山东省莱州湾地区浅层地下水资源变化

（二）莱州湾地区海岸地貌特征~

关于莱州湾沿岸的地貌，前人做过大量研究（蔡爱智，1980；韩有松，1982；庄振业，1987；山东省地矿局，1989；山东省科委，1990），但涉及海水入侵与海岸地貌关系的问题，目前研究得还不多。开展莱州湾沿岸的地貌调查，可以全面地阐明莱州湾地区海水入侵与区域地貌的关系，以期为查明海水入侵规律提供依据。
1.地貌与第四纪地质简况
研究区位于莱州湾南岸和东岸，西起小清河口东至栾家口。区内地貌特点表现为：①地貌类型多样。如陆地地貌包括构造侵蚀丘陵、侵蚀堆积准平原、冲洪积平原、冲海积平原、海积平原等（图4-5），平原上古海道及古湖沼洼地发育；海岸类型有粉砂淤泥质海岸、基岩海岸和砂质海岸。②南岸与东岸地貌结构不同。南岸平原面积广大，地势低平，为粉砂淤泥质海岸，海岸地貌较单一，东岸以低丘陵为主，地势起伏较大，滨海平原狭窄，绝大部分为沙质海岸，沙坝-湖地貌体系发育。
莱州湾南岸与东岸第四纪沉积特征有较大差异。南岸平原沉积厚度较大，一般在200～300m。沉积物成因类型以海滨潮滩相、湖沼相、河流冲洪积物为主，古河道沙体众多，砂层与粉砂黏土层频繁交互沉积。晚第四纪发生三次海侵，形成三套海陆相地层互相叠置，与区内古海水的赋存及咸水体的入侵活动有密切关系。东岸滨海平原狭窄，除龙口沿海平原第四纪沉积厚度在60m左右外，一般沉积厚度小于30m。沉积物以砂砾质海滨沙坝-湖相沉积和河流相冲洪积物为主，相变复杂，沉积物粒度较粗。区内仅全新世海侵对沿海狭窄地带有所影响。
2.资料来源及方法
资料来源于课题组野外实地考察资料，并应用卫星影像解译、水文地质及第四纪地质钻孔资料进行综合分析。
3.地貌单元类型
大地构造轮廓和地质基础条件的差异，决定了莱州湾南岸和东岸沿海区域截然不同的两大地貌单元的结构特征（赵德三，1991）。
莱州湾南岸（自小清河口至虎头崖），属渤海拗陷区，新生代以间歇性持续拗陷为主，由鲁中山地北麓诸河流（如小清河、弥河、白浪河、潍河、胶莱河等）冲积而形成广阔的平原，是我国典型的粉砂淤泥质海岸。该区平原地貌类型变化层次清楚，由南部山前洪积冲积平原向北过渡为冲积平原，地势缓缓倾斜，直至莱州湾沿岸过渡为狭窄带状冲积海积平原、海积平原。自陆向海，海拔由30m降至2m。

