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1、海底地下水排泄(SGD)的研究进展及其环境意义海底地下水排泄(SGD)的研究进展及其环境意义口张帅(同济大学上海200092)摘要:海底地下水排泄(SGD)作为陆地物质向海洋环境传输的一个重要通道受到了越来越多的重视•污染物质和营养盐随地下水进入海岸水体，极易引发赤潮等海洋污染，对近岸海域生态系统造成不良影响•排入海洋的地下水是全球水循环的重要组成部分，总量不容忽视.介绍了海底地下水排泄的研究背景,研究方法及其环境意义，并对存在问题和发展趋势进行了综述，以期引起人们对SGD研究的重视.关键词:海底地下水排泄(SGD)研究方法R
2、aRn环境影响中图分类号：X22文献标识码:A文章编号:1007-3973(2011)002.071-031引言海底地下水排泄(SGD),是指陆地来源的地下水通过岩石裂隙和沉积物孔隙直接进入海洋的过程.海底地下水排泄形式主要有两种:水下泉和慢速渗透.海洋中有泉水喷涌而出的例子并不少见•，但海岸地区以弥散形式渗透出地下水的现象则在近年來才逐渐被重视起來.理论上,只要含水层有相对海平面的正水头,H与海水相通，地下水就会穿过沉积物慢速渗透出来.儿乎所有的海岸带都存在这样的径流.然而，由于地下水测量本身存在着诸多困难，导致SGD长期以
3、来被科学界忽视•在过去几十年不断的探索过程中，人们已经深切认识到了地下水输入对海岸带水体生态环境影响十分显着.近些年来，为了提高对这一领域的科学认识，国际社会开展了系列的合作性研究，发展了各种SGD测量方法.本文系统的介绍了各种方法的应用原理,具有的优势和存在的问题.2SGD通量的研究方法目前测量SGD通量主要有三种基本方法:(1)水文分析和数值模拟;(2)直接测量法;(3)示踪剂法.2.］水文分析和数值模拟水文地质学家多用水文数值模拟法对地下水进行研究.常用的有:水平衡法，水文分离法，理论分析和数值模拟法.2.1.1水平衡法
4、对港湾内淡水SGD常用水平衡公式进行估测，如：P二F〜+D.+DO+dS其中,P为降水量,Et为蒸发量,Ds为地表径流量,DG为淡水地下水的排泄量,dS为水储量的变化•一段时间内(如，一年)的ds通常可忽略不计.因此在获得了精确的降水量,蒸发量和表水径流的输入量后便可以计算出地下水的排泄量DG用水平衡法估测港湾内淡水地下水排泄通量的实例很多.如澳大利亚佩斯的SGD通量为l.OXl()8m7y.,亚得里亚海的SGD通量为1.7X10”m/y.・当已知了SGD的面积和体积后，就可以计算出淡水SGD的通量，但该法通常不能确定发生SG
5、D区域的而积，因此在水平衡法的研究中，常用”单位长度海岸线的SGD体积”表示排泄量的大小.2.1.2水文分离技术水文分离技术是指通过水文分离获得淡水地下水向河流的排泄量,进而推广运用到海岸地区.主要方法有二.第一种方法根据水位图指定基流，通过单位图形法等方式进行模拟•该方法简单易行，但需要评估基线条件•第二种方法则运用各种地球化学元素的端元浓度,进行质量守恒计算,从而得出来自海水和淡水的地下水通量.2.1_3理论分析和数值模拟McBride和Pfannkuch曾对地下水渗透的分布进彳亍过数值模拟，认为由岸向海渗流率变化趋势可以
6、用指数下降公式表示.Linderfelt和Turner用数值分析法估测了地下水向含盐河口的排泄网络.Smith和Turner数值分析了密度作用下循环海水成分在全部地下水排泄中的含量..此外大量计算机软件的应用也为数值模拟提供了新的技术支持,MODFLOW就是一款广为应用的分析盆地尺度地下水水文状况的工具.但所有模拟技术使用起来都有一定的限度•不同含水层之间的差异,各种边界条件的空间时间变化情况的获取，都会对我们研究某一特定点时能否获得充足的现场数据产生影响.例如，利用达西定律对含水层系统进行分析时多认为含水层的性质是相同的，但
7、事实并非如此•数值模拟的方法可以解决这一问题，但它很难获得含水层中有代表性的渗透系数的数值.这些数值在很短的距离上往往发生儿个数量级的变化.海岸上可以运用采样井的数据,而离岸地区含水层的性质通常是不知道的，只能进行假设•水文收支计算法相对简单，但算得的淡水地下水排泄数值和不确定度往往在同一个数量级上，计算结果并不准确•因此目前的水文分析和数值模拟更倾向于发展多方面考虑的海岸带水文模型.2.2直接测量法渗流计是目前唯一用于直接测量SGD的工具，直接测量法无需考虑渗透系数等水力参数，应用简便•最初发明该设备是用来测量灌溉损失量的.
8、20世纪70年代,Lee对它作了些改进，并用来测量流向某一特定区域的地下水流量•该装置十分简单，其主要部分是一个一端开口的钢制圆筒，另一端只在边部开一小口，用细管连一塑料袋•测量时将开口端插入沉积物中，若有地下水渗入，塑料袋内就会有水进入•从而计算出地下水的渗流速度0.手工渗
