海水入侵是滨海地区面临的主要资源、环境与生态问题之一。它不仅威胁人类稀缺的淡水资源,危及人类生命和健康,而且破坏生态环境平衡,制约社会经济的可持续发展。上世纪80年代以来,秦皇岛洋戴河平原因集中式过量开采地下水引发了海水入侵灾害,致使区内地下水水质整体咸化、恶化,大量开采井报废,并引发土壤盐碱化等次生环境地质灾害。海水入侵灾害造成了秦皇岛一系列的经济损失,直接制约秦皇岛经济的可持续发展和人民生活质量的提高,而开展海水入侵的时空分布特征以及成因机理的研究,可以为秦皇岛因地制宜地防治海水入侵,以及合理开发、利用和保护滨岸地区珍稀的地下淡水资源提供科学的依据。　　 咸淡水过渡带的空间分布形态和物质迁移规律是海水入侵机理研究的关键科学问题。本研究以秦皇岛高庄.洋河口为典型的海水入侵研究剖面,通过野外系统网络式布点采样(采集水样29组,其中,地下水23组、河水5组,海水1组)、室内测试(阴阳离子组成、δD和δ18O)和整理以及大量文献调研和综述,分析了洋戴河平原的自然地理、地层、构造和水文地质等背景条件,运用数理统计和模糊数学方法评价了海水入侵程度的空间分布及供水指示意义,将研究区地下水的渗流场、化学场以及温度和电导率场耦合起来,揭示了研究区地表水和地下水的形成演化规律和多种水体的相互作用,以及高庄东南部咸水带和海水入侵区的水文地球化学特征与形成过程,建立了研究地下水流动系统的概念模型,探讨了咸淡水过渡带的空间分布形态和物质迁移转化规律。主要的结论如下:　　 (1)洋戴河平原海水入侵的方式,以沿河床的带状入侵及侧渗和沿洋戴河间冲积含水层的面状入侵为主,入侵动态主要受控于年内地下水位和潮汐的波动变化,表现为规律的季节性入侵。　　 (2)依据水化学成分或指标与Cl-浓度的相关程度,将Cl-、电导率(EC)、总溶解固体(TDS)和潜在盐度作为海水入侵识别的主要指标,建立了相应的海水入侵等级的指标体系,采用模糊数学综合评价法评价了研究区海水入侵程度以及供水意义,结果显示:地下水样品中海水入侵程度Ⅱ级和Ⅲ级水样占到了74％,研究区总体上属于海水入侵程度中等水平的地区;洋戴河间的浦河一带是海水入侵程度最强烈的地区;海水入侵程度越高,水质危害越大,对人体健康、农业灌溉和工业生产越为不利。　　 (3)选择GNIP天津观测站作为本区降水同位素的参考站点,探讨了降水的同位素效应,建立了当地降水线方程;运用氯离子和氢氧同位素,揭示了研究区地表水和地下水的形成演化规律以及多种水体的相互作用过程。结果显示:天津降水同位素的变化受控于降雨量效应和温度效应的共同作用,依据降水数据建立的当地参考降水线为:δD=6.57δ18O+0.31;研究区汛期的地表河水来源于中上游库水和大气降水的混合;山前丘陵区地下水主要接受降水直接补给,洪积扇及山麓地带地下水受到了一定的蒸发作用,除了接受山前丘陵区地下水补给外,洋河附近的地下水还受到了洋河库水的混合;在高庄东南部咸水带,西部咸水带的地下水由径流区上游地下水和大泥河地热咸水混合而成,地热咸水的混合比率约为13％,东部咸水带的地下水主要由径流上游地下水和本地污水混合而成,地热咸水的混合比率不超过9％;在洋戴河海水入侵区,地下水主要由本区地下淡水和海咸水(混合比率不超过10％)混合而成,并且受到了不同程度的地表水或灌溉水补给,其中,浦河一带是农田灌溉水或地表水补给较为明显的地段。　　 (4)分析了研究区地下水化学特征的空间分布规律,探讨了洋戴河平原高庄东南部咸水带和海水入侵区地下水化学成分的形成及盐分的来源。结果显示:研究区地下水化学类型及特征具有明显的空间分带性;在山前丘陵及洪积扇地带,地下水TDS小于1g/L,水化学类型以Cl-Ca或Cl·HCO3-Ca为主,盐分主要来源于降水、溶滤作用和生活污水;在高庄东南部咸水带,TDS基本上均大于1g/L,深部地下水水质较差,咸水带西部地下水化学类型为Cl-Ca-Na,微量元素Li和Sr含量很高,具有极低的Mg/Cl和SO4/Cl,盐分主要来源于地热咸水,咸水带东部地下水化学类型以Cl·SO4·NO3-Ca为主,NO3-、SO42-含量非常高,具有较高的Mg,Cl、SO4/Cl,盐分主要来源于工农业生产及生活污水:在洋戴河海水入侵区,TDS普遍大于1g/L,水化学类型以Cl-Na·Ca和Cl-Na·Mg·Ca为主,地下水化学的形成主要受控于咸淡水间的机械混合和阳离子交替吸附作用;海水入侵区地下水中Na+、K+和岩土颗粒的Ca2+、Mg2+交换是明显的,并以Na+-Ca2+为主,Na+-Mg2+为次,在浦河以及其他地下水补给条件较好的地段,灌溉淡水或地表淡水的明显补给,引起了地下水中Ca2+与岩土颗粒的Na+、K+和Mg2+交换,而在近岸带的海相浅层含水层,不仅存在正向的阳离子的交替吸附作用,而且存在无水石膏的脱硫酸过程。　　 (5)以地下水流动系统理论框架为指导,利用多种技术手段提取和分析有限的、零散的、孤立的多种信息,并将这些信息耦合起来建立滨海地区地下水流动系统的概念模型,可以有效地降低地下水流动系统认识的模糊性与不确定性,进一步提升对海水入侵机理问题认识的准确性和可靠性。