烟台市海水入侵综合评价与生态修复技术研究

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山东省烟台市,社会经济发达,是我国重要的港口城市,也是国家环渤海经济区和山东省胶东城市群中的重点地市,是山东半岛蓝色经济区建设的核心地区。然而,烟台市又属于北方沿海地下淡水资源的短缺区,近年来,由于大规模的开发利用地下水,导致烟台市沿海地区诱发比较严重的海水入侵问题,海水入侵的发生不仅是一个单纯的容易导致地下水环境恶化和生态系统失衡的自然科学问题,而且严重影响了烟台市工农业生产和地区经济发展。因此,研究烟台市海水入侵的模糊综合评价和生态修复技术,具有重要的实际意义。本论文从分析总结烟台市海水入侵问题入手,系统分析海水入侵的现状危害及变化趋势,对烟台市海水入侵问题进行综合评价以及危险性评价,提出了烟台市海水入侵生态恢复体系,研究了海水入侵地区滨岸生态护坡技术。具体研究内容如下:(1)在实地调查研究,广泛搜集资料的基础上,分析了烟台市的自然地理环境与社会经济环境,主要研究了与海水入侵有关的气象、水文、地形和地貌等因素,并对烟台市的主要河流、主要水库分布情况,以及烟台市构造侵蚀地貌、构造剥蚀地貌、剥蚀堆积地貌、堆积地貌、海成地貌等进行了分析和研究。(2)在说明海水入侵评价标准的基础上,分析了烟台市海水入侵的现状和危害,研究了烟台市海水入侵的入侵方式、发展趋势和入侵成因,结果表明,烟台市海水入侵主要有片状、带状和脉状入侵三种方式,预见烟台市未来的海水入侵问题将呈逐步好转趋势。(3)对烟台市2010年、2011年和2012年海水入侵监测井点水质分析资料进行分析和研究,确定Cl-,M,SO42-,rHCO3-/rCl-和SAR五个水化学指标,构造了综合评价模糊数学模型,根据模糊数学最大隶属度原则评定水样等级,基于MATLAB软件的计算能力,将上述数学模型编写成计算程序,对芝罘区、福山区(含经济技术开发区)和莱山区三个区域的33个水井的海水入侵程度进行了模糊综合评价。(4)基于2011年《烟台市统计年鉴》数据以及Mapgis数据库数据,以烟台市沿海地区县级市为评判单元,应用层次分析法对选定的2个1级指标和7个2级指标参评因素进行权重赋值,在Mapgis平台上,采用图层因素权重叠加法获得个评判单元海水入侵灾害综合危险性指数,求得各县市区海水入侵平均距离,从而实现烟台市沿海地区海水入侵灾害危险性区划Mapgis图。(5)为深入研究解决海水入侵问题对生态环境造成的影响,提出了海水入侵生态修复体系,即综合运用生态治理、生态恢复和生态保护三种手段,实现自然的内在良性循环,达到海水入侵的治理效果。以烟台市为例,分析了海水入侵生态修复体系在海水入侵治理方面的应用,结果表明,烟台市2010年海水入侵的普查面积较2002年入侵面积减小了19.6%,成效显著。(6)在综合分析生态护坡作用机理、生态护坡结构形式和生态护坡植被选择的基础上,从根系提高土体抗剪强度的角度出发,选取柽柳根系作为实验材料,通过室内直剪实验,探讨了根土复合体中含根量、含水量以及根系径级的变化对土体抗剪强度的影响。基于海水入侵生态修复体系,将生态护坡技术应用于海水入侵地区滨岸保护,以改善地区生态环境。研究成果用以科学指导烟台市改善沿海地带海水入侵带来的危害,对预防和缓解烟台地区海水入侵危害,保障当地饮水安全、经济安全和生态安全,促进区域社会经济与资源环境协调发展,实现地下水资源的可持续利用和经济的可持续发展具有重要意义;同时,也为其他滨海地区防治海水入侵提供一个示范模式和科学借鉴依据。
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