[发明专利]海岸带沉积层咸淡水交换原位电学监测方法及装置

说明书

本发明公开了一种海岸带沉积层咸淡水交换原位电学监测方法及装置，所述方法包括采集海岸带沉积层剖面的电阻率，形成电学监测剖面，包括：采集沿垂直于海岸带的方向长度为M米以及自该沉积层上表面向下0～N米深度的电阻率，其中，M＞0，N＞0；（2）、根据所述电学监测剖面中的电阻率变化计算出总淡水排泄量。本发明的沉积层咸淡水交换原位电学监测方法，利用密布有电极的监测电缆直接与海岸带沉积层接触采集电阻率，可以全天侯、高密度监测，能够精确监测到淡水局部排泄、咸淡水交换界面的变化，以及淡水排泄的量化描述。

技术领域

本发明涉及一种海底地下水排泄监测技术领域，具体地说，是涉及一种海岸带沉积层咸淡水交换原位电学监测方法及装置。

背景技术

海岸带处于陆海作用的直接发生区域，海陆界面纵深范围内因地下水赋存方式、地层透水性及水头差异不同程度地发生海水入侵、淡水排海的混合交换过程。在海陆水动力的长期往复影响下，形成咸淡水交换的动态平衡。平衡不可逆破坏后，将发生交换界面的移动，引发灾害。如海水侵入陆地含水层后，会造成淡水资源咸化、土地盐渍化；界面影响区域除海水向陆扩散外，还发生高水头陆源淡水以及咸淡水混合流体向海中排泄(SubmarineGroundwater Discharge，简称SGD)，该过程会将陆源物质带入海洋，与海洋渔业、赤潮发生、陆地污染物排海以及全球碳循环发生直接或间接的联系。在海岸带设置监测系统，对两个过程进行长期实时监测，进而开展演化规律研究，对于防灾减灾和科学研究都具有重要意义。

当前，针对海水入侵过程的监测研究较为充分，如利用监测井监测地下水水位和水化学的动态特征确定海水入侵规律，利用地球物理方法探测侵入区空间分布及交换界面位置与形态，或运用数值计算方法分析交换界面的运移、变密度混合体渗流以及混合体中溶质的运移等问题都已取得良好效果。但地下水排泄过程一般处于交换界面的海向一侧，监测难度高。目前国外对该过程的监测研究主要集中在波罗的海沿岸、地中海沿岸、澳大利亚、日本、及美国东海岸等地区，我国对SGD过程的研究主要集中在莱州湾、福建隆教湾、海南东北北部海域、九龙江河口、胶州湾、长江河口及黄河河口区等区域。监测方法主要包括利用渗流仪的直接测量法及新兴的地球化学示踪方法。地球化学示踪方法操作便捷，其在大尺度地下水空间迁移、排泄量估算等方面能实现精准测定，但易受取样差异、分析精度的影响，解出值只在大区域范围、长期稳态海岸带测量时具有较高的可信度，对局部突变排泄、咸淡水交换界面、水体空间运移形态以及时效性监测等方面的反映能力不足。

发明内容

本发明为了解决目前利用渗流仪的直接测量法及地球化学示踪方法监测海底地下水排泄，对局部突变排泄、咸淡水交换界面、水体空间运移形态以及时效性监测等方面的反映能力不足的技术问题，提出了一种海底地下水排泄原位电学监测方法，可以解决上述问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种海岸带沉积层咸淡水交换原位电学监测方法，包括以下步骤：

(1)、采集海岸带沉积层土体电阻率，形成电学监测剖面，包括：采集沿垂直于海岸带的方向长度为M米以及自该沉积层上表面向下0～N米深度的土体电阻率，其中，M＞0，N＞0；

(2)、根据所述电学监测剖面中的土体电阻率计算出总淡水排泄量。

进一步的，步骤(2)中总淡水排泄量的计算方法为：

(21)、获取电阻率变化差值百分数剖面，将所述电阻率变化差值百分数剖面划分为若干区域，根据各区域的平均土体电阻率分别计算在涨潮和落潮时各区域的平均孔隙水盐度；

(22)、根据各区域的平均孔隙水盐度变化计算各区域的淡水排泄量，将所有区域的淡水排泄量求和计算得到总淡水排泄量。

进一步的，步骤(21)中各区域的平均孔隙水盐度的计算方法为：