夾河下遊河谷是煙臺市海水入侵的最嚴重區域，海侵範圍由河口上溯至山前傾斜平原地帶。第四系中、上部孔隙水是區內多年以來的主要淡水開采目標層，為壹套中、上始新統和全新統地層，主要巖性由細砂、粉砂、淤泥、粉土、粉質黏土及砂礫石等組成，具有良好的儲水條件，地下水較豐富。
1985年以來，煙臺市在南至山前傾斜平原中部，北至夾河河口的河谷地帶的廣大區域內設置了40多個監測井點，對區內主要孔隙水含水層（中、上始新統和全新統）水質進行了多年連續監測。根據監測資料，監測區內水質變化在時空上反映出比較復雜的特點。我們選擇了監測資料連續、分布於不同地帶的11個監測井點（圖9-5）的監測數據，分別對其1994年，1999年及2004年不同時段的氯離子（Cl-）、總礦化度（TDS），酸根離子（ ）、重碳酸根與氯離子含量比以及鈉吸附比（SAR）5項水化學特征指標（表9-5～表9-7）進行了模糊綜合評判，以了解區內地下水受海水浸染程度的時、空演化特點。
表9-5 1994年各監測井點水化學特征指標統計表
圖9-5 煙臺市夾河地區各監測井點分布圖
1—元古宇地層；2—中上更新統殘坡積地層；3—上更新統和全新統沖洪積地層；4—全新統地層；5—監測井點名稱及編號
表9-6 1999年各監測井點水化學特征指標統計表
表9-7 2004年各監測井點水化學特征指標統計表
1.評價因子的選擇
在模糊綜合評判中，評判因子的選擇至關重要。海水入侵研究中，水化學特征是判斷海水入侵的直接依據。迄今為止多采用單壹的指標分析。大多是以Cl-含量超過250mg/L作為海水入侵標準。但是在海水入侵過程中，影響判斷海水入侵程度的因子眾多，在不同的評價區域、不同的評價時段內，各因子主次關系也不同，評價時很難將所有因子全面考慮。鑒於此，我們有目標地選擇某些能反映煙臺市夾河中、下遊區段的地下水質量和海水入侵程度的有關因素作為評價因子。本著評價指標的系統性、客觀性和可操作性的原則。選取了5個指標（Cl-，TDS， ， /rCl-和SAR）作為評價海水入侵程度的綜合指標。
Cl-作為首選指標，首先由於Cl-是海水中最主要的常量元素，是海水浸染地下淡水的最敏感指標，且Cl-的測定簡便。TDS（溶解性總固體）反映水中總鹽量水平，海水與地下淡水中溶解性總固體具有顯著的差異性，所以它是判別地下淡水受海水浸染程度的重要指標。 是反映海水入侵的壹個較敏感指標。 是海水中較穩定的常量成分，其
含量約為65mg/L。而地下淡水中 則屬於微量成分，其含量在0.001～0.2mg/L之間。地下淡水受到海水浸染後， 含量值將會明顯升高。煙臺市地下水中主要陰離子為 ，而海水中主要陰離子為Cl-。已有研究成果表明，海、淡水中該比值 /rCl-（r為毫摩爾）懸殊可高達若幹個數量級，不同程度的浸染能在地下水中 /rCl-量值上明顯反映出來。SAR鈉吸附比為
膠東半島海水入侵地區水資源高效利用與河口海岸生態修復技術
式中：“r”——表示毫摩爾，為衡量水中Na2＋與Ca2＋、Mg2＋含量比例關系的壹個指標。
地下淡水中的主要陽離子為Na2＋、Mg2＋，而Na＋是海水中首位的陽離子，其含量較地下淡水高出2～4個數量級。地下水受海水浸染後水中Na＋含量壹般會明顯升高。地下水受海水浸染程度與SAR值成正比關系。因此，依據SAR值變化來判斷海水浸染程度是比較合理的。
2.評價因子指標的量化
考慮到煙臺市海水入侵的水質特點，為清楚地反應海水入侵的程度，將煙臺市地下水受海水浸染的程度簡單實用地分為3級（表9-8）。
表9-8 海水侵染程度等級劃分
