莱州湾地区咸水入侵状况分析及对策

冷维亮 毕钦祥 朱琳琳 徐月琴 闫 杰

1 引言

莱州湾地区北临渤海，南依泰山北麓山前平原，东与胶东半岛相邻，西与鲁中腹地接壤，沿莱州湾海岸呈半环状，全区包括龙口、招远、莱州、昌邑、寒亭、寿光、广饶7市（县、区）及平度市的一小部分，总面积约10114km2。部分海岸为山前平原及河口平原，其中龙口市黄水河、莱州市王河等河流下游形成的冲洪积平原规模较大，面积约800 km2，地下水丰富。

莱州湾地区地形、地貌条件较复杂，自虎头崖向西至黄河河口为胶莱河、潍河、弥河、白浪河及小清河、黄河等几条较大河流冲积形成的砂岸或淤泥质平原海岸，地层深厚，结构复杂，地形平坦，潮间带宽阔，曾多次经受过海侵和风暴潮的侵袭，存在着大面积的古咸水区。

该地区河流属淮河流域沿海诸河水系，这些河流多发源于南部的丘陵山区，河道多独流入海，源短流急，且由于年内降水量时空分布不均，自龙口市黄水河以西550～700mm，多年平均地表径流量12.94亿m3（含上游入境客水量），70%的降雨量集中于7～9月，而且多集中在约20天之内的几场暴雨降落，洪水暴涨暴落，调蓄困难，而枯季径流量很小，甚至长时间断流，无水可用，对地下水的补给及地表水的拦蓄利用造成极不利的影响。

2 海水入侵现状

咸水入侵指海洋水或滨海陆地古咸水，越过原有咸淡水界面侵染地下淡水含水层。按氯离子含量大于250mg/L为侵染标准，入侵总面积已经超过500 km2，多分布在基岩海岸带的山前平原及河口冲积洪平原，莱州市土山乡至广饶县小清河南岸的平原海岸尤为严重。

随着地区经济建设的飞速发展，尤其是20世纪80年代初潍寒、昌邑、寿光、龙口等集中供水水源地相继投产使用，使得区内地下水开采量逐年增加，开采强度不断增大，全区浅层地下水可开采量7.52亿m3/a，现状开采量8.13亿m3/a，超采0.62亿m3/a，出现地下水位持续下降、海（咸）水入侵等环境地质问题，对当地生态环境、工农业生产和人民生活构成较大危害。究其原因，需水量增加固然是重要因素之一，但水资源量的逐渐减少也是另一个重要原因。

3 地下水资源的变化

3.1 降水量的变化

作为莱州湾地区浅层地下水主要补给源，大气降水具有周期性变化特征，经历了枯～丰～枯的变化周期，自1915年以来至今，研究区经历了一个完整的降水周期，周期长度为86年，其中1915～1948年为枯水期，1948～1980年为丰水期，1980～2011年为枯水期。研究区系统降水量资料开始于1956年，其中丰水期1956～1980年降水量675mm/a，枯水期1980～2001年降水量578mm/a，丰枯差达97mm/a。

3.2 地表水量的变化

莱州湾地区地表水资源量随着降水的周期性变化，据统计分析，全区地表水资源量由丰水期的15.22亿m3/a减少为枯水期的9.89亿m3/a，减少了35%。地表水可供水量在1960～1980年的丰水期为 6.60亿 m3/a，1980～1993年的枯水期地表水可供水量仅为3.3亿m3/a，减少了50%，其中最干旱的1980～1989年，全区地表水可供水量仅为2.3亿m3。

3.3 水文地质条件的变化

莱州湾地区自1980年以来浅层地下水动力场发生了很大变化，莱州湾西段1980年以来埋深小于4m的地区由 23297km2减少至 16778km2，减少了28%，而埋深大于10m的地区由1980年的0km2增加为2001年的4637km2，占全区总面积的45.8%；浅层地下水位负值漏斗面积1470km2，占全区总面积的14.5%。莱州湾东段滨海平原自20世纪70年代末开始出现浅层地下水降落漏斗，到1990年地下水位负值漏斗总面积达491km2，占滨海平原总面积的42.3%，漏斗中心水位标高一般低于-10m。

