本发明涉及水处理领域，特别是一种基于海岸线变迁对滨海湿地地下水影响的测量方法及其处理装置。
背景技术：
湿地是地球上水陆相互作用形成的独特生态系统，是自然界最富生物多样性的生态景观和人类最重要的生存环境之一，其功能和价值巨大。但受气候变化和人类活动的双重影响，湿地面积锐减，功能退化严重。湿地沟流、短流、死区等问题日益突出，基质利用率逐年下降，并由此引发处理效率低下、堵塞及服务年限缩短等一系列问题，成为湿地进一步推广使用的瓶颈问题。在此情况下，研究发现传统湿地的构建仍停留在经验化建造阶段，缺乏行之有效的设计方法，造成了沟流、短流、死区等流场分布不均匀现象的普遍发生。上述缺陷的关键在于湿地地下水的分布和流量的测量，而这是现有技术中没有解决的难题，特别是有外界影响，如海岸线变迁等重大环境变化带来的地下水变化使得湿地的构建、维护均缺乏数据支持和技术参照。
专利文献1公开的一种基于流场分布的潜流人工湿地基质结构设计方法，所针对的潜流人工湿地结构包括进水口、布水区、分层填充的主体填料区、集水区、出水口；污水由进水口流入，经布水区后，水平流过主体填料区中各填料层，在主体反应区末端汇入集水区，最后由出水口流出系统；潜流人工湿地单个池体单元长度范围为1‐56米，长宽比例为1:1‐2:1；布水区长度与人工湿地池体总长度的比例范围为1：8‐1：15；集水区长度与人工湿地池体总长度的比例范围为1：8‐1：15；床体填料有效填充深度为0.5‐1.0米；单个池体总长度小于12米时，主体填料划分为4‐6层，单个池体总长度大于12米时，主体填料划分为3‐6层；布水区和集水区选用填料的渗透系数为500‐1000m/d；若单元池体长度大于56米，则根据地形将土地划分为若干个池体单元，保证每个单元池体长度在1‐56米范围内；(2)各层填料渗透系数的设计：潜流人工湿地主体填料区各层填料的选择与人工湿地单元池体尺度相关，不同尺度人工湿地各层填料渗透系数的具体设计如下：①当池体长在1m‐6m时，各层渗透系数计算公式如(1)所示：式中：kn‐第n层填料的渗透系数，n为2，3，4，5，6；n‐从上到下的层数取值(2，3，4，5，6)；a‐系数，其计算公式如(2)所示：a＝0.0002k13.0537‐‐‐(2)式中：k1‐第一层(表层)的渗透系数取值，取值范围为10‐80m/d；②当池体长在6m‐12m时，各层渗透系数计算公式如(3)所示：kn＝a[n2‐(0.0762a+5.3485)n+36.927a‐0.3828](3)式中：kn‐第n层填料的渗透系数，n为2，3，4，5，6；n‐从上到下的层数取值(2，3，4，5，6)；a‐系数，其计算公式如(4)所示：a＝0.0009k12.0052‐‐‐(4)式中：k1‐第一层(表层)的渗透系数取值，取值范围为10‐120m/d；③当池体长在12m‐56m时，各层渗透系数计算公式如(5)所示：kn＝a[n2‐(0.0998a+5.6559)n+58.653a‐0.4483](5)式中：kn‐第n层填料的渗透系数，n为2，3，4，5，6；n‐从上到下的层数取值(2，3，4，5，6)；a‐系数，其计算公式如(6)所示：a＝0.0003k12.0578(6)式中：k1‐第一层(表层)的渗透系数取值，取值范围为10‐140m/d；(3)潜流人工湿地主体填料区各层填料的选取：采用达西渗透试验对基质填料进行测量，筛选出各层所需粒径的填料。该专利利用地下水渗流理论对不同尺度的潜流人工湿地的床体结构参数进行定量化设计，实现流场均匀分布的目的，以提升人工湿地水力效率及床体填料的利用率，但该专利无法对海岸线变迁等环境变化对地下水带来的影响且测量误差大，无法对多种地形下的对下水进行测量。
专利文献2公开的一种地下水流量的计算方法包括以下步骤：
