張紅巖，陳金龍,2

（1. 海軍北海艦隊海洋水文氣象中心，山東 青島 266003；2.大連理工大學(xué)，遼寧 大連 116024）

地下水污染及其防治措施

張紅巖1，陳金龍1,2

（1. 海軍北海艦隊海洋水文氣象中心，山東 青島 266003；2.大連理工大學(xué)，遼寧 大連 116024）

文中根據(jù) 2003-2012 年的《大連市水資源公報》，簡要介紹了大連市海水入侵的現(xiàn)狀，分析了其產(chǎn)生原因，并結(jié)合國內(nèi)其他城市的一些可以借鑒的經(jīng)驗、方法，提出了相應(yīng)防治和治理海水入侵的工程、非工程措施建議。

地下水污染；海水入侵；水污染防治；大連

受水文地質(zhì)、氣候等條件以及人類活動的影響，當(dāng)?shù)叵滤_采量超過允許開采量時，地下水位就會改變原來天然狀態(tài)下的水平衡狀態(tài)，導(dǎo)致發(fā)生海水入侵。海水入侵會造成地下水水質(zhì)變咸、土壤鹽漬化等生態(tài)問題，還會對人們生活造成困難，嚴(yán)重危害人體健康。海水入侵造成的經(jīng)濟(jì)損失是難以用具體數(shù)字量化表達(dá)，經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá)的地區(qū)，海水入侵造成的經(jīng)濟(jì)損失也越大。近些年來，海水入侵造成的對環(huán)境與人體的危害已由潛在越來越多的變?yōu)楝F(xiàn)實。

大連是我國北方嚴(yán)重缺水城市，水資源總量短缺，并且由于海水入侵造成的地下水污染，使得水質(zhì)型缺水和資源型缺水并存，進(jìn)一步加劇了地下水資源緊缺形勢。本文根據(jù)最近十年的《大連市水資源公報》（大連市水務(wù)局，2003—2012 年），介紹了大連市海水入侵的情況，分析了其產(chǎn)生原因，并結(jié)合大連市實際和國內(nèi)其他城市的一些經(jīng)驗、方法，提出了相應(yīng)防治和治理海水入侵的工程、非工程措施建議。

1 大連市海水入侵狀況

目前，大連市的海水入侵現(xiàn)狀比較嚴(yán)重。近十年來，海水入侵面積平均 638.62km2，占市域總面積 12573.85km2的 5.1%。2007 年以前的數(shù)據(jù)，主要是在原有海水入侵區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測所得數(shù)據(jù)；2007 年大連市水文水資源局開展了大連地區(qū)海（咸）水入侵分布現(xiàn)狀普查和監(jiān)測工作，得到了全市較為全面的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。2007—2012 年大連市海水入侵面積平 739.86km2，占市域面積的 5.9%；其中入侵面 1。最大時達(dá)到 867.8km2，占市域面積的6.9%。見圖 1。

圖1 大連市海水入侵面積圖

海水入侵區(qū)主要分布在濱海平原，丘間谷地以及河流入?？诟浇Ｈ舭春０额愋蛣澐?，海水入侵一般發(fā)生在基巖海岸和沙質(zhì)海岸地帶，而泥質(zhì)海岸海水入侵現(xiàn)象相對少見[1]。大連市單塊海水入侵面積最大的區(qū)域為旅順—甘井子—金州沿海地帶，入侵面積最大時曾達(dá)到 388.8km2（2008 年），其中黃渤海岸貫通。2012 年大連市海水入侵面積為 657.4km2（不包括長海、交流島、長興島等沿海島嶼），占大連市域面積的 5.2%。

2 海水入侵成因分析

大連市水資源補(bǔ)給來源主要為大氣降水，賦存形式主要為地表水和地下水，其中以地表水為主。近十年地下水平均約為 6.01 億 m3，占全市水資源總量不到 20%。

大連市地下水資源分布呈“北多南少”格局。北三市地下水天然資源量和可開采資源量均占全市的 70%以上；金州以南地下水資源量占全市地下水資源量不到 20%?？衫玫乃Y源量有限，并且隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，使得城市缺水日益嚴(yán)重，水量型缺水的特點愈加明顯。同時，污水排放對水環(huán)境破壞力大，局部地區(qū)又出現(xiàn)了水質(zhì)型缺水。地表水資源短缺，加大了地下水開采量，局部地區(qū)出現(xiàn)地下水超采，且超采區(qū)不斷擴(kuò)大，水平衡系統(tǒng)被破壞，從而造成了地面沉降、海水入侵、地下水污染等一系列問題。

