萊州灣地區(qū)咸水入侵狀況分析及對(duì)策

冷維亮 畢欽祥 朱琳琳 徐月琴 閆 杰

1 引言

萊州灣地區(qū)北臨渤海，南依泰山北麓山前平原，東與膠東半島相鄰，西與魯中腹地接壤，沿萊州灣海岸呈半環(huán)狀，全區(qū)包括龍口、招遠(yuǎn)、萊州、昌邑、寒亭、壽光、廣饒7市（縣、區(qū)）及平度市的一小部分，總面積約10114km2。部分海岸為山前平原及河口平原，其中龍口市黃水河、萊州市王河等河流下游形成的沖洪積平原規(guī)模較大，面積約800 km2，地下水豐富。

萊州灣地區(qū)地形、地貌條件較復(fù)雜，自虎頭崖向西至黃河河口為膠萊河、濰河、彌河、白浪河及小清河、黃河等幾條較大河流沖積形成的砂岸或淤泥質(zhì)平原海岸，地層深厚，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，地形平坦，潮間帶寬闊，曾多次經(jīng)受過海侵和風(fēng)暴潮的侵襲，存在著大面積的古咸水區(qū)。

該地區(qū)河流屬淮河流域沿海諸河水系，這些河流多發(fā)源于南部的丘陵山區(qū)，河道多獨(dú)流入海，源短流急，且由于年內(nèi)降水量時(shí)空分布不均，自龍口市黃水河以西550～700mm，多年平均地表徑流量12.94億m3（含上游入境客水量），70%的降雨量集中于7～9月，而且多集中在約20天之內(nèi)的幾場(chǎng)暴雨降落，洪水暴漲暴落，調(diào)蓄困難，而枯季徑流量很小，甚至長(zhǎng)時(shí)間斷流，無水可用，對(duì)地下水的補(bǔ)給及地表水的攔蓄利用造成極不利的影響。

2 海水入侵現(xiàn)狀

咸水入侵指海洋水或?yàn)I海陸地古咸水，越過原有咸淡水界面侵染地下淡水含水層。按氯離子含量大于250mg/L為侵染標(biāo)準(zhǔn)，入侵總面積已經(jīng)超過500 km2，多分布在基巖海岸帶的山前平原及河口沖積洪平原，萊州市土山鄉(xiāng)至廣饒縣小清河南岸的平原海岸尤為嚴(yán)重。

隨著地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，尤其是20世紀(jì)80年代初濰寒、昌邑、壽光、龍口等集中供水水源地相繼投產(chǎn)使用，使得區(qū)內(nèi)地下水開采量逐年增加，開采強(qiáng)度不斷增大，全區(qū)淺層地下水可開采量7.52億m3/a，現(xiàn)狀開采量8.13億m3/a，超采0.62億m3/a，出現(xiàn)地下水位持續(xù)下降、海（咸）水入侵等環(huán)境地質(zhì)問題，對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活構(gòu)成較大危害。究其原因，需水量增加固然是重要因素之一，但水資源量的逐漸減少也是另一個(gè)重要原因。

3 地下水資源的變化

3.1 降水量的變化

作為萊州灣地區(qū)淺層地下水主要補(bǔ)給源，大氣降水具有周期性變化特征，經(jīng)歷了枯～豐～枯的變化周期，自1915年以來至今，研究區(qū)經(jīng)歷了一個(gè)完整的降水周期，周期長(zhǎng)度為86年，其中1915～1948年為枯水期，1948～1980年為豐水期，1980～2011年為枯水期。研究區(qū)系統(tǒng)降水量資料開始于1956年，其中豐水期1956～1980年降水量675mm/a，枯水期1980～2001年降水量578mm/a，豐枯差達(dá)97mm/a。

3.2 地表水量的變化

萊州灣地區(qū)地表水資源量隨著降水的周期性變化，據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，全區(qū)地表水資源量由豐水期的15.22億m3/a減少為枯水期的9.89億m3/a，減少了35%。地表水可供水量在1960～1980年的豐水期為 6.60億 m3/a，1980～1993年的枯水期地表水可供水量?jī)H為3.3億m3/a，減少了50%，其中最干旱的1980～1989年，全區(qū)地表水可供水量?jī)H為2.3億m3。

3.3 水文地質(zhì)條件的變化

萊州灣地區(qū)自1980年以來淺層地下水動(dòng)力場(chǎng)發(fā)生了很大變化，萊州灣西段1980年以來埋深小于4m的地區(qū)由 23297km2減少至 16778km2，減少了28%，而埋深大于10m的地區(qū)由1980年的0km2增加為2001年的4637km2，占全區(qū)總面積的45.8%；淺層地下水位負(fù)值漏斗面積1470km2，占全區(qū)總面積的14.5%。萊州灣東段濱海平原自20世紀(jì)70年代末開始出現(xiàn)淺層地下水降落漏斗，到1990年地下水位負(fù)值漏斗總面積達(dá)491km2，占濱海平原總面積的42.3%，漏斗中心水位標(biāo)高一般低于-10m。