1)利用三角形连续galerkin有限单元法求解地下水流数值模型，形成原始三角形单元网格并获得地下水的水头场数据；
2)将所述原始三角形单元网格进行细化，从而构造局部均衡域；
3)计算所述局部均衡域的相关流量值。该专利提高基于三角形连续galerkin有限单元法的地下水流速场及其相关计算的精度，但该专利无法对海岸线变迁等环境变化对地下水带来的影响，无法对多种地形下的对下水进行测量。
专利文献3公开的一种地下水环境的建模及数值模拟方法包括以下步骤：1)前处理：设置两个属性文件，一是模拟区土壤属性文件，包括研究区边界、x与y方向网格间距、区域土壤渗透系数、土壤有效孔隙度、污染物在此种土壤中的纵向和横向的弥散度、土壤非饱和带扩散系数和溶质吸附系数；二是地表高程与地下水水位属性文件；2)二维水流模型计算3)建立非饱和带一维溶质运移模型；4)建立饱和带溶质迁移二维数值模型，实时输出地下水流场，该专利基于idl平台，可高效、快速、简便地模拟地下水环境，但该专利无法对海岸线变迁等环境变化对地下水带来的影响且测量误差大，无法对多种地形下的对下水进行测量。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：中国专利公开cn103570137a号
专利文献2：中国专利公开cn105160088a号
专利文献3：中国专利公开cn101908100a号
技术实现要素：
发明要解决的问题
提供一种基于海岸线变迁对滨海湿地地下水影响的测量方法及处理装置，其能够考虑海岸线变迁等环境变化对地下水带来的影响，对多种地形下的对下水进行测量且测量精度高。
解决问题的方案
本发明人等为了达成上述目的而进行了深入研究，具体而言，在本发明的第一方面，本发明提供了一种基于海岸线变迁对滨海湿地地下水影响的测量方法，基于海岸线变迁对滨海湿地地下水影响的测量方法步骤包括:
在第一步骤中：构建基于海岸线变迁的地下水流模型，利用visualmodflow构建海岸线变迁的地下水流模型，地下水流包括含水层和潜水含水层，所述潜水含水层为一层非均质、各向异性的潜水含水层；
在第二步骤中：采集地下水流所在区域的原始数据，所述原始数据包括所述区域的水文地质数据、地下水位数据、海流水位数据及气象数据，基于所述原始数据获得区域的第一类边界数据、第二类边界数据和/或源汇项数据，所述第一类边界数据包括通用水头边界、海流边界数据，所述第二类边界数据包括零流量边界数据、流量边界数据、水量交换边界数据和隔水边界数据。
在第三步骤中：建立所述模型的三维非稳定流数学模型公式，地下水三维非稳定流数学模型公式如下：
其中，ω为渗流区域；h为含水层水位标高(m)；kx、ky、kz分别为x、y、z方向的渗透系数(m/d)；μd为潜水含水层给水度(1/m)；ε为源汇项(1/d)；h0(x,y,z)为含水层的初始水头(m)；h1(x,y,z)为第一类边界的水头值(m)；q(x,y,z,t)为第二类边界的单宽流量(m3/d)；t为时间(d)；s1和s2分别表示第一类边界和第二类边界，
在第四步骤中：基于公式对地下水流数值求解，其中，
基于水文地质数据对所述区域进行分区，模型边界处理，用wall程序包模拟零流量边界，源汇项计算与处理，将栅格图像运用arcgis进行地理配准、数据矢量化后获取包气带岩性分布图进行源汇项处理，初始流场，利用已有的地下水位数据的均值获取初始流场，时空离散，模型模拟时间为采用1年为一个应力期，水平方向上其划分成145行和145列，垂直方向上其概化为从地表向下60m的一层潜水含水层，网格大小为500m×500×60m，
在第五步骤中：基于第四步骤的求解结果，利用visualmodflow得出地下水流流场图。
在所述的基于海岸线变迁对滨海湿地地下水影响的测量方法，第一步骤中，含水层为埋深小于60m的浅层潜水‐微承压水，地下水流为各向异性的三维非稳定流。
