回收区域附近的地表水体阻止了海水侵入被回收的沿海含水层

《Journal of Hydrology》：Surface waterbodies near the reclaimed area prevents the saltwater intrusion in the reclaimed coastal aquifer

人工湖泊通过增强淡水补给促进海水入侵消退，研究以黄岛滨海城为例构建耦合模型分析围垦参数影响，发现围垦长度和渗透率主导盐分去除效率， doubling围垦长度使盐分去除率提升16%。

　　土地填海是一种在沿海地区应对土地短缺的重要策略，尤其是在快速城市化的背景下。随着沿海城市的发展，从海洋中填海造陆已成为支持经济发展、工业区建设以及人口增长的现实选择。然而，这种做法对自然的水文地质条件产生了深远的影响，改变了填海材料、地下水流动和海水入侵之间的相互作用。特别是，将自然海岸线转变为填海平台的过程，修改了沿海含水层的边界条件，进而影响海水楔体的范围和行为。

海水入侵（Saltwater Intrusion, SWI）通常被理解为一种楔形区域，其中密度较大的盐水在密度较小的淡水下方侵入，这是由于密度驱动的水流作用造成的。大规模填海改变了这种平衡，通过改变补给与排泄模式，移动盐水与淡水界面，并重新定义沿海含水层中的水力梯度。一些研究表明，填海可以减少海水楔体向内陆延伸的范围，通过增加淡水储量来缓解海水入侵。然而，填海过程也可能导致残留盐水的积累，阻碍自然排泄至海洋，从而破坏地下水流路径，带来长期问题，如盐碱化、栖息地退化以及生态韧性的下降。

在一些国家和地区，人工水体如人工湖泊、水产养殖池、潮汐湖和沿海水库不仅是常见的存在，而且在地方水文和生态功能中发挥着关键作用。例如，中国沿海地区在过去三十年中经历了水产养殖池的显著扩张，总面积从1984年的不足1000平方公里增加到2016年的超过3000平方公里。这些池塘沿着海岸线密集分布，常常邻近填海区域，并与地表水和地下水系统频繁互动。在韩国，人工湖泊如长波湖和大型潮汐水坝的建设是解决供水和防洪问题的常见工程措施，但这些湖泊可以显著改变自然的盐度梯度，并影响地下水与海水的交换。类似的模式也出现在欧洲，那里的沿海湖泊和泻湖往往通过堤坝与海洋隔离，这在区域水资源管理中至关重要，但也容易受到污染和海水入侵的影响。

在法国和地中海地区，许多研究评估了这些水体对生态和水化学的影响，包括它们对污染物的积累和转化能力。此外，人工湖泊和潮汐湖也被用于水产养殖和生态恢复，通常导致人类活动、生物地球化学循环和地下水流动之间的复杂互动。遥感研究提供了有力的证据，显示沿海池塘和湖泊的迅速扩张及其空间动态，揭示了它们与填海区域的紧密联系以及与相邻含水层的水文连通性。

总体来看，人工水体在填海区域的广泛存在凸显了它们在海水入侵、地下水盐碱化和生态变化中的双重作用，既是驱动因素，也是调节因素。因此，认识到它们的普遍性和理解其影响对于推进沿海水文地质研究以及指导可持续的水资源管理至关重要。研究还表明，填海区域内的湖泊可以主动与沿海地下水系统互动，重塑混合界面，并改变海水楔体的几何形状。

本研究聚焦于中国胶州湾的“欢乐滨海城”（HBC）项目，这是一个大规模的填海工程，具有重要的水文和环境意义。此前在胶州湾的研究表明，填海引起的海岸线退缩和含水层重构改变了海水楔体的空间和时间动态。然而，关于填海区域内部淡水来源（如人工湖泊）对海水入侵演化的影响，仍缺乏系统的量化研究。此外，研究还指出，在河口地下水系统中，地表水与地下水的相互作用显著增强了残留盐水的脱盐效果，数值模拟结果表明，河床沉积物的渗透性、沉积物厚度和坝的高度是影响脱盐效率的关键因素。

本研究的创新之处在于明确考虑了人工湖泊边界条件作为填海含水层中水动力的驱动因素。与传统的内陆补给方式不同，位于填海区域内部的人工湖泊可以为原海岸线附近的含水层提供持续的淡水输入，增强水力梯度并加速海水楔体的退缩。这一概念为管理填海后的海水入侵引入了一种新的范式，即利用内部水文结构而非仅仅依赖外部控制手段。通过系统地分析湖泊位置、湖床渗透性、填海区域长度和渗透性等参数的影响，本研究识别了影响脱盐效率和过渡带演化的主要因素。

