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解决方案类型

沿海地区的咸水入侵风险评估与管理

23. 3月 2022
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Ramboll咨询公司
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挑战

大约40%的世界人口居住在离海岸100公里以内的地方,且这一趋势并没有显示出减缓的迹象。沿岸居民的涌入对沿岸地下水资源造成了压力。开采的增加导致含水层的水位降低,咸水进入到含水层的淡水区。如果没有人类活动的干预,降雨会自然地补充地下水位,维持淡水和咸水之间的界面。然而,随着气候变得越来越不稳定,咸水入侵的风险也越来越高。此外,城市的发展导致绿色空间被建筑和路面覆盖,进一步阻碍了降雨时地下水的自然补给。

咸水侵入淡水含水层会产生相当大的环境和经济影响。即使是极少量的咸水也会影响水的饮用能力,导致无法继续使用含水层。管理沿海地下水资源的一个关键步骤是测绘和监测地下矿化度的分布。

加利福尼亚州就是一个例子。该地区正努力应对海水侵入沿海含水层的风险。频繁的干旱期,过多的地下水开采,以及2014年首次生效的要求地下水开采透明度的立法,意味着地下水位已经达到危险的低水平。分析表明该地区水质也在下降,部分原因就是海水侵入沿海含水层。

2014年,加利福尼亚州通过了《可持续地下水管理法》,该法案授权全州各地的地下水当局管理水资源,并在2040-2042年实现可持续利用。该法案的部分内容包括一项防止海水侵入含水层的授权。然而,由于可用数据的缺乏,该地区必须测量和准确了解入侵的程度,才能采取正确的应对措施。

解决方案

加州蒙特利湾地区地表水资源十分有限, 80%以上的淡水需求都来自地下水。然而,大量的地下水开采导致了海湾部分含水层的咸水入侵。2014年,该地区的Soquel Creek区域宣布进入地下水紧急状态。但由于缺乏可用的数据,入侵程度的确认很难界定。

安博集团与地方当局承担了绘制Soquel Creek地区淡水/咸水界面位置的任务,采用了一种较新的且首次在美国的离岸环境中应用的技术。安博进行了地球物理航空电磁(AEM)调查,在圣克鲁兹附近的蒙特雷湾北部沿海地区绘制了3D地下图像。

在一天的时间里,项目组在Soquel Creek地区海岸外采集了320公里的AEM数据,从海滩一直延伸到离岸1.5公里,覆盖面积达20公里。AEM测量由一架直升机牵引传感器作为吊索负载飞行,测量了地下电导率的变化,即盐度的存在。AEM方法的优点是能够相对快速地提供广泛的空间覆盖,与安装水下井相比,这是一种更经济有效的方法。

成果

将AEM调查收集的数据与其他数据(如陆上监测井水质数据、水文和地质报告等)相结合,为评估淡水/咸水界面的变化提供了基线,也为咸水入侵的程度提供了依据。结论表明,在Soquel Creek东南部的深层含水层中,咸水入侵最为普遍。此外,这些数据将有助于执行《可持续地下水管理法》和制定计划,以保护公民的饮用水质量,并为所有人提供可持续的地下水供应。