海水入侵与生态文明综述

摘要：生态环境的变化影响生态文明的建设，而海水入侵严重影响沿海地区的生态环境，引发沿海地区饮用水咸化减少、土壤盐渍化、农作物减产等问题，因此解决海水入侵有利于保障沿海地区的饮用水安全、粮食安全和生态安全。本文基于海水入侵成因与危害，分析海水入侵防治的重要性，提出海水入侵的防治措施，可供其他地区开展海水入侵防治和保护地下淡水资源作为参考，对滨海地区生态文明建设具有重要意义。

1  引  言

生态环境是人类赖以生存的基础，生态兴则文明兴，生态衰则文明衰，生态环境的变化直接影响文明的兴衰更替。党的十八大以来大力推进生态文明建设，注重生态环境保护与可持续的绿色发展。而海水入侵内陆含水层的程度加深，由此造成的灾害问题突出，因此解决海水入侵有利于保障沿海地区的饮用水安全、粮食安全和生态安全，对我国生态文明建设具有重要意义。

由于海洋灾害会严重影响经济社会和人类的发展，因此海洋灾害的防治至关重要。海水入侵是海洋灾害的一种，海水入侵主要发生在滨海含水层中，发生原因主要是内陆含水层中淡水水位的下降或者是海平面的上升，打破了淡水与海水之间的平衡，导致海水通过地下含水层向内陆地下淡水方向侵入，又称为海水入侵^[1]。由于海水密度大于地下淡水密度，海水入侵过程中海水位于淡水之下，形成咸水楔。

在全球范围内，海水入侵问题已被列为广泛关注的公众问题^[2]，海水入侵的原因主要有两点^[1-3]。一是人类活动的影响（如超量开采地下水、地表水向地下渗透的途径被破坏和海水养殖等。二是气候变化^[3]，主要原因有海平面上升、风暴潮、降水不规律和海岸带地质条件的影响。海水入侵的主要途径包括三点，一是来自海洋和/或周围含咸水体的横向侵入;二是在沿海低洼地区，由于风暴和/或潮汐驱动的海水泛滥，上覆海水向下侵入;三是由于大量抽取地下水，从深层含盐地下水带向上侵入^[4]。

2  海水入侵危害与防治重要性

2.1 海水入侵防治的危害

我国自20世纪60年代在大连发现海水入侵，自20世纪80年代开始研究海水入侵，研究最多的区域是莱州湾^[5]。截至1995年，海水入侵面积超过100公顷，40多万人的日常生活收到影响，8000余眼机井报废，400多平方千米耕地缺少灌溉水源，粮食每年减产30万吨，工业产值每年损失4亿万元^[6]，莱州市政府投入约4.3亿元用于修建拦河闸坝、农业节水灌溉和自来水工程等^[7]。通过治理效益评估的方式，计算出2002年海水入侵导致的经济损失中占比最大的为农业物减产，约为76.1%，其次为饮用水源不达标造成的健康损失，约为12.9%^[7]。越南湄公河三角洲流域，2019年～2020年旱季，海水入侵内陆高达110km，从12月份持续到次年5月份，近4万户家庭淡水资源短缺，农业生产方面，海水入侵导致越南金瓯约3万公顷水稻受灾减产，槟椥地区的2万公顷果树减产和6500公顷蔬菜减产^[8]。

海水入侵的直接后果高咸度海水进入到地下淡水中，淡水中氯离子含量增多，矿化度程度加剧，水质恶化而逐渐丧失利用价值，加剧地下淡水资源匮乏程度。海水入侵引发土壤盐渍化，咸化后地下淡水通过毛细作用力将土壤水分向大气蒸发的过程中，水分以水蒸气状态进入大气，盐分无法随水蒸气迁移而滞留在土壤中，致使土壤的盐渍化;盐渍化土壤的孔隙度、通透性发生变化，重金属含量增多^[9]，抑制植物生长，导致农产品产量和质量大幅度下降;同时，由于地下水中盐度增加，加快地下设备的腐蚀，或影响设备的正常使用，进而影响工业的发展，部分企业因此而搬迁或停产。海水入侵破坏沿海地区的人文和生态景观，影响旅游业发展;同时需对破坏的人文和生态景观进行修复^[7]。可见，海水入侵不仅给工农业生产和居民生活造成严重的影响，也成为沿海地区社会、经济可持续发展的重要制约因素。而沿海地区人口众多，对淡水资源的需求量较高，故防治海水入侵，保护地下淡水资源迫在眉睫。