水的鹹淡味覺差異主要與Cl-質量濃度有關，當水中Cl-含量較高時，人們會明顯口感鹹味，普通人的水口鹹味閾值對應的Cl-含量壹般為200～300mg/L並常以此（Cl-含量200～300mg/L）作為鹹、淡水的分界標準。我國生活飲用水衛生標準（GB574—85）和農田灌溉水質標準（GB5084—92）均要求氯化物含量不高於250mg/L。因此，我們也采用250mg/L為第Ⅰ、Ⅱ級的界值。第Ⅱ、Ⅲ級海水浸染程度分別為中度和嚴重侵染，在有關的海水入侵研究中，有研究者將Cl-含量1500mg/L作為嚴重海水入侵的界限。我們以此值作為Ⅱ、Ⅲ級的界值。
其余4項指標與Cl-的宏觀相關性作為分級的理論依據。以表11-13所示的海水浸染程度分級為框架，參照國內外有關的地下水水質標準，借鑒己有的等級劃分先例，從本區實際情況出發，對海水入侵的水質等級各指標進行了等級範圍及代表值的確定（表9-9）。
表9-9 海水入侵指標的等級劃分及代表值
3.海水入侵程度模糊綜合評判
（1）評價因子集和評價集
根據煙臺市監測井點實際監測數據種類建立因子集U＝（u1，u2，u3，u4，u5）其中u1為Cl-，u2為TDS，u3為 ，u4為rHCO3-/rCl-，u5為SAR。
根據煙臺市海水入侵程度，將海水入侵程度分為輕微浸染、中度浸染和嚴重浸染三級類型。據此可建立評價集V，＝（Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ）。
（2）模糊算子
煙臺海水入侵程度評價的因子中比較突出的因子是Cl-和TDS，其他三個因子隨海水入侵程度的變化相對復雜。這樣在主次分明均有所“貢獻”的情況下，依據所有因素在水質汙染中“貢獻率”的大小即權重的大小，按均衡兼顧的原則，決定選取加權平均型模型。
（3）隸屬函數
從煙臺海水入侵程度的實際情況考慮，選用較為簡單成熟的“降半梯形分布函數”，確定隸屬度。基於各井點水樣的各項指標實測值，分別對其入侵程度進行逐級評判，計算其歸屬於各級的隸屬度。
計算采用線性隸屬函數，即分別用“降半梯型”和“升半梯型”隸屬函數形式求兩端等級的隸屬度，用“對稱山型”隸屬函數形式求中間等級的隸屬度。考慮到指標rHCO3-/rCl-的各級代表值逐級變化趨勢與其他指標不同，故求其隸屬度時函數的具體運用形式有所不同。
1）正降半梯形隸屬函數。對於數值越大等級越高的評價因子i（Cl-、TDS、 、SAR），采取正降半梯形隸屬函數（圖9-6）。
圖9-6 正降半梯形隸屬函數分布圖
膠東半島海水入侵地區水資源高效利用與河口海岸生態修復技術
2）反降半梯形隸屬函數。對於數值越大等級越低的評價因子i（rHCO3-/rCl-），其隸屬函數采用反降半梯形隸屬函數（圖9-7）。
圖9-7 反降半梯形隸屬函數分布圖
膠東半島海水入侵地區水資源高效利用與河口海岸生態修復技術
膠東半島海水入侵地區水資源高效利用與河口海岸生態修復技術
式中：x——被評組分實測濃度；
si＝（i＝1，2，3）——Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ級海水入侵程度標準代表值。
依據上述隸屬函數，分別求其相應各級的隸屬度rij（j＝1，2，3），並確定各因子的模糊關系矩陣R：
膠東半島海水入侵地區水資源高效利用與河口海岸生態修復技術
Rij——海水入侵程度的第i種因素屬於第j類評價標準的隸屬度。
（4）建立評價因子間的模糊關系（賦權）
模糊綜合評判法中賦權方法很多，常見的賦權方法主要有四種：指數賦權法、分級指標法、標準賦權法和嫡法賦權，都體現了壹種指標值大則權值便大的思想，這顯然是不全而的。本模型采用超標指數賦權法，將權值歸壹化，這樣既突出了海水入侵程度評價中主要指標的作用，又考慮了不同指標標準值的差異，計算簡便。其數學表達式為
