基于ArcGIS的龍口市海水入侵現狀及對策

叢日江，李曉林（龍口市水務局，山東 龍口 265700）

基于ArcGIS的龍口市海水入侵現狀及對策

叢日江，李曉林
（龍口市水務局，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，山區和平原區各半，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準，屬于嚴重缺水的水危機區。在氣候變化和人類活動的雙重影響下，沿海地區海水入侵對海岸區域的工農業生產和生態環境造成嚴重影響。

1　研究背景

20世紀70年代后期，由于降水量偏少和工農業用水量的增加，地下水采補失衡，地下水位持續下降，在沿海的部分地區出現了海水入侵現象。進入80年代后，持續10年的嚴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。海水入侵導致沿海生態環境破壞，給人們生活用水帶來困難，影響經濟發展。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濟和社會發展的迫切需要。探討利用ArcGIS模擬氯離子濃度分布圖，劃定海水侵染區，計算海水入侵面積，可為海水入侵防治提供依據。結合近年來海水入侵治理經驗，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50個地下水檢測點檢測的氯離子濃度為依據，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ArcGIS數字化、配準、插值，得出多年海水入侵面積。

數據采用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，入侵面積數據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陸遞減，龍口市西部沿海地區為海水入侵區，嚴重入侵區（氯離子濃度＞1 000mg/L）的面積占入侵總面積的1/3，開發區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。經模擬分析可知，1997-06海水入侵面積發展到最大，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定，12月海水入侵面積變化趨勢與6月保持一致。年內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月數值間有較小的波動。

據調查資料可知，20世紀 60年代基本未出現海水入侵現象，到20世紀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，引發了海水入侵。1988—1997年為海水入侵的發展期，該階段隨經濟發展用水量大幅增長，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，出現大面積地下水位低于海平面的負值區，海水入侵在規模和程度上發展較快，并逐漸形成區域海水入侵區。1998年至今為穩定期，該階段采取工程措施與非工程措施相結合的方法對海水入侵開展大規模治理。修建的地下水庫和滲井補源工程發揮作用，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加強濱海地區地下水動態監測

合理的地下水監測網絡能夠提供滿足地下水管理目標的最直接信息，為地下水資源評價、合理開發利用和生態環境保護與治理提供數據支持。以中德科技合作的“濱海地區水資源綜合管理技術研究”項目為契機，做好海水入侵的監測防治科學研究，同時把科研成果應用到實踐上，嚴格控制濱海地區地下水的開采量,為防治海水入侵提供技術支持，保護水資源環境。

3.3修建地下水庫

用高壓噴漿技術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處修建地下擋水壩主體工程外，在地下壩穿過黃水河河槽相應位置上，還修建了一座水力應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，在干支流河道內建補源滲井3 291眼，在庫區內修建排污管道30多千米，將工業廢水排到庫區以外，以及配套的地下水監測及開采調度系統。

3.4引黃調水優化用水格局

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

3.5濱海濕地修復

修建黃水河濕地公園，在濱海濕地或海岸生態區維持咸淡水界面達到一種動態平衡，針對土壤次生鹽漬化進行生態修復。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，維護和恢復了濕地生態系統的完整性和多樣性。

3.6實行最嚴格的水資源管理制度

實行用水總量控制，用水效率控制，建設項目水資源論證和取水許可辦理，水資源在線監控，地下水采補平衡控制。嚴格控制地下水開采，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地下水，封井并網科學壓采地下水等舉措，使地下水達到采補平衡并且保持持續向好的態勢。

（責任編輯崔春梅）

【中圖分類號】X 832

【文獻標識碼】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