一、海水入侵活动的背景条件与发展历史

1.海水入侵地区自然条件

秦皇岛市海水入侵活动主要发生在市区东南碧唯部的戴河、洋河河口地区。该地区为小型滨海冲洪积平原，其东南侧临渤海，北侧、西侧和西北侧为燕山余脉的低山丘陵。平原海拔高度为1～10m，自西北向东南倾斜。戴河、洋河自西北流入该区后，在平原东北边缘和中部注入渤海。沿河发育有河漫滩和1～3级堆积阶地。平原基底和周缘山地丘陵地层为太古宇片麻岩类、古元古界混合花岗岩和侏罗系凝灰岩、安山岩。平原第四系地层以冲积、洪积为主；其次为河口堆积、海湾滨岸堆积、泻湖沼泽堆积、风积等。其岩性主要为粘质砂土、砂质粘土、淤泥质粘土、砂、砾石等，厚度一般为20～40m，最厚达80m左右。平原地下水主要为第四系孔隙潜水。含水层岩性主要为中粗砂、砂砾石。厚度一般为5～25m。地下水补给来源主要为大气降水和山前地带的侧向渗透补给，其次为河流入渗、灌溉入渗和海水入侵补给。据有关研究成果，全区多年平均总补给量为5120×104m3，平均补给模数为45×104m3/km2，扣除灌溉入渗和海水入侵水量，地下水可开采量竖明4860×104m3，平均可开采模数42×104m3/km2。地下水排泄途径主要是人工开采，其次为蒸发和向河道、海洋排泄。地下水动态受自然条件和人工开采活动控制。地下水位一般在0～5m（埋深2～10m），漏斗区水位0～10m（埋深2～15m），局部地下水埋深超过20m。地下水天然水质良好，矿化度小于lg/l，水化学类型以HCO3-Ca、HCO3-Ca·Na、HCO3·Cl-Na·Ca型为主。受海水入侵影响，滨海岸地带矿化度为1～3g/l，水化学类型以Cl-Na型为主。

2.海水入侵地区社会经济概况及地下水开采活动

海水入侵地区行政归属秦皇岛市抚宁县的牛头崖镇、留守营镇、西河南镇和卢王庄乡，人口约7.5万。该区交通方便，京山铁路从其中部通过，公路四通八达。农业生产发达，共有耕地9.5万亩，其中90%为水浇地。主要作物为水稻、小麦、玉米、棉花、蔬菜。1993年农业总产值0.9亿元。工业以造纸业为主，有县和乡镇造纸厂20余个；其次有粮悔纤培食加工、食品加工、木材加工、化肥等。1993年工业总产值为2.6亿元。该地区旅游资源得天独厚，除北缘的北戴河海滨旅游区外，南部正在建设的南戴河旅游开发区发展迅速。伴随本区工农业生产和旅游事业的持续发展，地下水开采强度不断加大。在50年代末，为向北戴河疗养区供水，建成第一个集中开采的地下水水源地。70年代中期以后，农业和工业用水急剧增加，普遍出现地下水超采现象。到1993年，全区地下水总开采量达6318×104m3，其中工业、农业、人畜用水分别占总开采量39%、59%、2%。平均开采模数55×104m3/km2，超采率24%。不同地区地下水资源条件和开采强度不同，超采率不一。可大致分为5个地段，以东南部的留守营附近和东北部的枣园一带最严重（图16-1、表16-1）。

二、海水入侵活动的危险性评价

（一）危险性评价指标与危险性等级划分

水化学监测资料是评价海水入侵危险性的直接依据。其基本水化学指标是氯离子含量，参考指标是Na+Ca/Cl值、地下水矿化度及地下水水化学类型。根据我国和世界一些国家生活饮用水水质标准（表16-2、16-3），将氯离子（氯化物）含量250mg/l确定为海水入侵灾害的临界值。同时考虑灌溉用水、工业用水对水质的要求，将海水入侵活动进一步划分为轻度、中度和重度入侵区（表16-4）。

