淤泥质海滩地下水与海水动力交互作用及海底地下水排泄量研究.

Submarine groundwater discharge (SGD) has become a hot issue in the frontier of international hydrogeology since it is closely related to the nearshore ecological environment and submarine freshwater resources. The study on SGD in China falls far behind those in Europe, America and other developed countries. This project intends to select a typical muddy beach as the research object, which located in the coastal zone of Yangtze River estuary. The research methods of field observation, laboratory experiment and numerical simulation are used. Coupling the complex boundary conditions on sea-land interface in the sense of mass exchanges between seawater and aquifer, the numerical simulation models and mass balance models will be set up in the muddy beach, including the groundwater and seawater flow, salinity, environmental isotope. The observed information of environmental isotope and salinity in the seawater and groundwater will be used. We will do the research on the interaction between seawater and groundwater, solute transport and submarine groundwater discharge distribution. The quantity of submarine groundwater discharge and the land-originated groundwater recharge of SGD in the large scale will be estimated. The research can provide theoretical and technical support for the rational utilization of local water resources and sustainable development of ecological environment. In the aspect of scientific research, it can also provide typical case study on the seawater and groundwater interaction and submarine groundwater discharge in the coastal area of our country.

海底地下水排泄（SGD）同近岸海陆生态环境和海底淡水资源密切相关，是国际水文地质学前沿热点问题，而我国对SGD的研究落后于美欧发达国家。本课题预计在长江口海岸带选取典型淤泥质海滩作为研究对象，采用现场观测、室内试验和数值模拟等手段，建立淤泥质海滩中包括海水-地下水水流、盐分、环境同位素的数值模型和质量平衡模型，耦合海-陆界面上物质交换的复杂边界条件，综合利用海水中环境同位素和海水盐度、地下水中的环境同位素和盐度等的实测信息，深入研究典型淤泥质海滩附近海水与地下水之间的相互作用关系、溶质运移以及海底地下水排泄时空分布规律，定量估计区域尺度上海底地下水排泄量及其淡水分量。为当地水资源合理开发利用及生态环境的可持续发展研究提供理论技术支撑，在科研方面为我国海岸带海水-地下水相互作用和海底地下水排泄研究提供典型的研究实例。

海底地下水排泄作为全球水循环的重要组成部分，是海洋中水和各种化学物质的重要来源之一，同时也是各种污染物从陆地向海洋输送的一个重要而隐蔽的通道。本课题分别在营口海岸带和龙口海岸带选取典型区域作为研究对象，采用现场观测、室内试验和数值模拟等手段，建立了海岸带包括海水-地下水水流、盐分、污染物的数值模型和环境同位素的质量平衡模型，耦合海-陆界面上物质交换的复杂边界条件，综合利用海水中环境同位素和海水盐度、地下水中的环境同位素、盐度和污染物等的实测信息，深入研究了海滩非均质含水层中盐分及污染物的时空分布规律，定量估计了区域尺度上海底地下水排泄量及其淡水分量。结果表明，在营口海岸带传统模型下的SGD通量为（3.01-3.51）×108 m3/d，改进模型评估的SGD通量为（3.55-4.39）×108 m3/d，明显高于传统模型。水体刷新时间增加了59.44-101.22％，SGD增加了17.94-25.07％。地下水向海输入的氮、磷营养盐通量在考虑RSGD的情况下分别为1.73×108 mol/d、1.52×109 mol/d。在龙口海岸带，有填海造陆的海岸带由于受到土地利用模式改变的影响，沿岸地下水以及近岸海水中的Ra活度均普遍高于有防渗墙的海岸带，而在防渗墙的干扰下，沿岸的海底地下水排泄速率仅为1.26-1.60 cm/d，小于有填海造陆的海岸带海底地下水排泄速率（1.43cm/d-1.82cm/d），但这两个区域均低于其他自然海域的海底地下水排泄速率。有填海造陆的海岸带的氮磷营养盐浓度普遍高于有防渗墙的海岸带，并致使SGD驱动大量的氮磷营养盐排泄入海，结果表明SGD在沿海生态环境以及水体污染治理中的重要地位。研究成果为海岸带水资源合理开发利用及生态环境的可持续发展研究提供理论技术支撑，在科研方面为我国海岸带海水-地下水相互作用和海底地下水排泄研究提供典型的研究实例。