辽宁省海水入侵成因及防治措施

　

第17卷第1期Vol 117No 11

辽　宁　地　质

L IAONIN G GEOLOGY

2000年3月March ,2000

　

收稿日期:1999-12-251

第一作者简介:寇英杰(1978-),女,助理工程师,从事水文地质与环境地质工作1

文章编号:1000-6273(2000)01-0067-05

辽宁省海水入侵成因及防治措施

寇英杰,王颖

(辽宁省地质矿产研究院,辽宁沈阳110032)

摘要:海水入侵是在自然和人为因素综合作用下形成的地质灾害。辽宁省海水入侵自70年代以来呈逐渐增加趋势,具有入侵面积广、发展速度快等特点。目前海水入侵已成为我国较为突出的地质

灾害,给工农业生产和人民生活造成很大危害。针对海水入侵形成机制及危害程度的地域性,目前已采取不同的防治措施,如控制开采,人工回灌,修建地下水库等,取得一定效果。关键词:海水入侵;自然因素;人为因素;防治措施中图分类号:X143 文献标识码:A 辽宁省是一个拥有广阔海域的省份,全省海岸线从鸭绿江口至山海关老龙头全长217813km [1]。从70年代末开始,辽宁省沿海地区海水入侵现象日益严重,其中大连地区、辽河三角洲地区、辽西走廊等沿海地区,均不同程度的受海水入侵干扰,造成地下水水质恶化,给工农业生产和人民生活造成极严重的影响。

1　海水入侵的分布及危害

111　海水入侵的分布、特征[2]

根据我省海水入侵的区域分布特点、危害程度,按地域将全省划分为四个灾害区,然后根据海水入侵程度的差异以及分布的不同地域再划分若干地段,具体分述如下。

11111　大连沿海海水入侵区(Ⅰ

)11金州—大魏家—大莲泡入侵段(Ⅰ1)

该地段海水入侵是由工业及农业井超采引起。

地下水中氯离子含量达374～547mg/L ,最高氯离子含量93314mg/L 。入侵面积达3510km 2。该地段由于政府采取限量开采措施,近年来入侵面积缩小,地下水位回升,氯含量下降。大魏家与大莲泡降至200～230mg/L ,但个别点仍大于500mg/L 。

21金州—南关岭—大连市区入侵段(Ⅰ2)

该区属金州—南关岭背斜与大连市区断裂岩溶蓄水地段。工农业及菜田机井超采地下水,造成地下水位下降,氯离子含量高达326～2400mg/L ,矿化度大于1000mg/L ,入侵面积72km 2,入侵内陆最大距离达7126km ,该地段1990年实行限量开采后氯离子含量有所减少。

31营城子入侵段(Ⅰ3)该地段属第四纪松散层孔隙水入侵段。是大连市区的蔬菜基地。由于菜田用水,使机井超量开采造成海水入侵。水中氯离子含量达40318mg/L ,入侵面积5018km 2。自1987年以后限制部分机井开采氯离子含量稍有恢复。

41旅顺三涧堡入侵段(Ⅰ4)该段分布于旅顺尖包河中下游。由于本地段厂矿工业用水,农业菜田供水,供水量过大引起海水入侵。水中氯离子含量达421～1106mg/L 。海水通过断裂与发育的岩溶裂隙系统侵入,面积达23km 2。目前该地段还未采取节制开采地下水措施。

11112　辽东(庄河—丹东)沿海海水入侵区(Ⅱ

)11大东港海水入侵段(Ⅱ1)东港市沿海地区咸淡水界线距海岸3～6km 展布,这里分布有全新世海相地层,咸水基本上与此有

关,矿化度高达1000～5800mg/L ,无供水意义。

21大洋河河口海水入侵段(Ⅱ2)31庄河河口海水入侵段(Ⅱ3)以上这两个地段由于目前河口地带用水量并不十分大,氯离子含量仅个别点大于150mg/L ,矿化度在1000mg/L 左右。属于潜在入侵区,未来应在注意保护的前提下,适量开采地下水,否则也将引起海水入侵危害。