（二）危险性分布

据研究区特征，划分为4个等级（表16-5、图16-3）。南新庄—西陆庄—卜家营—焦庄以西地区为无入侵区，以东地区为海水入侵区；且自西向东依次为轻度入侵区、中度入侵区、重度入侵区。各区均与海岸呈平行的条带状。

三、海水入侵灾害易损性评价

海水入侵活动的主要危害是破坏供水水源，从而导致采水设施报废，工农业生产受损，耕地土质劣化。因此，决定海水入侵灾害易损性的主要因素是供水井密度/眼/104m2、地下水供给强度/104m3/104m2、耕地类型及其对灌溉水质的敏感程度。依这三方面因素将易损性划分为3个等级（表16-6）。其分布情况如下（图16-4）。

四、海水入侵灾害的破坏损失评价

（一）海水入侵灾害的损失构成与核算方法

海水入侵灾害的直接后果是使地下淡水资源水质恶化，其产生的破坏损失主要包括：①开采井和配套供水设施报废损失，按各种设施的现实价值和失效程度核算；②采用劣质水供水或缩减供水造成的粮食减产与企业产品减产损失，按现实减产价值核算；③因开发新水源而增加的投资，按现实成本核算。海水入侵灾害的损失分布一方面与灾害危险性、易损性分布同步变化；另一方面又经常出现灾害与损失异地分布的现象。造成这种现象的原因是地下水开采区与供水地距离较远，二者的危险性和易损性不一致。基于这种情况，对于小面积的海水入侵灾害只核算灾害的总体损失，对损失分布不做进一步分析。

（二）海水入侵灾害历史损失评价

在全面调查统计的基础上，采用现实成本逐项核算的办法确定历史损失（表16-7）。秦皇岛总计损失为6234万元。海水入侵面积32.4km2，平均损失模数192万元/km2。

（三）海水入侵灾害预测损失评价

海水入侵灾害破坏损失是在危险性评价基础上，对危害对象逐一调查统计后确定的。所以灾害预测损失的关键是危险性预测，即预测未来时期海水入侵活动的程度和范围。可采用数学模拟手段进行危险性预测。具体方法是采用平面二维模型来模拟地下水水动力渗流场和盐分浓度场，据此判断预测期灾害危险性。数学模型为：1.水流方程

式中：W——地下水资源补给、排泄强度，包括大气降水、河渠渗漏补给强度及潜水蒸发和开采强度/（m3/d）;

K——含水层水平渗透系数/（m/d）;

H——潜水水位/m;

Z——含水层底板标高/m;

D——研究区域；

B1、B2——研究区第一、二类边界；

H0（x,y）——初始时间水位/m;

H1（x,y）——人为第一类边界水位/m;

q（x,y,t）——二类边界流量/（m3/d）;

——水流外法线方向。

地质灾害灾情评估理论与实践

式中：C——潜水氯离子浓度/（mg/1）;

W——地下水补给排泄强度/（m3/d）;

m——含水层厚度，/m；

Dxx、Dxy、Dyy——氯离子深度弥散系数张量/（m2/d）;

Vx、Vy——地下水流速张量/（m/d）;

C0（x,y）——初始时刻氯离子浓度/（mg/l）;

C1（x,y）——一类边界氯离子浓度/（mg/l）;

c·q（x,y,t）——氯离子容量/（mg/l、m/d）。

3.水流方程与水质方程的藕合与求解

对于上述由连续方程与运行方程合成的水流与水质方程的藕合，取水头H作变数，利用达西定律：

把两个微分方程藕合起来，构成水质预测模型。对每个三角单元建立水量平衡和溶质质量守恒方程，联立后可得到任一时刻的水位和氯离子浓度值。模拟预测程序如图16-5。

研究区模型参数见

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文章来源：天狐定制

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