電導儀在海水入侵監(jiān)測分析中的應用

劉忠義，劉文軍，湯玉福

（遼寧省水文水資源勘測局葫蘆島分局，遼寧 葫蘆島 125000）

電導儀在海水入侵監(jiān)測分析中的應用

劉忠義，劉文軍，湯玉福

（遼寧省水文水資源勘測局葫蘆島分局，遼寧 葫蘆島 125000）

1 基本情況

葫蘆島市位于遼寧省的西南部，下轄興城、綏中、建昌3個縣（市）和連山、龍港、南票3個區(qū)。其中，瀕臨遼東灣的有興城、綏中、連山和龍港等5個縣（市、區(qū)），海岸線長258 km。興城、綏中、連山和龍港等4個縣（市、區(qū)）直接入海的各流域主要包括小凌河—六股河、六股河、六股河—山海關等3個流域四級區(qū)，總面積7 171 km2；其中，小凌河—六股河流域面積2 316 km2、六股河流域面積為3 080 km2、六股河—山海關流域面積1 775 km2。

2 水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

小凌河～六股河實際開采量為8 985.7萬m3，可開采量為8 639.3萬m3，開采率為104.0%；六股河實際開采量為5 156.7萬m3，可開采量為5 264.0萬m3，開采率為98.0%；六股河～山海關實際開采量為4 871.2萬m3，可開采量為6 515.6萬m3，開采率為74.8%。

3 海水入侵現(xiàn)狀

葫蘆島地區(qū)海水入侵的速度相當快。從1999年到2010年，葫蘆島沿海地區(qū)因海水入侵而被污染的地區(qū)面積307.92 km2，共分為7塊區(qū)域：其中白馬石－劉臺子海水入侵面積16.88 km2，雙樹鄉(xiāng)海水入侵面積17.53 km2，興城的曹莊－沙后所海水入侵面積79.12 km2，興城的望海-劉臺子海水入侵面積76.39 km2，綏中的塔山屯海水入侵面積30.64 km2，綏中的網戶海水入侵面積14.72 km2，綏中的萬家海水入侵面積72.64 km2。

4 用電導儀進行海水侵染的監(jiān)測分析

4.1 電導儀法監(jiān)測海水侵染的依據(jù)

電導是電阻的倒數(shù)，因此，當兩個電極插入溶液中，可以測出兩電極間的電阻R。根據(jù)歐姆定律，溫度一定時，這個電阻值與電極的間距L（cm）成正比，與電極的截面A（cm2）成反比。即R=ρ·L/A。由于電極面積A與間距L都是固定不變的，故L/A是一常數(shù)，稱電導池常數(shù)（以C表示）。比例常數(shù)ρ叫電阻率，其倒數(shù)1/ρ稱為電導率，以K表示（K=C/R）。當已知電導池常數(shù)，并測出電阻后，即可求出電導率。

地下水電導率的變化，又受水溶液化學成分及其礦化度的控制，其表達式為：ρ=AC·C-1。

式中AC為與水溶液化學成分有關的系數(shù)。因為海、咸水主要成分為NaCl，化學成分基本穩(wěn)定，所以在一定意義上來說AC值可認為是一個NaCl的當量，式中C為地下水的礦化度。在上述范圍內，對于以NaCl為主的海水侵染來說，礦化度可被認為是影響地下水電導率的決定性因素。礦化度越高，電阻率將越小，電導率則越大。

根據(jù)2010—2011年海水侵染監(jiān)測試驗，不難發(fā)現(xiàn)用電導儀進行海水侵染監(jiān)測與用化驗分析的氯離子濃度、礦化度進行海水侵染監(jiān)測有著非常好的關系如圖1，2所示。充分證明應用電導儀法監(jiān)測海、咸水侵染理論上是有根據(jù)的，實踐上是可行的。

圖1 電導率與氯離子含量相關關系圖

圖2 電導率與礦化度相關關系圖

從圖1，2可以看出，電導率與氯離子含量、礦化度的相關系數(shù)都比較高，均在0.98以上，說明應用電導儀法監(jiān)測海水侵染，完全可以代替取樣化驗分析礦化度、氯離子含量及監(jiān)測海水侵染的繁瑣過程。

4.2 監(jiān)測中解決的問題

1）確定咸淡水分界面，是查清海水入侵范圍應首先解決的問題。因為只有確定出咸淡水分界面，才能進一步研究海水侵染的規(guī)模、速度及演變規(guī)律等問題。

地下水礦化度是影響電導率大小的主要因素，地下水礦化度越大，電導率越大，兩者呈指數(shù)相關。據(jù)此，在一個地區(qū)，如果地層變化不大，又有一定數(shù)量的水質資料和相應的電導率資料，就可做出電導率與地下水礦化度的相關曲線。在曲線上與劃分咸淡水界面的礦化度值相對應的電導率值即為咸淡水分界面的特征值。

2）監(jiān)測咸淡水界面的運移情況。監(jiān)測咸淡水界面的運移一般是將各個測點固定，定期進行監(jiān)測（如每年分汛前、汛后各監(jiān)測一次），然后對比不同時間的監(jiān)測結果，就可看出咸淡水界面的運移情況。

5 結語

應用電導儀法監(jiān)測海水侵染具有省工、省時、省料、省經費等優(yōu)點，理論上有據(jù)，方法上可行，經過二年多的試驗應用，基本能夠滿足監(jiān)測的需要，在某些方面，如確定界面的位置等，比利用取樣化驗的方法精度還高，適宜大面積推廣應用。

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2012-02-10