莱州湾滨海平原咸水入侵分析与趋势预测——以山东省广饶县为例

文章以鲁北平原山东省广饶县为例,阐述了咸、淡水形成的地质背景、咸淡水变化带形成与演化;分析了大规模开发利用地下水引起的咸水入侵的历史与现状;采用非确定性模型方法对咸水入侵趋势进行了预测,提出了缓解咸水入侵的对策与建议。取得的主要认识和结论为:(1)鲁北平原自山前冲洪积扇向莱州湾滨海平原,地下水水质具有水平和垂直分带特征;(2)20世纪70年代中期大量开采南部地下淡水后,地下淡水水位持续下降,破坏了咸淡水之间的水动力平衡,北部咸水向南入侵,引起淡水咸水、机井报废等一系列环境地质问题;(3)预测结果表明,在不采取调控措施情况下,咸淡水界面以每年平均240m速度向南部推进;(4)人工回灌、营造淡水帷幕并减少淡水区开采量是防止咸水入侵的有效途径。     

珠江河口区地下水盐分空间变异特征分析

珠江河口区沿海冲积平原水动力条件差,随着几次海进海退的过程,地下储藏着大量的咸水。本文以广州南部地区地下水盐分为研究对象,以物探技术为主要方法,结合地下水TDS空间分布以及14C,分析地下水盐分的变异特征,并探讨了地下水盐分的来源以及珠江河口区地下水循环过程。结果表明:地下水盐分由研究区东部和西部向内陆减少,由北部向南部逐渐增高;地下水溶解性总固体（TDS）超过1 g/L的咸水分布面积约占研究区的75%;研究区地下水流场可分为两个子系统,南部受到海水入侵影响,地下咸水水力交换较差,北部咸水受到地表淡水和浅层地下水的补给后出现淡化现象。     

黄河三角洲水土盐形成演化与分布特征

在研究黄河三角洲形成与演化规律基础上,研究了浅层地下水赋存分布与水质特征以及土壤含盐量分布特征,重点探讨了地下淡水、微咸水形成与演化规律。主要认识和结论如下:(1)黄河三角洲是由黄河携带泥沙填海造陆而成,据三角洲形成年代,将黄河三角洲划分为古黄河三角洲、近代黄河三角洲和现代黄河三角洲;(2)近年来,人类活动成为影响河口三角洲发育不可忽视的因素;(3)黄河三角洲咸水含水层广布,浅层地下淡水和微咸水主要赋存在黄河现代河床、古河道带和决口扇高地;(4)黄河三角洲地下淡水、微咸水的分布与形成演化及土壤含盐量分布状况与三角洲形成的早晚、黄河河道的变迁、所处微地貌部位及现代河道与渠系分布等因素密切相关;(5)三角洲形成时间越晚,浅层淡水和微咸水分布面积越小,水量越贫乏。     

用氯和氢氧同位素揭示洋戴河平原地下水的形成演化规律

通过分析地表水和地下水中氯离子浓度和δD、δ¹⁸O值的空间分布特征,揭示了秦皇岛洋戴河平原地下水的形成演化规律.结果发现,洋戴河平原地表河水来源于中上游水库水和大气降水的混合,且河水沿程受到δD、δ¹⁸O值、氯离子浓度更低的支流或灌渠水补给,从而使δD、δ¹⁸O值、氯离子浓度呈现沿程逐渐降低的现象.山前丘陵区地下水主要接受大气降水的直接补给,洪积扇及山麓地带地下水受到了一定的蒸发作用影响,除了接受丘陵区地下水的侧向补给外,洋河附近地下水还受到洋河水库水的混合.研究区西部咸水带的地下水由上游地下水和大泥河地热咸水混合而成,地热咸水的混合比率约为13%,而东部咸水带的地下水由上游地下水、本地污水和地热咸水混合而成,地热咸水的混合比率不超过9%.在海水入侵区,地下水主要由本区地下淡水和海水(海水混合比率不超过10%)混合而成,并且受到了不同程度的地表水或农田灌溉水的补给,其中,浦河一带是地表水或灌溉水补给较为明显的地段.     