在所述的基于海岸线变迁对滨海湿地地下水影响的测量方法，其在第二步骤中，利用通用水头边界在对应年代的海岸线上，赋予相应年代的水头值，海流边界上的水头值采用平均海平面水位值，设定为0m/d。
在所述的基于海岸线变迁对滨海湿地地下水影响的测量方法，对于人为修筑堤坝导致的海岸线硬化，在筑坝后的年份运用visualmodflow的wall子程序包来模拟堤坝。
在所述的基于海岸线变迁对滨海湿地地下水影响的测量方法，设置地下水观测井进行所述模型的验证，模拟值与观测井实测值比较获得误差。
在所述的基于海岸线变迁对滨海湿地地下水影响的测量方法，在步骤中，用pumpingwell程序包来模拟流量边界。
在所述的基于海岸线变迁对滨海湿地地下水影响的测量方法，在步骤中，利用线性插值的方式处理海流边界。
在所述的基于海岸线变迁对滨海湿地地下水影响的测量方法，所述源汇项数据包括大气降水补给、河流侧渗补给、边界入流补给和/或田间回灌补给数据。
根据本发明的另一方面，一种实施所述的基于海岸线变迁对滨海湿地地下水影响的测量方法的处理装置包括用于visualmodflow建模的建模模块、用于模型计算的计算模块和显示界面，所述建模模块包括用于模拟零流量边界的wall程序包单元和对栅格图像进行地理配准、数据矢量化的arcgis单元。
所述的处理装置中，所述处理装置为通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路asic或现场可编程门阵列fpga，所述处理装置包括存储器，所述存储器包括闪存、硬盘式存储器、多媒体卡微带存储器、卡式存储器、随机存取存储器、只读存储器、电可擦可编程rom或u盘中的至少一种。
本发明的基于海岸线变迁对滨海湿地地下水影响的测量方法及处理装置基于海岸线变迁，利用visualmodflow构建了海岸线变迁的地下水流模型，从长时间尺度上分析了海岸线变迁对滨海湿地浅层地下水水位、补排关系及时空格局的影响，并得出地下水流流场图，为滨海湿地保护和生态修复提供数据支持，对海滨湿地开挖沟渠或修筑堤坝提供了理论依据和技术参照。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。
附图说明
[图1]示出了本发明的基于海岸线变迁对滨海湿地地下水影响的测量方法的步骤示意图。
[图2]示出了本发明一个实施例的基于海岸线变迁对滨海湿地地下水影响的测量方法的1976年地下水流场示意图。
[图3]示出了本发明一个实施例的基于海岸线变迁对滨海湿地地下水影响的测量方法的1986年地下水流场示意图。
[图4]示出了本发明一个实施例的基于海岸线变迁对滨海湿地地下水影响的测量方法的1996年地下水流场示意图。
[图5]示出了本发明一个实施例的基于海岸线变迁对滨海湿地地下水影响的测量方法的2004年地下水流场示意图。
[图6]示出了本发明一个实施例的基于海岸线变迁对滨海湿地地下水影响的测量方法的2012年地下水流场示意图。
[图7]示出了本发明一个实施例的的处理装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。
具体而言，如图1所示的本发明的基于海岸线变迁对滨海湿地地下水影响的测量方法的步骤示意图，基于海岸线变迁对滨海湿地地下水影响的测量方法，其步骤包括:
在第一步骤s1中：构建基于海岸线变迁的地下水流模型，利用visualmodflow构建海岸线变迁的地下水流模型，地下水流包括含水层和潜水含水层，所述潜水含水层为一层非均质、各向异性的潜水含水层；
