讓海水不再入侵

李國敏

海水入侵主要發(fā)生在地下水開采量較大的沿海城市。全世界已有幾十個國家發(fā)現(xiàn)了海水入侵現(xiàn)象(包括中國、荷蘭、德國、意大利、英國、澳大利亞等國)，海水入侵給各國沿海地區(qū)的經(jīng)濟(jì)和社會持續(xù)發(fā)展帶來了嚴(yán)重危害。中國大陸海岸線綿延18000千米，先后在沿海的山東半島、大連、秦皇島、天津、北海、萊州等地區(qū)出現(xiàn)了海水入侵現(xiàn)象，其中環(huán)渤海地區(qū)是我國海水入侵危害最嚴(yán)重的地區(qū)，山東省萊州市是我國發(fā)生海水入侵面積最大的城市，入侵面積超過260平方千米，年均侵入速度高達(dá)10平方千米以上。

海水緣何會入侵

海水入侵是濱海地區(qū)常見的一種自然地質(zhì)災(zāi)害，是指人為超量開采地下水，引起地下水位大幅度下降，破壞了海水與淡水系統(tǒng)之間的水動力平衡，引起海水向陸地淡水含水層運(yùn)移，導(dǎo)致咸、淡水界面向陸地方向移動的觀象。

由于海水和淡水是可混溶均，所以二者之間是一個寬度較趕的過渡帶，過渡帶的厚度和形狀取決于水動力條件、巖性、構(gòu)造、擴(kuò)散和彌散、淡水層補(bǔ)給、開采及海水波動等因素。

海水入侵主要受水文地質(zhì)條件、水動力條件、氣候條件和人類活動的影響。這些因素的綜合作用控制著海水入侵的方式、途徑、地點(diǎn)和速度等。

如果發(fā)生海水入侵，則一定是形成了聯(lián)系海水與地下淡水的“通道”，即有一定透水性并且年代久遠(yuǎn)的松散沉積物、基巖斷裂破碎帶或巖溶溶隙、溶洞等。如果海水與地下淡水之間存在透水性很差的泥質(zhì)地層，就會大大減弱甚至隔斷二者之間的水力聯(lián)系，海水則無法侵入淡水系統(tǒng)。

在重力條件下，水總是從高水位地區(qū)流向低水位地區(qū)。一般情況下，陸地淡水含水層的水位比海水水位高，不會發(fā)生海水入侵現(xiàn)象。但經(jīng)過長期大量地抽取陸地淡水，導(dǎo)致地下淡水水位低于海水水位，破壞了原有的水動力平衡狀態(tài)，就會使得海水通過透水層滲入陸地淡水含水層中，破壞地下水資源。

海水入侵的直接原因是地下淡水水位的降低，而地下水位的降低與天然補(bǔ)給量的大小存在著密切的聯(lián)系。地下水天然補(bǔ)給的最重要來源是大氣降水，因此，大氣降水也是影響海水入侵的一個重要因素：干旱年份，地下水補(bǔ)給量減少，海水入侵就會加速；豐水年份，地下水補(bǔ)給量增多，對海水入侵也會有緩解作用。

地下淡水水位下降導(dǎo)致海水入侵發(fā)生，而淡水水位下降的直接原因是人為超量開采地下水，破壞淡水與海水系統(tǒng)之間的水動力平衡。因此，合理地控制和調(diào)整地下水開采量、開采層位和開采時間等，是防治海水入侵的有效途徑。此外，人類在濱海地區(qū)的部分建筑也是形成海水入侵的因素之一，例如結(jié)構(gòu)不完整的水井、未加填塞的鉆孔、海岸采礦的洞穴等等這些，都可能成為海水入侵的通道。

世界性、多方面的危害

全世界已經(jīng)有幾十個國家和地區(qū)的幾百個地方發(fā)生了海水入侵問題，給各國沿海地區(qū)帶來了嚴(yán)重危害，引發(fā)一系列地質(zhì)環(huán)境及社會問題，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重阻礙了經(jīng)濟(jì)社會的持續(xù)發(fā)展。

海水入侵產(chǎn)生的直接后果就是導(dǎo)致地下淡水水質(zhì)咸化，使得大量開采井報(bào)廢，影響居民生活、農(nóng)業(yè)灌溉和工業(yè)生產(chǎn)。如果繼續(xù)使用鹽分增加的地下水灌溉，會導(dǎo)致土壤表層鹽分聚集，造成土壤鹽漬化，而土壤鹽漬化就會降低土壤肥力，影響農(nóng)作物產(chǎn)量。海水入侵還會導(dǎo)致水田面積減少，旱田面積增加，農(nóng)田保澆面積減少，荒地面積增加，更為嚴(yán)重的會導(dǎo)致工廠、村鎮(zhèn)整體搬遷，而海水入侵區(qū)就成為不毛之地。