莱州湾东、南沿岸海(咸)水入侵的地下水水化学特征

莱州湾东、南沿岸地区是世界上具代表性的海水入侵区域之一,该地区有海水、埋藏卤水（古海水）两种不同的入侵类型。为揭示该地区地下咸－淡水过渡带复杂的水化学变化过程和地下淡水被侵染的机理,通过在典型地段咸－淡水过渡带的4条地下水观测剖面,进行了长期水化学监测分析。研究表明,现代海水、卤水在入侵过程中的地下水水化学特征有明显不同;地下水与含水岩层间的离子交换与离子吸附作用对咸水的地下入侵过程产生重要影响。     

唐海县咸(海)水入侵调查与防治方法探讨

随着高耗水农业的快速发展,城镇人口的急剧增加,加上持续的干旱,唐海县地下水长期处于超采状态,引起上覆咸水侵染地下淡水。分析1989—1998与2008年深层地下水氯离子浓度变化、1981—2007年咸水顶板埋深变化以及全县工农业布局,将唐海县划分为咸(海)水入侵的高度敏感区、较敏感区、一般敏感区和不敏感区,并进一步提出遏制咸(海)水入侵的措施。     

辽东湾滨海地区海水入侵分布及地下水化学特征分析

本文通过对辽东湾北部和东、西两侧滨海地区108个地下水井的监测数据进行分析,得出:(1)辽东湾海水入侵严重地区主要分布在辽东湾北部淤泥质海岸,其分布特点是严重海水入侵区、轻度海水入侵区由岸向陆呈带状分布;东西两侧以砂砾质海岸为主,局部地区海水入侵较重,大部分地区海水入侵较轻;(2)辽东湾地下水化学类型可分为五种类型,其分布特点是由岸向陆呈带状分布,规律明显,反映了海水入侵分布特征。氯化物型一般分布在微咸水至咸水区,重碳酸盐氯化物型或氯化物重碳酸盐型、重碳酸盐氯化物硫酸盐型或氯化物重碳酸盐硫酸盐型分布在微咸水向淡水过渡区,硫酸盐重碳酸盐型或重碳酸盐硫酸盐型、重碳酸盐型主要分布在淡水区。     

秦皇岛洋-戴河滨海平原海水入侵过程水文化学识别

为了查明洋-戴河滨海平原地下水咸化的主要因素和海水入侵机理,本文采集了不同类型水样(河水、浅层淡水、微咸水、雨水、海水和深层水),通过对该地区不同水体的水化学特征、离子比、吉布斯图、氚氧同位素组成以及矿物相平衡状态进行分析,研究了洋-戴河滨海平原海水入侵区不同水体的水文地球化学作用过程。结果表明:洋-戴河滨海平原河水和浅层淡水的演化主要以岩土风化-溶滤作用为主,在此过程中也受到了蒸发浓缩作用的影响;微咸水的形成主要受浅层淡水与海水的混合作用和浅层淡水的蒸发浓缩作用控制;局地地下水咸化可能受到了深部地下热水的溢流补给(Q06水样),部分深层地下水也受到了海水混入(Q35水样);基于海水的混入比例和矿物饱和指数SI分析,揭示了浅层淡水与海水的混合作用过程中最高海水混入比例为4.35%,期间主要发生了Ca、Na离子交换;不同水体中,方解石、白云石基本处于饱和状态,石膏、无水石膏和岩盐均未达到饱和状态。     

辽宁营口滨海地区海水入侵特征研究

本文通过18个观测井内主要9种离子浓度,对辽东湾东部营口沿岸海水入侵的分布特征进行了分析,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3大类型。①Na+—Cl-型:沿海岸呈条带状分布;②Cl-·HCO3-或HCO3-·Cl-型:分布于前者之上的陆域,从北至南连续带状分布,北部较宽,中部较窄;③HCO3-型(阳离子为Na+·Ca2+):分布于远离海岸的陆域松散沉积层中,北部为大面积成片分布,南部缺失。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。     

淡水帷幕形成规律研究

通过染色和摄像技术成功地在室内１０００×２００×２０ｍｍ的砂槽内模拟了均质条件下淡水帷幕的形成和发展过程。在３个不同的回灌流量和３种不同的咸水浓度（１、５、１０ｇ／ｌ）的人工回灌条件下,咸淡水界面呈现出现良好的突变界面特征;淡水帷幕的形成主要受回灌流量的影响,咸淡水密度差对其影响很小;帷幕的形成呈现出良好的规律性,其纵向横向发展与回灌时间的关系可分别用幕函数和线性函数来近似。     

咸-淡水界面水敏性的机理与应用研究

通过对咸淡水界面水敏性的机理研究,表明盐浓度和水流速度变化引起多孔介质中微粒的膨胀,运移/沉积是导致咸-淡水界面渗透性变化的客观基础.另外,文章还综合论述了渗透性的变化在石油、岩土、环境和化学工程领域的应用及发展状况.指出咸淡水界面水敏性的研究对防止海水入侵具有重要的现实意义.     

