叢日江，李曉林（龍口市水務(wù)局，山東 龍口 265700）

基于ArcGIS的龍口市海水入侵現(xiàn)狀及對策

叢日江，李曉林
（龍口市水務(wù)局，山東 龍口 265700）

【摘要】運用ArcGIS軟件模擬龍口市海水入侵范圍，分析海水入侵多年變化趨勢及原因，提出治理措施。

【關(guān)鍵詞】龍口市；海水入侵；變化趨勢；治理措施

山東省龍口市地處膠東半島北部，地勢南高北低，山區(qū)和平原區(qū)各半，地形坡降大。龍口市多年降雨量586mm，人均水資源量350m3，為全國人均占有量的1/6。地表水資源量0.97億m3，入境水量0.76億m3，地下水資源量1.40億m3，水資源可利用總量1.54億m3，龍口市總供水量和總用水量已接近臨界值。按國際通行的劃分標(biāo)準(zhǔn)，屬于嚴(yán)重缺水的水危機區(qū)。在氣候變化和人類活動的雙重影響下，沿海地區(qū)海水入侵對海岸區(qū)域的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響。

1　研究背景

20世紀(jì)70年代后期，由于降水量偏少和工農(nóng)業(yè)用水量的增加，地下水采補失衡，地下水位持續(xù)下降，在沿海的部分地區(qū)出現(xiàn)了海水入侵現(xiàn)象。進入80年代后，持續(xù)10年的嚴(yán)重干旱和取水量的大幅增加，使海水入侵形成迅速蔓延的趨勢。海水入侵導(dǎo)致沿海生態(tài)環(huán)境破壞，給人們生活用水帶來困難，影響經(jīng)濟發(fā)展。在水資源日趨匱乏的狀況下，遏制海水入侵勢頭、緩解水資源供需矛盾成為全市經(jīng)濟和社會發(fā)展的迫切需要。探討利用ArcGIS模擬氯離子濃度分布圖，劃定海水侵染區(qū)，計算海水入侵面積，可為海水入侵防治提供依據(jù)。結(jié)合近年來海水入侵治理經(jīng)驗，提出行之有效的海水入侵治理措施。

2　海水入侵范圍及變化趨勢

以沿海地區(qū)50個地下水檢測點檢測的氯離子濃度為依據(jù)，采用局部多項式插值法，獲得氯離子濃度分布圖并劃定海水入侵范圍。經(jīng)ArcGIS數(shù)字化、配準(zhǔn)、插值，得出多年海水入侵面積。

數(shù)據(jù)采用1988—2014年龍口市6月和12月海水入侵面積值，其中海水入侵范圍示意圖如圖1所示，入侵面積數(shù)據(jù)系列的變化趨勢如圖2所示。

圖1海水入侵面積示意圖

圖2 1988—2014年海水入侵面積變化趨勢

由圖1可知，氯離子濃度由沿海向內(nèi)陸遞減，龍口市西部沿海地區(qū)為海水入侵區(qū)，嚴(yán)重入侵區(qū)（氯離子濃度＞1 000mg/L）的面積占入侵總面積的1/3，開發(fā)區(qū)西海岸地下水氯離子濃度最高達到了18 990mg/L，與海水氯離子濃度持平。經(jīng)模擬分析可知，1997-06海水入侵面積發(fā)展到最大，為103 km2。隨著氣候變化和對海水入侵的治理，1997—2014年入侵面積逐步減少到73 km2。

由圖2可知，總體來看海水入侵的狀況基本上保持穩(wěn)定，12月海水入侵面積變化趨勢與6月保持一致。年內(nèi)在降水量和地下水抽取量等因素的不同程度影響下，12月海水入侵面積值與6月數(shù)值間有較小的波動。

據(jù)調(diào)查資料可知，20世紀(jì) 60年代基本未出現(xiàn)海水入侵現(xiàn)象，到20世紀(jì)70年代后期，隨著用水量的增加，開采量猛增，破壞了咸淡水的平衡，引發(fā)了海水入侵。1988—1997年為海水入侵的發(fā)展期，該階段隨經(jīng)濟發(fā)展用水量大幅增長，而多年降水總量偏少，大量抽取地下水造成地下水位大幅下降，出現(xiàn)大面積地下水位低于海平面的負值區(qū)，海水入侵在規(guī)模和程度上發(fā)展較快，并逐漸形成區(qū)域海水入侵區(qū)。1998年至今為穩(wěn)定期，該階段采取工程措施與非工程措施相結(jié)合的方法對海水入侵開展大規(guī)模治理。修建的地下水庫和滲井補源工程發(fā)揮作用，海水入侵面積逐漸減小。

