非均質(zhì)條件下珠江口潮汐濕地地下水流動(dòng)特征

黃品怡，唐常源,，禤映雪，江 濤，曹英杰

（中山大學(xué)a.地理科學(xué)與規(guī)劃學(xué)院；b. 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣州 510275）

沿海生態(tài)系統(tǒng)中，潮汐濕地具有最高的生物生產(chǎn)力和最快的生物地球化學(xué)循環(huán)速率（Peterson et al.,2019）。潮汐周期性的淹沒(méi)作用，促進(jìn)濕地與潮汐河流之間的水體交換，同時(shí)也加速營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等元素的交換過(guò)程（趙春宇等，2020）。河口與陸地之間營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)交換通量的大小取決于潮汐濕地地下水的流動(dòng)速度及滯留時(shí)間，而地下水的流動(dòng)特征不僅受控于潮汐、波浪、內(nèi)陸地下水補(bǔ)給及鹽度密度流等內(nèi)外部的驅(qū)動(dòng)力（高茂生等，2010），更取決于其含水介質(zhì)的水理性質(zhì)（魏加華等，2015）。數(shù)值模擬結(jié)果表明，均質(zhì)條件下，潮汐驅(qū)動(dòng)顯著影響潮汐濕地地下水的流動(dòng)路徑，潮水在漲潮時(shí)滲入濕地含水層，在退潮時(shí)滲出，在濕地含水層淺層形成一個(gè)鹽度較高的近似“U”型的地下水環(huán)流單元，地下水由陸地流向潮汐河流，在此環(huán)流單元與潮汐河流的低潮水位交界處附近排出（Wilson et al.,2006;Robinson et al.,2007;Robinson et al.,2018）。然而，均質(zhì)介質(zhì)屬于理想情況，一般情況下，介質(zhì)處于高度非均質(zhì)狀態(tài)。如何開(kāi)展非均質(zhì)條件下潮汐濕地中地下水流動(dòng)特征研究，成為揭示潮汐濕地中物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程及正確評(píng)價(jià)潮汐濕地生態(tài)系統(tǒng)功能的重要前提（Eaton et al., 2006; Brovelli et al., 2011；張弛等，2014）。

含水介質(zhì)水理性質(zhì)的空間異質(zhì)性可以通過(guò)人為假設(shè)均一或用地統(tǒng)計(jì)方法（張法升等，2011；王娜娜等，2012；Keskin et al.,2018）描述，但各種方法之間的均化誤差較大。放射性同位素222Rn在非均質(zhì)條件下地下水流動(dòng)特征示蹤上具有獨(dú)得優(yōu)勢(shì)：1）含水介質(zhì)（特別是潮汐濕地）水理性質(zhì)的空間異質(zhì)性與其形成的沉積過(guò)程及環(huán)境密切相關(guān)，不同礦物組成、粒徑及顆粒級(jí)配條件下，介質(zhì)釋放222Rn的能力存在顯著差別，地下水222Rn可以間接指示含水介質(zhì)水理性質(zhì)的空間異質(zhì)性。2）基于放射性衰變?cè)恚?22Rn 可以進(jìn)一步直接指示地下水的滯留時(shí)間。由于其半衰期較短，僅為3.82 d，在潮汐濕地這種地下水快速交換的區(qū)域具有更好的指示意義（Agarwal et al., 2006; Thivya et al., 2015）。如Bertin 等（1994）利用地下水222Rn 比活度剖面特征，計(jì)算了法國(guó)某處河岸帶非均質(zhì)條件下地下水的滯留時(shí)間及其平均流速；Mullinger等（2009）探究了英國(guó)某處河岸帶地下水222Rn比活度與含水介質(zhì)滲透系數(shù)的關(guān)系及地下水的流動(dòng)特征；Tamborski 等（2017）應(yīng)用一維對(duì)流輸運(yùn)模型結(jié)合放射性核素226Ra和222Rn的分布情況，估算紐約長(zhǎng)島兩處潮汐河口循環(huán)海水在非均質(zhì)含水層中的滯留時(shí)間。由此可見(jiàn)，放射性同位素222Rn在非均質(zhì)介質(zhì)中地下水流動(dòng)特征的研究中得到了較為成功的應(yīng)用。