莱州湾南岸平原浅埋古河道带及冲洪积扇地下水水环境

通过野外实地调查和水化学监测，将莱州湾南岸平原浅埋古河道带及冲洪积扇浅层地下水水化学环境分为３大区域，即北部的全咸水区、中部的咸淡水过渡区和南部的全淡水区．在３个系统的浅埋古河道带内的全淡水区，仍有水化学特征的南北向差异．浅层地下水水化学特征具有年内及年际变化规律．人类应合理开发利用地下水资源，防止咸水入侵和人工污染，保持良好的地下水水环境     

河北沧州地区地下水中盐分的时空演化及其机理探讨

沧州地区多年来大量开采深浅层地下水,破坏了咸淡水层的界面,并导致咸水面下移,对下部含水层有较大的影响。本文以沧州地区地下水中的盐分为研究对象,在历史资料收集分析、野外水文地质调查、取样测试分析的基础上,对比分析了历史阶段和现阶段地下水TDS的空间分布规律,探讨了沧州深层和浅层地下水中TDS的空间分布特征、演化特点及成因。结果表明:从1980年到现在30余年,沧州地区深、浅层地下水的TDS均呈升高趋势,浅层水TDS高的区域从滨海向区域中部延伸,深层水TDS仍为滨海中部西部;补给量减少是浅层地下水TDS增大的主要原因,深层地下水开采是深层地下水TDS增大的主要原因。可通过有效解决深层地下水超采问题,同时,对TDS高的微咸水和咸水进行综合开发利用等措施来改变沧州区域地下水TDS升高趋势。     

咸淡水界面上含水介质的水敏感性研究

在野外水文地质调查的基础上,采集大沽河下游咸水入侵区砂样,通过室内渗流柱咸淡水驱替试验,分别研究了盐度突变和渐变条件下咸淡水界面上含水介质的水敏感性.研究结果表明,在盐度突变条件下含水多孔介质的渗透系数下降了50.0%,而在盐度渐变条件下渗透系数只下降了25.1%,溶液盐浓度递减速率越快则渗透性降低程度越大;随着渗透时间的延长,渗透系数可降低1～3个数量级,且渗透性的降低具有不可逆性.另外,本区渗透性发生变化主要是由伊利石、高岭石和绿泥石这些非膨胀性粘粒在渗流柱内迁移和沉积引起的.     

地质封存中CO2溶解度的测量与模型研究进展

近年来CO<,2>引起的温室效应受到了越来越多的重视,将CO<,2>注入地下咸水层是CO<,2>减排的选择之一.通过准确测量CO<,2>在地下咸水中的溶解度,可以估算出CO<,2>的地质存储量.文章对CO<,2>在纯水和盐水溶解度的测量方法以及热力学模型进行了综述,并根据前人实验数据总结得出CO<,2>在纯水、NaCl...     

涡河流域中部地区地下水化学特征及其成因分析

地下水是涡河流域中部地区重要的供水水源,但普遍面临着污染及水质异常等问题.本文在调查采样的基础上,综合运用数理统计、Piper三线图、Gibbs图和离子比值等方法对不同深度地下水的水化学特征及其形成机制进行分析和探讨.结果表明：①研究区地下水总体为弱碱性水,不同深度地下水中的优势阴、阳离子均为HCO₃^-和Na⁺.浅层地下水的水化学类型以HCO₃-Ca·Mg和HCO₃-Na·Mg型水为主,中层和深层均以HCO₃·SO₄·Cl-Na型水为主.②基于含水层沉积环境差异及水-岩作用强度不同,地下水化学成分出现明显的垂向差异.随着深度的增加,地下水中TDS、Na⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-和HCO₃^-平均质量浓度均呈现先增大后减小的趋势,Ca²⁺平均质量浓度呈逐渐降低趋势.③地下水水化学特征的形成受水-岩相互作用、阳离子交换作用和人类活动的共同影响,以水-岩作用为主.水-岩作用以含钠硅酸盐溶解作用为主.人类活动普遍对浅层地下水影响较大,对中层和深层地下水影响较小.④区内深层地下水水质明显优于浅层和中层地下水,为避免增加地面沉降及中层微咸水向深层淡水越流的风险,建议合理布局深层地下水开采井,并合理调控取水量.     

