CN108896615A - 海岸带沉积层咸淡水交换原位电学监测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海岸带沉积层咸淡水交换原位电学监测方法及装置，所述方法包括采集海岸带沉积层剖面的电阻率，形成电学监测剖面，包括：采集沿垂直于海岸带的方向长度为M米以及自该沉积层上表面向下0～N米深度的电阻率，其中，M＞0，N＞0；（2）、根据所述电学监测剖面中的电阻率变化计算出总淡水排泄量。本发明的沉积层咸淡水交换原位电学监测方法，利用密布有电极的监测电缆直接与海岸带沉积层接触采集电阻率，可以全天侯、高密度监测，能够精确监测到淡水局部排泄、咸淡水交换界面的变化，以及淡水排泄的量化描述。
Description
技术领域
本发明涉及一种海底地下水排泄监测技术领域，具体地说，是涉及一种海岸带沉积层咸淡水交换原位电学监测方法及装置。
背景技术
海岸带处于陆海作用的直接发生区域，海陆界面纵深范围内因地下水赋存方式、地层透水性及水头差异不同程度地发生海水入侵、淡水排海的混合交换过程。在海陆水动力的长期往复影响下，形成咸淡水交换的动态平衡。平衡不可逆破坏后，将发生交换界面的移动，引发灾害。如海水侵入陆地含水层后，会造成淡水资源咸化、土地盐渍化；界面影响区域除海水向陆扩散外，还发生高水头陆源淡水以及咸淡水混合流体向海中排泄(SubmarineGroundwater Discharge，简称SGD)，该过程会将陆源物质带入海洋，与海洋渔业、赤潮发生、陆地污染物排海以及全球碳循环发生直接或间接的联系。在海岸带设置监测系统，对两个过程进行长期实时监测，进而开展演化规律研究，对于防灾减灾和科学研究都具有重要意义。
当前，针对海水入侵过程的监测研究较为充分，如利用监测井监测地下水水位和水化学的动态特征确定海水入侵规律，利用地球物理方法探测侵入区空间分布及交换界面位置与形态，或运用数值计算方法分析交换界面的运移、变密度混合体渗流以及混合体中溶质的运移等问题都已取得良好效果。但地下水排泄过程一般处于交换界面的海向一侧，监测难度高。目前国外对该过程的监测研究主要集中在波罗的海沿岸、地中海沿岸、澳大利亚、日本、及美国东海岸等地区，我国对SGD过程的研究主要集中在莱州湾、福建隆教湾、海南东北北部海域、九龙江河口、胶州湾、长江河口及黄河河口区等区域。监测方法主要包括利用渗流仪的直接测量法及新兴的地球化学示踪方法。地球化学示踪方法操作便捷，其在大尺度地下水空间迁移、排泄量估算等方面能实现精准测定，但易受取样差异、分析精度的影响，解出值只在大区域范围、长期稳态海岸带测量时具有较高的可信度，对局部突变排泄、咸淡水交换界面、水体空间运移形态以及时效性监测等方面的反映能力不足。
发明内容
本发明为了解决目前利用渗流仪的直接测量法及地球化学示踪方法监测海底地下水排泄，对局部突变排泄、咸淡水交换界面、水体空间运移形态以及时效性监测等方面的反映能力不足的技术问题，提出了一种海底地下水排泄原位电学监测方法，可以解决上述问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种海岸带沉积层咸淡水交换原位电学监测方法，包括以下步骤：
(1)、采集海岸带沉积层土体电阻率，形成电学监测剖面，包括：采集沿垂直于海岸带的方向长度为M米以及自该沉积层上表面向下0～N米深度的土体电阻率，其中，M＞0，N＞0；
(2)、根据所述电学监测剖面中的土体电阻率计算出总淡水排泄量。
进一步的，步骤(2)中总淡水排泄量的计算方法为：
