衡水市咸水入侵问题研究综述.doc

衡水市咸水入侵问题研究综述
摘要:咸水入侵问题是水文地质研究中的一个重要课题。本文以衡水市为例重点介绍了咸水成因、分布以及咸水入侵的机理,综述了水质变化、水质预测以及咸淡水界面变化的研究现状,总结出咸水入侵的应对措施,为地下水资源的合理开衡水市咸水入侵问题研究综述
摘要:咸水入侵问题是水文地质研究中的一个重要课题。本文以衡水市为例重点介绍了咸水成因、分布以及咸水入侵的机理,综述了水质变化、水质预测以及咸淡水界面变化的研究现状,总结出咸水入侵的应对措施,为地下水资源的合理开发利用和淡水资源的保护提供理论依据。
关键词:咸水入侵;地下水水质;咸淡水界面
引言
咸水入侵指的是在人类活动影响下淡水水量和水位的降低,天然状态下咸淡水之间的平衡被打破,导致咸淡水交界面向淡水一侧推进,直到达到新的平衡状态。
快速发展的社会经济对于水资源的需求不断增大,自然界水资源的有限性要求人们必须加强对水资源的管理[1]。衡水市位于华北平原的中部,地表水资源极度匮乏,地下浅部蕴含着大量的咸水,在咸水之下的深层水就是衡水市主要开采的淡水水源。自20世纪70年代以来,衡水市经济发展迅速,工农业的快速发展导致需水量大量增加,20世纪80年代以后,由于降水量减少,为了满足发展的需求,衡水市大量超采地下水,导致浅层淡水水质咸化和咸淡水界面下移,已经严重威胁到了衡水市的供水安全。因此,衡水市地下水水质以及咸淡水界面的变化成为人们急需研究的重要问题。
1咸水成因及入侵机理

衡水市全区除深州北部、安平、饶阳西北部地区有全淡水区外,其它地区均有咸水体分布[2],咸水体自西北到东南呈逐渐变厚的楔形体分布。咸水成因大致分为2种类型:海相原生咸水,第四纪发生多次海进,海相层中地下水化学成分与现代海水近似,说明海相地层沉积的同时,海水沉积于地下而形成高矿化咸水,在地下水形成过程中,原生海水被逐步改造,形成具有滨海特征的海湖积平原区咸水;陆相次生咸水,该类型的咸水是在气候、古地理环境等因素影响下的地下水循环过程中形成的[3]。


浅层地下水开采区大量开采浅层淡水,周围咸水水头高于淡水,打破了咸淡水之间原有的动态平衡,造成咸水区向淡水一侧扩散,咸水区面积不断扩大,形成咸水入侵。根据咸水入侵机理理论分析,衡水地区浅层水咸化现象由于大量开采浅层水而不断加剧,但实际研究表明浅层咸水有淡化趋势,并且淡化速度较快。周晓妮等[3]将所取衡水市浅层水样品矿化度与多种离子化学成分含量间的相关关系进行分析,结合前人所做研究[4]发现1982—2006年衡水地区浅层地下水矿化度不断减小,得出浅层咸水淡化的结论,结合相关研究通过分析认为,该地区浅层咸水淡化的原因主要是大量开采深层淡水导致咸水体下移,降水入渗填充了浅部空间,造成咸水淡化。

衡水市深层水降落漏斗形成于20世纪70年代,这一时期工、农业发展迅速,用水量需求持续增加,为了满足发展的需求,衡水市大量开采深层地下水,长期的持续超采导致地下水水位持续下降,深、浅层水之间形成巨大水头差,为上部浅层咸水越流补给深层淡水提供了水动力条件,最终造成咸水入侵问题[5]。
2水质及咸淡水界面变化研究
分析前人所做研究并综合咸水成因以及咸水入侵机理,发现咸水入侵问题的研究主要集中在2个方面:水质变化研究和水质预测及咸淡水界面变化研究。

地下水水质变化的研究主要是研究地下水的化学成分在各种因素影响下时间和空间上的变化。对于地下水水质变化研究的方法较多,例如内梅罗指数法、模糊数学、物元可拓法、集对分析法、综合指数法、单因子评价法、灰色聚类法等。
国外对于地下水水质变化的研究较多。1993年MLoizidou等[6]对雅典地区垃圾填埋场周围地下水进行取样监测发现渗滤液对地下水水質影响较大。[7]运用化学及同位素技术对SriLanka西部地区的水质演化进行研究,发现地下水中主要离子的浓度和电导率的变化与季节的相关性较小。1991年荷兰建立了国家地下水水质数据库(INGRES),1991年美国地质调查局开始执行国家水质评价计划[8]。2011年Polat等[9]对季节性地下水水质变化进行评价。2016年TakeshiSaito等[10]研究了地下温度变化对地下水质量变化的影响,测试了几种组分的随温度的变化趋势。
20世纪90年代以来国内对于水质变化也做了大量的研究。沈照理[11]在“水文地球化学基础”中对地下水化学成分的特征进行了详细讲述。张宗祜等[12]描述了华北平原地下水环境的演化与发展。邱汉学等[13]叙述了海水入侵区地下水化学成分的形成作用。高太忠等[14]通过取样对比分析发现武邑县圈头地