珠三角河口區(qū)水網(wǎng)密布，河涌縱橫，是中國(guó)海岸線最長(zhǎng)、最復(fù)雜的地區(qū)之一，也是中國(guó)海岸生態(tài)的重要一環(huán)，其上分布著中國(guó)一部分河畔潮汐濕地（夏涵韜等，2020）。潮汐河流水體在漲潮時(shí)滲入濕地含水層，在退潮時(shí)滲出，短時(shí)期內(nèi)潮汐引起的水體交換和地下水流使潮汐濕地成為水體混合活躍的區(qū)域。珠三角河口區(qū)內(nèi)，廣州南沙區(qū)東臨獅子洋，西臨洪奇瀝水道，南瀕珠江入?？冢靥幹槿菐缀沃行?。該區(qū)長(zhǎng)期受到河流沖積及海潮漲退作用的影響，沉積了深厚的海陸交互相壤土，且在壤土層內(nèi)夾有厚薄不一的薄層粉細(xì)砂層，具有一定的水平層理，其壤土土質(zhì)也復(fù)雜多樣（劉曉彬，2009），區(qū)內(nèi)眾多的潮汐濕地含水層介質(zhì)具有典型的空間異質(zhì)性。據(jù)此，本文以廣州南沙珠江口潮汐濕地為研究區(qū)，通過(guò)監(jiān)測(cè)地下水222Rn比活度的時(shí)空變化，在綜合考慮含水層222Rn 釋放能力的空間異質(zhì)性基礎(chǔ)上，分析含水介質(zhì)非均質(zhì)條件下潮汐濕地的地下水流動(dòng)特征。以期為進(jìn)一步開(kāi)展潮汐濕地物質(zhì)循環(huán)研究提供科學(xué)依據(jù)與技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于珠三角虎門(mén)河口西岸河畔潮汐濕地（22°48′36″N，113°34′48″E），東瀕珠江獅子洋（圖1）。屬南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，降雨充沛，氣候溫和，多年平均氣溫21.9°C，多年平均降雨量1 582 mm。區(qū)域內(nèi)地下水多以潛流形式排泄，受潮汐影響，地下水與地表水之間存在交互關(guān)系；同時(shí)，區(qū)域內(nèi)地下水位具有明顯的季節(jié)性周期特征，每年6—9 月豐水期較10—11 月枯水期水位埋深淺（吳麗霞，2021）。研究區(qū)為壤土覆蓋區(qū)，壤土主要為淤泥、淤泥質(zhì)土（陳運(yùn)坤等，2021）。按照距離潮汐河流由遠(yuǎn)至近的順序，在研究區(qū)斷面上生長(zhǎng)的紅樹(shù)植物分別為水黃皮[Pongamia pinnata(Linn.)Pierre]、老鼠勒（Acanthus ilicifoliusL.）和無(wú)瓣海桑（Sonneratia apetalaBuch.-Ham.）。潮汐為不規(guī)則半日潮型，平均潮差1.2～1.6 m，最大潮差3.4 m。

