煙臺市海水入侵現(xiàn)狀分析及防治措施探討

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(山東省煙臺市水文局，山東 煙臺 264001)

1 區(qū)域概況

煙臺市地處山東半島中部，位于東經(jīng)119°34′～121°57′，北緯36°16′～38°23′，總面積13 746.5 km2，海岸線全長702.5 km，市中部為橫貫東西的山地丘陵，南北沿海且多平原，河流呈“非”字形分流入海。

煙臺市域長度在5 km以上河流121條，其中流域面積300 km2以上河流大沽夾河、東五龍河、黃水河、辛安河、留格河、界河、王河及大沽河等8條，這些河流多為礫砂河，河床比降大，源短流急，洪水期暴漲暴落，枯水期河床暴露，極不利于地下水的補(bǔ)給。各河流由于源短流急，形成了山前洪積平原、河口沖積平原。河口沖積平原分布于王河、界河、黃水河、大沽夾河、東五龍河等下游河口兩側(cè)，沖積物厚10～25 m，最深處達(dá)90 m，含水層主要為砂礫、粗中砂等，如萊州平原、龍口平原、福山平原、牟平平原等。第四系地下水主要分布于河口平原和山前平原，由降雨入滲、基巖裂隙水側(cè)滲及河道滲漏補(bǔ)給，主要排泄途徑是形成河川基流、潛水蒸發(fā)、潛流入海以及人工開采。沿海一帶還有寬數(shù)公里至十余公里不等的濱海平原，海拔0～10 m，濱海堆積物多為海成中粗砂、海相淤泥，并有大量海生貝殼碎片等，主要分布在萊州、龍口、蓬萊等沿海一帶，適宜農(nóng)、鹽、漁業(yè)的發(fā)展。

煙臺市屬溫暖帶季風(fēng)大陸性氣候，多年平均降水量680.5 mm，降水量時空分布很不均勻，東南沿海降水量較多，年平均可達(dá)750～800 mm，西北部沿海降水量少，年平均降水量為550～650 mm，降水量年際變化大，豐枯水相差可達(dá)3倍，同時豐枯水段交替出現(xiàn);降水量年內(nèi)變化也很大，汛期(6-9月)降水量占全年降水量的70%左右。

2 海水入侵現(xiàn)狀

沿海地區(qū)海水入侵地下含水層或河水地帶海水倒灌使咸潮影響帶擴(kuò)大，并發(fā)生海水補(bǔ)給地下水的現(xiàn)象，稱為海水入侵。沿海城市是人口高度集中和經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的地區(qū)，對淡水資源的需求很大。由于超量開采，地下水水位持續(xù)大幅度下降可造成咸淡水界面發(fā)生變化，海水向淡水含水層侵入，地下水礦物度增高，水質(zhì)惡化。

煙臺市自1977年發(fā)現(xiàn)萊州、龍口兩地出現(xiàn)海水入侵現(xiàn)象以來，水利部門先后于1977、1992、2002、2010年組織了四次海水入侵普查工作；

根據(jù)省水利廳的要求，2016年再次開展煙臺市區(qū)域內(nèi)海咸水入侵普查工作。在各縣(市、區(qū))水資辦大力協(xié)助下，對全市海水入侵進(jìn)行了監(jiān)測。以氯離子含量250 mg/L為海水入侵的標(biāo)準(zhǔn)。

2016煙臺市海水入侵普查成果為：煙臺市境內(nèi)海水入侵總面積為560.4 km2(包含萊州苦咸水72.7 km2)。煙臺市海水入侵面積統(tǒng)計見表1、圖1,煙臺市海水入侵區(qū)分布見圖2[1]。

圖1 2016年煙臺市海水入侵面積統(tǒng)計圖

圖2 2016年煙臺市海水入侵區(qū)分布圖

煙臺市歷次海水入侵普查結(jié)果見表2。

表1 煙臺市2016年海水入侵普查面積統(tǒng)計表

表2 煙臺市歷次海水入侵普查面積統(tǒng)計表

從表2可以看出,將本次的普查成果與前幾次的成果進(jìn)行對比分析，不難得到自1977年以來煙臺市海水入侵分為兩個階段： 1977-2002年為第一階段，各市區(qū)海水入侵面積都呈增加態(tài)勢，1977-1992入侵速度是21.8 km2/a，1992-2002入侵速度是25.3 km2/a；2002-2016年為第二階段，本階段除萊州、龍口、招遠(yuǎn)2016年海水入侵面積增加外其他各市區(qū)均呈減小態(tài)勢，2002-2010年入侵速度卻呈現(xiàn)負(fù)增長(為18.3 km2/a),2010-2016年入侵速度也呈現(xiàn)負(fù)增長(為6.5 km2/a)，與當(dāng)?shù)卣扇∮辛Υ胧?，整治無序灘涂養(yǎng)殖密不可分。