胶东半岛海水入侵地区水资源高效利用与河口海岸生态修复技术

由于莱州湾南岸新生代以来以持续拗陷活动为主，平原面积广大，地势低平，第四系厚度大而连续。所以，晚更新世以来三次大的海侵（沧州海侵、献县海侵、黄骅海侵），都曾入侵本区，且面积广大，南侵最大界限至寿光—寒桥—昌邑—新河镇一带，海侵层中赋予了丰富的晚更新世以来的古海水，成为海水入侵的主要咸水来源。所以莱州湾南岸以古海水入侵为主。
莱州湾东岸（虎头崖至栾家口岸段）属胶东隆起区，新生代在断块抬升过程中，断块间差异升降十分明显，形成以剥蚀丘陵及山前低缓起伏的剥蚀-堆积平原为主的地貌，沿海形成沙质海岸和基岩海岸。该区地貌类型的空间组合，呈现出明显的阶梯状地貌结构特点。自陆向海，由低丘陵过渡为波状起伏的山前岗地和洪积冲积平原，再缓降至滨海平原，海拔由700m降至3～4m。
由于莱州湾东岸沿海以丘陵地形为主，新生代在断块抬升过程中，断块间差异升降十分明显。平原面积狭窄，第四纪沉积厚度小而不连续，地势相对南岸较高。所以，晚更新世以来三次大的海侵只有最后一次，即黄骅海侵，入侵本区，且面积狭小，自虎头崖至辛庄镇呈狭窄条带状分布。加之，莱州湾东岸为岬湾型海岸，所以该区以现代海水入侵为主。但是局部地区也有其他入侵类型。例如，位于南阳河以北、金城城后张家以西的滨海平原地区，古地理环境以沙坝—湖环境为特征。全新世以来经历了陆生环境—岬湾环境—沙坝、湖环境—沼泽环境的演替序列（尹泽生，1992），复杂的环境演进过程使海水入侵也复杂化。在中全新世港湾环境沉积的海相砂层，分布广泛，并与现代海水有直接的水力联系，它是本区现代海水入侵的主要通道之一。在晚全新世时期发育的湖环境，是滞留古海水的良好场所。滞留封存下来的古海水，一部分直接发生古海水入侵，另一部分经过后期蒸发、浓缩之后，生成卤水而赋存在古湖沉积层中，形成地下卤水入侵。所以本区以现代海水、古海水、卤水混合入侵为特征。

