广东湛江开发巨型盆地防治海水入侵研究

项目来源：国土资源部定向基金项目 项目编号：地技发97-034 起止时间： 1998年2月-2000年12月 项目负责人：梁彬 主要完成人：梁彬关碧珠崔光中(中国地质科学院岩溶地质研究所) 揭江、唐祚旺(广东省地质矿产局水文工程地质一大队) 承担单位：中国地质科学院岩溶地质研究所 协作单位：广东省地质矿产局水文工程地质一大队 湛江市是我国首批对外开放城市，又是大西南的主要出海门户和我国南海主要的海军基地。该市自50年代开采地下水以来，地下水开采量逐年增加，中、深层承压地下水逐年下降，降压漏斗范围不断加深和扩大，特别是近年来随着特区城市建设及经济发展，大量开采承压地下水(1995年开采量已达51×104m3/d)，中、深层承压水漏斗中心水位已分别低于海平面23m和20m多，因而面临海水入侵的威胁。本研究的主要目的是制定典型滨海特定地区开发承压地下水防止海水入侵对策，以为湛江市合理、有效选择供水方案提供科学依据。研究成果对沿海松散岩类复式含水层系统规模性开发滨海承压水系统防海水入侵具有重大学术价值和广阔的应用远景。研究成果主要有： (1) 取得有关“滨海地区承压水开采压力场二次转换”理论的实践性突破 针对湛江自流盆地多年开采，形成低于海平面的负压区，但海水仍未侵入承压含水层，两者间存在不连续界面。根据“滨海区承压水开采压力场二次转换”系统分析理论，建立多层结构拟三维防海水入侵承压水流模型，改变对滨海地区地下水资源评价一般采用水质三维模型求咸水移动界面的做法，通过系统分析及数值模拟，调控承压水流场，求得防海水入侵状态下最优开采方案的满意结果，大大节省评价的工作量，不仅具有实践重要意义，而且还进一步发展了“滨海区承压水开采压力场二次转换”理论。 (2) 对承压水开采场的系统分析，深化对湛江自流盆地水循环机理的认识，为有效防止海水入侵提供可靠的科学依据 ①系统微结构分析：以平面及垂向(不同标高段)详细研究滨海地段工程地质浅钻信息，找出潜水及浅层微承压水层与海域接触带内的隔水层透镜体的分布规律，以及地下水向海排泄和海水可能入侵的地段； ②系统的流场分析：在划分出四个含水层组基础上，分析多年来大量的分层水压动态观测信息，取得由于开采中深层承压水所形成的人工流场，已产生低于海平面的三维负压区，但浅层微承压水目前仍保持正压状态，此层即是防止海水入侵中、深承压水层的保护层，而防海水入侵的关键是必须保证浅层微承压水层能持续保持正压等重要认识。 ③系统的均衡分析：分层均衡结果，找出以往入渗补给量计算偏大原因，即降雨入渗经过玄武岩的分段排泄和溪沟的高位排泄，有效进入承压含水层已大打折扣；平面均衡分析，肯定太平镇是有开发潜力地段、改变原认为东海岛有潜力可挖的误解，必须维持该岛现有的大面积有效入渗，保证承压水负压区不能往外海扩展延伸，是防海水入侵措施的新认识。 ④系统的化学场、同位素场和水温场的分析：目前中、深层承压水水质仍处于未受人为开采、干扰的背景状态，仅浅层水个别地段因受自然环境(海潮或人为污染影响)，水质有咸化现象；同位素场和水温场则与地下水赋存状态、循环条件及构造断裂有关。 ⑤系统分析的计算机软件开发：保证对复式四个含水层组合系统的数值模拟计算的实施，使上述系统分析得到定量化，为本项目提供可靠的技术支撑。且所建的数学模型仿真性高，模拟开采状态下人工流场耦合性良好。数值模拟基本工作量：计算层4层、节点数每层613个、面元数每层1137个。模拟方法的改进使模拟软件功能在数值模拟技术方面具可推广性。 (3) 确定防海水入侵的可采承压水资源，中层可采量＜34.41×10４m３／d、深层可采量＜35．26×10４m３／d，新辟太平水源地允许开采量＜30×10４m３／d。 今后，对湛江地下水盆地应进一步完善保护层(浅层微承压水)监测系统，以便同时掌握开采层负压区空间状态的变化，为实行优化开采地下水及地下水资源管理提供科学依据。