现有的措施已经对海水入侵发展起到了一定的减缓作用,但仍需加强典型地段的防治。     

山东北部泥质海岸带白浪河地区地下水水化学演化过程

莱州湾沿岸是中国海(咸)水入侵典型区域之一,受多次海侵海退事件影响,形成了复杂的地下含水系统。为探究其地下水系统水化学特征及演化规律,对比分析白浪河地区内地下水的水化学特征及主要离子的变化规律,研究了不同分区的水化学演化过程。结果表明,内陆的咸水主要由淡水/卤水混合形成,滨海的咸水主要由淡水/海水混合形成。现存卤水在形成过程中发生了淡水的混入,水岩相互作用和阳离子交换在一定程度上改变了卤水的水化学组成。矿物饱和指数结果表明,不同分区的地下水体中,方解石和白云石基本处于饱和状态,岩盐均未达到饱和状态,石膏仅在卤水中达到饱和状态。从陆到海,地下水系统中发生的阳离子交换过程不同,淡水区和微咸水区浅层的地下水主要是水中的Ca2+与含水介质吸附的Na+交换,而其他分区的阳离子交换过程与之相反。     

滨海地区咸淡水界面上含水介质水敏感性的实验

根据野外水文地质调查和研制的实验装置,在大沽河下游采集砂土样品,采用有机玻璃土柱进行咸水和淡水驱替试验,并通过盐浓度的突变和渐变来研究咸水-淡水界面的水敏感性。研究结果表明,当淡水驱替咸水时,含水介质的渗透性降低64%;但是,随着含盐量逐渐降低,渗透性降低缓慢,其降低幅度为50%;盐度降低越快,其渗透性降低的的速率越大。此外,观测到渗透性随着时间明显降低,而且这种降低是不可逆的。由于流入液含盐量的迅速降低,从含水介质释放的黏土颗粒(伊利石、高岭土和绿泥石)产生运移和截获,最后导致渗透性的变化。     

大沽河下游地区地下咸水的水化学特征及成因

大沽河下游地区存在大面积咸水体,为了查明咸水体盐分的来源,揭示地下水咸化机理,于2017年4、8和10月在大沽河下游地区采集地下水样品,对其进行研究。现场原位监测地下水的水位、水温、电导率和总溶解性固体等,并采集水样进行主要水化学离子测定。用数理统计法、吉布斯图解法、主要水化学离子比值法以及卤族元素比值法对地下水样进行综合分析,分析地下水化学分布特征,识别出地下咸水的盐分来源;并结合古地理、地质和水文地质资料,研究其咸水形成机理。结果表明:(1)研究区由西北向东南方向,TDS和Cl浓度均逐渐升高,水质由淡水逐渐向盐水转化,地下水的优势阴离子类型沿着HCO_3型→HCO_3·Cl型→Cl·HCO_3型→Cl型变化,大部分地区的阳离子以Na^+占主导地位。(2)研究区内地下淡水受到岩石风化-溶滤和蒸发浓缩的共同影响,地下咸水的形成主要受到与海水的混合作用控制,还受到阳离子的交换吸附和矿物溶解作用的影响。(3)综合Br/Cl和I含量,证实了研究区存在着海相沉积地层的溶解作用,这是研究区东南部地下咸水的重要盐分来源。     

基于GIS的海水入侵可视化系统的设计与开发--以秦皇岛选定地区为例

秦皇岛地区由于海水入侵引起了区域环境的严重破坏。文章提出了建立基于G IS的海水入侵过程可视化系统,通过调用M ATLAB实现数学模型的数值解及其在G IS平台上的显示,实现了地下水位二维等值线、三维等势面以及标示性离子浓度场的动态显示,为海水入侵的研究提供了新方法、新思路。     

晋江海域海水淡化排海盐度场三维数值模拟

本文运用MIKE3数值模拟软件,建立了晋江海域海水淡化排海三维温、盐扩散模型,模拟了不同潮期、潮时盐度的水平和垂直方向扩散情况。结果表明,浓海水排海后盐度分布受水位和流速的影响,水位越高、流速越大,稀释和扩散作用越明显,在垂向上的扩散距离越小。规模20万t/d海水淡化工程浓海水排放对附近海域盐升的水平影响在几百米范围内,垂向影响在3 m以内,且随着水位和流速的增加在水平和垂向上能够较快稀释扩散,在附近不存在环境敏感区的情况下,不会对海洋环境造成显著影响。     

山东省海岸工程可持续发展的若干问题

从风暴潮、黄河口治理、海水地下入侵与咸水侵染、海岸及沿海污染、沿海滩涂与黄河三角洲开发、海上交通和港口发展、海岸和海上石油开采、海岸工业基地建设、沿海旅游和海岛开发 ,以及沿岸淡水资源开发与海水利用等 1 0个方面 ,对山东省海岸工程的可持续发展问题进行了分析和讨论 ,并针对具体问题 ,提出了解决可持续发展问题的对策与措施。