2.2 防治海水入侵的重要性

海水入侵防治是全球面临的挑战。海水入侵是世界性的问题，广泛分布在亚洲、非洲、欧洲、美洲和大洋洲，特别是亚洲东部的日本和中国。截止2004年，全世界范围发现了海水入侵的国家和地区约有50多处^[10]。海水入侵防治是国家的战略需求，《全国地下水污染防治规划（2011-2020年）》中指出，在沿海地区，由于地下水超采，破坏了地下含水层中咸淡水之间的平衡，引起海水入侵地下淡水含水层，同时指出滨海地区的水质最差，为解决这一问题，在易发生海水入侵区域控制地下水的开采量，采取措施保护地下水资源，防治海水入侵。国家海洋局自2013年把海水入侵纳入全国海洋环境监测系统，将海水入侵作为海洋灾害每年进行公报。公报中指出海水入侵广泛存在于我国沿海地区，海水入侵严重区域主要分布在渤海滨海地区，辽宁盘锦、河北、山东沿岸海水入侵距离一般距岸12～25公里，黄海、东海滨海地区海水入侵范围小，除江苏盐城和浙江台州、温州监测区海水入侵距离较大，其他海水入侵均距岸4公里以内。南海滨海地区海水入侵范围小，程度低，海水入侵距离一般均距岸2公里以内。

海水入侵主要发生在滨海地区，而滨海地区是海洋经济发展的序曲，是海洋和陆地的直接连接通道，全世界大约有60%的城市和约70%的人口分布在沿海地区，而沿海地区地下含水层是人类对地球淡水影响的重要受体。由于人们对自然资源日益增长的需求和对城市景观的需求，大量发展旅游业、开垦土地和发展农业等活动，致使沿海地区景观发生变化并产生了严重的环境问题。沿海地区的活跃性和生态脆弱性互相矛盾，致使其对人类活动和全球气候的变化相应十分迅速。故近年滨海地区突出的环境问题、频发的灾难，严重影响滨海地区的可持续发展。

3  海水入侵的防治方法

3.1建立监测预报系统

使用先进的技术与可靠的海水入侵预测模型，因地制宜的建立地下水动态监测系统。对地下水位和海水入侵程度进行在线监测。建设海水入侵防控机制，预测海水入侵发生的范围和程度，采取及时有效的应对措施，保护和改善地下淡水资源状况。

3.2制定地下水开采规划

据统计，过量开采地下水是导致海水入侵的主要原因，而如何寻求管理沿海地区地下水的可持续性，从而平衡沿海地区地下水储量带来的社会经济和环境效益。制定区域地下水开采规划，优化开采时间和间隔，丰水期可适当加大地下水抽取量，枯水期尽量避免开采;控制地下水开采规模，优化配置地下水开采井的布置，尽量减少对与海洋存有连接通道的地下淡水开采，避免集中开采地下水;制定地下水位的警戒值，当地下淡水水位低于警戒值时，立即停止开采，寻求其他水源来源;开采地下水前勘察水文地质。

3.3水源替换

寻求非地下水源代替地下水源，修建跨流域调水工程，如山东青岛“引黄济青”工程缓解了对地下水的依赖，对海水入侵防治起到了关键的作用。加快沿海地区给水管网建设，扩大管网覆盖规模，加快再生水回用工程建设，增加中水的利用率。

3.4优化农作物的种植模式

在全球干旱和半干旱地区，农业用水量可占总用水量的88%，所以节约农村用水量，可大幅减少地下水的开采。在滨海地区，优先种植耐盐碱和蓄水量的农作物，减少高需水量农作物的种植比例，可以大幅降低地下水的开采量。合理使用节水的灌溉技术，采用滴灌、喷洒式灌溉等，舍弃漫灌、沟灌等高耗水方式。

3.5修建地下截渗墙

地下截渗墙是位于地下的一条直立的墙体，地下墙体可与整个地下含水层的水文地质边界合成一个密闭/半密闭的区域，又称之为地下水库。地下水库阻断地下淡水向海洋排泄的路径，同时阻止海水向内陆含水层入侵。建造地下水库无需侵占土地，且蒸发量较少，因而是一项广泛使用的防治海水入侵的措施。如日本，从20世纪初开始建设地下截渗墙，并总结出建设地下截渗墙需要的7项条件。截至目前，世界各地滨海地区约建造了四十多座地下截渗墙^[11]。

3.6回灌淡水或抽取咸水

自然回灌是利用降雨或地表水回灌地下水。根据地方水文地质条件，修建拦水坝、橡胶坝、集水工程等，收集降雨和拦截地表径流等，增加地表水向地下淡水的补给，增加地下淡水储量。人工回灌是将自然降水、地表水、处理后的污水和海水淡化水通过地表渗流或者回灌井注入地下淡水中，增加地下淡水的水位高度。抽泣咸水是直接在海水入侵的区域抽取地下咸水，并将其排入大海，直接减少入侵海水的体积。抽取咸水可以和回灌淡水相结合，可以同时达到减少地下咸水体积和增加地下淡水资源储量的目的。

4  结  论

生态环境是人类赖以生存的基础，海水入侵导致滨海地区生态环境破坏，威胁沿海地区的饮用水安全、粮食安全和生态安全。海水入侵已变为世界性难题，是全球面临的挑战。为有效减少海水入侵的危害，本文提出建立监测预报系统、制定地下水开采规划、水源替换、优化农作物的种植模式、修建地下截渗墙、回灌淡水或抽取咸水等措施改善滨海地区的生态环境，为我国生态文明建设添砖加瓦。

参考文献

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