(21)、获取电阻率变化差值百分数剖面，将所述电阻率变化差值百分数剖面划分为若干区域，根据各区域的平均土体电阻率分别计算在涨潮和落潮时各区域的平均孔隙水盐度；
(22)、根据各区域的平均孔隙水盐度变化计算各区域的淡水排泄量，将所有区域的淡水排泄量求和计算得到总淡水排泄量。
进一步的，步骤(21)中各区域的平均孔隙水盐度的计算方法为：
其中，Rw为该区域内的平均孔隙水电阻率，
平均孔隙水电阻率的计算方法为：
F为该区域内的土体结构因子，由测量得到，Rf为该区域内的平均土体电阻率。
进一步的，步骤(22)中各区域的淡水排泄量的计算方法为：
各区域的总盐量分别在涨潮和落潮时相等，根据盐量守恒，计算出该区域冲入的淡水量，也即该区域的淡水排泄量，
盐量守恒公式为：ShVsal＝(Vsal+Vsgd)Sl，可得：
其中，Sh为涨潮时该区域的平均孔隙水盐度，Sl为落潮时该区域的平均孔隙水盐度，Vsal为该区域的体积，Vsgd为该区域的淡水排泄量。
进一步的，步骤(21)中，位于同一区域的不同位置处的土体电阻率变化率小于20％。
进一步的，步骤(1)中采集海岸带沉积层中剖面各层电阻率的方法为：
(11)、在沉积层上沿垂直于海岸带的方向铺设监测电缆，所述监测电缆上布设有多个电极，所述监测电缆与采集站连接，所述采集站通过导线与电源模块连接；
(12)、对海岸带沉积层剖面的各层电位进行扫描测量，包括：
采集站从多个电极中选择部分电极作为工作电极，其余电极休眠，所述工作电极包括供电电极和测量电极，所述供电电极和测量电极分别为两个，相邻两电极之间的距离为一个电极距，两个供电电极之间的距离为供电电极距离，两个测量电极之间的距离为测量电极距离，供电电极距离和测量电极距离为一个电极距的整数倍；
工作电极确定后，所述采集站控制电源模块为供电电极供电，并且控制测量电极返回其当前电位数据，将两个供电电极的连线中点与测量电极的连线中点的连线中点确定为单次数据采集点的横坐标位置，完成单次数据点采集，保持供电电极距离和测量电极距离不变，重新选择工作电极，重复测量步骤，直至监测电缆上的每一电极均被至少一次选择作为过工作电极，完成对海岸带断面上其中一层电位数据的测量，完成对海岸带断面上其中一层电位数据的测量后，采集站重新确定供电电极距离以及测量电极距离，并且以重新确定后的供电电极距离和测量电极距离选择工作电极，执行海岸带断面另外一层电位数据的测量，直至完成预设的海岸带断面所有层电位数据的测量，并将上述所有中点连线长度的设定百分比所对应的数值确定为各层采集点的纵坐标位置。
计算海岸带断面的视电阻率步骤，采集站根据测量的海岸带断面每一层的电位数据及电流数据计算海岸带断面在该层的视电阻率分布；
反演监测步骤，将所得视电阻率数据反演为电阻率数据。
进一步的，所述对海岸带断面的电位进行扫描测量步骤包括以下子步骤：
以所述监测电缆的任一端为起始端，选择四个电极作为工作电极，其中两个工作电极为供电电极A与供电电极B，另外两个工作电极为测量电极M与测量电极N，工作电极之间通过海岸带沉积层构成电流回路，所述采集站控制电源模块为供电电极A与供电电极B供电，并且控制测量电极M与测量电极N返回其当前电位数据，完成单次数据点采集，将供电电极A、供电电极B、测量电极M与测量电极N同时向监测电缆的另外一端方向移动一个或者多个电极距，进行下一数据点采集，直到工作电极移动至监测电缆的另外一端，完成对海岸带断面上其中一层电位数据的测量；
完成对海岸带断面上其中一层电位数据的测量后，将供电电极距离和测量电极距离增大一个或者多个电极距，重新以所述监测电缆的任一端为起始端，选择四个电极作为工作电极，并使得当前选择的供电电极距离和测量电极距离满足重新确定的值，重复测量步骤，直至完成海岸带断面所有层电位数据的测量。
