Page 119 - 2025年第56卷第1期

效促使 ２５０ ｍｇ∕Ｌ 盐水羽北移， 海水入侵面积显著减少。 相较于工况 １（抽水总量为 １３ ０００ ｍ ∕ｄ， 注水总
３
量 ２６ ０００ ｍ ∕ｄ）， 工况 ２ 的抽咸注淡强度增大 １．５ 倍后， 工况 ２ 的修复效果显著， 地下坝内陆侧盐分
３
质量及海水入侵面积均大大减少。 为进一步分析抽注水位置对咸水体去除的影响， 工况 ３ 基于工况 ２
条件下咸淡水界面运移状态， 对抽注水井位置作了进一步调整（如图 ８（ｃ））， 将咸水井和淡水井位置
进行了排布优化， 同时向地下坝方向靠近了 ５００～１０００ ｍ 不等。 结果发现在工况 ３ 作用下， 内陆侧盐
分质量明显减少， 尤其是， 海水入侵回退面积由工况 ２ 的 ５３０ 万ｍ 增大到 ７５０ 万ｍ ， 效果显著。 虽
２
２
然工况 ３ 中抽注强度相较于工况 ２ 并未发生变化， 但水井位置的改变仍带来很好的修复成效。 此
外， 图 ８（ｄ）给出了不同工况下盐分质量变化和海水入侵面积变化， 抽注工况 ３ 氯离子浓度下降最大，
其修复效果最为显著。 因此， 亟需合理规划具有区域针对性的井群时空抽注方案， 有效增强含水层修

复效果。
３．２ 井群时空抽注的多目标智能优化 ３．１ 节的研究考虑井群全时段采补设计， 即所有抽注水井在整
个修复期处于工作状态。 为了更好地指导实际工程防治修复工作， 本文将根据井群的空间布局， 对抽
注时段进行合理分配， 评估海水入侵防治效果， 形成最优的地下水库库内咸水体去除技术。 为此， 基
于前述抽咸注淡方式对地下坝内陆侧咸水回退的影响研究， 将 ＳＥＡＷＡＴ＿Ｖ４ 模型与 ＮＳＧＡ－ＩＩ 算法耦
合， 为了更好地验证所构建方法的有效性， 针对抽注工况 ３ 中的井群抽注方式进行多目标优化， 不断

迭代更新抽注水率以及抽注水井的启闭状态， 最终获得关于井群抽咸注淡策略的帕累托最优前沿面，
如图 ９ 所示。 针对 ＮＡＧＡ－ＩＩ 算法， 本文选取了 ３００ 个种群数量， 进化代数为 ２００ 代， 在优化过程结束
后， 提取目标函数值， 最终趋于稳定， 此时帕累托前沿已不再发生显著变化， 整个进化过程趋于

稳定。
由图 ９ 可以看出， 抽咸注淡总水量与地下坝内
陆侧区域盐分质量减小量处于相互博弈关系。 进一
步， 随着抽注水量的增加， 坝体内陆侧盐分质量逐
渐减少， 说明抽咸注淡对减缓海水入侵程度效果显
著， 但存在一个上限。 研究发现， 当抽注水量超过
１２．８ 万ｍ ∕ｄ 时， 地下坝内陆侧盐分质量基本趋于稳
３
定， 此时继续增大抽注水量很难再缓解海水入侵程
度。 其原因可能是海水入侵的减缓程度受抽注水率
以及抽注水井位置等复合影响， 而本优化模型是基
于前节抽注工况 ３ 进行示例验证的， 其中井群布设
位置相对固定。 此外， 图 ９ 中帕累托前沿提供了分
布良好且较为广泛的最优方案集， 决策者可以根据 图 ９ 抽咸注淡对地下坝内陆侧咸水回退的影响
不同管理需求选取合适的抽注方案。

４ 结论

针对复杂水文地质条件下海水入侵防治需求， 本文以山东省龙口市黄水河库区为目标区域， 创建
了基于 ＳＥＡＷＡＴ＿Ｖ４ 的三维变密度地下水流及盐分运移模型， 并将所构建的 ＳＥＡＷＡＴ＿Ｖ４ 模型与改进
的 ＮＳＧＡ－ＩＩ 优化算法进行深度耦合， 以减少地下水抽注量和降低库区内海水入侵程度为优化目标， 创
新了考虑混合整数变量的地下坝防治海水入侵多目标优化方法， 通过区域内盐分质量变化和海水入侵

面积变化等指标对获得的最优方案进行修复效果量化评估。 本文结论概括为以下几个方面：
（１）所建立的三维非稳定流数值模拟模型经过校正后， 能够较好地代表模拟区实测数据的动态变

化， 模拟精度能够满足实际工程要求。 研究发现， 模拟区地下水储存量仍处于缓慢下降状态。
（２）地下坝开口程度是影响库区内海水入侵防治效果的主要环境因子。 龙口黄水河库区地下坝设

计长度越长， 坝体内陆侧区域盐分质量减少量越多， 海水入侵程度越能得到缓解。
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