在第二步骤s2中：采集地下水流所在区域的原始数据，所述原始数据包括所述区域的水文地质数据、地下水位数据、海流水位数据及气象数据，基于所述原始数据获得区域的第一类边界数据、第二类边界数据和/或源汇项数据，所述第一类边界数据包括通用水头边界、海流边界数据，所述第二类边界数据包括零流量边界数据、流量边界数据、水量交换边界数据和隔水边界数据。
在第三步骤s3中：建立所述模型的三维非稳定流数学模型公式，地下水三维非稳定流数学模型公式如下：
其中，ω为渗流区域；h为含水层水位标高m；kx、ky、kz分别为x、y、z方向的渗透系数m/d；μd为潜水含水层给水度1/m；ε为源汇项1/d；h0(x,y,z)为含水层的初始水头m；h1(x,y,z)为第一类边界的水头值m；q(x,y,z,t)为第二类边界的单宽流量m3/d；t为时间d；s1和s2分别表示第一类边界和第二类边界，
在第四步骤s4中：基于公式对地下水流数值求解，其中，
s4‐1基于水文地质数据对所述区域进行分区，s4‐2模型边界处理，用wall程序包模拟零流量边界，s4‐3源汇项计算与处理，将栅格图像运用arcgis进行地理配准、数据矢量化后获取包气带岩性分布图进行源汇项处理，s4‐4初始流场，利用已有的地下水位数据的均值获取初始流场，s4‐5时空离散，模型模拟时间为采用1年为一个应力期，水平方向上其划分成145行和145列，垂直方向上其概化为从地表向下60m的一层潜水含水层，网格大小为500m×500×60m，
在第五步骤s4中：基于第四步骤s4的求解结果，利用visualmodflow得出地下水流流场图。
本发明的基于海岸线变迁对滨海湿地地下水影响的测量方法基于海岸线变迁，利用visualmodflow构建了海岸线变迁的地下水流模型，从长时间尺度上分析了海岸线变迁对滨海湿地浅层地下水水位、补排关系及时空格局的影响，并得出地下水流流场图，为滨海湿地保护和生态修复提供数据支持，对海滨湿地开挖沟渠或修筑堤坝提供了理论依据和技术参照。
本发明所述的基于海岸线变迁对滨海湿地地下水影响的测量方法的优选实施例，第一步骤s1中，含水层为埋深小于60m的浅层潜水‐微承压水，地下水流为各向异性的三维非稳定流。
本发明所述的基于海岸线变迁对滨海湿地地下水影响的测量方法的优选实施例，在第二步骤s2中，利用通用水头边界在对应年代的海岸线上，赋予相应年代的水头值，海流边界上的水头值采用平均海平面水位值，设定为0m/d。
本发明所述的基于海岸线变迁对滨海湿地地下水影响的测量方法的优选实施例，对于人为修筑堤坝导致的海岸线硬化，在筑坝后的年份运用visualmodflow的wall子程序包来模拟堤坝。
本发明所述的基于海岸线变迁对滨海湿地地下水影响的测量方法的优选实施例，设置地下水观测井进行所述模型的验证，模拟值与观测井实测值比较获得误差。
本发明所述的基于海岸线变迁对滨海湿地地下水影响的测量方法的优选实施例，在步骤s4‐2中，用pumpingwell程序包来模拟流量边界。
本发明所述的基于海岸线变迁对滨海湿地地下水影响的测量方法的优选实施例，在步骤s4‐2中，利用线性插值的方式处理海流边界。
本发明所述的基于海岸线变迁对滨海湿地地下水影响的测量方法的优选实施例，所述源汇项数据包括大气降水补给、河流侧渗补给、边界入流补给和/或田间回灌补给数据。
为了进一步说明本发明，在一个实施例中，选取黄河三角洲区域内模拟区面积约为72.4km×72.4km为地下水流模型，黄河是模拟区范围内最为主要的河流，贯穿整个黄河三角洲，在自然和人为黄河改道、修筑堤坝、围垦油气开发等活动的综合影响下，近几十年来，黄河三角洲的海岸线在不断变迁之中，利用visualmodflow构建海岸线变迁的地下水流模型，探究随着时间的推移，黄河三角洲海岸线的变迁对地下水会产生的影响，通过构建地下水流模型模拟其对区域地下水位及流场的影响。