一、地下水开发利用状况
新中国成立前，我国的地下水开发与利用只在一些局部地区进行，大多数是在农村，利用浅井解决人畜用水。新中国成立后，国家开展了全国水文地质普查以及城市供水等勘探工作，地下水在全国范围内被广泛开发，成为工农业用水以及城市生活用水的重要来源，特别是在北方地区，地下水更具有重要的地位。
在20世纪后50年中，随着经济建设的发展进程，我国地下水的开发利用大致可划分为两个阶段。第一个阶段是1950～1980年，地下水由少量开采猛增至700亿m3/a，占当时全国用水量的18%左右。第二个阶段是1980～2000年，这一时期我国的国民经济进入稳步高速发展时期，对水资源的需求日益增长，地下水的开采量突破1000亿m3/a，占全国用水量的20%左右。
1950～1960年，我国地下水的开发，以解决城市供水为重点。60年代，由于华北遭受严重旱灾，地矿部门大搞抗旱打井运动，重点在华北地区建立了大规模的井灌系统，并逐渐向东北、西北等地区推广。
根据1980年全国地下水开采量的统计，总开采量为759亿m3/a，约占天然资源的12%。其中平原区占75%，山区占25%。按区域分，北方占84%，南方占16%。北方平原地区占全国开采量的71%，而南方仅占3.5%。由此可见，全国地下水的开采量，北方平原地区占主要地位。
据有关部门统计，1997年全国总供水量为5560.45亿m3，其中17.4%来自地下水。地下水供水量占总供水量50%以上的有4个省（市），包括河北（75%）、北京（66.6%）、山西以及河南。其次是地下水供水量约占总供水量30%～40%的山东、辽宁、陕西、内蒙古、黑龙江、天津、吉林等省（市、自治区）。在1997年全国地下水实际开采量中，农业用水占54.3%，工业用水占17.5%，城镇及农村生活用水占20.2%，其他占8%。
据不完全统计，全国大、中、小型地下水水源地共792个。其中开采量超过5万m3/d的水源地共240个。这些大型或特大型水源地多数分布在华北地区，如北京、天津、河北、山东、山西和河南6省市，共115个，占全国大型或特大型水源地总数的47.9%。东北3省共30个，占总数的12.5%。西北6省、区共48个，占总数的20%。以上15个省、市、自治区共有大型或特大型水源地193个，占全国总数的80.4%，开采量占全国大型或特大型水源地实际开采总量的82.2%。
根据1980，1993，2000年的统计结果，全国实际供水量的水源构成上，地表水所占的比例持续下降，而地下水所占比例则有所上升。灌溉农业用水在总用水量中所占比例最高，但用水量呈递减趋势，工业和城市生活用水则快速上升。
二、地下水开发引起的主要环境地质问题
随着人口的增长、城市化的推进、工农业的发展，我国的供水需求大幅度上升。地下水是我国城市供水水源之一，特别是在北方地区，大多数城市都以地下水为主要供水水源。地下水的大量开采，具有两重效应，即正效应与负效应。从地下水开采的正效应来看，开采地下水在很大程度上满足了工农业生产与人们生活的需要，促进了国民经济的发展，改善了人民的生活水平。合理的地下水开采方式还可以使水质水量保持稳定，有利于城市生态系统的健康发展。地下水开采的负效应主要是过量开采地下水所带来的对城市或环境造成的不利影响，主要表现为水资源枯竭、地面沉降、海水入侵、岩溶塌陷、生态环境恶化等，由于供求矛盾的日益尖锐，还往往形成恶性循环，构成地质灾害，对城市环境和人民生命财产造成巨大损失或严重威胁。
（一）地下水资源枯竭
任何地区的水资源在一定范围内总是有限度的，不管水资源如何丰富，都不可能无限制地扩大开采。水资源学提出了可采资源的概念，是指保证水质、水量维持稳定，同时对社会环境不产生任何不利影响的地下水开采量。
但是，我国大多数城市都以工业为主，且大部分工业企业集中在市区或近郊区，对水的需求量和消耗量都很大，所以水源地也主要围绕城市地区分布。随着城市人口增长和城市规模的扩大，地下水的开采量因需水量的猛增而急剧上升，原有的水源地没有及时调整，地下水过量开采的情况十分严重。
据中国地质环境监测院对全国125座城市的统计（2006年），全国共有216个地下水降落漏斗，其中浅层地下水降落漏斗120个，深层地下水降落漏斗91个，岩溶地下水降落漏斗5个。浅层地下水降落漏斗主要分布在华北、华东地区，漏斗面积从数十平方千米到数千平方千米。深层地下水降落漏斗在华北、东北、华东地区分布较普遍，漏斗面积多在100km2以上，甚至达数千平方千米。
从20世纪80年代以来，城市地下水过量开采已成为一个全国性的普遍现象，而且北方有些城市如太原、西安、石家庄、保定、沧州等，年均地下水位降幅超过10m。在北方地区，由于地下水位持续下降，漏斗范围不断扩大，造成生产井出水量严重衰竭，大批水井吊泵报废，甚至某些水源地被迫停产。在南方地区，地下水位基本保持稳定或缓慢下降。
（二）地面沉降
地下水的过量开采，尤其是在由松散的冲积、湖泊或浅海沉积物填充的盆地中，后果之一就是发生地表的下陷或沉降，即地面沉降。
地面沉降大部分产生在地下水开采量很大的滨海工业城市与农业生产区域，城市中发生的地面沉降常常给工业生产、市政设施和人民生活带来危害。如日本的东京、新潟、大阪，美国的得克萨斯州休斯敦—加尔维斯敦沿海地区、加利福尼亚圣克拉拉河谷地区、意大利威尼斯地区、我国的华北平原、长江三角洲和汾渭盆地等。地面沉降已成为当今世界最重要的公害之一。以上海市为例，长期开采地下水作为主要工业供水水源。上海地面沉降最早发现于1921年，截至2004年，地面平均沉降1947.6mm，最大沉降量约2998.5mm（Gong Shiliang et al.，2005）。地面沉降是一种人们不易觉察的缓变性地质灾害，它所造成的损失是一个连续的、不断累积的增量变化过程。当人们意识到这种损害时，它所带来的损失已非常巨大，并且影响范围也已非常广泛和持久。在全世界发生过或正在发生地面沉降的城市或地区，因地面沉降遭受的损失包括排水系统失效、城市泄洪能力降低、地下管网破坏、房屋严重受损、交通设施破坏、风暴潮更加频繁与严重等。