膠東半島海水入侵地區水資源高效利用與河口海岸生態修復技術
式中：xi——各指標實測濃度，mg/L；
ai——各指標各等級代表值，mg/L；
si——各指標各等級代表值（ai）的算術平均值；
n——分級數。
對所求得各項指標權重進行歸壹化處理，即
膠東半島海水入侵地區水資源高效利用與河口海岸生態修復技術
得出各評價因子權重組成的模糊向量A：
膠東半島海水入侵地區水資源高效利用與河口海岸生態修復技術
（5）模糊矩陣的復合運算
在建立兩個模糊矩陣R和A的基礎上，將R和A進行模糊矩陣的復合運算，B＝AR，可以得出模糊綜合評判的結果。因為采用的加權平均模型，則計算公式為
Bj＝∑（airij）j＝（1，2，3，4，5）（9-11）
膠東半島海水入侵地區水資源高效利用與河口海岸生態修復技術
（6）評判結果
通過調用相關數據進行具體運算，並根據最大隸屬度原則，在b1，b2，b3中取其最大值，其所對應的V備擇集中的級別即為本模型對海水入侵程度的模糊綜合評判結果。若將隸屬度大小排序，則可比較出各因子的“貢獻率”。
4.海水入侵結果分析
（1）評判結果
對58個長期監測孔中選取資料全面、代表性較強的11個監測點作重點評判，以敏感反映海水侵染程度的五項指標（Cl-、 、TDS、 /rCl-、SAR）作為評價因。子采用上述模糊綜合評判方法對煙臺市1994年、1999年及2004年海水入侵做出評價（表9-10）。
表9-10 煙臺市區主要監測井點海水入侵程度模糊評價結果
註：“—”表示該點無監測數據。
為了與5項指標模糊判別做對比分析判斷，增加單指標（Cl-）判別結果（表9-11）。從表9-10、表9-11可以看出，以單壹指標（Cl-）含量得出的評判結果與模糊綜合評判結果相比較，除三個井點判別結果不壹致外，其余皆完全壹致。說明模糊綜合評價結果與單指標（Cl-）評判結果有很好的對應關系。對於三個井點判別結果的差異，分析認為模糊綜合評判結果更能反映實際情況。
表9-11 依據CI-含量得出的侵染程度等級評判結果
註：“—”表示該點無監測數據。
對於235井點1994年份的地下水，依據單指標（Cl-）評判為II級，而用模糊綜合評判結果為Ⅲ級。分析看出雖然Cl-含量沒有達到Ⅲ級，但是SAR值遠遠高於Ⅲ級標準，相應的模糊評判權重也大，該指標有放大了淡水和海水的差異性的作用。權重為各因素對“重要”的隸屬度，其值最大說明該地區水質和原來淡水水質相差甚遠。表明該監測井點地下水已明顯嚴重受到海水侵染。
對於267井點1999年份的地下水，依據單指標（Cl-）評判為Ⅱ級，而用模糊綜合評判結果為Ⅲ級。同樣可以看出 Cl-含量值沒有達到Ⅲ級，但有三個指標值（TDS、 /rC1、SAR）鈴超出了Ⅲ級標準值，同理表明該監測井點地下水已嚴重受到海水-侵染。
對於第3個評價有差異的276井點1999年份的地下水，依據單指標（Cl-）評判為Ⅱ級，而用模糊綜合評判結果為Ⅰ級，此井點水質不易確定，因為五項指標皆在Ⅰ、Ⅱ級分級界值左右徘徊。其中Cl-，TDS和SAR指標值雖然為Ⅱ級，但是皆超過範圍值不大，而且 和 /rCl-指標值為Ⅰ級，所以使用模糊綜合評判就顯示出其優越性，根據權重大小，綜合評判為Ⅰ級。可以看出該井點水質依據單指標（Cl-）含量評判為Ⅱ級是很勉強的。
（2）時空演化特點及影響因素分析
從評價結果看（表9-10和表9-11），1990年至近期，11個監測井點地下水受海水侵染過程有三種類型：