在一个实施例中，采集地下水流所在区域的原始数据，所述原始数据包括所述区域的水文地质数据、地下水位数据、海流水位数据及气象数据，开展如上述的黄河三角洲海岸线变迁地下水模型模拟，需要输入的数据包括水水文地质数据、地下水位数据、海流水位数据及气象数据。在本次模拟中，水水文地质数据从研究区水文地质调查结果及相关文献调研获取。地下水位数据从山东省地质矿产勘查开发局获取，并选取位于模拟区范围内的数据处理后作为模型的验证数据。海流水位数据主要来源于黄河下游利津站、一号坝站和西河口站的水位数据，数据缺失年份用规划求解方法补齐。气象数据从中国气象数据网上获取，例如，利用到的气象数据有河口区、垦利县和利津县三个县的降水和蒸发数据。以含水层底板埋深小于60m的浅层潜水‐微承压水为研究对象，将模拟区潜水含水层概化为一层非均质、各向异性的潜水含水层。模拟区浅层地下水服从渗流的连续性方程和达西定律，将其概化为含水层各向异性的三维非稳定流。
在一个实施例中，获得区域的第一类边界数据、第二类边界数据和/或源汇项数据，所述第一类边界数据包括通用水头边界、海流边界数据，所述第二类边界数据包括零流量边界数据、流量边界数据、水量交换边界数据和隔水边界数据。以黄河三角洲的自然边界为模型的西边界和南边界。地下水位流向大致与模型的西边界同向，将西边界定义为零流量边界。模拟区南部边界地下水的流向大致为东北—西南向，将南部边界定义为流量边界。模拟区北、东、东南面以海岸线为界，概化为通用水头边界，并随着时间的推移，海岸线边界也在不断的变化。黄河贯穿于整个黄河三角洲，将黄河概化为海流边界。模型以潜水面为上边界，该边界接受大气降水、河道侧渗等的补给，且通过蒸腾蒸发排泄地下水，因此将其概化为水量交换边界。模拟区的下部为承压水的隔水顶板，渗透性差，因此将其底部边界概化为隔水边界。模拟区浅层地下水主要的接受大气降水补给、黄河侧渗补给、边界入流补给，部分区域还接受田间回灌补给；地下水主要的出流方式为蒸发蒸腾及边界出流排泄。
建立所述模型的三维非稳定流数学模型公式，地下水三维非稳定流数学模型公式如下：
基于公式对地下水流数值求解，其中，在一个实施例中，
s4‐1基于水文地质数据对所述区域进行分区，根据水文地质钻探数据将模拟区进行水文地质参数分区，共分为10个区域。
s4‐2模型边界处理，用wall程序包模拟零流量边界，模型的东边界为零流量边界，南部边界为流量边界，根据水文地质条件概化可知，流出模拟区的地下水量大致为212m3/d.km，流量边界用pumpingwell程序包来模拟，在南部边界上每隔1km布设一个抽水井，设定抽水的速率为212m3/d。海岸线边界由于随时间在不停的变迁，因此利用通用水头边界在对应年代的海岸线上赋予相应年代的水头值。选用1976～2012年黄河利津站、一号坝站和西河口站的黄河水位数据，利用线性插值的方式输入模型，来处理黄河的河流边界，且黄河河床的渗透系数输入值为0.0167m/d。
s4-3源汇项计算与处理，将栅格图像运用arcgis进行地理配准、数据矢量化后获取包气带岩性分布图进行源汇项处理，降水对地下水的补给量受到地形地貌、地下水埋深、包气带岩性等诸多因素的综合影响。黄河三角洲地势平坦，其降水入渗补给更多的受到地下水埋深和包气带岩性的影响，因此包气带岩性数据可以作为降水入渗系数分区的依据。本模拟获取“黄河三角洲包气带岩性分区图”。将栅格图像运用arcgis进行地理配准、数据矢量化后获取包气带岩性分布图，作为模型降水入渗系数分区的根据。同时，在考虑地下水位埋深的基础上，将模拟区分成8个降水入渗补给、潜水蒸散发区域。
s4-4初始流场，利用已有的地下水位数据的均值获取初始流场，将1976年视为一个稳定流时期，建立1976年黄河三角洲的地下水流的稳定流模型，以此来模拟出海岸线变迁模型的初始流场。利用1976年的黄河水位、气象数据等进行建模，用已有的地下水位实测数据的均值来对稳定流模型进行验证，科学合理的获取模拟区的初始流场。模拟中，以1976年的海岸线作为模型的边界，其他的水文地质条件概化及模型分区、数据输入等与海岸线变迁非稳定流模型一致。经模拟，得到黄河三角洲1976年的初始流场。