由于大連地區(qū)地下水資源主要為山丘區(qū)地下水，可開采量相對較少，多年平均僅為 2.35 億 m3，占總量的 39.10%。而實際上，因為地表水資源貧乏、過度依靠地下水，近 10 年來開采量年平均為2.79 億 m3，多于實際可開采量，年平均開采系數(shù)為1.19（開采系數(shù)是地下水的實際開采量與地下水可開采量的比值）。近幾年更是一直在 3.2 億 m3左右，嚴(yán)重大于實際地下水的可開采量。因此，地下水長期處于嚴(yán)重超采狀態(tài)，使地下水位長期在海平面以下，以致海水入侵、地下水污染等生態(tài)問題發(fā)生并長期存在，尤其是在濱海地段。大連市地下水開采量變化見圖2。

3 國內(nèi)相關(guān)城市經(jīng)驗做法

對于缺水城市，地下水作為其最為穩(wěn)定可靠的供水水源，對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會發(fā)展中發(fā)揮著重要的支撐作用。而且伴隨著城市和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，很多城市都出現(xiàn)了超采地下水造成地面沉降、地下漏斗等發(fā)生，北方沿海城市更基本都有過海水入侵、水質(zhì)污染這類生態(tài)環(huán)境危害的慘痛教訓(xùn)。隨著可持續(xù)發(fā)展的提出，經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境、生態(tài)綜合可持續(xù)發(fā)展逐漸替代了單純經(jīng)濟(jì)增長，對于地下水資源也由單純開采使用逐漸向立法管理、區(qū)域調(diào)度、綜合利用過渡。

圖2 大連市地下水開采量變化圖

青島市依據(jù)劃定的“三條紅線”，采取“最嚴(yán)格的水資源管理”已見成效，傳統(tǒng)的用水與管水觀念正逐步讓位于科學(xué)現(xiàn)代的水資源監(jiān)測與管理方式，在 GDP 增長的情況下，2012 年全市的用水總量反而呈現(xiàn)出“負(fù)增長”，地下水位升高[2]。

天津是我國嚴(yán)重缺水城市之一，加上入境和外調(diào)水量，人均水資源占有量仍遠(yuǎn)低于世界公認(rèn)的缺水警戒線，水資源短缺問題已成為天津經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展瓶頸因素。歷史上，天津也曾經(jīng)經(jīng)歷了用水需求增多、過量開采地下水、地面沉降、海水入侵、水質(zhì)變壞等一系列問題，因此天津積極推動實行最嚴(yán)格的地下水資源管理制度，采取了編制健全法律法規(guī)、增強(qiáng)執(zhí)法力度、嚴(yán)控開采總量和限采區(qū)域等一系列措施[3]。

4 海水入侵的防治及修復(fù)對策

鑒于到目前為止，在我國還沒有治理海水入侵成功的范例，當(dāng)前能采取的有效辦法還是以防為主[4]。在海水入侵地帶周圍及尚未侵入地區(qū)加強(qiáng)預(yù)防，控制入侵區(qū)的繼續(xù)擴(kuò)展；已經(jīng)發(fā)生海水入侵的地區(qū)，應(yīng)采取有效措施加以治理緩解海水入侵的危害程度，使損失降到最低。

借鑒其他城市的做法，對于海水入侵的防治和修復(fù)，關(guān)鍵是要保護(hù)好、利用好地下水資源，其中主要是以非工程措施為主、在入侵嚴(yán)重區(qū)域輔以工程措施[5-8]。

對海水入侵預(yù)防和治理的非工程措施，主要有：

1）加強(qiáng)地下水資源可持續(xù)開發(fā)利用的研究，在有效保護(hù)、合理開采的基礎(chǔ)上，深挖地下水資源的綜合利用效益，以有效解決水資源供需矛盾日漸突出的問題，使之與城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平提高相適應(yīng)，滿足工農(nóng)業(yè)及生活用水需求量逐年增加的需求。

2）根據(jù)地下水功能屬性和區(qū)域水資源合理配置的需要，劃分地下水功能區(qū)，確定各功能區(qū)地下水利用與保護(hù)的目標(biāo)，尤其對地下水超采的區(qū)域，要逐步壓縮地下水開采量，實現(xiàn)地下水的補(bǔ)排平衡，修復(fù)與保護(hù)地下水。

