科研人员揭示潮滩地下水过程中的多种机制

　　近日，南方科技大学环境科学与工程学院讲席教授李海龙团队在《水资源研究》上连续发表两篇论文。他们评估了潮汐、渗出面蒸发、弱透水层、地形坡折点及填海造地等多重因素对地下水动态和盐分迁移的影响，揭示了潮滩地下水过程中的多种新机制，为理解海岸带水文地质过程及其相关生态环境管理提供了科学依据。

　　潮间带地下水系统是陆海物质交换最重要的场所，其水动力和盐分分布直接影响海岸带的生态环境与生物地球化学过程。然而，坡折地形、弱透水层以及包括渗出面在内的地表蒸发等因素的耦合作用极为复杂，长期以来难以定量刻画。

　　研究团队结合莱州湾潮滩的实地观测数据，构建了多层含水层系统数值模型，并系统分析潮汐、坡折点及弱透水层等多种因素对地下水流动和盐分运移的综合作用。结果显示，坡折点、大小潮周期和弱透水层的共同作用，促成了两个非典型淡水排泄通道和三个地下水循环单元的形成，凸显了潮间带地下水动力过程的复杂性。

　　结合野外观测和数值模拟，他们定量揭示了潮滩渗出面蒸发的重要作用。该研究发现，渗出面蒸发不仅显著提高了地下水的盐度，还明显促进了地下水与海水的交换；在一个大小潮周期内，蒸发导致的水量损失占地下水排泄总量的45%。这一发现揭示了隐藏在潮滩表面下潮间带地下水动力过程的关键过程。此外，研究团队还构建了一种能够准确刻画地下水动力特征的模型，为进一步研究多层滨海含水层中的地下水动态与溶质迁移提供了参考。

　　泥质潮滩是地下水与海洋交汇的重要湿地，具有缓冲养分循环、拦截污染物、维持生物栖息地和调节有机碳收支等多种关键功能。在坡度平缓、渗透性较低的淤泥质潮滩，地下水流动与盐分输运过程受到潮汐、蒸发和填海造地等多重因素的共同影响，其作用机制需要进行深入定量研究。

　　在第二篇论文中，研究人员以胶州湾典型淤泥质潮滩为对象，系统探讨了填海造地、潮汐和蒸发对地下水流动和盐度分布的影响，揭示了其背后复杂的多因素耦合机制。

　　研究结果表明，渗出面蒸发是导致地下水盐分积累的重要因素，部分区域地下水盐度远超海水，且蒸发强度呈现明显的季节性变化。填海造地极大地改变了地下水流场格局，导致原本存在的多个地下水循环单元演变为单一的大循环单元，地下水向海排出通量减少将近一半。

　　由于胶州湾具有“大肚子小湾口”特点，涨潮期间湾口海水流速能达到每秒数米，致使湾内坡度不足1‰的淤泥质潮滩上产生“海潮爬高效应”。该研究表明，涨潮时海水并非水平推进，而是在宽阔潮滩上形成向陆地方向抬升的斜面。若忽略这一效应，将严重低估陆侧地下水水头，造成模型预测偏差。

　　该研究突破了传统假设，在淤泥质潮滩中揭示了渗出面蒸发、海潮爬高和填海造地等多因素对地下水与盐度动态的综合作用机制，发展了海岸带地下水水文学理论，为理解和应对填海造地带来的地下水环境风险、湿地退化及盐渍化问题提供了科学依据，为沿海生态保护与土地利用规划提供了重要参考。

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