s4-5时空离散，模型模拟时间为采用1年为一个应力期，水平方向上其划分成145行和145列，垂直方向上其概化为从地表向下60m的一层潜水含水层，网格大小为500m×500×60m，在一个实施例中，1976～2012年，采用1年为一个应力期，共有37个应力期。模拟区范围约为72.4km×72.4km，水平方向上其划分成145行和145列，垂直方向上其概化为从地表向下60m的一层潜水含水层，网格大小为500m×500×60m。为了能更清晰的模拟观测井处的浅层地下水流，在设置观测井的位置将网格细化为100m×100×60m。
在一个实施例中，在第五步骤s4中：基于第四步骤s4的求解结果，利用visualmodflow得出地下水流流场图。利用visualmodflow模型，得出以下1976年、1986年、1996年、2004年和2012年的浅层地下水流场图2-6。由图2-6可以清晰的看出：无论海岸线如何改变，近几十年来黄河三角洲的地下水流场大致保持一致，地下水总体上均呈现出西南部内陆浅层地下水位高、黄河河道周围区域地下水位高，以及越向海推移地下水位越低的现象；浅层地下水位差异小，大部分区域的地下水位处于0～4m之间，黄河利津站段水位值较高，但水位值也不超过10m，部分区域地下水位呈现出低值，包括北部侵蚀区、中部的修筑堤坝区以及黄河南岸莱州湾的区域；浅层地下水的水平径流相对滞缓，主要以垂直交换为主；地下水流向大致为由内陆放射性补给海洋、由黄河向周边区域补给；黄河对区域地下水流场的影响显著，是黄河三角洲地下水分水岭，黄河两侧的地下水向两侧分流。在南部淤积区，随着陆地不断向海洋推移，新生湿地面积在不断的增加，其浅层地下水位也在升高；淤积区浅层地下水位的变化与黄河入海的位置关系密切，在1986～1996年间，黄河流经南部流路时，南部新淤积区域浅层地下水在黄河来水来沙的影响下，区域地下水位上升，当1996年黄河改道现流路之后，现流路处还是淤积，区域地下水位也上升，而南部区域地下水位则未能维持持续上升的势态，甚至在海水入侵的影响下，浅层地下水位有相对下降的势态。在北部侵蚀区，随着侵蚀的不断加剧，未被侵蚀区域地下水位流场变化不大，仍然是呈现出向海补给的趋势。在中部修筑堤坝区域，伴随着堤坝的建设，堤坝内的地下水位出现低值，并随着时间的推移水位低值在不断的扩大。
为了验证本发明的所述的基于海岸线变迁对滨海湿地地下水影响的测量方法的测量精度，在南部新淤积区随机选取点obs21、obs22和obs23来获取新生湿地浅层地下水位模拟值。其中点obs21位于1986年新淤积的湿地区内，点obs22位于1996年新淤积的湿地区内，点obs23位于2004年新淤积的湿地区内。不论淤积时间先后，新淤积区的浅层地下水位均呈现出升高的趋势。另外，当观测井处正处于淤积时期时，浅层地下水位上升较大，而当处于淤积后的时期时，浅层地下水位则趋于平稳，具有缓慢的上升趋势。
对于点obs21，自1976年开始淤积起，其水位便在波动中上升。从1976年至1989年间，浅层地下水位从初始时刻的0m初始时刻为海洋逐渐上升到约0.6m；1989年之后的20多年，在黄河来水的影响下，浅层地下水位上升缓慢，基本平稳维持在0.6m～0.7m之间。对于点obs23，基本存在与点obs21处相似的规律。自1996年黄河改道现流路之后，在淤积的时期地下水位便出现波动中上升，水位从1997年的0m逐渐上升到2006年的0.7m，2006年之后浅层地下水位变化不大，存在极缓慢的上升趋势。