周 宇

（辽宁省河库管理服务中心（辽宁省水文局）,辽宁 沈阳 110000）

海水入侵是滨海区地下咸水或海水在人为或自然因素作用下向陆地方向不断扩侵,破坏淡水资源和海水-淡水平衡,并对入侵区内工农业生产和人畜生活用水造成影响的过程或现象,这种地质灾害是由流体移动所引起的[1-2]。近年来,受人类活动影响海水入侵逐渐成为现代社会面临的重要环境问题,特别是沿海地区面临着日益严峻的海水入侵形势[3]。世界各国沿海地区都在一定程度上存在海水入侵的现象,给当地经济建设和可持续发展带来严重制约。

锦州市是我国北方严重缺水城市之一,自1980年以来锦州沿海地区因过量开采地下水导致了海水入侵现象的发生。近几年海水入侵日益严重,尤其在大小凌河扇地,随着经济的发展取水量不断加大,扇地内采补严重失衡,地下水位下降,取水漏斗不断加深和扩大,海水入侵严重地威胁着锦州工业生产和人民生活用水安全,为此有必要全面调查分析海水入侵现状及成因。

1 研究区概况

1.1 气象特征

锦州市地处辽宁省西南部,海岸线124 km,近海水域12万hm2,总面积10301 km2。研究区属暖温带半湿润气候,降雨时空分布不均,年均降水量567 mm,其中60%～70%发生在夏季,高温高湿、雨水集中,年均气温7.8℃～9.0℃。

1.2 水文地质特征

研究区处华北地层区,属新华夏构造体系,第二巨型沉降带与第三巨型隆起带过渡区,地层发育出露齐全、岩体广布、地质构造复杂。低山丘陵区出露地层以晚期居多,变质岩分布面积相对较小,碳酸盐岩呈条带状分布,砾岩、页岩覆盖于各构造盆地。第四纪相对比较发育以黄土及黄土状堆积为主,河流两侧发育冲积、冲洪积物。山丘表层多为黄土及风化岩土,下部均由花岗岩、片麻岩、混合岩、火山碎屑岩等变质系组成。平原区多由亚粘土及含砾中粗砂组成。

水量丰富区主要分布于大凌河、小凌河、女儿河、百股河扇地及边缘地段,主要含水层岩性为冲洪积,河砾卵石,沙砾石,砂碎石等渗透性较好,含水层厚10 m～50 m。水量贫乏区、带状或零量分布山前一带,含水层岩性为沙砾石混土及沙砾石、砂碎石透镜体含水层1 m～5 m。

2 海水入现状

2.1 海水入侵范围核定

本文主要通过收集资料、化验监测井氯离子浓度以及引发问题调查3种方法来确定海水入侵范围[4-6]。

2.1.1 收集资料方法

（1）收集水利部门以往监测与评价成果、海侵普查及研究项目资料。收集2003年地下水大规模开发利用前（或已有更早时间的相关资料）、2011年海侵监测站监测数据成果及海侵区范围图。地下水大规模开发利用前的相关资料可以参考2003年辽宁省沿海地区海水入侵普查报告（或已有更早时间的相关资料）。

（2）收集国土资源部门和海洋渔业部门的监测、调查评价资料。国土部门主要是地质环境监测站；海洋渔业部门主要是海洋渔业厅的下属单位进行海侵监测,每年海洋渔业厅发布上一年的《海洋环境状况公报》。

2.1.2 实际监测方法

通过化验地下水氯离子浓度确定海侵区范围的方法是确定海侵区范围的通用方法,优先采取此方法。为了调查海水入侵区,需要在海岸线范围内科学合理的确定调查区,所以海水入侵调查范围要比海水入侵范围大的多,需要全范围、高密度的井点监测资料,具体的调查步骤如下：

步骤1：根据以往监测与评价成果或者通过走访水利部门与当地群众,大致圈定发生海水入侵的边界带,该地带至海岸线为海水入侵区。

步骤2：在大致圈定的海水入侵区布设监测井网。在初步圈定的海水入侵区外边界布设垂直于海岸线的监测断面,在监测断面附近寻找监测井。各断面应布设3～5个监测站,结合锦州市实际情况在海水入侵区、未入侵区和过渡带布设3个监测站。