圖1 研究區(qū)概況Fig.1 Overview of the study area

1.2 樣品采集與測(cè)定

1.2.1 采樣方法 為充分考慮潮汐影響，監(jiān)測(cè)范圍應(yīng)覆蓋潮間帶區(qū)域，在本研究區(qū)濕地，設(shè)置沿垂直河流的監(jiān)測(cè)斷面，記為X-X'。斷面上各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)不影響濕地植物，同時(shí)應(yīng)滿足潮汐水位在最低潮退離斷面最低點(diǎn)，最高潮能淹沒(méi)斷面最高點(diǎn)。斷面布設(shè)7個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，考慮到潮汐濕地地下水循環(huán)的研究深度一般為2 m 左右（Xiao et al.,2017;Liao et al.,2021），設(shè)置監(jiān)測(cè)井最大埋深到200 cm，編號(hào)為A至G。其中A、B各設(shè)置3個(gè)監(jiān)測(cè)井，深度分別為100、150、200和50、100、150 cm，C點(diǎn)至G點(diǎn)各設(shè)置4 個(gè)監(jiān)測(cè)井，深度分別為50、100、150 和200 cm，監(jiān)測(cè)井總數(shù)合計(jì)26 個(gè)（圖2）。其中，A 點(diǎn)距河最遠(yuǎn)，其上為沙石覆蓋，較少紅樹(shù)植物，B～F點(diǎn)上有紅樹(shù)植物（水黃皮-老鼠勒-無(wú)瓣海桑）密集生長(zhǎng)，G點(diǎn)距河最近，屬于光灘地帶，其上無(wú)紅樹(shù)植物。漲潮時(shí)段最高潮汐高度能淹沒(méi)A點(diǎn)，退潮后潮水退至G 點(diǎn)右側(cè)主河槽。于2020年7和8月落潮時(shí)段T 10:00—16:00 開(kāi)展采樣工作，采樣期間無(wú)降水，采樣期間潮水水位變化情況如圖3所示，采樣時(shí)段的潮高差7和8月分別為183和119 cm。

圖2 研究濕地采樣點(diǎn)分布剖面Fig.2 The distribution profile of sampling points in studied wetland

圖3 采樣日研究區(qū)濕地地表水位變化Fig.3 Change of wetland surface water level in the study area on sampling day

地下水樣品采集：采用抽水泵（Power Booster Controller CV R-24）采取，分裝于40 mL 樣品瓶，并用Parafilm 封口膜密封瓶口保存，同步記錄采樣時(shí)間。所有樣品運(yùn)送回實(shí)驗(yàn)室后置于4℃冰箱保存，于3 d內(nèi)完成222Rn分析。

含水層介質(zhì)樣品采集：于2020年7月采用環(huán)刀法采取含水層介質(zhì)剖面樣品。受研究區(qū)現(xiàn)場(chǎng)含水層介質(zhì)實(shí)際情況限制，共采集15個(gè)樣品，分別為A點(diǎn)的100 cm 深度，C 點(diǎn)的50、100 cm 深度，D 點(diǎn)的50、100、150、200 cm深度，E點(diǎn)的50、100 cm深度，F(xiàn)點(diǎn)的50、100、150、200 cm 深度以及G 點(diǎn)的50、100 cm深度。所有樣品采集完畢后均密封運(yùn)送回實(shí)驗(yàn)室以待后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

1.2.2 測(cè)試方法

1）地下水水頭觀測(cè)

以G 點(diǎn)地面高程作為研究區(qū)剖面的基準(zhǔn)點(diǎn)（0 m），采用水位尺現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量各個(gè)點(diǎn)位地下水位，通過(guò)各點(diǎn)位與G點(diǎn)地面高程的相對(duì)高度換算各點(diǎn)位的總水頭（m）。

2）含水層介質(zhì)物理性質(zhì)測(cè)定

按照《中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（NY/T 1121.3-2006）》（中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)部，2006）測(cè)定含水層介質(zhì)含水量。簡(jiǎn)述如下：采樣前環(huán)刀稱重，記為m1（g），采樣后環(huán)刀樣品進(jìn)行稱重，記為m2（g），將稱重后環(huán)刀樣品在恒溫干燥箱中以105℃±2℃烘至恒重m3，其中，土壤自然含水量m0=m2-m3。

3）地下水222Rn比活度測(cè)定

采用RAD-7α 能譜氡氣檢測(cè)儀測(cè)量地下水中222Rn的比活度（Bq/m3），并根據(jù)采樣時(shí)間及測(cè)樣時(shí)間進(jìn)行衰變修正，從而得到采樣時(shí)間地下水222Rn的比活度。