随着地下水位埋深的加大，莱州湾地区浅层地下水降水补给量近20年来有了很大程度的减少。

3.4 浅层地下水资源量的变化

根据对降水、地表水和水文地质条件变化的分析，莱州湾浅层地下水资源量不断减少。有关计算表明，该地区浅层地下水资源量由丰水时段的19.73亿m3/a减小为枯水时段的12.70亿m3/a，减少了35.6%。其中的主要影响因素是降水入渗补给量的减少，占到整个资源变化量的74%；其次是河流侧渗补给量的减少，占到整个资源变化量的25%。

3.5 浅层地下水质的变化

莱州湾地区是经济较发达和人类工程活动强烈的地区，主要表现为人口密度大、工矿企业密集、地下水开采强度大；另外包气带岩性、含水层岩性颗粒较粗，地下水防污能力差，是地下水污染较严重的地区。地下水质监测点水化学常规组分对比资料表明，由于咸水入侵，区内浅层地下水污染主要表现为盐污染，即大部分监测点矿化度、总硬度、Na+、CL-、SO42-、HCO3-等常规组分含量明显升高。饮用水超标区面积由1980年的5142km2增长到2002年的5853km2，增长了13.8%，超标区面积占到整个莱州湾地区总面积的57.7%。

4 对策建议

4.1 建立地下水库

针对该地区河流及降水特点，建立地下水库是解决咸水入侵问题的具体工程措施。建立地下水库最基本的条件有两个：一是要有足够的天然地下储水空间；二是要有充足的水源。此外，还应考虑可持续条件、环境条件和生态条件等。

以潍河下游平原为例，拟建水库可选在辉村地区的潍河河谷，拟建库区内分布的冲洪积形成砾质粗砂层形成地下储水空间，穿过库区的潍河是地下水库的主要补给水源。根据地质勘探成果，沿河分布的砂砾层透水性良好，渗透系数38～157.3m/d，特大者可达到273.1m/d，特小者5m/d，贮水层透水性的总趋势是上小下大，东岸小西岸大。沿河低漫滩上，现场实验在贮水层厚8.3m的情况下，单位出水量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。根据地下水质化验结果，水质完全符合饮用水标准。

补源工程要有可靠的水源和补源工程措施。水源一是峡山水库，二是引黄济青水源，通过引黄供水工程和峡山水库灌区工程输水得以实现。地下水的回灌补源，可以通过补源井和河渠入渗来实现。

地下水库的组成应包括以下几部分：（1）地下截渗坝。（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渗工程。（3）地下水开采工程，由两部分组成，即沿库区分布的灌溉用机井和水源地井群。（4）地下水监测系统，由两部分组成，用于监测地下坝防渗效果的地下水位测压管和用于监测库区地下水位、水质状况的监测井。

4.2 拦蓄补源工程

自然环境与水文地质条件决定了该地区水资源十分贫乏，古河道透水层即是淡水含水层，又是咸水入侵的主要通道。全区降水集中，河流短流急，水资源平均拦蓄利用率低，仅15%左右，雨季大部分降水流入海洋，拦蓄潜力很大。在河流上游地区加固现有水库，并在下游修建平原水库，枯水季节利用废弃的机井、古河槽洼地回灌地下水，可有效储存淡水，抬高淡水漏斗区水位，减缓咸水入侵。

4.3 调整井灌体系，封闭咸水层

20世纪80年代对地下水的掠夺式开发，咸淡水过渡带上绝大多数井报废，废弃机井成为咸水越流入侵的主要通道。因此，应清理废弃机井，封闭咸水层，咸淡水过渡区，严格控制深度超过100m的机井，保护深层淡水资源。

咸水入侵是莱州湾地区面临的主要问题，引客水补源，建立地下水库补给地下水资源量是解决该问题的主要途径。在此基础上，拦蓄补源，调整井灌体系，补给持续消耗的地下含水层，将在很大程度上缓解咸水入侵问题