进一步的，步骤(1)中铺设监测电缆时，所述监测电缆的长度至少横跨部分潮上带和潮间带，部分处于低潮线以下。
进一步的，步骤(1)中铺设监测电缆时，包括铺设水上部分和水下部分，当铺设位于水上部分的监测电缆时，通过挖掘电缆沟的方式将监测电缆埋设于电缆沟中，当铺设位于水下部分的监测电缆时，通过在该部分的监测电缆上固定配重块的方式，将该部分的监测电缆坠入水底。
本发明同时提出了一种沉积层咸淡水交换原位电学监测装置，包括：
监测电缆、采集站、电源模块，所述监测电缆上布设有多个电极，所述监测电缆与采集站连接，所述采集站通过导线与电源模块连接，所述监测电缆固定在持力绳上，所述持力绳上还固定有若干个配重块以及通过持力绳连接有若干个浮子，所述监测装置按照权利要求前面所述的海底地下水排泄原位电学监测方法对海底地下水排泄进行监测。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的海沉积层咸淡水交换原位电学监测方法利用密布有电极的监测电缆直接与海岸带沉积层接触采集电阻率，可以全天侯、高密度监测，能够精确监测到局部突变排泄、咸淡水交换界面的变化；本方法通过电学原理监测电阻率，进而间接获取海岸带断面各层的盐度，而盐度变化能够反映淡水参与量，以达到量化海底地下水排泄量的目的。
结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所提出的沉积层咸淡水交换原位电学监测装置
图2a是本发明落潮过程中的一组电学监测剖面图；
图2b是本发明落潮过程中的另一组电学监测剖面图；
图2c是本发明落潮过程中的再一组电学监测剖面图；
图2d是本发明涨潮过程中的一组电学监测剖面图；
图2e是本发明涨潮过程中的另一组电学监测剖面图；
图2f是本发明涨潮过程中的再一组电学监测剖面图；
图3是该方法下排泄量估算盐度箱模型划分
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本实施例提出了一种海岸带沉积层咸淡水交换原位电学监测方法，包括以下步骤：
S1、采集海岸带沉积层土体电阻率，形成电学监测剖面，包括：如图1所示，采集沿垂直于海岸带的方向长度为M米以及自该沉积层上表面向下0～N米深度的土体电阻率，其中，M＞0，N＞0；本实施例中分别采集沉积层上表面长度为250m以及自沉积层上表面向下0～9米处的土体电阻率。
图2示出了采用图1实施例的方法所获得的潮汐涨落过程中地下咸淡水交换的土体电阻率剖面图，且为一个测量周期(12小时)内的土体电阻率剖面图。
图2中，图2a、图2b、图2c剖面描述一个落潮过程，被海水侵入的区域电性均一，处于0.3Ω·m以下，最大侵入深度4.5m，侵入主要发生在中粗砂层和卵石层中；侵入和未侵入区域有明显的过渡带，随着海水的退去，低阻区域范围不断减小，陆地地层信息逐渐显露。海水不断退去的过程中，过渡带向岸一侧的大范围低阻区被分割、消散为更小的局部低阻区，考虑为咸水滞水；在随着陆地淡水水头高于海水水头后，淡水排泄加强，不断稀释咸水滞水区，使得低阻区消散，不断扩大高阻区。侵入区和未侵入区过渡带也不断加宽。
在图2d、图2e、图2f剖面描述的涨潮过程中，随着海水水位的上涨，海水再次向沉积层涌入，由于沉积层浅层为中粗砂质，透水性较好，侵入区锋面位置处低阻范围也不断加大，程度加深，土体电阻率直至达到近似海水的电阻率值；同时，侵入区和未侵入区过渡带宽度也逐渐减小。
