北方填海造陆区水盐运动过程分析及调控研究

The development of social and economic in coastal areas is restricted by inadequate land resources, so land reclamation is widespread. Series of ecological issues such as soil salinization, underground structures erosion etc. occur in land reclamation regions. If not controlled,the harm will be more and more serious, thereby affecting the sustainable development of corresponding regions. Annual rainfall of coastal areas in north China is far less than annual potential evaporation, so the problems are more prominent in these regions. The aim of this subject is to control the soil salinity increase and maintain the sustainable development of ecological environment in the land reclamation regions. The process and mechanism of phreatic evaporation will be studied on the basis of systematic monitoring and analysis of water and salt status to understand the relationship between phreatic evaporation and salt accumulation. A numerical model will be developed to describe the motion of water and salt in the conditions of evaporation and infiltration, which includes the fresh water infiltration, the movement of salt and water in reclaimed soils, and the interaction of groundwater and seawater. Furthermore, the combination of prevention measures will be studied through laboratory experiments and numerical simulation to analyse the metabolism of salt and water, and develop the natural or semi-natural mesures for depressing salt. A technical system will be established to contain the salinization and protect the ecological environment.

沿海地区社会经济的发展受到土地不足的限制，填海造地成为普遍现象。随之，地表盐渍化、土壤含盐量高、地下结构物易腐蚀等一系列生态与环境问题也逐渐显现。如不及时控制，其危害将日益严重，进而影响着相应地区的可持续发展。我国北方沿海地区年均降水量远小于年均蒸发量，此类问题更为突出。本课题以控制填海造陆区土壤含盐量增加、维护生态环境可持续发展为目标，在对典型填海造陆区水盐状态进行系统监测模拟和分析的基础上，研究海水潜蒸发过程和机制，剖析实际环境中海水潜蒸发与地表积盐现象的内在关系，研究淡水渗透与海水潜蒸发共同作用下的水盐运动过程，建立包括上层土壤淡水渗透、回填土水盐运动及地下海水补给一体化的数值计算模型；进而研究促渗减失技术及其耦合问题；以北方填海造陆区为对象以水为介质，进行水盐代谢系统分析，研究维持良性水盐代谢过程的自然或半自然化抑盐措施，建立起可引导生态环境健康演变的盐渍化防治技术体系。

沿海地区是我国经济发达，城市密集，人口众多的地区，而土地资源不足严重制约了沿海地带社会经济发展。近几十年来，填海造陆成为沿海地区解决用地矛盾、拓展生产和生活空间的重要手段。填海造陆在带来巨大社会和经济效益的同时，其负面效应日益显现并得到人们的关注。土壤次生盐渍化是我国北方填海造陆区面临的最普遍和突出的生态环境问题之一，造成了巨大的生态危害和经济损失。开展填海造陆区水盐运动过程及规律研究，分析土壤水盐运动与环境要素之间的响应机制，寻求经济高效的调控措施改善生态环境，是非常紧迫的科研课题。. 环渤海地区是我国填海造陆的集中区。本研究实地调查了环渤海辽宁、天津、河北、山东地区典型填海造陆工程，考察填海造陆区环境条件，土壤盐渍化现状，填土结构和土壤理化性质，分析土壤盐渍化的影响因素。结果表明，填海造陆方式、填土结构和性质、地下水位对土壤盐渍化均有影响，降雨和蒸发是驱动盐分运移的重要因素。选择大连凌水湾填海区作为重点研究区，对土壤水盐状态进行监测，了解填海区土壤水盐分布和运移规律，分析土壤盐渍化的形成过程和驱动力，以及水盐运动对降雨、蒸发、土壤含水量、地下水位等要素的响应机制。设计室内物理模型模拟填海区土壤水盐运动，定量研究地下水位变化对上层填土盐分分布的影响，潜水蒸发驱动下压实填土的积盐过程，以及降雨入渗、人工灌溉过程中上层土壤的盐分变化特点。总结长期实践中已有的盐渍化防治措施的优缺点，在我国北方水资源短缺的背景下，提出填海造陆区土壤盐渍化问题提出经济高效的解决方案，如雨水回灌、建设地下防渗墙等。. 基于大连凌水湾等填海工程的基础资料，利用Feflow地下水数值模拟软件建立填海区地下水量水质耦合数值模型。结果显示，当只有降雨入渗补给和蒸发排泄的情况下，地下水得不到充分的补给，盐分无法稀释和通过淋洗排出。对各项土壤盐渍化防治措施的效果进行模拟结果表明雨水回灌、地下防渗墙等措施都可以有效防治土壤盐渍化。采取雨水收集回灌措施时，回灌量和回灌位置对盐分的淡化影响显著；地下防渗墙的建设能够有效的拦蓄调节地下水流和改善水质。对于水位特别低的区域，可以同时采取建造地下防渗墙和雨水回灌的方式，促进水盐循环及代谢，达到更加显著的防治效果。