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沿海地区对于人类社会和经济发展至关重要，全球经济财富大部分产生于海岸区域。随着经济的不断发展，人们对沿海地区地下水资源进行掠夺性的开采，破坏了咸水与淡水之间的天然平衡，出现了海水入侵现象。海水入侵不仅给工农业生产和人民生活造成了严重的影响，同时也成为影响社会可持续发展的重要制约因素。这已成为世界滨海和海岛地区的一种重大灾害现象，引起了世界各沿海国家的充分重视。因此，研究滨海城市海水入侵问题具有十分重要的实用价值。国际上对海水入侵的研究已有百年的历史，经历了静力学研究阶段、渗流动力学研究阶段、渗流一弥散动力学研究阶段等3个研究阶段。国内从上世纪80年代开始对这方面进行了研究，在海水入侵的基本理论研究、水文地球化学和环境同位素研究、防治和减缓海水入侵对策及数值模型研究方面已取得了大量的成果。
本文在了解区域地质条件、水文地质条件的基础上，利用收集的921个钻孔及长期观测孔的地质资料和水化学资料、降雨资料、潮汐资料，分析了海水入侵机理以及咸淡水界面的水化学特征；建立了深圳市宝安区的三维变密度海水入侵水质模型，并对模型进行了识别和分析；重点解剖了二号剖面的水化学特征，并利用PHREEQC水化学模拟软件对同一径流的两个钻孔进行反向路径模拟。其具体内容和结论如下：
1、通过分析收集钻孔和长期观测孔的常规水化学组分资料，得出：地下水类型主要为Cl-Na型、HCO3+Cl-Na+Ca型和HCO3-Na+Ca型，呈条带状分布，从山区→平原→滨海，由重碳酸钠、钙型水向氯化钠型水转化；地下水中TDS的大小、Na++K+的含量的变化与海水入侵有直接的联系，TDS与Cl的线性关系式为：TDS=1.8805×Cl-；Na++K+与Cl的线性关系式为：Na++K+=0.54×Cl-+58.4，两者的相关系数均达到0.99以上；咸水的r(Na+K)/rCl值变化很小，其值在0.88左右，rHCO3-/rCl-在咸、淡水的值差别很大；地下水中的SO2-4、Ca2+、Mg2+含量随海水入侵程度增加而增加，SO2-4-与Cl-之间存在较好的相关性；此外，rNa+rCa以Cl-具有很好的相关性，在咸水区的线性相关系数比淡水区高，达到99.53％，地下咸水的钠·钙-氯系数为0.8984，淡水的钠·钙-氯系数为1.51；因此，可以利用钠·钙-氯系数、r(Na+K)/rCl、rHCO3/rCl作为海水入侵的辅助指标。
2、地下水的微量元素是地下水中很敏感的组分，具有很强的指示作用。通过对长期观测孔的微量元素的分析，得出：B、Sr、Li、S、Mn元素在海水入侵过程中，其浓度的值基本上都随氯离子浓度的增加而增加；Ba的浓度值在咸水的分布中有很大的波动，其在咸水的浓度基本上高于淡水的值；Cd在咸水区浓度没有大的差异，但淡水不存在Cd， Cd可作为判别地下水是否受海水入侵影响的辅助标志；Br-与Cl具有很好的线性关系，且淡水中的Br的含量均小于咸水中的，进一步证实了Br-可以作为海水入侵的判别指标。Sr随钙离子浓度的增加而增加，Sr与Ca具有较好的相关性，且咸水中Sr的浓度普遍高于淡水，Sr/Ca的比值可作为判别地下水是否受海水入侵影响的辅助标。
3、选择Cl-、矿化度(TDS)、钠吸附比(SRA)、咸化系数(A)、Br-等五种有代表性的化学离子及其特征离子比值作为判别二号剖面海水入侵程度的指标，并采用了水化学和H、O、Sr环境同位素方法分析了二号剖面地下水盐分的来源，结果表明：二号剖面海水入侵程度呈现先减后增再减的趋势，在ZK007附近达到峰值；ZK001、ZK002的盐分来源于海水与地下淡水，ZK011、ZK010的盐分仅来源大气降水与岩石的溶虑作用，而ZK007的盐分除了来源于海水、地下淡水外，还很可能来源于城市污水。
4、将研究区划分为七层，概化为“三隔(含弱透水)三含”的结构，采用三角形网格进行平面离散化，所得结点数5839个，三角单元数11181个；采用四面体进行三维空间离散化，所得三维结点数28181个，四面体单元数129798个；将降雨入渗分为七个小区，岩层的水文地质参数共分为19个小区，并对各区进行参数初始化；输入各类边界条件，利用导师编制的三维有限元海水入侵模拟程序进行求解，通过水位拟合和而Cl-浓度拟合验证所建变密度地下水流和溶质运移数学模型基本合理的，可粗略地模拟地下含水层某一时刻的物质浓度分布和水流流速分布、模拟咸淡水界面在不同时刻的运移过程，能为海水入侵范围和防治效果的预测提供一些依据。
5、利用PHREEQC水化学模拟软件对位于同一水流路径上的二号剖面上的钻孔进行水文地球化学模拟，通过对地下水组分的存在形式和矿物饱和指数的计算，结果显示地下淡水中几乎不存在Al3+形态，硅主要以H4Si04形态存在；越靠近海，可能矿物相(钾长石、钠长石、高岭石、伊利石、钙蒙脱石、水铝矿)的饱和指数越大。另外，对其进行反向模拟，给出了多种可能合理的模型，通过分析得出：在淡水区发生了斜长石、石膏、岩盐的溶解，钠长石的沉淀，钙、镁与钠之间的阳离子交换作用；而在咸水区发生了石膏、斜长石的溶解，黑云母的溶解或沉淀，钙、镁与钠之间或镁与钙的阳离子交换作用。
综上所述，本文是在前人的研究海水入侵的理论基础上，从水文地球化学和水质模拟两方面对深圳宝安的咸淡水界面的进行全面系统的研究，为后续进行研究区的咸淡水界面的研究做好基础工作。