4）含水層介質(zhì)222Rn釋放能力測(cè)定

稱量約30 g 含水層介質(zhì)樣品，放入100 mL 玻璃瓶中，加滿純凈水，加蓋橡膠塞，確認(rèn)瓶?jī)?nèi)無(wú)氣泡，震蕩30 min 后置于避光陰涼處。30 d 后用RAD-7 測(cè)量培養(yǎng)瓶中水體222Rn 比活度Ae，通過(guò)式（1）計(jì)算單位質(zhì)量含水層介質(zhì)氡的釋放能力（以下簡(jiǎn)稱含水層介質(zhì)氡釋放）Ern（Bq/kg）；通過(guò)式（2）計(jì)算單位體積含水層介質(zhì)對(duì)地下水氡的平衡能力[Rn]gw（Bq/m3）（Mullinger et al.,2009）。

式中：Ae為平衡后水體測(cè)得的水氡比活度（單位：Bq/m3）；Vw為加入的去離子水水體積（單位：m3）；M為加入的含水層介質(zhì)質(zhì)量（單位：kg）；Ern為單位質(zhì)量含水層介質(zhì)釋放氡的能力（單位：Bq/kg）；ρbulk為含水層介質(zhì)干容重（單位：kg/m3）；n為含水層介質(zhì)孔隙度。

2 結(jié)果分析

2.1 含水層介質(zhì)干容重和孔隙度

由表1 可知，含水層介質(zhì)ρbulk整體在0.39～1.44 g/cm3范圍變化，平均值為1.00 g/cm3。在水平方向上，含水層介質(zhì)ρbulk具有從A 點(diǎn)到G 點(diǎn)逐漸增大的趨勢(shì)；在垂直方向上，呈現(xiàn)隨深度逐漸增大的趨勢(shì)。其中，從A 點(diǎn)的0.39 g/cm3顯著上升到C 點(diǎn)的0.97 g/cm3，隨后D、E、F 三點(diǎn)均穩(wěn)定在1.00 g/cm3左右，到G 點(diǎn)達(dá)到最大1.33 g/cm3。含水層孔隙度n整體變化范圍為0.42～0.78，平均值為0.56，無(wú)明顯規(guī)律。其中從A 點(diǎn)的0.78 降低至D 點(diǎn)的0.50，E、F、G 三點(diǎn)孔隙度n呈“V”字形變化，分別為0.60、0.49、0.61。

表1 研究區(qū)含水層介質(zhì)干容重及孔隙度Table 1 Dry bulk density and porosity of aquifer medium in the study area

2.2 落潮期潮汐濕地水頭

由圖4可知，采樣期間X-X'斷面地下水總水頭在-1.12～1.58 m范圍內(nèi)變化。在A-BC-D-E 范圍內(nèi)，地下水呈現(xiàn)由A 向E 流動(dòng)，由淺層向深層流動(dòng)的特征。而在F-G 范圍內(nèi)，水頭變化復(fù)雜。F點(diǎn)水頭明顯增大，在水平方向，其水頭大于鄰近的E 點(diǎn)和G 點(diǎn)，在垂直方向，其深層水頭要大于淺層水頭，呈現(xiàn)F 點(diǎn)地下水由深往淺流動(dòng)的趨勢(shì)。F 點(diǎn)是研究區(qū)X-X'斷面上的分界點(diǎn)，F(xiàn)點(diǎn)左側(cè)與右側(cè)的地下水流方向明顯不同。

圖4 研究區(qū)X-X'斷面7月（a）和8月（b）采樣日地下水水頭Fig.4 Groundwater-head on the sampling day of X-X'section in the study area in July(a)and August(b)