根据大量资料的统计分析，地面沉降量随着地下水开采量的增长而增长。而且地面沉降区与地下水降落漏斗的范围也基本一致。地面沉降的主要原因是大量开采地下水，造成了地下水位降落漏斗区域内的软土层发生脱水压缩。
我国地面沉降最早发生在20世纪20年代的上海和天津市区。此后，长江三角洲地区的主要城市如苏州、无锡、常州等、天津市平原区、河北东部平原地区也发生了地面沉降。到2002年，全国范围内发生不同程度地面沉降的城市和地区已有96个，主要分布在长江三角洲、华北平原、汾渭盆地、松嫩平原、珠江三角洲、江汉平原等地，其中前三个地区是我国地面沉降灾害发生的三大区域。华北平原是我国地面沉降面积最大的地区，由于长期超采地下水，目前已形成一个跨京、津、冀、鲁的深层地下水位区域降落漏斗，全区深层地下水位低于海平面的范围已达到76732km2，占整个华北平原区总面积的55%，目前华北平原发生地面沉降的面积已经超过平原区总面积的1/3。
（三）海水入侵
在自然状态下，沿海地区地下含水层一般自陆地向海洋延伸，由于陆地含水层的地下淡水保持较高的水头，可以阻止密度较高的海水向陆地的入侵，所以两者处于一个动态平衡中。当沿海地带大量开采地下水以后，地下水位下降，咸淡水原有的平衡关系被打破，海水开始向陆地入侵，出现海水入侵现象。
海水入侵是沿海地区常见的一种主要因地下水资源开发不当引起的环境恶化现象，也是现代社会中具有特色的资源与环境问题。海水入侵常常会导致沿海地区的生态环境破坏，淡水资源减少，大量机井报废，给当地工农业生产和居民生活产生严重影响，造成巨大的经济损失，这种情况在经济发达的沿海地区尤为突出。目前，全世界已在50多个国家和地区的几百个地段发现了海水入侵，这些地段主要分布在社会经济发展程度较高的滨海平原、河口三角洲及海岛地区，如美国长岛、墨西哥赫莫斯城，日本、以色列、荷兰、澳大利亚的滨海地区。
我国海岸线长达1800多千米，沿海地区因为具有优越的海洋地理位置成为经济发展的战略重点。但是，自20世纪80年代以来，不少沿海地区由于地下水过量开采，不同程度地出现了海水入侵加剧的现象。辽宁、河北、山东、江苏、天津、上海、广西等省市自治区均有发生，经济损失巨大，对国民经济发展产生了严重影响。在山东省莱州湾地区，截至1995年底，海水入侵面积已发展到970余平方千米，造成40多万人吃水困难，8000多口农田机井因水质咸化而报废，4万多公顷耕地丧失灌溉能力，粮食每年减产3亿kg。
（四）岩溶塌陷
在碳酸盐岩广泛分布的地区，地下溶洞发育，岩溶塌陷现象十分普遍。这些岩溶塌陷除极少数是因为天然作用造成的外，绝大多数是由人类活动引发的，例如矿区内对岩溶矿床的大量排水，大量开采岩溶地下水。其中在城市和工业区中，由于大量开采岩溶水而引发的塌陷，造成的危害和经济损失十分严重。这类塌陷主要发生在平原岩溶浅埋地区，上覆厚度不等的第四系孔隙含水层与下伏的岩溶含水层形成双层结构，两者常具紧密的水力联系。地下溶洞大部分被泥沙充填，使地面得以保持稳定。但在强烈抽水的情况下，洞内充填的泥沙被潜流冲蚀掏空——这是导致地面塌陷的主要原因。
据调查，岩溶塌陷不仅在我国华南、西南地区十分普遍，在华北地区也较为严重。目前全国已有23个省区发现有岩溶塌陷发育，共计800多处，塌陷坑总数近3万个，其中多数是由开采岩溶水导致。我国岩溶塌陷较为严重的城市，在南方有湖北的武汉、黄石、咸宁，湖南的株洲、怀化、湘潭，江苏的南京、徐州，浙江的杭州，江西的九江，重庆，云南的昆明，贵州的贵阳、水城、安顺、遵义，广西的桂林、柳州、玉林，广东的广州、肇庆等；在北方，有辽宁的大连、鞍山，河北的秦皇岛、唐山，山东的济南、泰安、淄博、枣庄等。
岩溶塌陷对城市建筑、铁道、公路、矿山设施、桥梁、农田以及人民生命财产会造成严重损害，而且破坏水源与生态环境。仅国内铁路线及场站已发生重大塌陷50余次，累计中断行车1700小时以上，造成行车颠覆事故多起，仅治理费用已逾亿元。贵阳、昆明、武汉、杭州、南京及广州等省会城市和桂林等20多个中小城市，都曾由于岩溶塌陷发生对城市建筑造成不同程度的破坏。
（五）荒漠化
荒漠化主要是指非荒漠地区，如绿洲或草场，由于天然或人为作用，生态环境受到破坏，使原来的耕地或草场逐渐演化为荒漠的过程。荒漠的主要特征是基本无地表水体，植被稀少，一般动物难以生存，形成荒无人烟的不毛之地。联合国环境署明确提出的荒漠化概念是“由于人类不合理的活动所造成的干旱地区土地退化”。天然作用形成的荒漠化一般演变过程非常缓慢，例如气候干旱化，往往要经过几百年或上千年的时间；而人为作用形成的荒漠化，在短短几十年时间内，就可造成严重后果。
人类活动造成荒漠化的原因很多，例如森林、植被的人为破坏，盲目的大规模垦殖、拓荒以及草场过度放牧等。但很多地区的土地荒漠化主要是由于水资源开发不合理造成的，以河西走廊的石羊河流域最为突出。
根据全国荒漠化土地普查结果，我国近几十年来的荒漠化土地面积增加越来越快。从20世纪50年代到70年代，荒漠化土地年均增长1560km2。进入20世纪80年代，每年增长2400km2。每年因荒漠化危害造成的经济损失高达540亿元。
荒漠化带来区域气候恶化，突出地表现为沙尘暴和扬沙天气的剧增。我国西部干旱区是中亚沙尘暴区的重要组成部分。1950～1993年，该区域发生强沙尘暴76次，年均1.76次；而1990年以来，仅特强沙尘暴年均发生率就超过两次。特强沙尘暴造成的直接经济损失均过亿元。例如1993年5月5日，发生在新疆、甘肃、宁夏和内蒙古部分地区的一场特强沙尘暴造成的直接经济损失达5.4亿元；1998年4月袭击西北12个地、州的沙尘暴造成的直接经济损失达8亿元；1998年4月18日，新疆准噶尔盆地、吐鲁番盆地遭遇的特强沙尘暴造成的直接经济损失超过10亿元。