203、204、236、263和276等四個監測點的地下水受海水侵染程度相對穩定在輕微水平（Ⅰ級）。其中236和276開采的是基巖裂隙水，分析認為基巖地下水較充分的補給是緩解這些井點所在區段海水侵染程度低的主要原因；204井點位於夾河雞場，1992年化肥廠生產用水停采，地下水位回升，地下水受海水侵染程度至1994年開始明顯緩解，且至今基木本穩定在輕微水平；203和263井點分布於夾河中遊山前傾斜平原中部地帶，雖開采強度較大，但地下水補給較充分，加上後期地下水開采的計劃控制，從而使得該區地下水受海水侵染程度較低。
201、282和284監測井點的地下水受海水侵染程度較高，基本長期處於中等水平（Ⅱ級）。這些井點分布於山前傾斜平原的前緣，地下水補給條件較好，之所以受海水侵染程度較重，分析認為主要與長期地下水超采有關。自20世紀80年代中期開始，這幾個井點的地下水持續高強度開采，導致地下水位持續下降，在1987～1988年期間開始形成降深漏鬥，其中心水位處於負值狀態，並且之後不斷擴展，從而導致了鹹淡水動態平衡界面的破壞，引起海水對地下淡水的反向補給。
235、267及232井點分布於近海岸河口地帶，所處位置是區內海水侵染程度最嚴重區段，但海水入侵趨勢卻存在較大差別。根據評價結果，235、267井點反映為逐年加劇的趨勢，且大部分時期都處於嚴重水平（Ⅲ級），而232井點卻從20世紀90年代末期開始呈現明顯緩解，該點地下水水質1994年為嚴重鹹化，1999年至今明顯好轉。分析認為，這三個井點的海水入侵程度差異主要與攔潮和地下水庫工程有關。為防止當地地下水受海水侵染程度的持續加劇，煙臺市於20世紀90年代初在232井點下遊約500m位置修築了夾河橡膠壩，並於2002年於夾河河口修建了地下水壩，這兩項工程不但攔截了海潮沿河上溯引起的下滲，也取得了擡升地下水位的效果。由此使得232井點已被鹹化的地下水產生了淡化。
總結評價結果：1994年Ⅰ級點6個，Ⅱ級井點3個，Ⅲ級井點2個；1999年Ⅰ級井點5個，Ⅱ級井點4個，Ⅲ級井點1個；2004年Ⅰ級井點7個，Ⅱ級井點2個，Ⅲ井點2個。從本區海水入侵的擴展趨勢看，海水入侵主體規模在1994年就已基本形成，由套子灣沿岸向內延伸，在套子灣沿岸呈帶狀分布，向內寬度逐漸減小，嚴重侵染區集中在該區濱海平原沿海壹帶，沿海岸呈帶狀分布。入侵範圍10多年來無明顯的變化，只是局部地區由於地下水的超采、氣候幹旱少雨或人工幹預等原因，海水入侵程度也相應受到影響而隨之發生變化。
采用傳統的中壹指標（Cl-濃度分級）對海水入侵程度進行評價有壹定的局限性。與其相比，基於鹹、淡水中的重要特征成分的顯著差異，選擇Cl-、TDS、 、 /rCl-及SAR等五個指標進行地下水受海水侵染程度的綜合評判，可以取得比較客觀的評價結果，為煙臺市海水入侵程度及防治效果優劣提供評判依據和手段。
5.夾河下遊海水入侵區綜合治理效果分析
地下水庫建庫多年來，按照市政府確定的優先使用地表水、科學涵養地下水的水資源開發利用方針，庫內的地下水資源得到了壹定的涵養儲存。庫區內的地下水位也有了明顯的回升，地下水漏鬥區面積逐年減少。但目前地下截滲壩上遊仍封存有建壩前入侵的部分海水，Cl-含量大都大於200～250mg/L，靠近壩線附近局部大於500mg/L，海水侵染區的水質壹直沒有得到有效的改善。對永福園地下水庫水體進行置換及回灌補源，采用機井抽取地下含氯較高的苦鹹水，同時在河道範圍內布置滲井，利用夾河地表水及門樓水庫施工棄水進行回灌補源後，該區域水質可以達到Ⅲ類水標準，且Cl-含量小於150mg/1，能夠改善並逐步恢復本區域生態環境，滿足城市供水水質要求，為城市社會和經濟發展提供水資源保障，其社會效益和生態效益十分顯著。