通过不同潮时的电阻率监测剖面能够清晰的反映出海水推进、退去过程中潜水层视电阻率变化，由低高阻界面刻画出咸淡水界面的运移路径与形态变化。
S2、根据电学监测剖面中的土体电阻率计算出总淡水排泄量。
淡水排泄量为陆地中的淡水排泄至海中的量，在陆海作用的直接发生区域，获取淡水排泄量对于监测咸淡水交换，开展演化规律研究，对于防灾减灾和科学研究都具有重要意义。由于淡水排泄量无法直接测量获取，本发明的海沉积层咸淡水交换原位电学监测方法通过采集海岸带沉积层土体电阻率的方式，间接获取淡水排泄量，海岸带沉积层剖面的电阻率获取方式简单可靠，化繁为简，能够实现长期监测海水入侵、淡水排海的混合交换过程。
其中，作为一个优选的实施例，步骤S2中总淡水排泄量的计算方法为：
S21、获取电阻率变化差值百分数剖面，将所述电阻率变化差值百分数剖面划分为若干区域，根据各区域的平均土体电阻率分别计算在涨潮和落潮时各区域的平均孔隙水盐度；
S22、根据各区域的平均孔隙水盐度变化计算各区域的淡水排泄量，将所有区域的淡水排泄量求和计算得到总淡水排泄量。
如图2所示，由于电阻率在海岸带沉积层剖面各位置处是不相同的，无法逐点采集，本方法通过计算电阻率的变化率，并根据变化率划分区间，电阻率变化率位于一定范围内说明该区域范围内的电阻率接近，进行近似计算，有利于减小计算量而且计算精度较高，各区域的电阻率可以采用将该区域的各电阻率取平均值得到，利用电阻率与孔隙水盐度之间的对应关系，可计算出分别在涨潮和落潮时各区域的孔隙水盐度。
区域具体划分是利用始态、终态剖面中电阻率变化差值百分数进行，即将两组不同时刻剖面同一位置的电阻率作差，再与初始电阻率对比，即可绘制出电阻率变化差值百分数剖面，其中相同色级区域电阻率变化量近似，可划分至同一区域中取平均参数计算；对于某些区域并未发生显著的电阻率(盐度)变化，在计算过程中可以不用考虑。
其中，可采用位于同一区域的不同位置处的土体电阻率变化率小于20％。
步骤S22中，利用孔隙水盐度与淡水排泄量的对应关系可计算各区域的淡水排泄量，通过划分区域，分别计算各区域的淡水排泄量，然后将各区域的淡水排泄量求和得到总的淡水排泄量，计算量小，计算精度高。
区域划分更为重要的一点是需要考虑地层、地形特性，要确定研究区域的淡水运移、排泄方式，使划分区域模型处于淡水运移的路径位置，而且要将各区域之间的影响降至最低。
实例中选定一个落潮过程进行估算，对比高低潮时的土体电阻率变化，得出土体电阻率变化差值百分数剖面如图3。
从剖面中可以看出，显著的土体电阻率变化发生于高、低潮之间的区域，深度为距表层约3-4m；4.5m以下虽然也有土体电阻率变化区域，但根据地层钻孔资料，认为该深度主要覆盖有中细砂层、淤泥质粉细砂层，透水性较差，而淡水排泄交换过程主要发生在近表层的砂层中，计算中考虑4.5m深度以下的土体电阻率变化对地下淡水排泄量的影响不大；而且由于海水属于低阻，对下层有一定的屏蔽作用，电场向地下传递的深度有限，深层数据采集的灵敏度较低，装置自身带来的误差较大，故在计算中仅考虑深度4.5m以上区域的土体电阻率变化；岸上一定区域内埋设的电极并未处于地下潜水位以下或毛细带，不符合区域计算理论中监测土体处于完全饱和状态的假设。因此，参与计算的区域为图中阴影区以外的近表层区域。
图3将土体电阻率显著变化的近表层区域划分成6个区域，各区域上界均为沉积层表面，并认为在海水退去的过程中，沉积层中的淡水主要从表层排泄入海水，区域纵深宽度考虑为1m，具体区域尺寸、区域平均盐度、平均土体电阻率以及计算的淡水排泄量如表1所示。计算结果显示，测线L2范围此落潮周期内共有淡水排泄总量909m3，即有每平方米平均排泄5.34m3，平均排泄速率为0.89m3/h；由各区域排泄量来看，淡水排泄主要发生在B、C、D区域区域中，占计算总量的65％。