山东省海水入侵对生态环境的影响

山东省海水入侵对生态环境的影响山东社会科学院侯效敏济南市环境保护科学研究所宋德勇山东省农业环境保护监测站季明川海水入侵是沿海地区气候干旱、地下淡水补给不足和人为超采地下水等原因使海水向内陆入侵的一种环境变化现象，是沿海地区现代社会经济发展中所发生的一...     

南水北调典型受水区浅层地下水水化学特征及成因

以邯郸黑龙港平原作为典型受水区,运用描述性统计、Piper图、离子比例分析、饱和指数和氯碱指数等方法,开展浅层地下水水化学变化特征及其成因分析研究.结果表明:南水北调中线工程通水后浅层地下水总体上由咸水向微咸水转化,浅层地下水水质的改善与水位恢复存在密切的相关性;6月和12月浅层地下水主要水化学类型分别是Na-SO₄-Cl型和Na-HCO₃型.蒸发岩(岩盐、石膏和芒硝)和碳酸盐岩矿物(方解石和白云石)的溶解/沉淀作用控制着浅层地下水主要离子浓度的变化.大部分区域发生了正向阳离子交换作用,而地下水位降落漏斗区或钠离子浓度相对富集区域则主要发生了反向离子交换作用.工业和生活污水排放、农业化肥使用可能在一定程度上造成部分浅层地下水的污染.研究结果对南水北调中线受水区地下水资源可持续开发利用和环境保护具有重要意义.     

闽江河口淡水、半咸水沼泽土壤碳氮磷分布及计量学特征

以闽江河口区淡水、半咸水短叶茳芏沼泽湿地为研究对象,于2013年11月~2014年8月分季节采集表层土壤样品,研究土壤有机碳(SOC)、总氮(TN)、总磷(TP)含量时空变异格局及其计量学特征,并同步观测相关环境因子.结果表明,淡水、半咸水沼泽土壤SOC、TN、TP含量范围分别为(18.24~28.36,1.44~2.24,0.45~1.01)(14.96~26.19,1.55~2.45,0.67~1.18)g/kg.淡水沼泽土壤各元素含量均具有明显的垂直变化规律;而半咸水沼泽除TN含量垂直变异明显外,其他各指标则表现为波动变化的特征.淡水、半咸水沼泽土壤C/N、C/P、N/P均值分别为12.41±1.22,29.77±6.76,2.40±0.47以及10.89±1.09,24.92±3.80,2.29±0.25.方差分析显示,各指标含量在两个沼泽均存在显著空间差异.两个沼泽土壤SOC、TP、C/N、C/P均与土壤pH和EC呈显著相关关系,而与含水率和容重相关性不显著;土壤C/N均与粉砂粒和砂粒呈极显著相关关系;土壤SOC、TN、TP含量对C/N、C/P、N/P影响显著.淡水、半咸水沼泽土壤营养元素含量分布特征是水动力学作用、外源物质输入、植物生产力和人类活动等多因子综合作用的结果.     

海水入侵区含水层中原核微生物多样性和群落结构特征及其意义

海水入侵引起的地下水咸化是沿海地区面临的主要自然灾害之一,并由此产生了强烈的物理化学梯度变化,严重影响了原生态环境. 为研究海水入侵影响下含水层微生物的多样性和群落结构,揭示海水入侵对原位微生物群落的环境影响,采用基于高通量测序的微生物群落分析方法,对珠江三角洲含水层中微生物群落多样性和结构组成进行表征和比较,并探讨微生物群落对环境变化的响应. 结果表明:研究区地下水中微生物群落主要分属于47个原核微生物门类,其中最丰富的门是变形菌门(Proteobacteria),其次是厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes),而古菌的群落结构以奇古菌(Thaumarchaeota)和广古菌(Euryarchaeota)为主,且Thaumarchaeota和Euryarchaeota在高浓度咸水中丰富度更高. 不同盐度梯度下微生物群落之间共有的OTUs占比为59%,在一些高浓度咸水样品中存在大量的脱硫弧菌属和甲烷球菌厌氧微生物. 虽然微生物群落的多样性并不完全与盐度梯度一致,但在溶解性总固体(TDS)浓度大于1 g/L的含盐地下水中,微生物群落的多样性随盐度的增加而增加. 典范对应分析(CCA)表明,TDS和总氮(TN)是影响微生物群落分布最显著的环境因子. 研究结果为进一步揭示海水侵蚀下的地下水中微生物群落的结构及其环境相互作用奠定了基础.