2.3 潮汐濕地地下水氡比活度

圖5 顯示：7 月份采樣點(diǎn)水氡比活度范圍為512.00～7 752.63 Bq/m3，平均比活度為2 015.77 Bq/m3；8 月份采樣點(diǎn)水氡比活度范圍為620.39～11 335.80 Bq/m3，平均比活度為2 831.11 Bq/m3。研究期間，在水平方向，X-X'斷面水氡比活度在空間上的分布呈現(xiàn)7月從A點(diǎn)到G點(diǎn)逐漸增大的特點(diǎn)；8月除A 點(diǎn)外，B 點(diǎn)到G 點(diǎn)逐漸增大的特點(diǎn)。在垂直方向，整體上并無(wú)明顯的規(guī)律。以F點(diǎn)為分界線，7、8 月F、G 點(diǎn)的地下水氡比活度要顯著大于A-E 點(diǎn)。其中，7月F、G點(diǎn)的地下水氡比活度（3 510.11 Bq/m3）小于8 月（4 102.20 Bq/m3）。從個(gè)別點(diǎn)來(lái)講，8 月的F 點(diǎn)深層（200 cm）地下水氡比活度與同期其他點(diǎn)位相比顯著增大。

2.4 含水層介質(zhì)氡釋放Ern及氡平衡[Rn]gw

含水層介質(zhì)氡釋放Ern為單位質(zhì)量的含水層介質(zhì)向潮汐濕地地下水釋放氡的能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果（表2）表明，Ern在3.09～13.53 Bq/kg 范圍變化，平均值為7.86 Bq/kg，方差為9.09 Bq/kg，表明含水層介質(zhì)的氡釋放能力具有較大的空間異質(zhì)性。沿著X-X'斷面，A 點(diǎn)的Ern為7.22 Bq/kg，從B 點(diǎn)5.20 Bq/kg 升高到F 點(diǎn)10.87 Bq/kg，至G 點(diǎn)略有下降，為8.93 Bq/kg。

表2 研究區(qū)含水層介質(zhì)氡釋放值ErnTable 2 Values of radon release from aquifer media in the study area

含水層介質(zhì)氡平衡能力[Rn]gw為單位體積的含水層介質(zhì)向潮汐濕地地下水釋放氡使其達(dá)到平衡的能力。由式（2）計(jì)算所得數(shù)值繪圖顯示（圖6），沿著X-X'斷面，[Rn]gw從A 點(diǎn)（2 413.14 Bq/m3）向G 點(diǎn)（5 904.16 Bq/m3）逐漸增大，在2 210.15～7 700.33 Bq/m3范圍變化，平均值為4 623.57 Bq/m3。其中，E點(diǎn)所在區(qū)域的含水層介質(zhì)氡平衡能力較高。同時(shí)，[Rn]gw＞5 000 Bq/m3的含水層介質(zhì)均分布在E-F-G斷面，而A-C-D斷面含水層介質(zhì)的[Rn]gw均＜5 000 Bq/m3，表明研究區(qū)含水層介質(zhì)的氡平衡能力具有較大的空間異質(zhì)性。

圖6 研究區(qū)X-X'斷面含水層介質(zhì)氡平衡能力Fig.6 Radon recharge of aquifer medium of X-X'section in the study area

3 討論

3.1 潮汐濕地介質(zhì)氡平衡能力及影響因素

由式（2）可知，影響介質(zhì)氡平衡能力的因素主要有含水層介質(zhì)干容重、孔隙度及介質(zhì)氡釋放。干容重是指含水層介質(zhì)在不含水分狀態(tài)下的容重（單位體積所具有的重量），一般用于表示土的壓實(shí)效果，干容重越大表示壓實(shí)效果越好?？紫抖缺砻骱畬咏橘|(zhì)所有孔隙空間體積的占比，孔隙度越大，說(shuō)明其容水性越強(qiáng)。介質(zhì)氡釋放的值反映含水層中含鈾巖樣（238U和226Ra）的情況，其值大小與含有較高濃度的238U的花崗巖有關(guān)。對(duì)含水層介質(zhì)氡平衡能力和孔隙度、干容重、介質(zhì)氡釋放能力做散點(diǎn)圖（圖7），由圖可知，[Rn]gw和孔隙度呈負(fù)相關(guān)，但相關(guān)關(guān)系極弱（R2=0.07，圖7-a）；[Rn]gw和干容重呈正相關(guān)，相關(guān)關(guān)系同樣極弱（R2=0.19，圖7-b）；而[Rn]gw和介質(zhì)氡釋放呈正相關(guān)，且相關(guān)性較好（R2=0.69，圖7-c）。因此，整體上，介質(zhì)氡平衡能力[Rn]gw隨介質(zhì)氡釋放的增大而增大，而與潮汐濕地含水層介質(zhì)的孔隙度及干容重不存在明顯的關(guān)系。