徐建国¹ 游其军²

（1.山东省地质调查院，济南250013，2.山东省地矿工程勘察院，济南250014）

基金项目：国土资源大调查项目：环渤海地区地下水资源与环境地质调查评价（200112400005）。

作者简介：徐建国（1965—），高级工程师，学士学位，主要从事水文地质环境地质调查研究工作。

摘要：莱州湾地区是地下水开发程度较高、海水入侵、地下水污染等环境地质问题较突出的地区，浅层地下水资源变化是产生上述问题的重要原因。浅层地下水资源变化表现为水量和水质两方面，在水量方面，随着气候、水文地质条件的变化，浅层地下水资源量发生了变化，丰水时段和枯水时段天然资源量依次为19.73×10⁸m³/a和12.70×10⁸m³/a。在水质方面，主要表现为部分地区水质不断恶化，总硬度、氯离子、硫酸根离子和硝酸根离子等常规离子成分含量的不断增高，浅层地下水饮用水质超标区由1980年的5142km²增长为2000～2002年的5853km²。

关键词：莱州湾；浅层地下水；盐污染；资源变化

0 引言

莱州湾地区北临渤海莱州湾，南依泰山北麓山前平原，东与胶东半岛相邻，西与鲁中腹地接壤，沿莱州湾海岸呈半环状，全区包括龙口、招远、莱州、昌邑、寒亭、寿光、广饶7市（县、区）及平度市的一小部分，总面积约10114km²，地理坐标为北纬36°25′～37 °47′，东经118 °17′～120 °44′。

