北海市海水养殖区海水入侵对地下水影响及模拟实验研究

摘要

本文系统分析了北海市水文地质条件、海水入侵的成因、方式、现状和危害，结果表明北海市第四系的孔隙含水层分布厚度各处不等，含水层底板起伏大，含水层的富水性在平面上差异较大;北海市地区的水文地质条件和地下水动力条件为其发生海水入侵的自然因素，而人为因素是导致地下水动力条件发生改变而造成发生海水入侵的主要原因;海水以线状和面状入侵的方式向陆域入侵;尤其是近20年来北海市沿海岸三角洲平原和海积平原发展海水养殖业，引起海水入侵地下水，造成北海市海水入侵现状更加严峻，地下水资源承受海水入侵的南北夹击，这给北海市工农业生产及人民生活均造成了较大的影响，成为制约该市经济社会发展的主要因素之一。
　　 本研究于2010年分别对北海半岛北岸合浦县南流江三角洲和北海半岛南岸大冠沙海积平原开展了冬季枯水期、夏季丰水期、秋季平水期的地下水质监测、分析、实验研究。其中，在南流江三角洲研究区自海岸向陆延伸按距海远、近选择的7个抽水井地下水的化学特征进行取样分析，得出研究区地下水pH值、Cl-、矿化度、总硬度、K+与Na+均偏离标准值，海水入侵严重。在不同降水季节条件下，该研究区的海水入侵特点为：⑴水平方向上，距离海岸线越近的抽水井地下水Cl-含量越高，距离海岸越远的测井地下水Cl-含量越低;pH值均小于7，属于弱酸性水;K+含量、Na+含量均大于标准值;总硬度随着抽水井距离海岸线距离的增加而逐渐减小，由硬水向软水过渡;矿化度的变化规律不明显，总体表现为近岸井的矿化度高，远岸井的矿化度低;⑵垂直方向上，地下水氯离子含量的分布特点则呈上淡下咸的趋势;⑶地下水化学离子含量的季节性变化为:枯水期＞丰水期＞平水期;⑷研究区地下水Cl-含量和K+含量、Na+含量相关系数相对较大，与pH值、总硬度和矿化度相关系数较小。大冠沙海积平原研究区同样选择5个抽水井在2010年内不同降水季节条件下地下水的化学特征，结果为：①地下水pH值普遍偏低，呈弱酸性;地下水Cl-含量、K+含量和Na+含量均高于标准值;由内陆向海洋方向，地下水由软水向硬水过渡，矿化度含量由大向小递减;②地下水化学离子含量季节性变化特征为:枯水期＞丰水期＞平水期;③大冠沙研究区地下水Cl-含量与pH值、K+含量、Na+含量、总硬度和矿化度的相关系数均很小。选用海水、蒸馏水和饮用水与3种不同土层的土壤进行模拟海水入侵过程中地下水水质变化的实验时，发现海水、蒸馏水和饮用水与不同土壤浸泡后上清液各化学成分的变化结果如下:海水＞饮用水＞蒸馏水。由此推论，蒸馏水和饮用水入渗地下不会造成水质污染，而海水则会引起水质恶化。根据北海市水文地质条件及地下淡水开发利用现状，提出了通过开源、节流、适应性生态改良措施、增强节水意识及加强水资源管理等措施来防治海水入侵。

目录

声明

摘要

第一章 综述

1．1 海水入侵的概念来由

1．2 海水入侵的基本理论

1．3 海水入侵形成条件及影响因素

1．4 海水入侵问题国内外研究现状

1．4．1 国外研究现状

1．4．2 国内研究现状

1．5 主要研究内容

第二章 研究区概况

2．1 自然地理及地理位置概况

2．2 地质概况

2．3 水文地质条件

2．3．1 区域水文特征

2．3．2 地下水补给、径流及排泄条件

2．4 地下水动态特征

第三章 海水入侵成因、方式、现状及危害分析

3．1 海水入侵成因分析

3．1．1 自然因素

3．1．2 人为因素

3．2 海水入侵方式

3．3 北海市地下水开采历史及海水入侵现状

3．3．1 北海市地下水开采历史

3．3．2 北海市海水入侵现状

3．4 海水入侵危害

3．4．1 对工业生产的影响

3．4．2 对农业生产的影响

3．4．3 城乡供水井报废

3．5 本章小结

第四章 海水入侵现场监测与分析

4．1 海水入侵监测内容与方法

4．1．1 监测井布设

4．1．2 采样时间

4．1．3 实验样品制备

4．1．4 评价内容

4．1．5 数据分析

4．1．6 评价标准

4．2 南流江三角洲研究区地下水化学特征分析

4．2．1 水平方向上南流江三角洲研究区地下水化学变化特征

4．2．2 垂直方向上南流江三角洲研究区地下水化学变化特征

4．2．3 南流江三角洲研究区地下水氯离子含量与其他化学成分相关性分析

4．3 大冠沙海积平原研究区地下水化学特征分析

4．3．1 大冠沙海积平原研究区地下水化学变化特点

4．3．2 大冠沙海积平原研究区地下水氯离子含量与其他化学成分相关性分析

4．4 本章小结

第五章 海水入侵地下水水质变化模拟实验研究

5．1 材料与方法

5．1．1 采样及实验时间和地点

5．1．2 供试样品制备

5．1．3 测定内容和方法

5．1．4 主要试验仪器设备

5．1．5 数据分析

5．2 结果分析

5．2．1 海水与不同土层土壤浸泡过程中常规离子的变化规律

5．2．2 海水与不同土壤浸泡过程中重金属的变化规律

5．3 本章小结

第六章 北海市海水入侵防治措施研究

6．1 防止海水入侵的水资源持续开发利用策略

6．2 海水入侵防治的具体措施和对策

6．2．1 开源

6．2．2 节流

6．2．3 适应性生态改良措施

6．2．4 增强节水意识

6．2．5 其它方法

第七章 结论

参考文献

附图

致谢

攻读学位期间发表论文情况