步骤3：通过现场简易滴定分析或者便携式水质监测设备监测,初步确定氯离子浓度。根据初步检测结果,进行站网调整,最终确定取样监测井,进行取样化验。

对于取样化验,采用地下水井采样时严格执行《水环境监测规范》,取样位置应低于地下水面0.5 m；采用机井泵采样时应排出抽水管道中停滞的水,新水更替后再采样；自留地下水应在水流流出处或水流汇集处采样；对于生产井,加氯前采样,要保证水样的代表性。样品保存执行《地下水环境监测技术规范》和《水环境监测规范》的要求,由于仅对水中Cl-进行分析,因此样品可用2.5 L玻璃瓶采集,采集后在24 h内尽快分析。根据有关要求要求,确定海水入侵区水质监测项目为Cl-,分析方法为硝酸银滴定法。

步骤4：取样检测氯离子应符合地下水质监测要求,监测断面上的监测井要根据初步化验结果调整监测井距离,保证能绘制氯离子浓度等值线,氯离子浓度等值线至少要能确定250 mg/L～1000 mg/L浓度变化情况。

经监测,Cl-≥250 mg/L的范围为海水入侵区,划定海侵区范围要考虑当地水文地质条件,不能通过仅有的几个监测井的监测结果大范围画海侵区,必须分析水文地质条件、分析海侵的成因类型,将没有地下水分布的基岩地区排除在外。另外,水文地质情况可参考当地1∶20万区域水文地质图及区域水文地质普查报告。

步骤5：同一个地点尽量在2个不同的井取样化验,如果出现临近井水质化验结果差异较大的,要分析原因,或者补测、采用符合当地情况的井的化验结果。井点选用农用井、机电井,为控制密度对相关区域现有的机电井尽可能地全面采样,对井点稀少区域的废弃井、蔬菜大棚井、民用大口井也进行调查采样,并搜集地方自来水公司（地下水源）近年来有关水厂的水质化验数据。

本次共在海侵疑似区进行了2次采样及化验,第一次为8月下旬,第二次为11月,两次成果见表1、表2。根据监测结果,按照Cl-浓度小于250 mg/L为无入侵区,250 mg/L～1000 mg/L范围为轻度入侵区,大于1000 mg/L为严重入侵区[7]。

表1 海水入侵采样化验结果（8月下旬）

表2 海水入侵采样化验结果（11月）

2.1.3 引发问题方法

海侵区还包括由于海侵已经产生实际问题的区域,所产生的问题主要是当地居民水源井因海水入侵变成无法饮用的咸水,由此导致的水井报废；农灌井变咸不能用于灌溉或者农作物减产明显；渔场养殖是否对周边地下水水质有影响等[8-10]。

2.2 海水入侵范围核定

根据上述海侵区的确定方法,确定锦州市共有2处海侵区,分别为锦州市区娘娘宫街道-松山街道-建业镇沿海的部分村屯,凌海市大有街道的部分村屯。

2.3 海水入侵成因分析

根据海水入侵的方式及锦州海岸的砂质构造,锦州2处海侵为面状入侵,锦州2处海水入侵加剧的主要原因除水文、地质、渤海潮汐等自然因素外,还存在拦海养殖致使入海淡水量减少、地下水位下降、地下水超量开采以及人为提高海平面高度等自然因素,最终导致咸淡水过渡带向内陆地区移动[11-12]。其中,自然因素条件不仅为海水入侵提供了必要的客观条件,更重要的是为海水入侵提供了入侵途径和通道,控制着海水入侵的方向和程度；另外,随着社会的发展,人类改造自然能力的提高,导致全球生态环境变化,新的因素又增加了海水入侵严重程度。

3 结论

本文采用收集资料、化验监测井氯离子浓度以及引发问题调查3种方法来确定锦州市海水入侵范围,结果显示锦州市共有2处海侵区,分别为锦州市区娘娘宫街道-松山街道-建业镇沿海的部分村屯,凌海市大有街道的部分村屯。锦州2处海侵区的入侵成因主要为沿岸水文地质条件及海岸地质组成,其次为人为因素。研究成果可以为锦州市制定海水入侵区地下水压采目标和措施提供科学参考,为压减地下水超采量、严控地下水开采以及实现采补平衡提供一定支持。