点obs22处于黄河南部，黄河于1996年便改道至现行流路，湿地在淤积后便没有上游来水的作用，浅层地下水在降水和蒸发的影响下长时间处于较小范围的波动中。在南部淤积区选取观测井obs11，并随机选取点obs22来获取原有湿地区浅层地下水位模拟值。随着陆地不断外推，原有湿地区的浅层地下水位呈现出缓慢上升的趋势。观测井obs11处的浅层地下水位从1976年的1.58m上升至2012年的1.68m，几十年来总体上只上升0.1m；点obs24处的浅层地下水位上升0.2m。总体来看，淤积对于原有湿地区地下水位的影响不大，只存在极为缓慢的上升趋势。在黄河三角洲北部侵蚀区域随机选取点obs25和obs26来获取浅层地下水位模拟值。随着时间的变化，侵蚀区地下水位存在降低的趋势。就点obs25来看，浅层地下水位从1976年的0m降低为2012年的-0.27m，30多年来降低0.27m。就点obs26来看，浅层地下水从1976年的0.42m降低到2012年的0.006m，30多年来降低0.42m。由于年际间降水蒸发等的差异，浅层地下水位在年际间存在波动，主要表现在在1994年到2000年间，浅层地下水位有所上升，但总体上呈现出下降的趋势。在堤坝内侧随机选取点obs28和obs29来获取地下水位模拟值。自1985年后，地下水位存在显著降低的趋势，点obs28处的初始时刻的地下水位为0.33m，1985年后从0.31m降低为2012年的-0.67m，降低幅度为0.98m。点obs29处初始时刻的地下水位为0.08m，1985年后从0.05m降低为2012年的-0.50m，降低幅度为0.55m。
在淤积区域，新生湿地区浅层地下水位大致呈现出在淤积时期水位上升较快，而湿地淤积完成后浅层地下水位则上升缓慢的趋势。以点obs23为例，点obs23处的新生湿地在淤积前，还属于海洋，随着黄河泥沙不断在入海口淤积，地表高程抬高，由陆向海的浅层地下水向海排泄的距离增加，加之新淤积泥沙使浅层地下水在流线方向上的阻力增大，水力梯度减少，导致点obs23处断面的地下水流量减少，地下水在新淤积湿地中的储量增加，因此新淤积湿地浅层地下水位会从初始时刻的0m逐渐抬升；随着浅层地下水位的不断上升，新生湿地浅层地下水与向陆原有湿地地下水的水力梯度不断减小，致使新生湿地地下水位的上升变缓；当该区域的新生湿地淤积过程完成后，泥沙淤积会继续向海洋推进，导致这片新生湿地与海洋距离逐渐变大，浅层地下水与海洋间的水力联系变弱，该区域地下水位向海排泄量减少，地下水位缓慢上升。对于淤积区的原有湿地，其浅层地下水位变化不大，总体存在着缓慢上升的趋势，这个与新生湿地区淤积过程完成后的浅层地下水位变化原理一致，以位于原有湿地区的点obs11为例，随着不断向海淤积推进，点obs11所在的原有湿地与海洋距离变大，其浅层地下水与海水间水力联系变弱，地下水位会缓慢上升。在侵蚀区域，由于没有上游来水来沙，在潮汐及其他海洋水动力的作用下，滨海湿地在不断的受到侵蚀，海岸线呈现出向陆蚀退的现象。以点obs26为例，海岸线不断向陆推移，点obs26所在的区域与海洋间距离缩小，海洋与该区域的浅层地下水间的水力联系增强，浅层地下水向海底地下水的补给增多，侵蚀区域原有湿地区浅层地下水位不断的降低；另外，随着湿地区域向海水排泄的地下水增多，湿地区浅层地下水位与海底地下水位间的水力梯度变小，湿地区地下水的排泄量降低，未来湿地区浅层地下水位降低幅度减小甚至保持平稳。在修筑堤坝区域，模拟结果显示，在修筑堤坝前堤坝内湿地区的地下水位变化不大，在修筑堤坝后原有湿地区地下水位呈现降低的趋势。由各年代的流场图可知，在修筑堤坝区域地下水位略低于海水，存在着轻微的海水入侵现象。修筑堤坝极大地阻隔堤坝内湿地浅层地下水与海洋之间的水力联系，导致海水向地下水的补给大大减少，导致堤坝内湿地的浅层地下水位降低。