该区是山东省东部经济发展水平较高的地区，2002年人口为463.9万，国民生产总值为559.2亿元，占全省的6.8%。随着地区经济建设的飞速发展，尤其是20世纪80年代初潍寒、昌邑、寿光、龙口等集中供水水源地相继投产使用，使得区内地下水开采量逐年增加，开采强度不断增大，全区浅层地下水可开采量7.52×10⁸m³/a，现状开采量8.13×10⁸m³/a，超采0.62×10⁸m³/a，出现地下水位持续下降、海（咸）水入侵等环境地质问题，对当地生态环境质量、工农业生产和人民生活构成较大危害。究其原因，需水量增加固然是重要因素之一，但水资源量的逐渐减少也是另一个重要原因。对莱州湾地区浅层地下水这一重要供水水源变化的研究，将有助于制定水资源合理开发利用规划，对于缓解水资源供需矛盾，改善生态环境状况具有重要意义。

1 地质环境概况

莱州湾地区地形、地貌条件较复杂，大体上以莱州市虎头崖为界将半环状研究区划分为东西两段，西段为山前冲洪积平原和滨海海积平原区，其中山前冲洪积平原由多个扇缘交接型的冲洪积扇群所组成，其前缘为海积物或黄河冲积物所掩埋，含水层颗粒粗、厚度大，并具有多层结构；在垂向上呈现出自下而上含水层颗粒由粗变细的趋势，而在水平方向上则具有冲洪积扇的水文地质特征，单井涌水量一般1000～5000m³/d，富水性较强。东段属鲁东低山丘陵区和滨海平原区，区内地下水主要赋存于滨海平原第四系含水层和山间河谷平原第四系含水层中，裂隙地下水主要储存于基岩风化裂隙中，第四系分布区单井涌水量一般500～1500m³/d，富水性相对较弱，河谷两侧单井涌水量1000～3000m³/d，富水性相对较强。

全区有小清河、淮河、弥河、胶莱河、白浪河、王河和黄水河等河流20余条，属淮河流域沿海诸河水系，这些河流多发源于南部的丘陵山区，向北独流入海。全区多年平均降水量594.7mm，多年平均地表径流量12.94×10⁸m³（含上游入境客水量），汛期6～9月径流量占全年的70%～85%，洪水暴涨暴落，调蓄困难，而枯季径流量很小，甚至长时间断流，无水可用。

2 降水量、地表水量的变化

2.1 降水量的变化

作为莱州湾地区浅层地下水主要补给源，大气降水具有周期性变化特征，其变化是一个相当复杂的随机过程，降水过程是大气环流和下垫面热力条件相互作用的结果。一次降水的形成和降水量的大小受诸多随机因素的混杂干扰，致使降水过程和降水量多少起伏大而变化无常。

为抑制或消除随机因素的干扰，从而提取有用的信息，以便于对降水量周期性变化的分析，首先采用数字滤波算法对原始气象观测数据进行滤波处理，把滤波后的数据作为下一步计算差积的观测数据，然后根据求取的差积值作出差积曲线，进行降水周期的分析，分析过程如下。

2.1.1 采用滑动平均法对气象站降水观测数据进行滤波处理

滑动平均法是一维趋势分析的算法之一，也是一种简便的数字滤波方法，其作用在于圆滑数据构成的曲线，抑制或消除短周期成分及随机干扰而保留长周期趋势，从而确定出各种不同时段的趋势值，计算公式：

山东省环境地质文集

式中：Δx_i为气象站降水观测数据滑动后趋势值；x_i为系列原始气象观测数据；

为滤波算子，其中m为滑动点数（m值越大去除的短周期成分愈干净，曲线越光滑）。

2.1.2 对降水观测数据滑动后趋势值进行差积分析

差积分析是一种经常用来确定时间序列周期性变化的方法，所谓差积是各点的观测序列值与平均值逐点之差之和，即确定出各观测点的偏差后，然后逐点累加起来确定这个累加系列的周期变动。计算结果绘制出的曲线称差积曲线，其下降弧代表枯水段，上升弧代表丰水段，由此枯、丰时段组成的降水曲线代表一个降水周期。计算公式：