研究还表明，人工湖泊在填海区域内的存在显著提高了淡水补给效果，促进了海水向海洋方向的位移，相较于传统的内陆补给条件，这种效果更为明显。敏感性分析进一步揭示了填海区域的渗透性和长度是决定盐水退缩和脱盐效果的关键因素，当填海长度从100米增加到200米时，盐水去除效率提高了约16%。这种发现强调了填海区域长度对缓解海水入侵的重要性。

此外，本研究通过与近期文献的比较分析，验证了模型的预测结果。研究指出，人工水体的战略配置可以优化地下水补给效率，减少海水入侵风险，并支持可持续的沿海管理。这一成果为管理填海区域内的海水入侵提供了有价值的见解和实际指导，强调了人工淡水体在维持填海条件下的水文地质稳定性中的关键作用。

本研究填补了文献中的一个关键空白，即在填海背景下，将人工淡水体与地下盐水传输过程联系起来。通过综合考虑湖泊位置、湖床渗透性、填海区域长度和渗透性等参数，本研究构建了一个耦合密度依赖的地下水流动和溶质传输模型，并利用季节性土壤采样获得的现场水文地质参数进行了校准。数值模拟评估了这些关键参数对盐水楔体退缩和盐水去除动态的影响，揭示了人工湖泊在改善地下水质量、促进淡水补给和减少盐水入侵方面的重要作用。

通过系统地分析湖泊位置、湖床渗透性、填海区域长度和渗透性等参数的影响，本研究得出了以下关键结论：人工湖泊在填海区域内的存在显著提高了盐水退缩的效果，相较于传统的内陆补给方式，这种效果更为明显。研究还发现，填海区域的渗透性是影响盐水退缩和脱盐效果的主导因素，当填海区域的长度增加时，盐水去除效率也随之提高。这一发现对于设计能够最小化长期盐碱化风险、维持淡水可用性以及增强地下水系统对海水入侵的抵抗力的沿海填海项目具有重要意义。

本研究的结论表明，人工湖泊不仅能够作为淡水补给的来源，还能够通过其独特的水文结构，促进地下水系统的稳定性。研究还指出，人工湖泊的布局和位置对于优化地下水补给效率和减少海水入侵风险至关重要。此外，填海区域的长度和渗透性在影响盐水退缩和脱盐效果方面也具有关键作用。这些发现为沿海填海项目的可持续管理提供了重要的科学依据和实践指导。

研究还强调了人工水体在促进淡水补给和减少盐水入侵方面的重要性，特别是在填海区域内的存在。人工湖泊的建设不仅能够改善地下水质量，还能通过其水文结构促进淡水的流动，减少盐水的入侵。这一发现对于沿海地区的水资源管理具有重要的现实意义，尤其是在面对快速城市化和填海扩张的背景下。

通过综合考虑湖泊位置、湖床渗透性、填海区域长度和渗透性等参数的影响，本研究构建了一个数据支持的数值模型，用于分析人工水体与盐水退缩机制之间的相互作用。这一模型不仅能够预测人工湖泊对盐水退缩的影响，还能够评估不同参数对脱盐效果的贡献。研究还指出，人工湖泊的建设需要综合考虑多种因素，包括其位置、尺寸和水文特性，以实现最佳的淡水补给效果和最小的盐水入侵风险。

此外，研究还表明，人工湖泊的建设可以促进地下水系统的稳定性，减少盐水入侵的风险。这一发现对于沿海地区的水资源管理具有重要的现实意义，特别是在面对填海带来的水文地质变化时。通过优化人工湖泊的布局和位置，可以有效改善地下水补给效果，提高淡水的可用性，并增强地下水系统对海水入侵的抵抗力。

本研究的结论表明，人工湖泊在填海区域内的存在不仅能够促进淡水补给，还能通过其水文结构减少盐水入侵的风险。这一发现为沿海填海项目的可持续管理提供了重要的科学依据和实践指导。通过综合考虑多种参数的影响，可以设计出更有效的填海项目，以实现水资源的可持续利用和生态环境的保护。

综上所述，本研究为沿海填海区域的水资源管理提供了重要的科学支持，强调了人工水体在改善地下水补给和减少盐水入侵中的关键作用。通过系统的数值模拟和敏感性分析，本研究揭示了人工湖泊在填海区域内的布局和位置对地下水补给效果和盐水退缩的影响，为未来的填海项目设计和管理提供了有价值的参考。研究还指出，人工湖泊的建设需要综合考虑多种因素，包括其位置、尺寸和水文特性，以实现最佳的淡水补给效果和最小的盐水入侵风险。这些发现对于沿海地区的可持续发展具有重要的现实意义，特别是在面对快速城市化和填海扩张的背景下。