另外，海水入侵還會帶來一系列的健康問題。在發(fā)生海水入侵的濱海地區(qū)，由于海水中碘和氟的含量都偏高，如果居民常年飲用成水，就會患上甲狀腺腫大、氟斑牙等疾病。有數(shù)據(jù)顯示，受海水入侵影響的地區(qū)的人口平均死亡率比非入侵地區(qū)高1‰。

重點(diǎn)在防

不合理地開采地下水(包括過量開采與布井不合理等)是導(dǎo)致海水入侵的直接原因，因此，解決海水入侵問題的重點(diǎn)在于防。從地下水補(bǔ)給、徑流、排泄的角度看，防治海水入侵的核心是增加地下淡水補(bǔ)給量和限制地下水開采量。海水入侵的常用防治措施有開源節(jié)流、構(gòu)筑防滲帷幕和適應(yīng)性生態(tài)改良等。

①開源節(jié)流，即增加地下淡水補(bǔ)給置和限制地下水開采。適當(dāng)限制地下水的開采，合理開發(fā)地下水可以有效減少地下水的排泄，其主要手段是對濱海地區(qū)地下水資源進(jìn)行優(yōu)化管理，在不發(fā)生海水入侵的前提下，以地下水模型為依據(jù)確定允許開采量，調(diào)整地下水開采布局；而在增加濱海地區(qū)地下淡水補(bǔ)給量方面，國內(nèi)外總結(jié)了許多經(jīng)驗(yàn)：比如攔截和存蓄降水并用地表徑流補(bǔ)充地下水、興建跨流域調(diào)水工程將淡水引入濱海地區(qū)、在濱海地帶有計(jì)劃地回補(bǔ)地下水等。

②構(gòu)筑地下水防滲帷幕。在地質(zhì)條件允許的濱海地區(qū)構(gòu)筑防滲帷幕，適當(dāng)攔蓄地下徑流，減少地下淡水入海水量。此舉既可以起到攔截地下水徑流的作用，又可以起到阻止海水入侵的作用。

③適應(yīng)性生態(tài)改良是指適應(yīng)海水入侵現(xiàn)狀，進(jìn)行海水入侵區(qū)生態(tài)改良試驗(yàn)，利用地下微咸水或與淡水混合利用澆灌耐鹽作物，分區(qū)治理，發(fā)展海水入侵區(qū)經(jīng)濟(jì)。具體方法比如在海水入侵區(qū)建立適合區(qū)域生態(tài)特點(diǎn)的農(nóng)牧漁林良性循環(huán)的生態(tài)系統(tǒng)，改良土壤；或者對海水入侵威脅區(qū)調(diào)整水資源利用方向，發(fā)展節(jié)水型農(nóng)牧業(yè)和工副業(yè)；再或者在地下水系統(tǒng)的補(bǔ)給區(qū)，以涵養(yǎng)水源為出發(fā)點(diǎn)，發(fā)展生態(tài)農(nóng)林業(yè)。

另外，在海島或近海區(qū)，將傳統(tǒng)垂直抽水井改變?yōu)樗郊绞剑缢郊鹊阑蜉椛渚染?，可以有效減小由抽水引起的地下水鹽度快速升高，從而減緩海水入侵。也可在海島淡水透鏡體內(nèi)開挖最小降深的截水廊道，此舉在夏威夷、馬里亞納群島等均有成功經(jīng)驗(yàn)。

我國開展海水入侵研究較晚，但目前在海水入侵現(xiàn)狀調(diào)查、基本理論探索、模型研制、預(yù)測預(yù)報(bào)和防治措施等方面均取得了重大進(jìn)展，已經(jīng)從簡單的定性調(diào)查走向定量化和模型化，并已從理論研究走向工程實(shí)施。

雖然如此，但是在海水入侵的防治工作中，還是有許多問題在等待著研究人員們逐一解決，比如，在海水入侵過程中伴隨著一系列物理、化學(xué)和生物過程，這些過程的物質(zhì)循環(huán)到底是怎樣的?其次，目前的海水入侵研究均是在發(fā)生嚴(yán)重海水入侵危害地區(qū)開展的，鑒于海水入侵一旦發(fā)生即將造成難以治理的危害，因此進(jìn)行超前的防止海水入侵的研究和預(yù)報(bào)就顯得十分重要。另外，常規(guī)布設(shè)地下水觀測孔來監(jiān)測海水入侵的方法投入大、耗時多，所以應(yīng)該積極開發(fā)追蹤和顯示過渡帶移動變化的簡便、有效的方法，并研制相關(guān)儀器。最后，還需要加強(qiáng)在濱海地區(qū)開展適應(yīng)性生態(tài)改良、回灌補(bǔ)源工程、帷幕地下水庫工程的示范研究等等。(文章代碼：1917)

[責(zé)任編輯]趙檸