11113　下辽河三角洲海水入侵区(Ⅲ

)11辽河三角洲海水入侵段(Ⅲ1)该区为全新世海侵地层分布区,其地下水矿化度最高可达10～50g/L ,属咸水区。

21大青河河口入侵段(Ⅲ2)大青河河口地段水中氯离子含量达403～3734mg/L ,矿化度达500～3490mg/L ,仅沿海入侵,面积不大。

11114　辽西沿海海水入侵区(Ⅳ

)11小凌河河口海水入侵段(Ⅳ1)

该地段由于过量开采地下水导致海水入侵,地下水中氯离子含量为904～2375mg/L ,矿化度10～140g/L ,入侵面积140km 2。

21(Ⅳ2)

该地段上游年超采382万m 3。稻田入侵区年超采281万m 3。各开采地段地下水均呈区域性下降,并形成降落漏斗,破坏咸淡水界面引起入侵。地下水氯离子含量为270～2094mg/L ,矿化度为1～511g/L ,入侵面积为21km 2。若不加强管理,海水入侵范围将不断扩展。

31绥中沿海入侵段(Ⅳ3)

绥中沿海入侵段属于天然状态下入侵区,沿辽西走廊西部沿海各河口断续分布,面积大小不一,海水入侵特征见表1

。

随着社会经济的发展,这些地区需水量将不断增加。应严格限制地下水量开采,加强管理防止海水入侵进一步扩张,辽宁省海水入侵分布见图1。112　海水入侵的危害

我省自80年代以来,工农业用水量骤增,造成沿海城市海水入侵的强度及范围逐年加强扩大。目前海水入侵已成为我省较为突出的地质灾害,对工农业生产和人畜供水造成很大危害。11211　对农业的危害

由于海水入侵,地下水被咸化,土壤产生不同程度的盐渍化,大批机井水质变咸报废,丧失灌溉能力,造成农业产量大幅度下降。据营口市不完全统计,该区有近33300hm 2农耕地因海水入侵而产生盐渍化,农作物大面积枯萎变黄,连年减产。大连地区南关岭—泉水眼子蔬菜区,由于常年咸水浇地,造成土地板结,植物枯黄,蔬菜种植面积逐年减小,并出现花落果掉,萝卜空心等现象。现今大连市被迫将蔬菜基地移到金州、三十里堡一带,给经济带来重

大损失。[3]

11212　对工业的危害海水入侵后,地下水咸化,导致大批供水井报废,给工业生产造成了很大的因难。如大连氯酸钾厂、大连金光化工厂、大连造纸厂、石油七厂等重要厂矿自备井,由于氯离子含量高达1000mg/L 以上,设备腐蚀严重,输水管道三年五载就需报废更新,大大增加生产成本,直接影响产品质量。据统计每年造成的工业损失高达数十万元。11213　对人畜健康的危害

由于海水入侵,生活用水发生困难,有些乡、村居民不得不饮用劣质水,使得某些疾病的发病率显著增高。据对营口县、盖县的不完全统计,患有甲状腺肿、氟骨病、氟斑牙及少数肝病的达7个村约有4500人。这些村的村民几乎人人黄牙,个别还有面部发黑并有白斑的症状,严重者丧失劳动能力。这都是长期饮用氯离子含量过高,且氟含量偏大的水

所致。[4]

由此可见,海水入侵对人体健康的危害已由潜在变为现实。因此,有关部门必须采取紧急措施,防止海水继续侵染,并抓紧实施农村改水区划建设。

2　海水入侵的成因

我省海水入侵的形成基本上可分为两种类型。其一是原生沉积的海相地层中天然形成的海水入侵

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层,必定受海水的影响。如下辽河三角洲、大东港海水入侵区;其二就是因人为的过量开采地下水,破坏了原来咸淡水的平衡界面,导致海水入侵,如大连与辽西海水入侵区。海水入侵的具体影响因素可归纳以下几点。

211　自然因素

21111　含水层的埋藏条件及与海水水力联系含水层岩性、结构、厚度、渗透性及水力性质直

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第1期寇英杰等:辽宁省海水入侵成固及防治措施

接影响海水入侵的形成。例如,我省辽西地区为第四系砂质海岸,其潜水含水层具有自由水面,渗透性强,与海水水力联系极为密切。加上受到强烈开采,海水常呈面状、带状、楔状入渗进潜水含水层中,是发生海水入侵的主要的含水层。大连沿海地区灰岩广布,在-80m以上,岩溶发育较普遍,溶洞、溶隙互相连通,含有丰富的岩溶裂隙水,是该地区主要的工农业供水水源。该地区地下水与海水水力联系密切,当强烈开采地下水时,水位下降到“0”m高程以下,近海咸水即沿着岩溶通道向内陆入侵。