圖7 介質(zhì)氡平衡能力與含水層介質(zhì)的關(guān)系Fig.7 The relationship between radon recharge and aquifer medium

綜上，含水層介質(zhì)的孔隙度和干容重之間存在密切的關(guān)系。介質(zhì)的干容重越大，在一定程度上可以表征其孔隙度越小，即介質(zhì)干容重與孔隙度之間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系（Akkaya et al.,2021）。對(duì)研究區(qū)含水層介質(zhì)干容重及孔隙度作散點(diǎn)圖（圖7-d），發(fā)現(xiàn)兩者之間存在一定的負(fù)相關(guān)。由此，由圖7可以推斷，介質(zhì)干容重和孔隙度之間的負(fù)相關(guān)關(guān)系，造成介質(zhì)氡平衡能力[Rn]gw與干容重、孔隙度之間的相關(guān)關(guān)系不明顯，甚至與孔隙度之間形成極弱的負(fù)相關(guān)。因此，并不能單一地由介質(zhì)干容重或孔隙度來(lái)判斷介質(zhì)氡平衡能力[Rn]gw的變化規(guī)律。

然而，[Rn]gw與介質(zhì)氡釋放之間存在明顯的正相關(guān)（見(jiàn)圖7-c）。這是因?yàn)?，介質(zhì)氡釋放的高低反映含水層中含鈾巖樣（238U 和226Ra）的情況，介質(zhì)中222Rn母體（226Ra）的含量大小直接決定含水層介質(zhì)的氡平衡能力（Ball et al.,1991）。由此可見(jiàn)，影響[Rn]gw大小的主要因素為介質(zhì)氡釋放。

式（2）表明[Rn]gw值和介質(zhì)氡釋放、介質(zhì)孔隙度及干容重均成正比，即在固定另外兩個(gè)條件下，含水層介質(zhì)氡平衡能力[Rn]gw會(huì)隨著介質(zhì)中含鈾礦物組分的增加，或孔隙度的增加，或干容重的增大而增大。然而，上述分析表明，影響介質(zhì)氡平衡[Rn]gw值的各個(gè)因素變化復(fù)雜，實(shí)際的沿海潮汐濕地含水層介質(zhì)在空間上出現(xiàn)較大的變動(dòng)（Procelli et al.,2003），介質(zhì)干容重和孔隙度之間的互相影響造成[Rn]gw的變化規(guī)律較復(fù)雜，進(jìn)而增加濕地地下水氡比活度時(shí)空分布的不確定性。

