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滨海含水层中淡水和咸水的相互作用

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一、概 述滨海含水层是指陆地淡水和海水在地下相遇的部分,可以由不同类型的岩石组成,其中包括岩溶发育的石灰岩、裂隙发育的岩石和松散砂岩,厚度从几米到上千米不等。地表上的土地利用、地形和气候条件也可能明显不同。尽管含水层性状迥异不同,但是滨海含水层还是有着相同的水文地质特征,例如,流动受浓度梯度的影响非常大,由于淡水和咸水组成的差异,在混合区会形成不同的水质特征。由于处于地质活动强烈的环境,地下水类型通常受长时间地质作用(如海平面波动)的影响。从水管理的角度来看,由于海水入侵和倒锥的形成,在滨海含水层,易于发生淡水咸化问题。随着对淡水资源需求的增加、天然水文地质条件的破坏、气候变化和地下水污染,可利用的水资源和宝贵的生态环境正面临着严重的压力。本文将探讨滨海含水层目前的状态,常见的问题,以及水文地质学作为一门学科,如何在实现可持续进展过程中作出应有贡献。二、现状分析世界上的滨海地区几乎都是人口高度密集区,全世界有一半的人口居住在滨海地区,而且 10 个大城市中就有 8 个位于滨海地区(联合国海洋论坛,www.oceansatlas.org),同时,大量的用水需求对地下水资源造成了巨大的压力;同时含水层也受到了废物和生活污水处置以及污染物淋滤的威胁;承压水水位的降低又造成了地面沉降。在干旱和半干旱地区,地下水作为唯一的淡水资源,在用水高峰期(如旅游季节)面临的问题尤为严重。然而,这些问题并不只出现在滨海含水层中,将滨海含水层与其它含水层分开来考虑,只会造成由于过度开采而导致的海水入侵变得更为严重。关于海水入侵问题,没有全面的评论。在一些文献中,完整地记录了美国(Konikow 和 Reilly,1999)和地中海(López-Geta 等,2025)滨海含水层的一些海水入侵的案例,包括夏威夷、加利福尼亚、佛罗里达、大西洋和海湾的沿海平原等。欧洲环境保护署的最近数据表明,在欧洲,至少有 100 个地区受到了海水入侵的影响(Scheidleger 等,2025)。在荷兰,拥有来自河流和大气降水的充足淡水资源,但是在 1880~1992 年间,由于盐化作用,有 20 个井群被迫关闭,另外的 9 个不得不利用人工补给(Stuyfzand 等,2025)。这些数字表明,海水入侵是全球性的问题。另外,由于人口的增加和经济的进展,污染物造成的水质恶化、河流补给减少以及气候变化等问题在未来的 10 年内将会变得更加严峻。估计在某些地区海平面上升和地下水补给率减少,会造成海水进一...

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