海岸水库的海水入侵机制

In the coastal zone with rapid economic development, water shortage is becoming an increasingly serious problem due to limited local water storage and highly non-uniform water resource distribution. Coastal reservoir provides an effective way to solve the problem. However, a challenge during the operation of a coastal reservoir is abrupt salinization of water in the reservoir, especially drought period. The previous researchers considered that abrupt salinization is due to the release of salt in sediment or deep pool, but our recent studies showed that seawater intrusion is one of the important reasons of abrupt salinization. Various factors influence the evolution of coastal reservoir system, including runoff, inland groundwater flow, river inflow, water level of the reservoir and tide. Under complex, dynamic conditions, salt transport/salt intrusion becomes complex. This project focusing on the Dongling Reservoir will combine field investigation, laboratory experiments and numerical simulations. The research will examine surface water and groundwater flows associated salt transport and resulting reservoir water salinity variations. A mathematical model for simulating the coupled flow and salt transport processes and for exploring engineering measures will be developed for promoting freshening and preventing seawater intrusion in coastal reservoirs. These results will provide a sound scientific and technical base for proper water supply planning.

沿海平原经济发达地区，过境水（客水）多，淡水资源时空分布不均匀，水资源短缺问题日益严重。海岸水库为解决此问题提供了一个有效途径（尤其在土地紧缺地区）。但其运行中经常出现水体泛咸现象，从而影响水库正常运行。特别是枯水期此情况更加严重，前人认为主要是底泥或深潭盐分的释放，但申请人近期研究表明，海水入侵也是造成水库泛咸的重要原因之一。影响海岸水库系统的动力因素复杂，主要包括：地表河流入库流量、陆源地下水、水库水位和潮汐等。在上述多种动力作用下，海岸水库的盐分输运过程及海水入侵变得异常复杂。本项目拟选取东凌水库为研究对象，采用野外观测、室内实验和数值模拟相结合的方法，研究复杂动力条件下海岸水库系统的地表水和地下水动力过程，盐分输运过程及其效应；建立陆地-水库-近海之间地表水和地下水的动态耦合模型；探索阻止海水入侵海岸水库的对策，为海岸水库的运行、供水规划提供十分重要的科学依据、理论支撑和技术支持。

沿海地区是我国经济发达地区，该地区的缺水问题十分严重。海岸水库是一种建立在海岸带河口地区的水库，其具有占耕地少，库容大等优势，是解决该地区缺水问题的有效方式。但是在海岸水库运行过程中，库水咸化的问题却大大限制了水库的正常发挥，是海岸水库面临的主要挑战之一。.本项目采用室内实验和理论分析相结合的方法，取得了以下重要成果：（1）揭示了海岸水库的复杂地表水-地下水动态耦合过程。建立了海岸水库地表水-地下水耦合物理模型与数值模型；研究了潮汐作用下陆源地下淡水在海岸水库与周围含水层中的运动路径；探明了风暴潮对海岸水库库底水动力的影响；揭示了不同潮汐周期与振幅对海岸水库地表水-地下水交换过程的影响。（2）探明海岸水库在复杂动力条件下盐分输运过程及其海水入侵特征。分析了海岸水库的脱盐过程，得到了陆源地下水作用下，初始水库中的高浓度盐水的运输路径；分别考虑了地表水与地下水对海岸水库海水入侵过程的影响，得到了内陆淡水流量与海岸水库海水入侵程度的关系；研究了深潭对海岸水库库水咸化的影响，得到了深潭中高浓度咸水存在原因，定量的阐述了深潭对库水盐度变化的影响。（3）探索了阻止海水入侵对策。在海岸水库复杂地表水-地下水动态耦合与盐分输运过程的研究的基础上，针对不同水库防渗墙深度，研究了不同防渗墙深度对海岸水库海水入侵的影响，考虑了影响海岸水库的复杂水动力因素，给出了贴合现实的无量纲数，得到了能防止海水入侵的同时并且考虑工程造价的最优防渗墙深度。.本项目的成果丰富和完善了海岸水库水动力学与污染物输运理论，为海岸水库所面临的重要挑战——库水咸化提供了切实可行的缓解措施，也海岸水库的科学管理提供了科学依据。