1.填海工程概况
围填海区位于莱州湾潍坊港东南部,工程于2010年5月实施,吹填厚度5~7m,吹填面积约30km2。围填海工程直接引起地下水位抬升、水文地质系统发生改变以及海底地下水类型的新变化。
2.地下水变化特征
由连续监测数据可知,地下水温度发生明显变化。以埋深38m为界,38m以上的地下水温度随着深度的增加而降低;而38m以下的水温随着深度的增加逐渐升高。
222Rn(半衰期为3.82d)作为一种放射性惰性气体,广泛运用到海底地下水排泄(SGD)以及地下水交换研究中。由222Rn数据显示,39m以上4个样品数值为2.411~4.972dpm/L,而39m以下的样品数值为331.390~476.168dpm/L,呈现明显的差异性,说明39m以上含水层的水交换能力强,39m以下含水层的水交换能力明显降低。分析认为39m以上含水层接受周边补给源补给,并存在地下水排泄,水交换作用明显,补给排泄处于平衡状态;而39m以下含水层补给排泄效果不明显。
根据纵向连续监测数据显示,地下水电导率随着深度递增。全新世地层(深度5.80~18.00m)地下水电导率涨幅最为明显,达35.0ms/cm;其次为晚更新世晚期地层(深度18.00~49.15m)地下水,涨幅为20.0ms/cm;晚更新世早期地层(深度49.15~80.00m)地下水电导率纵向变化较为稳定,涨幅为4.5ms/cm。
比较2014年9月19日和2015年7月25日的监测数据,以埋深38m为界,上层地下水2015年7月25日地下水电导率较2014年9月19日明显降低,并随着深度的增加,降幅逐渐减小;深度38m以下,两次数据并没有明显变化(图5-16)。分析认为,埋深38m以上地下水接受淡水或低矿化度补给源补给,水质淡化明显;38m以下地下水受淡水或低矿化度补给源影响较小。
图5-16 地下水电导率和温度纵向分布图
3.水质分布特征(www.daowen.com)
地下水TDS由上到下自1.298g/L逐渐增长至43.90g/L,随着深度的增加,水质由淡水变为微咸水、咸水,并在深度25m处接近监测点周边海水值(32.62g/L),25m以上含水层地下水矿化度低于监测点周边海水值,25m以下含水层地下水矿化度均高于监测点周边海水值,并在38m以下(40~50g/L)逐渐接近卤水矿化度值(>50g/L)。地下水埋深8m处的TDS为1.298g/L,接近于淡水(TDS<1.0g/L),水化学类型为Cl·HCO3-Na型;其余样品水化学类型均以Cl-Na型为主,与当地咸水、卤水水化学类型一样。
地下水中的阳离子以Na+为主(毫克当量百分值介于69.73%~91.14%之间),随着深度的增加而逐渐增高。Na+、Ca2+、Mg2+的毫克当量值逐渐增高,Na+、K+、Ca2+毫克当量百分数在20m以上呈逐渐降低的趋势,Mg2+毫克当量百分数在20m以上呈现逐渐降低的趋势。Na+毫克当量百分数于25m处及以下趋于平稳,并接近于研究区周边海水Na+含量(71.19%);K+在25m处及以下较上层明显降低,并趋于平稳;Ca2+在25m处及以下较上层明显升高;Mg2+在25m处及以下趋于平稳,并接近于研究区周边海水Mg2+含量(23.93%)[图5-17(a)、(b)]。
地下水中阴离子以Cl-为主(毫克当量百分值介于42.99%~89.04%之间),随着深度的增加而逐渐增高。Cl-、SO4 2-的毫克当量值逐渐增高,Cl-毫克当量百分数在20m以上呈现逐渐增高的趋势,而SO4 2-、HCO3-在20m以上呈现逐渐降低的趋势。Cl-毫克当量百分数于25m处及以下趋于平稳,并明显低于周边海水Cl-含量(90.15%);SO4 2-毫克当量百分数于25m处及以下波动较为明显,并高于周边海水SO4 2-含量(90.15%);HCO3-毫克当量百分数于25m处及以下趋于平稳,并高于周边海水HCO3-含量(0.35%)[图5-17(c)、(d)]。
通过地下水各离子纵向分布情况可知,25m以上含水层接受地下水补给明显。含水层地下水主要离子(Na+、Cl-)毫克当量百分数在25m以下接近于周边海水。Na+、K+在25m以下的毫克当量百分数低于25m以上,而Ca2+、Mg2+则相反;Cl-、HCO3-在25m以下的毫克当量百分数低于25m以上,而SO4 2-则相反,其变化特征表明在外源地下水补给过程中,以及地下水形成过程中存在水岩相互作用。
通过对主要离子间的Pearson相关系数(表5-1)分析表明,Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO4 2-之间保持很明显的正相关关系,Pearson相关系数均在0.95以上,并与HCO3-呈现较强的相关性,Pearson相关系数均在0.800~0.855之间,但与K+并没有相关性。
总体上,地下水电导率随埋藏深度发生显著改变,地下水产生分层现象(小于11m、11.00~26.17m、26.17~38m、38~42.6m、42.6m以下共5层),地下水电导率值随地下水埋深而增加,并于25m处接近于海水值。以埋深38m为界,上部含水层接受地表降水补给或低盐水侧向补给,水质发生淡化,淡化效应随深度增加而降低。埋深小于8m含水层受降水补给明显,有新的含水层形成(水化学类型由Cl-Na型改变为Cl·HCO3-Na型)。
表5-1 阳离子和阴离子相关性系数
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