3　建議對策

3.1人工回灌淡水

開展地下水人工補給工程，以淡壓咸。在黃水河中下游已建有翻板攔河閘7座和滲井2 518眼，集水滲溝448條，集水滲盆773個，全年入滲量可達1 350萬m3。通過收集分散的或者不能直接利用的水源進行地下水回灌，提高淡水含水層水位，同時能讓水資源得到充分利用。

3.2加強濱海地區(qū)地下水動態(tài)監(jiān)測

合理的地下水監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)能夠提供滿足地下水管理目標(biāo)的最直接信息，為地下水資源評價、合理開發(fā)利用和生態(tài)環(huán)境保護與治理提供數(shù)據(jù)支持。以中德科技合作的“濱海地區(qū)水資源綜合管理技術(shù)研究”項目為契機，做好海水入侵的監(jiān)測防治科學(xué)研究，同時把科研成果應(yīng)用到實踐上，嚴(yán)格控制濱海地區(qū)地下水的開采量,為防治海水入侵提供技術(shù)支持，保護水資源環(huán)境。

3.3修建地下水庫

用高壓噴漿技術(shù)在濱海巖溶地段建立地下阻水屏障，形成地下水庫。已建成的黃水河地下水庫，實質(zhì)上是用工程措施改變水在空間和時間上分配不均的狀況，使水資源重新再分配。黃水河地下水庫工程除在平行海岸線距海邊約1.2 km處修建地下?lián)跛畨沃黧w工程外，在地下壩穿過黃水河河槽相應(yīng)位置上，還修建了一座水力應(yīng)控式鋼筋混凝土翻板閘，同時在主干河道上修建了妙果、西張、側(cè)高3座攔河閘，一次性攔蓄水總量為279.5萬m3，在干支流河道內(nèi)建補源滲井3 291眼，在庫區(qū)內(nèi)修建排污管道30多千米，將工業(yè)廢水排到庫區(qū)以外，以及配套的地下水監(jiān)測及開采調(diào)度系統(tǒng)。

3.4引黃調(diào)水優(yōu)化用水格局

嚴(yán)格按照已有水資源規(guī)劃科學(xué)合理地配置水資源，按照“先用外調(diào)水、后用本地水，先用地表水、后用地下水”的原則，結(jié)合本地實際情況，利用三縱三橫的輸配水網(wǎng)，科學(xué)配置水資源，以豐補缺，防止超采形成地下水漏斗。從引黃工程中調(diào)取1 100萬m3水，主要用于工業(yè)和生活用水，減少了企業(yè)對地下水的使用。

3.5濱海濕地修復(fù)

修建黃水河濕地公園，在濱海濕地或海岸生態(tài)區(qū)維持咸淡水界面達到一種動態(tài)平衡，針對土壤次生鹽漬化進行生態(tài)修復(fù)。土壤類型以濱海潮土為主，植物以葡萄、蘋果、桃、李、梨等果林為主，河岸防護林有楊樹、刺槐、泡桐等，維護和恢復(fù)了濕地生態(tài)系統(tǒng)的完整性和多樣性。

3.6實行最嚴(yán)格的水資源管理制度

實行用水總量控制，用水效率控制，建設(shè)項目水資源論證和取水許可辦理，水資源在線監(jiān)控，地下水采補平衡控制。嚴(yán)格控制地下水開采，自實施用水總量控制、計劃用水措施以來，龍口市通過充分利用地表水資源代替部分地下水、有效攔蓄雨洪資源補充涵養(yǎng)地下水，封井并網(wǎng)科學(xué)壓采地下水等舉措，使地下水達到采補平衡并且保持持續(xù)向好的態(tài)勢。

（責(zé)任編輯崔春梅）

【中圖分類號】X 832

【文獻標(biāo)識碼】B

【文章編號】1009-6159（2015）-08-0041-02

收稿日期：2015-05-19

作者簡介：叢日江（1965—），男，工程師