21112　沿海地区地下水流场状态

海水入侵一般存在三种关系。一是临海地下水位高于海平面,地下水以自然状态排泄入海,不易产生海水入侵;二是地下水位与海水面处于相对动力平衡,海水与地下水在界面上互相位移。主要表现在沿海非开采区季节性变化和受海潮影响而产生的不同型态的推移式海水入侵;三是地下水位低于海平面,主要在近海地下水开采区,地下水位下降,形成区降漏斗,特别在连通性良好地段,必然产生不同程度的海水入侵。

21113　新构造运动的影响

第四纪以来,由于新构造运动及古气候变化,在沿海某些地段多次发生海水入侵。每次海水入侵都沉积了大量海相地层,其层内保留了原来的咸水,形成天然海水入侵层。这是我省一种特殊类型的海水入侵。如我省下辽河三角洲即属于这种类型的海水入侵。下辽河三角洲自第四纪以来共发生三次海水入侵,每次海侵沉积的海相地层中保留了大量咸水。在其后缘,咸水体超覆于淡水体之上形成上咸下淡的含水结构,前缘第四纪含水层均为咸水。

212　人为因素

我省的海水入侵除一部分为天然的原生沉积的海相地层中形成的海水入侵层外,绝大部分(包括大连、辽西等沿海地区)其形成的主要原因是人为因素。其中过量开采地下水是最主要的直接原因。另外养虾、晒盐、海蛰的加工处理及河道管理不善等人为活动,对海水入侵也起着不同程度的促进作用。例如,凌海市建业乡头沟的CK65号点,每年水田灌溉期5～9月份当地大量抽取地下水,地下水位下降到海平面以下,地下水中氯离子含量随着水位的下降不同程度的升高,当水位降至最低-1～-1.5m的时段,同一深度地下水中氯离子含量达最高,为340～440mg/L。9月中旬以后,农业停采,地下水位逐渐上升恢复,水中氯离子含量亦随之下降。由12月至翌年4月,氯离子含量最低为80～100mg/L。

由此可见,海水入侵的程度与人为开采地下水有着极其密切的联系。所以,更加要求各地区有关部门,从当地实际出发,坚持合理开采地下水,杜绝海水入侵的进一步漫延。

3　海水入侵的防治措施

防治海水入侵总的方针是以防为主,防治结合。针对全省各地区海水入侵的不同特征及危害程度,提出防治对策如下。

311　近海控制开采

全省除部分地区是天然的原生沉积的海相地层中形成的海水入侵外,绝大部分地区都是由于人为的过量开采地下水,相应的海水成份不断向内陆推近,而形成海水入侵的局面。因此限制地下水开采量是控制海水入侵危害程度的关键。特别是海水入侵的严重地段,严禁打井,关闭过分集中的水源井或定期停采、轮换开采,促使地下水位回升,尽量使地下水位处于0m高程左右,控制、减小海水入侵范围。

312　人工回灌淡水

把淡水注入含水层中,以提高地下水位。以淡压咸,既增加了淡水资源,又起到了防止水质咸化的作用。回灌的方法很多,可采用回灌井或沟渠、坑、塘、湖蓄水引渗;也可引用地表水发展渠灌水田等点、线、面多种方式进行人工补给。例如凌海市建业乡,在南部最易引发海水入侵的影响边界一带,建立长10km,宽2km人工补给带,采用渠灌水田的方式,通过田间水入渗,形成预防海水入侵的淡水水力屏障,达到了较为满意的效果。

313　反抽截流

在沿海布置截流井一排,直接抽取海盐水拦截海盐水流向内陆低压区。特别是在滨海岩溶区,由于浅部岩溶发育,水力联系密切,在近海入侵通道部位打截流井强排污水,形成咸淡水峰面低压带,截海水入侵[5]。相反为淡水创造流向入海的压力水头,起到防止海水入侵的作用。经过大量实践证明,截流开采会引起一定效果,但缺点是虽然截流抽排污水,但必然会消耗大量淡水资源。

