莱州湾青乡剖面海水—地下水相互交换数值模拟研究

发布时间：2020-08-20 19:18

【摘要】：莱州湾位于渤海南部,资源丰富,在山东省经济发展体系中占有极其重要的位置。近些年,莱州湾水域生态环境遭到破坏,影响滨海区域产业的进一步发展。对该区域含水层系统中地下水流的定量数值模拟研究,能够搞清海陆界面水流运动规律和海底地下水排泄(SGD)时空分布,为海岸带生态环境的保护治理提供参考依据。本研究以莱州湾南岸的青乡剖面为研究对象,该剖面有数公里平坦潮滩,平均坡度为0.4‰,沿垂直海岸线方向均匀布设十四口对井,每组对井安装上下两个多参自动观测仪,其垂直距离固定为52.8 cm,以每小时一次的频率监测记录剖面上海潮和地下水压力、温度和电导率信息,监测时长为33天。据地质资料,该剖面岩层为海相陆相沉积层相交沉积,含有大量地下卤水,本文总结了该区地下卤水的形成过程以及分布特点,并结合实测数据,将研究区盐度分为三个部分,表层4 m厚盐度为相对低盐度区(40 g/L),向下为一层过渡区(盐度由40 g/L上升到120 g/L),其余区域地下水的盐度为高盐度区(120 g/L)。在考虑了潮汐、渗出面、潮滩地形和卤水等多元条件下,选取了360小时海潮周期的观测数据,建立该多层含水层系统的二维数值模型,利用MARUN对其进行模拟研究,计算出了SGD总量为10.05 m~3 d~-11 m~(-1),内陆淡水补给量为9.49m~3 d~-11 m~(-1),海水循环量为0.56 m~3 d~-11 m~(-1),内陆淡水补给量占海底地下水排泄量的94.43%,由潮汐引起的海水循环量占5.57%,其中潮滩表面高渗透区排泄的地下水量占总SGD的63.7%,说明表层沉积物的渗透性对海底地下水排泄有很大的影响。平缓的潮滩地形利于渗出面的发育,青乡剖面渗出面长度最长可达约3800m,出现在最低潮时,在海潮涨落过程中,出露点的位置几乎不动,出现在潮间带上部。通过对一个太阳日周期内的海水-地下水交换量随海潮波动的变化情况分析可知,潮差越大,海水-地下水相互交换量也越大,观测结果显示该潮滩海水入渗量要远远小于地下水排泄量,表明高盐度卤水的存在阻碍了海水入渗的过程。
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P641.2;P731.2
【图文】：

技术路线图,环境效应,项目编号,金额

图 1-1 技术路线图1.3.3 项目依托（1）重点基金项目（项目编号：41430641）：渤海和胶州湾海底地下水排泄及其环境效应研究；金额：380 万元；起止时间：2015 年 1 月 1 日至 2019 年 12月 31 日。（2）科学技术部（“973” 计划，项目编号：2015CB452902）：海湾营养物质迁移转化规律及其环境效应，资助金额：520 万元；起止时间：2015 年 4 月17 日至 2019 年 12 月 31 日

莱州湾,地理位置,黄河三角洲平原

第 2 章研究区概况2.1 区域自然地理环境莱州湾地处北纬 37°07’~30’，东经 118°55’~119°55’之间，如图 2-1。海岸线长 320 km，面积 7000 km2（侯丽佳，2015）。莱州湾深入内陆约 50 km，它的东面是胶东半岛低山丘陵，南部为潍北平原，西侧是黄河三角洲平原。海区水深均小于 12 m，是三大海湾中水深最浅的水域，是一个宽浅的蝶形海盆（韩有松等，1994）。

剖面图,滨海平原,莱州湾,卤水

图 2-2 莱州湾滨海平原地下水分布地质地貌剖面图（据韩有松、孟广兰等，1996）林震（2015）调查发现本区卤水的成分来源多样化，不但检测到古今海水成分，还检测出有水岩作用产物，由此推断各层卤水并不是完全没有水力联系的。莱州湾南岸的卤水储藏可以概括为横向连通、纵向分层，横向上，卤水层在南面与地下淡水连通，在北面与海水相连通，纵向上卤水层与隔水层相间分布。据调查，卤水资源的不断开采，形成卤水降落漏斗，海水与淡水向其补给，近海的卤水浓度不断被稀释，Han 等（2011）的研究发现，不同层位卤水都受到淡水混合作用，说明卤水层和淡水存在水力联系。但在垂向上，姚菁、于洪军等（2010）通过对钻孔各层位样品 C14 年龄分析，认为各层沉积层稳定且弱透水层渗透性较差，垂向上水流不易发生联系。2.3.2 岩层信息

【参考文献】