3 海水入侵的危害

海水入侵減少了地下水資源可利用量,并使水質(zhì)惡化,給煙臺市工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活帶來嚴(yán)重影響。

3.1 海水入侵對工農(nóng)業(yè)的危害

煙臺市沿海平原，土地肥沃，氣候適宜，歷來是農(nóng)業(yè)較發(fā)達(dá)的地區(qū)，糧食畝產(chǎn)一般在500 kg以上，有的甚至畝產(chǎn)高達(dá)1 000 kg，由于海水入侵，部分農(nóng)田遭到不同程度的鹽漬化，灌溉機(jī)井報廢，使農(nóng)田喪失灌溉能力，甚至淪為荒地，多數(shù)農(nóng)田減產(chǎn)。萊州、龍口沿海平原區(qū)過去是農(nóng)業(yè)高產(chǎn)區(qū)。海水入侵引發(fā)了地表土壤鹽漬化，受其影響，多數(shù)農(nóng)田減產(chǎn)20%～40% ，嚴(yán)重的達(dá)到50%～60%，個別達(dá)到80%甚至絕產(chǎn)。海水入侵還使區(qū)內(nèi)地下水水質(zhì)變差，供水能力降低，造成許多機(jī)井、揚水站報廢。

3.2 對人畜飲水的危害

海水侵染區(qū)內(nèi)，由于水質(zhì)惡化，造成人畜用水困難。據(jù)調(diào)查，萊州市自1980年以來，全市有多處鎮(zhèn)街，近200個自然村，10.73萬人口和0.34萬頭大牲畜吃水受海水入侵影響發(fā)生困難，金城、土山鎮(zhèn)60%以上的村莊無可飲用淡水。海水入侵區(qū)內(nèi)有的村靠外地運來的自來水解決生活用水，不僅造成生活困難，而且增加的群眾的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，有的地方因不能及時飲用上淡水或其他原因無淡水飲用，不得不飲用當(dāng)?shù)匾驯磺秩镜牧淤|(zhì)水，增加了某些疾病的發(fā)病率，如甲狀腺腫、氟斑牙等，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)厝嗣竦纳眢w健康。

4 海水入侵成因

引起海水入侵的原因比較復(fù)雜，它與自然因素如水文氣象、水文地質(zhì)、海潮變化以及人為因素如地下水超采、灘涂經(jīng)濟(jì)、河道采砂、水資源的調(diào)配利用等密切相關(guān)。煙臺濱海平原和河流下游沖積平原造成海水入侵的原因主要有四個方面。

4.1 超量開采地下水

通過分析煙臺市多年降水量的豐枯變化規(guī)律，自上世紀(jì)50年代以來，豐枯變化呈現(xiàn)出較明顯的規(guī)律。1951-1979年為相對豐水期，之后1980-2000年進(jìn)入相對枯水期。這在一定程度上導(dǎo)致水資源量減少，而這期間正是我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，沿海經(jīng)濟(jì)更是飛躍發(fā)展的時期。水資源需求漸漸增長，造成了采補(bǔ)失衡，地下水超采現(xiàn)象日漸嚴(yán)重，使地下水位大幅度下降，產(chǎn)生了負(fù)值漏斗區(qū)，使沿海平原地下水淡水體水頭低于咸水體水頭，引起咸水體向內(nèi)陸擴(kuò)展，造成海水入侵。

4.2 河道挖砂

由于工農(nóng)業(yè)及建筑業(yè)的發(fā)展，大量沿河挖砂，特別是中下游地帶挖砂現(xiàn)象尤為嚴(yán)重，使河床高程大大下降。因為河道大量挖沙，降低河床高程，1)增加了海潮上溯距離；2)河道砂粒粗易于入滲的效果；3)河床坑洼不平滯留海水，延長入滲時間，加之工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大量超采地下水，使水位大幅度下降，形成負(fù)值區(qū)，是造成海水入侵的另一原因。

4.3 灘涂不合理利用

盲目發(fā)民海灘經(jīng)濟(jì)，大量發(fā)民養(yǎng)殖業(yè)和鹽場，長距離明渠提灌海水或鉆探提取鹵水，使大量的海咸水人為進(jìn)入內(nèi)陸腹地，這些人為活動加劇了海水入侵。

4.4 水利工程的影響

建國以來，沿海地區(qū)修建了許多水利工程，尤其是入海河流上游修建起成串的水庫、塘壩，攔蓄上游地表徑流，如煙臺大沽夾河下游修建永福園地下水庫，造成中下游地區(qū)嚴(yán)重缺水，使地下水補(bǔ)給量大大減少，特別是在雨量偏少時的旱年，下游幾乎無地表徑流，斷絕了對下游地下水的補(bǔ)給，也加劇了水位下降和海水入侵。

5 防治對策措施

結(jié)合煙臺市及其他地區(qū)近年來海水入侵防治措施主要包括控采壓減、水源替換、工程治理等三個方面。

5.1 控采壓減

5.1.1 嚴(yán)格控制超采區(qū)內(nèi)的地下水開發(fā)

