规划问道

城市安全⑯|海水入侵:打响陆地与海洋的“边界保卫战”

当海洋举起“咸水枪”:一场看不见的陆地保卫战正在上演……


在山东莱州湾的农田里,65岁的老王抓起一把泥土放进嘴里——这个祖辈传下来的“土办法”检测盐分,如今却成了扎心的预警。咸涩的泥土告诉他,海水又向内陆挺进了,曾经的沃土正在变成“盐碱荒漠”。这一幕,正警示着一个被忽视的危机——海水入侵。


海水入侵导致土地盐渍化

图源:网络公开资料



01

现象揭秘:海水如何“入侵”陆地?


海水入侵并非惊涛拍岸的壮观场景,而是像渗透海绵般悄无声息。当陆地地下水被过度抽取或是海平面上升,地下淡水层压力降低,海水就会沿着透水层扩散,形成绵延数十公里的“咸水楔”。


海水入侵发展过程示意图

图源:Journal of Hydrology


解码易混淆的三种“海洋攻势”

图源:自绘



02

无声的生态危机:悄然侵蚀我们的生活


全球超过100个沿海国家和地区正遭受海水入侵威胁:

湄公河三角洲因地下水超采,每年海水入侵速度达1~3km,越南南部50%农田已盐渍化。美国佛罗里达州沿海含水层咸化面积扩大至2.3万km²,部分区域淡水含盐量超标10倍。中国环渤海地区海水入侵面积超1.8万km²,山东莱州湾沿岸地下水氯离子浓度达饮用水标准的3-5倍;雷州半岛入侵前沿已深入陆地10-20km,并以年均数百米的速度持续推进;深圳大鹏新区、珠海横琴地下水中的氯离子浓度在近年呈上升趋势。那么,海水入侵带来的危害到底有哪些?


!

地下水资源污染

海水入侵的本质是地下淡水层被咸水“污染”,直接导致人类依赖的地下淡水资源不可逆减少。


!

土地与农业的盐害

土壤是农业的“命根子”,而海水入侵会通过地下水盐化→土壤盐渍化→农作物死亡的链条,直接削弱耕地生产力。


!

公共健康危机

长期饮用或接触高盐地下水,会对人体健康造成慢性损害。慢性病风险攀升,医疗负担加重。


!

基础设施腐蚀

咸水中的氯离子是“无孔不入的腐蚀剂”,会直接破坏混凝土和金属结构,缩短建筑寿命,增加运维成本,威胁城市安全。


!

生态系统失衡

海水入侵不仅改变水文系统,更会破坏沿海生态平衡,威胁生物多样性与生态服务功能。


!

经济社会隐忧

上述危害最终会转化为经济负担,导致区域发展受阻,成本转嫁民生,加剧社会矛盾。


全球海水入侵灾害分布图

图源:Journal of Hydrology


根据美国NASA喷气推进实验室(JPL)和俄亥俄州立大学的研究,到2100年,北纬60°以下近77%的沿海地区将遭受海水入侵。这一比例不仅意味着我们美丽的海滩可能会被海水吞噬,并且地球上大部分沿海地带可能陷入淡水愈发匮乏、生态失衡与基础设施损毁的困境。


2100年考虑补给、海平面上升情况下海水入侵情况

图源:Geophysical Research Letters



03

成因溯源:自然和人为双驱动


(1)自然因素

海平面上升:20世纪全球海平面上升约15cm,预计2100年将再升0.3-1.1m,直接加剧海水入侵压力。

地质条件:松散沉积层(如珠江口生态砂质海岸)和裂隙发育的地区(如雷州半岛石灰岩构造强烈)更易被海水渗透。

气候变化影响:干旱频发(如地中海地区)迫使更多依赖地下水,间接加速入侵。


(2)人为加剧

地下水超采:仅本世纪初,每年就有约1000~2000亿m³的地下水超采(约占当年地下水总开采量的15%~25%),导致地下水位下降形成“漏斗区”,如美国加利福尼亚中央谷地、中国华北平原、湛江市硇洲岛。

海岸工程干预:筑坝、防潮堤等工程改变水动力平衡,例如荷兰莱茵河三角洲水闸建设间接加速了海水入侵。


海水入侵影响因素

图源:Land MDPI



04

如何抵御“海水攻势”


(1)水资源管控:平衡开采与补给

划定地下水禁采区与限采区,通过立法或配额管理,严格限制沿海地区地下水开采量,维持淡水水位高于海水水位。

提高用水效率,推广节水技术和再生水利用技术,减少对地下淡水的依赖。

利用回灌井、水坑或渗透沟渠等向含水层注入淡水,提升地下水位压力,形成天然阻隔屏障,抑制海水入侵。


广州地下水禁采区分布图

图源:广州市人民政府网


(2)生态修复:构建天然防线

恢复海岸带生态系统,种植红树林、柽柳和碱蓬等耐盐植被,通过根系固土和减缓水流形成生态缓冲带。

保护湿地系统,增强其对盐分扩散的阻滞能力和水土保持功能,减缓地表径流速度,促进地下水补给。


红树林种植

图源:自摄


(3)工程拦截:物理阻断入侵路径

通过人工建造不透水屏障(如混凝土墙或黏土帷幕)阻断海水与淡水的渗透路径。抽水槽则通过抽取混合海水并排入海洋,形成地下淡水屏障。

修筑防波堤、海堤等工程结构,结合人工沙滩或湿地修复,提升海岸带抗侵蚀能力。


修筑海堤

图源:南方网


(4)动态监测预警技术:实时掌握地下水情况

利用卫星、无人机、飞艇、地面监测井、浮标、海底机器人等技术,构建天-空-地-海立体监测网,实时监测地下水位、水质和盐度等关键指标。

建立数据共享平台,结合大数据智能分析预测入侵趋势,针对不同入侵形态制定差异化治理方案,为决策提供精准性依据。


天-空-地-海立体监测网络

图源:《中国工程科学》


当前,我院岩土专业团队正以“海水入侵与重点海洋产业监测预警能力提升”项目为支点,撬动一场从“向海索利”到“与海共兴”的范式变革。通过构建广州现代化海洋监测预警体系,为广州建设“海洋创新发展之都”注入科技动能,助力广州打造彰显海洋特色的现代化城市,为全球滨海城市提供绿色发展的“广州方案”。


潮起潮落,是珠江口的呼吸;

海水进退,是自然给人类的警示信号。

广州,

作为向海而兴的湾区枢纽,

更要做与海共生的生态城市。

这场保卫战,

从来不是要远离海洋,

而是要学会

在获取与回馈间找到平衡,

在建设与保护间和谐共生。



供稿|岩土工程研究一所 · 城市安全研究中心、岩土工程研究二所

技术审核|总工程师办公室

文图编辑|办公室



推荐阅读


城市安全⑮|筑牢地震防治屏障,护航城市安全未来——我院全力支撑广州城市防震减灾体系建设


城市安全⑭|新技术破局:地质灾害防治路,机器学习来加速


城市安全⑬|为城市安全“沉”下心,院助力实现广州地面沉降区域全覆盖监测!



原文始发于微信公众号(广州市规划院):城市安全⑯|海水入侵:打响陆地与海洋的“边界保卫战”

赞(0)