海岸线变迁下滨海湿地地下水改变的同时，也影响着地表生态。在淤积区域，随着海岸线不断的外扩，滨海湿地的面积增加，地下水位上升，新淤积的高含盐量光滩区会随着海岸线的外扩，其距海洋距离增加，区域的盐分有所下降，会较先形成一年生的盐生碱蓬群落。在黄河持续来水来沙影响及距海距离增加情况下，其地面高程逐渐增加而盐分逐渐降低，导致柽柳等一些多年生盐生植物会呈现出竞争优势，碱蓬群落会逐渐的被柽柳取代，进而演替为碱蓬-柽柳群落或者柽柳群落。柽柳的生长加快了沉积物的脱盐作用，使盐分进一步降低，一些耐盐性更低的物种如芦苇便表现明显的竞争力，使得柽柳群落逐渐被柽柳-芦苇群落所代替。因此随着海岸线的不断外扩，地下水位逐渐上升而土壤盐分逐渐下降，该区域会呈现出光滩-碱蓬群落-碱蓬/柽柳群落或柽柳群落-柽柳/芦苇群落或芦苇群落的正向演替趋势，滨海盐沼湿地会随着海岸线的淤积逐渐演替为淡水湿地。在海岸线侵蚀区域，其演替过程正好相反。随着海岸线的不断蚀退，距海的距离缩短，地下水位降低，海水入侵加剧，该区域地下水及土壤的盐分增加，原有的芦苇群落会逐渐为柽柳群落所代替。而随着岸线的不断侵蚀，距海的距离继续缩短，土壤盐分会持续升高，进而导致柽柳群落逐渐演替为碱蓬群落甚至滨海光滩，呈现出逆向演替的趋势。
本发明所述的基于海岸线变迁对滨海湿地地下水影响的测量方法以湿地生态系统对地下水变化的响应为依据，结合生态地下水位，为滨海湿地保护与修复提供理论依据和技术参照，从地下水角度，运用地下水模型visualmodflow来构建沟渠地下水流模型，从短时间尺度上探究沟渠开挖对滨海湿地地下水位及地下水排水效果的影响，以此来阐明地下水的响应规律，为滨海湿地的保护和生态修复提供科学依据。以黄河三角洲湿地内部为例，在海岸线变迁下，近几十年黄河三角洲地下水流场总体上改变不大，各年代地下水流向大致为由内陆放射性流入海洋、由黄河侧向补给周边区域；黄河对区域地下水流场的影响显著，是黄河三角洲地下水分水岭，黄河两侧的地下水向两侧分流。从区域水均衡上看，黄河三角洲湿地的地下水动态成因类型为降水入渗-蒸发型，降水入渗补给是浅层地下水的主要补给方式，每年占比均达到总入流量的88％以上，蒸腾蒸发是浅层地下水的主要排泄方式，每年占比均达到总入流量的61％以上。在海岸线变迁影响下滨海湿地浅层地下水位会发生改变。淤积区域，随着陆地不断外推，新生湿地区浅层地下水位大致呈现出在淤积时期水位上升较快，而湿地淤积完成后地下水位则上升缓慢的趋势；原有湿地区的地下水位变化不显著，仅存在着缓慢上升的趋势。侵蚀区域，随着陆地不断蚀退，地下水位会存在着降低的趋势。修筑堤坝区域，修筑堤坝前湿地区域的地下水位变化较小，修筑堤坝后湿地区域地下水位呈现出下降的趋势。
图7示出了本发明的处理装置的结构示意图，一种实施所述的基于海岸线变迁对滨海湿地地下水影响的测量方法的处理装置包括用于visualmodflow建模的建模模块1、用于模型计算的计算模块2和显示界面3，所述建模模块1包括用于模拟零流量边界的wall程序包单元4和对栅格图像进行地理配准、数据矢量化的arcgis单元5。
本发明所述的处理装的优选实施例，所述处理装置为通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路asic或现场可编程门阵列fpga，所述处理装置包括存储器，所述存储器包括闪存、硬盘式存储器、多媒体卡微带存储器、卡式存储器、随机存取存储器、只读存储器、电可擦可编程rom或u盘中的至少一种。
工业实用性
本发明的基于海岸线变迁对滨海湿地地下水影响的测量方法及其处理装置可以在水处理领域制造并使用。
尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。