隨著地下水位埋深的加大，萊州灣地區(qū)淺層地下水降水補(bǔ)給量近20年來有了很大程度的減少。

3.4 淺層地下水資源量的變化

根據(jù)對(duì)降水、地表水和水文地質(zhì)條件變化的分析，萊州灣淺層地下水資源量不斷減少。有關(guān)計(jì)算表明，該地區(qū)淺層地下水資源量由豐水時(shí)段的19.73億m3/a減小為枯水時(shí)段的12.70億m3/a，減少了35.6%。其中的主要影響因素是降水入滲補(bǔ)給量的減少，占到整個(gè)資源變化量的74%；其次是河流側(cè)滲補(bǔ)給量的減少，占到整個(gè)資源變化量的25%。

3.5 淺層地下水質(zhì)的變化

萊州灣地區(qū)是經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)和人類工程活動(dòng)強(qiáng)烈的地區(qū)，主要表現(xiàn)為人口密度大、工礦企業(yè)密集、地下水開采強(qiáng)度大；另外包氣帶巖性、含水層巖性顆粒較粗，地下水防污能力差，是地下水污染較嚴(yán)重的地區(qū)。地下水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)水化學(xué)常規(guī)組分對(duì)比資料表明，由于咸水入侵，區(qū)內(nèi)淺層地下水污染主要表現(xiàn)為鹽污染，即大部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)礦化度、總硬度、Na+、CL-、SO42-、HCO3-等常規(guī)組分含量明顯升高。飲用水超標(biāo)區(qū)面積由1980年的5142km2增長(zhǎng)到2002年的5853km2，增長(zhǎng)了13.8%，超標(biāo)區(qū)面積占到整個(gè)萊州灣地區(qū)總面積的57.7%。

4 對(duì)策建議

4.1 建立地下水庫(kù)

針對(duì)該地區(qū)河流及降水特點(diǎn)，建立地下水庫(kù)是解決咸水入侵問題的具體工程措施。建立地下水庫(kù)最基本的條件有兩個(gè)：一是要有足夠的天然地下儲(chǔ)水空間；二是要有充足的水源。此外，還應(yīng)考慮可持續(xù)條件、環(huán)境條件和生態(tài)條件等。

以濰河下游平原為例，擬建水庫(kù)可選在輝村地區(qū)的濰河河谷，擬建庫(kù)區(qū)內(nèi)分布的沖洪積形成礫質(zhì)粗砂層形成地下儲(chǔ)水空間，穿過庫(kù)區(qū)的濰河是地下水庫(kù)的主要補(bǔ)給水源。根據(jù)地質(zhì)勘探成果，沿河分布的砂礫層透水性良好，滲透系數(shù)38～157.3m/d，特大者可達(dá)到273.1m/d，特小者5m/d，貯水層透水性的總趨勢(shì)是上小下大，東岸小西岸大。沿河低漫灘上，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)在貯水層厚8.3m的情況下，單位出水量7.15～26.16L/s·m，由此推算最大涌水量76.7～105.4t/h，平均93.3t/h。根據(jù)地下水質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果，水質(zhì)完全符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

補(bǔ)源工程要有可靠的水源和補(bǔ)源工程措施。水源一是峽山水庫(kù)，二是引黃濟(jì)青水源，通過引黃供水工程和峽山水庫(kù)灌區(qū)工程輸水得以實(shí)現(xiàn)。地下水的回灌補(bǔ)源，可以通過補(bǔ)源井和河渠入滲來實(shí)現(xiàn)。

地下水庫(kù)的組成應(yīng)包括以下幾部分：（1）地下截滲壩。（2）地表水回灌工程，包括三部分：河道地下回灌工程、渠道地下回灌工程及河道表面蓄水入滲工程。（3）地下水開采工程，由兩部分組成，即沿庫(kù)區(qū)分布的灌溉用機(jī)井和水源地井群。（4）地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，由兩部分組成，用于監(jiān)測(cè)地下壩防滲效果的地下水位測(cè)壓管和用于監(jiān)測(cè)庫(kù)區(qū)地下水位、水質(zhì)狀況的監(jiān)測(cè)井。

4.2 攔蓄補(bǔ)源工程

自然環(huán)境與水文地質(zhì)條件決定了該地區(qū)水資源十分貧乏，古河道透水層即是淡水含水層，又是咸水入侵的主要通道。全區(qū)降水集中，河流短流急，水資源平均攔蓄利用率低，僅15%左右，雨季大部分降水流入海洋，攔蓄潛力很大。在河流上游地區(qū)加固現(xiàn)有水庫(kù)，并在下游修建平原水庫(kù)，枯水季節(jié)利用廢棄的機(jī)井、古河槽洼地回灌地下水，可有效儲(chǔ)存淡水，抬高淡水漏斗區(qū)水位，減緩咸水入侵。

4.3 調(diào)整井灌體系，封閉咸水層

20世紀(jì)80年代對(duì)地下水的掠奪式開發(fā)，咸淡水過渡帶上絕大多數(shù)井報(bào)廢，廢棄機(jī)井成為咸水越流入侵的主要通道。因此，應(yīng)清理廢棄機(jī)井，封閉咸水層，咸淡水過渡區(qū)，嚴(yán)格控制深度超過100m的機(jī)井，保護(hù)深層淡水資源。

咸水入侵是萊州灣地區(qū)面臨的主要問題，引客水補(bǔ)源，建立地下水庫(kù)補(bǔ)給地下水資源量是解決該問題的主要途徑。在此基礎(chǔ)上，攔蓄補(bǔ)源，調(diào)整井灌體系，補(bǔ)給持續(xù)消耗的地下含水層，將在很大程度上緩解咸水入侵問題