课题组在《Journal of Hydrology》发表海平面上升对倾斜的承压含水层海水入侵的影响研究论文
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作者:wshi
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发布时间: 2020-04-26
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近日，课题组在《Journal of Hydrology》上发表题为“Assessment of the impact of sea-level rise on seawater intrusion in sloping confined coastal aquifers”的学术论文。17级博士研究生史文龙为论文的第一作者, 鲁春辉教授为论文的通讯作者。
近日，课题组在《Journal of Hydrology》上发表题为“Assessment of the impact of sea-level rise on seawater intrusion in sloping confined coastal aquifers”的学术论文。17级博士研究生史文龙为论文的第一作者, 鲁春辉教授为论文的通讯作者 (论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022169420303322?via%3Dihub)。
海水入侵长期以来一直是一个全球性问题。内陆地下淡水遭受咸水污染限制了沿海地区的地下水抽水，并可能导致沿海土壤盐碱化等一系列生态问题。海水入侵造成的环境恶化通常很难恢复。因此，评估和预测典型沿海含水层中海水入侵的范围以及了解各种因素对海水入侵的影响对沿海地区的地下水管理与保护至关重要。
气候变暖背景下，全球平均海平面呈持续上升趋势，对人类社会的生存和发展带来严重挑战，是当今国际社会普遍关注的全球性热点问题。海平面上升的长期累积效应直接造成滩涂损失、低地淹没和生态环境破坏，并导致风暴潮、滨海城市洪涝、咸潮、海岸侵蚀和海水入侵等灾害加重。为了更好的应对海平面上升这一全球性环境问题，1988 年由联合国环境署（UNEP）和世界气象组织（WMO）联合成立政府间气候变化专业委员会（IPCC）。IPCC在2007公布的报告中指出，预计到2100年，全球平均海平面将会上升0.18-0.59米。而该机构在2013年公布的报告显示，在相同时期全球海平面上升的范围增加到0.26-0.82米。由此可见海平面升高趋势明显增加，这也突出了海平面上升对海水入侵影响的潜在重要性。中国沿海地区经济发达、人口众多，是易受海平面上升影响的脆弱区。《2018中国海平面公报》指出，1980－2018年中国沿海海平面上升速率为3.3毫米/年，高于同时段全球平均水平。
图1. 1980-2018年中国沿海海平面变化（2018年中国海平面公报）
近年来，关于海平面上升对海水入侵影响的研究在国内外得到了广泛的关注。但是，目前针对海平面上升对海水入侵影响的研究大多基于水平的含水层等假设，而对于上下不透水层均可能倾斜的承压含水层的研究还不足。为了填补该空白，论文推导了所有倾斜组合下的咸-淡水界面位置、咸水体积的解析表达式（图2），并基于三个案例数据进行了敏感性分析（图3）。结果表明，在薄承压含水层中，坡度对SLR-SWI的影响较小；然而，在厚承压含水层中，坡度是一个重要因素。
图2. 沿海承压含水层的概念模型按上下不透水层的坡度分类
图3. 在三个承压含水层中，海水入侵对海平面高度的敏感性(∂xt/∂H和∂Vsw/∂Hs)作为上下封闭层(分别为tanβ1和tanβ2)坡度的函数
本研究得到了国家重点科研项目(2018YFC0407200)、中央高校基础研究基金(B200204002和2019B80514)、国家自然科学基金(51679067和51879088)、江苏省研究生研究与实践创新计划(SJKY190486)等项目的资助。