3.2 非均質(zhì)條件下潮汐濕地地下水流動(dòng)特征

傳統(tǒng)均質(zhì)條件下，受潮汐作用影響，濕地地下水流動(dòng)路徑以及與地表水的關(guān)系可概化為：潮汐河水在高高潮時(shí)完全淹沒(méi)潮汐濕地，下滲補(bǔ)給地下水流，濕地地下水隨退潮往潮汐河流方向退出。由于潮水的來(lái)回頂托作用，地下水在濕地含水層中流向從水平改為向上，出露濕地表面，最終匯入潮汐河流（Wilson et al., 2006; Heiss et al., 2014）。然而，潮汐濕地含水層介質(zhì)具有較大的空間異質(zhì)性，影響濕地地下水流的流動(dòng)特征。濕地地下水頭表明，F(xiàn)點(diǎn)是濕地地下水流動(dòng)方向的一個(gè)分界線，F(xiàn)、G 點(diǎn)為與傳統(tǒng)均質(zhì)條件下地下水流動(dòng)明顯不同的區(qū)域（見(jiàn)圖4），此區(qū)域水體水源為潮汐水流，由A-E 區(qū)域的濕地地下水流流入，當(dāng)潮高差較大時(shí)，潮汐對(duì)濕地的整體驅(qū)動(dòng)力較大（Heiss et al.,2014），F(xiàn)、G點(diǎn)的地下水更容易滲出地表，而F、G 點(diǎn)的地下水較難流出地表而在含水層中滯留更久。結(jié)合濕地地下水氡比活度剖面分布情況（見(jiàn)圖5），潮汐濕地實(shí)測(cè)地下水氡比活度At從A點(diǎn)到G點(diǎn)逐漸增大。潮水作為水源滲入濕地含水層形成地下水流，此時(shí)，地下水中的氡在衰變及含水層介質(zhì)氡平衡能力的共同作用下，水流在濕地含水層中滯留時(shí)間越長(zhǎng)，受含水層介質(zhì)氡補(bǔ)給越充分，監(jiān)測(cè)井內(nèi)的地下水氡比活度則越大。因此，較高的地下水氡比活度的區(qū)域在一定程度上反映該區(qū)域地下水更長(zhǎng)的滯留時(shí)間。

與已有研究（Robinson et al.,2018）不同之處在于，介質(zhì)非均質(zhì)條件下的潮汐濕地地下水流在與潮汐地表水體交換時(shí)的流動(dòng)特征更加復(fù)雜，在長(zhǎng)時(shí)間的滯留下，濕地地下水在含水層與潮汐河流的交界處的流動(dòng)并不是簡(jiǎn)單的“U”型排泄?；跐竦氐叵滤魈卣鳎ㄒ?jiàn)圖4）和地下水氡比活度At空間分布（見(jiàn)圖5），研究區(qū)潮汐濕地地下水流動(dòng)可劃分為快速流動(dòng)區(qū)和滯留區(qū)。

快速流動(dòng)區(qū)包括A-B-C-D-E點(diǎn)所在斷面，為潮汐濕地淺層地下水環(huán)流單元的快速流動(dòng)區(qū)域，此區(qū)域地下水氡比活度較小，觀測(cè)期內(nèi)地下水氡比活度At平均值為1 522.39 Bq/m3。區(qū)內(nèi)地下水主要受潮汐河水下滲補(bǔ)給影響。高高潮時(shí)潮水淹沒(méi)A點(diǎn)滲入潮汐濕地，在高程差、濕地地下水頭及潮汐河流地表水位差的共同作用下，地下水從A點(diǎn)流向E點(diǎn)，從淺層流向深層。地下水流到達(dá)E點(diǎn)附近，受右側(cè)的潮水頂托，快速流動(dòng)區(qū)地下水流方向發(fā)生變化，在F 點(diǎn)處由深向淺流。滯留區(qū)包括F 點(diǎn)和G 點(diǎn)所在斷面，為潮汐濕地淺層地下水環(huán)流單元的滯留區(qū)域，此區(qū)域地下水氡比活度較快速流動(dòng)區(qū)顯著增大，觀測(cè)期內(nèi)地下水氡比活度At平均值為3 858.40 Bq/m3。地下水從快速流動(dòng)區(qū)流至滯留區(qū)后，受來(lái)自G點(diǎn)右側(cè)的河水頂托，水流方向改變。在退潮時(shí)期，由于受到水頭差的影響，地下水向河方向流動(dòng)，然而受波浪來(lái)回波動(dòng)的影響，滯留區(qū)地下水流動(dòng)方向來(lái)回?cái)[動(dòng)（Duque et al.,2019），造成此處地下水體滯留更久，不斷受到周?chē)畬咏橘|(zhì)氡的補(bǔ)給。

