【摘 要】
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海水入侵是指沿海地区由于自然或人为因素导致淡水与海水之间的自然平衡被打破,从而引起淡水-海水界面向内陆移动的现象。海水入侵会造成地下水无法饮用,并造成机井破坏、土地盐渍化、农业减产等诸多问题,从而影响沿海地区社会经济的发展以及当地居民正常生活。本文选择我国北方某沿海地区为研究区,对其开展海水入侵现状、海水入侵动态变化规律以及海水入侵防治的地下水回灌措施三个方面的研究,以期为研究区及我国其他沿海地区
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海水入侵是指沿海地区由于自然或人为因素导致淡水与海水之间的自然平衡被打破,从而引起淡水-海水界面向内陆移动的现象。海水入侵会造成地下水无法饮用,并造成机井破坏、土地盐渍化、农业减产等诸多问题,从而影响沿海地区社会经济的发展以及当地居民正常生活。本文选择我国北方某沿海地区为研究区,对其开展海水入侵现状、海水入侵动态变化规律以及海水入侵防治的地下水回灌措施三个方面的研究,以期为研究区及我国其他沿海地区的海水入侵治理、地下水的合理利用和保护提供科学依据。主要研究内容及结论如下:1.基于海水入侵程度存在一定的不确定性和模糊性,采用改进AHP-模糊综合评价法对研究区海水入侵现状进行评价研究,并利用Arc GIS对评价结果进行空间可视化处理。评价中各指标权重的计算采用改进AHP法,以提高评价结果的准确性,并将改进AHP-模糊综合评价法与单指标评价法的评价结果进行了对比分析。结果表明:（1）采用改进AHP-模糊综合评价法进行海水入侵现状评价得出:距海岸线0-10 km范围内的9个监测点位中,有5个点位海水入侵等级为Ⅳ级,4个点位为III级,表明该范围内地下水被海水严重入侵;距海岸线10-12.5km范围内的5个监测点位,海水入侵等级全部为II级,表明该范围内地下水受到海水中度入侵;距海岸线12.5 km以外区域的全部监测点位（共32个）,海水入侵程度均为Ⅰ级,表明未受到海水入侵的影响;（2）采用单指标评价法对海水入侵现状进行评价得出:研究区内46个监测点位中,有9个点位海水入侵等级为Ⅲ级,表明受到海水的严重入侵;剩余点位均为I级,表明未受到海水入侵的影响;（3）对比分析两种评价方法的评价结果可知,这两种评价方法对研究区海水入侵程度的判定基本一致,但改进AHP-模糊综合评价法对介于咸水和淡水之间的水质评价等级划分更详细,因此采用改进AHP-模糊综合评价法对研究区海水入侵现状进行评价,可得到更加准确的评价结果,能更敏感地反映海水入侵的程度。2.根据海水入侵现状评价结果,选取研究区内海水入侵程度相对严重的区域作为模拟区,对模拟区建立水文地质概念模型和地下水运移数学模型,运用Visual MODFLOW软件对数学模型进行求解,建立了模拟区海水入侵数值模型,并对模型准确性进行验证。利用建立的模型对含水层中氯离子浓度在水平向和垂直向上的运移进行数值模拟,并通过Arc GIS对模拟结果进行可视化处理,进而分析含水层中氯离子浓度动态变化规律。结果表明:（1）利用建立的海水入侵数值模型得到的地下水位模拟值与实测值的拟合情况较好,拟合系数R~2为0.991,误差系数RMSE为0.125,说明建立的模型具有较高的可靠性;（2）水平方向上,距海岸线距离越远,各含水层氯离子浓度越低;随着时间的推移,模拟区各含水层咸水区宽度均呈现不断缩小趋势,在模拟期前10年内咸水区宽度缩小较快,以后10年变化缓慢;第二含水层相对于其它含水层来看,其咸水区宽度缩小最快;（3）垂直方向上,不同含水层之间氯离子浓度的变化趋势为下层含水层中氯离子浓度高于上层,说明海水呈楔状入侵沿海地区地下淡水;靠近海岸线区域氯离子浓度在模拟运移20年后基本不变,说明海水入侵的过程是由点及面的,入侵的发生点处氯离子浓度最高,且其浓度不随着时间的推移而减小。3.基于正交试验方法,探究研究区海水入侵防治地下水回灌措施的优化方案。选取回灌井深度、回灌井间距和回灌井距海岸线的距离三个主要回灌参数,利用正交试验设计方法,在3个水平上进行组合,得到9个不同的回灌方案。采用已建立的海水入侵数值模型,对不同回灌方案下观测井氯离子浓度的变化进行数值模拟,分析得出研究区海水入侵防治的地下水回灌最优方案。结果表明:（1）研究区地下水回灌布置方案为注水井深20m、距离海岸线2500m且井间距为400m时,具有最优的地下水回灌效果;通过极差分析法得出各因素对地下水回灌效果影响的主次顺序为:回灌井距海岸线的距离＞回灌井间距＞回灌井深度。（2）综合考虑随着城镇规模发展对地下水开采量的增加,基于最优回灌布设方案基础上,预设逐年增加5%回灌量与恒定注水量两种回灌工况,对上述两种工况下的回灌效果进行对比分析,结果表明回灌时长为三到五年期间,逐年增加5%回灌量的回灌效果更优。
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