314　修建地下水库

在滨海岩溶区(大连沿海地区),修建地下水库是解决海水入侵问题的根本途径。虽然,限制地下水开采是防治海水入侵的关键,但其结果往往会导

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致因噎废食,使得可采地下水资源变得很小,甚至导致为防治海水入侵而不允许开采地下水的结论。这对一个水资源贫乏的沿海城市来讲是不能接受的。而且它有悖于一个基本的科学事实:滨海岩溶区在海水入侵的同时又有大量的地下淡水排泄入海。所以只有用帷幕灌浆方法在岩溶有利地段建立地下阻水屏障,形成滨海岩溶地下水库,切断海水入侵通道和地下淡水排泄通道才能从根本上治理海水入侵,最大限度的开发利用地下淡水资源[6]。而且建立地下水库,以它为贮存调节空间,是实现地表水地下水联合调度的重要措施。与地表水库比,它又有造价低,不占耕地,没有风险,水质防护条件好等优点,在经济技术上完全可行。

在第四纪区或构造条件适当的部位,采用修建地下水库的方法治理海水入侵也是可行的。

4　结　语

我省海水入侵分布面广、发展快,若不及时采取措施加以控制,危害将日趋严重。而且海水入侵的潜在威胁,如破坏生态环境,诱发地方病等影响将是无法估量的。因此,控制海水入侵的发展,防止生态环境进一步恶化已迫在眉睫。为此,提出以下两点建议。

(1)鉴于海水入侵造成的危害还在继续发展,为

更好监视海水入侵的发展变化趋势,为减灾提供科学依据,对海水入侵地区,除应设立地下水动态观测网外,还应设立地下水水质监测站网,随时掌握其水质变化的规律,使海水入侵得到及时有效的控制。

(2)统一管理全省水资源是防止海水入侵进一步扩大的根本途径。为解决工农业用水矛盾,合理开采地下水,避免地下水水质变坏,应在全省统一领导下做好各地区开采利用规划,使长期与近期的工农业用水得到统筹安排,合理分配。

致　谢:在成文过程中得到张瑛老师的悉心指导和帮助,谨致谢意。

参考文献:

　[1]牛军生1辽宁沿海地区海水入侵的发展不容忽视[J ]1环境

保护科学,1999(1):5～6,40～41.

　[2]杨文才,周春风.辽宁省地质灾害调查报告[R].1999177～82,

107～137.

　[3]赵连彬,李宝兰.大连地区含水层海水入侵调查专题报告[R].

1991(3):44～49,61.

　[4]汤玉福.营口地区海水入侵普查报告[R].1991,11:38～431　[5]张鸣鹤.辽宁省凌海市大小凌河扇沿海地区海水入侵地质灾

害初步勘察报告[R].1997134～35.

　[6]赵天石.滨海岩溶地下水开发中的问题及根本治理途径[J ].

中国地质灾害与防治学报,1991(4):76～77.

GENESIS AN D CONTR OLLING MEASURES

OF MARINE INVASION IN LIAONING PR OVINCE

KOU Y ing 2jie ,WAN G Y ing

(Academy of Geological and Mineral Resources of L iaoning Province ,S henyang 110032,China )

Abstract :Marine invasion is a kind of geologic hazard co 2made by nature and mankind 1Since 70’s ,marine inva 2sion in Liaoning Province have gotten more heavily with the invasion area wider and the speed of invasion high 2er 1At prsent ,marine invasion in Liaoning province has cause heavily hazard to the production of industry and a 2griculature ,and to the people ’s living 1Marine invasion in Liaoning Province is mainly caused by lithological characteristics ,texture ,thickness ,permeability of aquifers ,the closely hydraulic relationship between under 2graoud water and sea water ,Neotectonic movements and paleoclimatic changes since Quaternary ,and manmade overexploitation 1Based on the studies on the distribution and hazard degrees of marine invasion in Liaoning Province ,it is proposed to take some controlling measure ,such as ,to controll the exploiration of undergraound water near the sea ,to inject fresh water into aquifers ,to dig intercepting wells and then to withdrawal the sea water ,to construct a groundwater reservoir ,etc 1

K ey w ords :marine invasion ;natural factor ;manmade factor ;controlling measure

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