建立并實施規(guī)劃水資源論證制度。國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展規(guī)劃以及城市總體規(guī)劃的編制、重大建設(shè)項目的布局，要充分考慮當(dāng)?shù)氐叵滤Y源條件，把水資源論證作為區(qū)域發(fā)展、產(chǎn)業(yè)布局、城鄉(xiāng)建設(shè)、園區(qū)建設(shè)等相關(guān)規(guī)劃或方案審批的重要條件。

規(guī)范完善建設(shè)項目水資源論證和取水許可審批管理工作。在地下水超采區(qū)內(nèi)，除居民生活用水與應(yīng)急供水外，嚴(yán)禁新增地下水取水量。在超采區(qū)內(nèi)確需取用地下水的，要在現(xiàn)有地下水開采總量控制指標(biāo)內(nèi)調(diào)劑解決，并逐步削減地下水開采量。

限期封停超采區(qū)地下水取水工程。依法規(guī)范機(jī)井建設(shè)管理，排查登記已建機(jī)井，未經(jīng)批準(zhǔn)的和公共供水管網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)的自備水井，一律予以關(guān)閉。

5.1.2 實行全方位節(jié)水壓采

1)大力實施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉。根據(jù)煙臺水文局多年區(qū)域用水量統(tǒng)計，煙臺市農(nóng)業(yè)灌溉用水量占地下水開采量的46%～72%，特別是海濱平原區(qū)，農(nóng)業(yè)灌溉用水量占總開采量的80%以上。煙臺市節(jié)水型農(nóng)業(yè)灌溉占總灌溉面積的75%左右。但以管道灌溉為主，以噴灌、微灌、滴灌為輔。管灌、噴灌、微灌，滴灌分別較普通灌溉節(jié)水40%、60%、70%、85%。因此應(yīng)大力發(fā)展更為節(jié)水的微灌、滴灌技術(shù)。

2)加快調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)與布局。在地下水超采區(qū)，適當(dāng)減少用水量較大的農(nóng)作物種植面積，鼓勵改種耐旱作物，達(dá)到減采地下水的目的。

3)加快工業(yè)節(jié)水改造步伐。在區(qū)域內(nèi)的企業(yè)開展節(jié)水診斷、水平衡測試、用水效率評估，嚴(yán)格用水定額管理。特別應(yīng)鼓勵礦山企業(yè)改進(jìn)防水技術(shù)，保護(hù)水環(huán)境。

4)加強(qiáng)城鎮(zhèn)節(jié)水。在超采區(qū)范圍內(nèi)的公共建筑必須采用節(jié)水器具，限期淘汰公共建筑中不符合節(jié)水標(biāo)準(zhǔn)的水嘴、便器水箱等生活用水器具，鼓勵居民家庭選用節(jié)水器具。

5.2 水源替換

加快集中供水管網(wǎng)的建設(shè)，擴(kuò)大自來水管網(wǎng)的覆蓋區(qū)域，加大區(qū)域外水源的調(diào)入量，逐步停止超采區(qū)內(nèi)村集中供水的地下水開采。加快污水處理廠和再生水回用工程建設(shè)，增加中水利用率。

5.3 工程治理

工程治理主要包括攔蓄補(bǔ)源回灌工程、地下水淡水帷幕工程。

1)攔蓄補(bǔ)源回灌工程是區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)水資源合理調(diào)配的有效方法，按照自然特征和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)民計劃要求，對降水、地表水、地下水、引調(diào)客水以及經(jīng)過處理的工業(yè)廢水等進(jìn)行有計劃地攔截、存蓄和注入。工程主要特點是蓄補(bǔ)結(jié)合，既可以增加水資源的儲量，減少對地下水的開采，又可以通過滲補(bǔ)和注入等方式補(bǔ)給地下水，以達(dá)到從根本上防治海水入侵的目的。按回灌工程類型不同可分為地表水補(bǔ)給法、地下水庫補(bǔ)給、井補(bǔ)法以及幾種工程組合起來的聯(lián)合補(bǔ)給法等。

2)地下水淡水帷幕工程主要是在海水入侵前緣的內(nèi)陸一側(cè)，有針對性的布置一系列的鉆井，通過向鉆井中注水和地表渠道回滲，局問好補(bǔ)給地下水，建立水力柵欄，陰止咸淡水界面向內(nèi)陸移動，甚至可使界面向海退移。

6 結(jié)語

超量開采地下水是造成海水入侵的主要原因，地方政府和有關(guān)方面在加強(qiáng)、完善地下水管理保護(hù)的有關(guān)法規(guī)條例、規(guī)章制度的同時，應(yīng)加強(qiáng)地下水基礎(chǔ)工作方面建設(shè)，建設(shè)海水入侵的地下水動態(tài)監(jiān)測網(wǎng)，加強(qiáng)海水入侵監(jiān)管工作。