受潮高差影響，滯留區(qū)地下水流動(dòng)狀態(tài)在不同潮位特征下有所差異。由圖5 可知，相較于7 月滯留區(qū)的平均地下水氡比活度（3 510.11 Bq/m3），8月的滯留區(qū)具有更大的氡比活度（4 102.20 Bq/m3），即8月滯留區(qū)的地下水停留時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。結(jié)合圖3可知，觀測(cè)期內(nèi)8月采樣日的潮高差為119 cm，遠(yuǎn)小于7月采樣日潮高差（183 cm）。此現(xiàn)象表明，潮高差越大，潮汐對(duì)濕地地下水的整體驅(qū)動(dòng)力越大，滯留區(qū)地下水更容易滲出；反之，潮高差越小，潮汐整體驅(qū)動(dòng)力不足，滯留區(qū)地下水滲出相對(duì)較難，滯留區(qū)域地下水停留更久，進(jìn)而可能造成滯留區(qū)域范圍的改變或移動(dòng)。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)珠江三角洲虎門(mén)河口潮汐濕地的含水層介質(zhì)和地下水的采樣分析，得出以下結(jié)論：

1）潮汐濕地含水層介質(zhì)具有空間非均質(zhì)性，其干容重變化范圍為0.39～1.44 g/cm3，孔隙度變化范圍為0.42～0.78。濕地含水層介質(zhì)氡釋放（Ern）的高低受基巖中鈾系核素226Ra含量影響，同樣表現(xiàn)出極大的空間異質(zhì)性。

2）含水層介質(zhì)氡平衡能力（[Rn]gw）受孔隙度、干容重和介質(zhì)氡釋放的綜合影響，呈現(xiàn)明顯的空間變化特征，變化范圍約為2 210.15～7 700.33 Bq/m3。由于介質(zhì)干容重和孔隙度本身存在相關(guān)關(guān)系，影響介質(zhì)氡平衡能力的主要因素為表征含水層中含鈾巖樣（238U和226Ra）含量大小的介質(zhì)氡釋放。

3）綜合落潮時(shí)期地下水水頭特征和水氡比活度空間分布特征可知，研究區(qū)潮汐濕地落潮時(shí)期地下水流動(dòng)特征與均質(zhì)條件下研究結(jié)果存在顯著差異。根據(jù)氡比活度可將潮汐濕地地下水劃分為快速流動(dòng)區(qū)和滯留區(qū)，其中快速流動(dòng)區(qū)地下水呈現(xiàn)由陸向海近似“U”型的流動(dòng)模式，滯留區(qū)地下水受潮汐作用而停留更久。潮高差越大，潮汐對(duì)濕地地下水整體驅(qū)動(dòng)作用更強(qiáng)烈，滯留區(qū)地下水更易滲出地表；反之，潮高差越小，地下水滲出較難，進(jìn)而導(dǎo)致滯留區(qū)地下水更長(zhǎng)時(shí)間的停留。由此可見(jiàn)，濕地含水層介質(zhì)的空間異質(zhì)性是影響地下水流動(dòng)特征的關(guān)鍵因素。

介質(zhì)的非均質(zhì)性是自然界含水層的普遍特征，重視介質(zhì)的空間異質(zhì)性，是在前人均質(zhì)條件研究的基礎(chǔ)上邁出的關(guān)鍵一步。本研究針對(duì)非均質(zhì)性條件分析了潮汐濕地的地下水循環(huán)過(guò)程，這對(duì)于探明實(shí)際情況下的潮汐濕地地下水流動(dòng)具有重要意義。隨著研究的深入，必將能明晰不同介質(zhì)的非均質(zhì)性對(duì)潮汐濕地地下水流動(dòng)特征的影響機(jī)制，未來(lái)可在此基礎(chǔ)上，定量化地下水循環(huán)過(guò)程，為生產(chǎn)活動(dòng)和可持續(xù)發(fā)展提供建設(shè)性意見(jiàn)。