山东省环境地质文集

式中：Y_j为各观测点的差积值；x_i为序列各点原始观测值；

为序列原始观测数均值；n为序列观测点数。

莱州湾地区各气象站缺少长系列的降水监测数据，不过利用附近地区的降水监测数据可以分析本区的降水变化规律。莱州湾附近烟台、青岛、济南3市气象站具有长系列气象监测资料，采用上述方法，利用3市80～110年降水量观测资料进行降水周期和降水量变化趋势分析，可基本反映莱州湾地区降水特征。图1 是利用烟台气象站1887～2001年、青岛气象站1889～2001年、济南气象站1916～2001年降水序列在滑动平均后进行差积计算并绘制差积曲线图。

图1 气象站年降水量10年滑动差积曲线

由差积曲线可以看出，3市降水量近似同步变化，都经历了枯-丰-枯的变化周期，自1915年以来至今，研究区经历了一个完整的降水周期，周期长度为86年，其中1915～1948年为枯水期，1948～1980年为丰水期，1980～2001年为枯水期。研究区系统降水量资料开始于1956年，其中丰水期1956～1980年降水量675mm/a，枯水期1980～2001年降水量578mm/a，丰枯差达97mm/a（表1）。

表1 降水、地表水资源量变化一览表

2.2 地表水量的变化

莱州湾地区地表水资源量随着降水的周期性变化而变化，据统计分析，全区地表水资源量由丰水期的15.22×10⁸m³/a减少为枯水期的9.89×10⁸m³/a，减少了35%（表1）。地表水可供水量在1960～1980年的丰水期为6.60×10⁸m³/a，在1980～1993年的枯水期地表水可供水量仅为3.3×10⁸m³/a，减少了50%，其中最干旱的1980～1989年，全区地表水可供水量仅为2.3×10⁸m³。

地表水资源减少的原因是降水量的减少和各主要河流中上游地区大量的地表水拦蓄工程的修建，使得中下游河道径流量不断减少，部分河流常年断流。

3 水文地质条件的变化

莱州湾地区自1980年以来浅层地下水动力场发生了很大变化，莱州湾西段1980年以来埋深小于4m的地区由23297km²减少为16778km²，减少了28%，而埋深大于10m的地区由1980年的0km²增加为2001年的4637km²，占全区总面积的45.8%；浅层地下水位负值漏斗面积1470km²，占全区总面积的14.5%。莱州湾东段滨海平原自20世纪70年代末开始出现浅层地下水降落漏斗，到1990年地下水位负值漏斗总面积达491km²，占滨海平原总面积的42.3%，漏斗中心水位标高一般小于–10m，其后的10年中地下水位处于相对稳定低水位状态。

水文地质参数研究结果表明，当地下水位埋深大于4～6m时浅层地下水降水补给量随着地下水位埋深加大而减小，表2反映出莱州湾地区近20年来降水入渗系数明显减小。

表2 降水入渗补给系数分区面积变化表

4 浅层地下水资源量的变化

浅层地下水资源量是与降水、农田灌溉、地下水流场等因素密切相关的随机变量，近20多年来，随着以上要素的变化，浅层地下水资源量必将发生变化。根据前面对降水、地表水和水文地质条件变化的分析，以1980年和2001年浅层地下水位埋深分别代表1956～1980年和1980～2001年丰、枯水时段地下水位埋深进行天然资源量计算。计算结果表明，天然资源量由丰水时段的19.73×10⁸m³/a减小为枯水时段的12.7×10⁸m³/a，减少了35.6%（表3），其中的主要影响因素是降水入渗补给量的减少，占到整个资源变化量的74%，其次量河流侧渗补给量的减少，占到整个资源变化量的25%。

表3 浅层地下水天然资源量变化表（单位：10⁸m³/a）

5 浅层地下水质的变化

莱州湾地区是经济较发达和人类工程活动强烈的地区，主要表现为人口密度大、工矿企业密集、地下水开采强度大；另外包气带岩性、含水层岩性颗粒较粗，地下水的防污能力差，是地下水污染较严重的地区。地下水质监测点水化学常规组分对比资料表明，区内浅层地下水污染主要表现为盐污染，即大部分监测点矿化度、总硬度、