3）加大對地下水資源污染的監(jiān)測、治理的研究，控制地下水污染的進(jìn)一步惡化，將水污染防治措施落到實處。

4）進(jìn)一步完善法律、法規(guī)體系，加強(qiáng)對地下水資源的立法、執(zhí)法。

上述措施中，重點是嚴(yán)格設(shè)定地下水開采區(qū)域和限額，合理開發(fā)利用地下水資源，逐步實現(xiàn)采補(bǔ)平衡，避免超采引發(fā)新的地下漏斗、海水入侵等問題，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)地下水資源的可持續(xù)利用。

對海水入侵預(yù)防和治理的工程措施，主要

1）建立沿海地區(qū)地下水動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)和監(jiān)測站網(wǎng)，跟蹤監(jiān)測地下水位，水質(zhì)變化動態(tài)，必要時輔以海水水文動態(tài)監(jiān)測。在海水入侵比較嚴(yán)重地區(qū)重點設(shè)立專用觀測井，深入研究地下水和海水入侵的運動和變化規(guī)律，為防治海水入侵提供基本資料。

2）改造供水、用水設(shè)施，尤其是推廣農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉設(shè)施和改革工業(yè)用水工藝，減少水量消耗。

3）建設(shè)水利設(shè)施，充分?jǐn)r蓄利用地表水資源，減少地下水開采量。在沿海地區(qū)河流上可因地制宜多建些蓄水工程，攔蓄雨洪徑流；在河口處建設(shè)防潮閘等措施，直接阻止海水侵入。在本地水資源無法滿足的情況下，從長遠(yuǎn)戰(zhàn)略觀點看應(yīng)當(dāng)考慮跨流域引水工程建設(shè)。

4）開挖和修建滲井，利用雨季的地表水、外地引水、處理達(dá)標(biāo)后的廢污水等人工回灌，補(bǔ)充地下淡水，以淡水壓咸水，迫使海水后退。

5）修建隔水墻、地下攔水壩、農(nóng)田暗管排水等措施，使淡水和咸水分開，改善地下水水質(zhì)。

海水入侵的發(fā)生和發(fā)展，是自然和人為作用的共同結(jié)果，具有眾多的影響因素，因此治理措施也是多方綜合的。除以上直接針對海水入侵地下水的工程和非工程措施外，還應(yīng)加強(qiáng)其他相關(guān)措施的實施，如搞好水土保持，封山，封灘，育林，增加植被，涵養(yǎng)水源，增加地下水天然補(bǔ)給量，以逐漸改善本地區(qū)水環(huán)境等。

5 結(jié)論

大連市目前資源型缺水和水質(zhì)型缺水并存，使得城市缺水嚴(yán)重，地下水長期超采、且超采區(qū)不斷擴(kuò)大，水平衡系統(tǒng)被破壞，最終導(dǎo)致海水入侵、地下水污染等問題。

目前還沒有治理海水入侵成功的范例，但通過采取嚴(yán)格的法律、法規(guī)，限采、封采等措施，可以使地下水位上升，海水入侵得到有效控制和緩解。對于大連市海水入侵的防治和修復(fù)，關(guān)鍵是要保護(hù)好、利用好地下水資源，其中主要是以完善立法、劃分地下水功能區(qū)等非工程措施為主，在入侵嚴(yán)重區(qū)域輔以修建攔（蓄、引）水工程、防潮閘、滲井等工程措施。

［1］劉杜娟.中國沿海地區(qū)海水入侵現(xiàn)狀與分析［J］.地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)，2004，15（1）：31-36.

［2］錢卓.青島用水總量呈現(xiàn)負(fù)增長［N］.青島日報，2013-03 -22（16）.

［3］岳媛媛.天津嚴(yán)格地下水資源管理［EB］.中國水文信息網(wǎng)，＜http://www.hydroinfo.gov.cn/swxw/201004/t20100430_ 201859.html＞，2013-12-07.

［4］謝興華，胡亞安.荷蘭與我國海水入侵治理比較分析［J］.水利水運工程學(xué)報，2009（2），105-108.

［5］金明玉.海水入侵地區(qū)的地下水環(huán)境恢復(fù)研究—以大連南關(guān)嶺地區(qū)為例［D］.大連:遼寧師范大學(xué)，2007.

［6］荊艷東.大連市海水入侵區(qū)地下水系統(tǒng)保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)及確定方法［D］.南京：河海大學(xué)，2005.

［7］楊建華.帷幕防治海水入侵的數(shù)值模擬研究［D］.天津：天津大學(xué)，2005.

［8］何麗.地下壩防治海水入侵室內(nèi)試驗與數(shù)值模擬研究［D］.濟(jì)南：山東建筑大學(xué)，201.

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