等常规组分含量明显升高。盐污染具有时空分布规律性较强，一般呈面状或带状分布的特点，其判别指标一般为总硬度、氯离子、硫酸根离子和硝酸根等。

5.1 总硬度增高

总硬度升高是莱州湾地区浅层地下水质变化的重要表现。地下水硬度的增高必须有大量的钙、镁的来源，区内土体和风化壳中碳酸盐含量丰富，有些灰质结核中碳酸盐含量更高，土体中所富集的Ca^2＋、Mg^2＋是地下水硬度增高的主要来源。随着区内工业的迅速发展和人口的增加，生活垃圾、工业垃圾、特别是含有大量有机物和易溶盐类的污水，以溶液形式下渗补给地下水，在下渗过程中与土壤中的碳酸盐发生化学反应形成易溶性钙盐和镁盐，使得浅层地下水硬度增高。

莱州湾地区除南岸滨海地带，浅层地下水硬度超标区恰好就是人口较密集、工业污染源相对较集中的区域，同时也是浅层地下水漏斗区；特别是近20年，随着工作区工农业高速发展，特别是乡镇企业的增多，污水的排放量不断增加，地表水污灌问题日趋严重，使得地下水硬度超标的范围和程度逐年增高。1980年左右，总硬度超标区位于莱州湾南岸滨海卤水分布区和胶东半岛部分河流的河口地区，主要属于原生的硬度超标区，人为污染造成的次生总硬度超标区分布面积较小，呈块状分布于区内的几条主要的排污河两侧，超标区总面积4965.8km²。到2002年左右总硬度超标区在莱州湾沿岸连成一片，总超标区面积达5704.9km²，增长速率33.6km²/a（图2）。

图2 浅层地下水总硬度超标区变化图

5.2 氯离子含量增高

1980年以前区内地下水开采程度较低，Cl^-超标区主要是原生超标区，主要分布于莱州湾南岸滨海地带（图3）。1980年到2002年22年间，部分地区Cl^-含量大幅增长，含量超过饮用水标准250mg/L的分布面积由1980年左右的3598.5km²增加到2002年左右的4767.7km²，增长速率53.1km²/a。造成工作区Cl^-含量大幅增高的原因主要有两个，一是海（咸）水入侵，另一个是生活、工业废水污染。

图3 浅层地下水氯离子超标区变化图

5.3 硫酸根离子含量增高

1980年左右莱州湾地区

含量超标区总面积2709.5km²，除莱州湾沿岸的原生超标区外，小清河沿岸、高密市的部分地区

含量超饮用水卫生标准250mg/L，超标原因是地表水污灌。1980～2002年22年间，部分地区地下水

含量大幅增长，至2002年超标区面积达3164.0km²，平均年增长20.7km²。超标增长区主要位于小清河沿岸、界河河谷以及邹平、淄博、高密等地（图4）。

综合分析浅层地下水几个常见污染指标的超标情况，饮用水超标区面积由1980年的5142km²增长到2002年的5853km²，增长了13.8%，超标区面积占到整个莱州湾地区总面积的57.7%（图5）。

6 结语

莱州湾地区是山东省地下水环境变化最大的地区之一，浅层地下水是该区主要供水水源，其变化体现在水量和水质两个方面。水量变化具体表现为补给条件的变化，首先是作为主要补给源的降水量和地表径流量明显减少，从大气降水量的变化特点分析，1980年至今一直处于枯水期，而且今后二三十年仍将处于枯水时段，降水量的减少和各主要河流上游地表拦蓄工程的大量修建使得莱州湾地区冲洪积平原和滨海海积平原区浅层地下水补给量减少了35.6%。浅层地下水水质的变化主要表现为盐污染即常规组分含量的增高，而且这种水质恶化呈面状分布的特征，目前适于饮用的浅层地下水分布区面积仅为研究区总面积的42%，20年前超标区面积增加了13.8%。水资源供需矛盾突出是莱州湾地区面临的主要问题，引客水补源和加强环境保护与治理是解决该问题的主要途径。

图4 浅层地下水硫酸根离子超标区变化图

图5 浅层地下水饮用水超标区面积变化图

参考文献

邓慧平，赵明华.2001.气候变化对莱州湾地区水资源脆弱性的影响.自然资源学报，16（1）：9～11

徐军祥，康凤新.2001.山东省地下水资源可持续开发利用研究.北京：海洋出版社

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