表1
作为一个优选的实施例，步骤S21中各区域的平均孔隙水盐度的计算方法为：
其中，Rw为该区域内的平均孔隙水电阻率，
平均孔隙水电阻率的计算方法为：
F为该区域内的土体结构因子，由测量得到，Rf为该区域内的平均土体电阻率。
步骤S22中各区域的淡水排泄量的计算方法为：
假设一定单元内沉积物孔隙水盐度变化为进入该单元的淡水流动造成的，将每一个均衡单元称为盐度箱，各区域的总盐量分别在涨潮和落潮时相等，根据盐度质量守恒关系可列出下式：
ShVsal＝(Vsal+Vsgd)Sl，可得：
其中，Sh为涨潮时该区域的平均孔隙水盐度，Sl为落潮时该区域的平均孔隙水盐度，Vsal为该区域的体积，Vsgd为该区域的淡水排泄量。
步骤S1中采集海岸带沉积层剖面各层电阻率的方法为：
S1、在沉积层上沿垂直于海岸带的方向铺设监测电缆，监测电缆上布设有多个电极，监测电缆与采集站连接，采集站通过导线与电源模块连接；
S2、对海岸带沉积层剖面的电位进行扫描测量，包括：
采集站从多个电极中选择部分电极作为工作电极，其余电极休眠，所述工作电极包括供电电极和测量电极，所述供电电极和测量电极分别为两个，相邻两电极之间的距离为一个电极距，两个供电电极之间的距离为供电电极距离，两个测量电极之间的距离为测量电极距离，供电电极距离和测量电极距离为一个电极距的整数倍；
工作电极确定后，采集站控制电源模块为供电电极供电，并且控制测量电极返回其当前电位数据，将两个供电电极的连线中点与测量电极的连线中点的连线中点确定为单次数据采集点的横坐标位置，完成单次数据点采集，保持供电电极距离和测量电极距离不变，重新选择工作电极，重复测量步骤，直至监测电缆上的每一电极均被至少一次选择作为工作电极过，完成对海岸带断面上其中一层电位数据的测量，完成对海岸带断面上其中一层电位数据的测量后，采集站重新确定供电电极距离以及测量电极距离，并且以重新确定后的供电电极距离和测量电极距离选择工作电极，执行海岸带断面另外一层电位数据的测量，直至完成预设的海岸带断面所有层电位数据的测量；并将上述所有中点连线长度的设定百分比所对应的数值确定为各层采集点的纵坐标位置。
计算海岸带断面的视电阻率步骤，采集站根据测量的海岸带断面每一层的电位数据及电流数据计算海岸带断面在该层的视电阻率分布；
反演监测步骤，将所得视电阻率数据反演为电阻率数据。
对海岸带断面的电位进行扫描测量步骤包括以下子步骤：
以所述监测电缆的任一端为起始端，选择四个电极作为工作电极，其中两个工作电极为供电电极A与供电电极B，另外两个工作电极为测量电极M与测量电极N，工作电极之间通过海岸带沉积层构成电流回路，所述采集站控制电源模块为供电电极A与供电电极B供电，并且控制测量电极M与测量电极N返回其当前电位数据，完成单次数据点采集，将供电电极A、供电电极B、测量电极M与测量电极N同时向监测电缆的另外一端方向移动一个或者多个电极距，进行下一数据点采集，直到工作电极移动至监测电缆的另外一端，完成对海岸带断面上其中一层电位数据的测量；
完成对海岸带断面上其中一层电位数据的测量后，将供电电极距离和测量电极距离增大一个或者多个电极距，重新以所述监测电缆的任一端为起始端，选择四个电极作为工作电极，并使得当前选择的供电电极距离和测量电极距离满足重新确定的值，重复测量步骤，直至完成海岸带断面所有层电位数据的测量。
步骤S1中铺设监测电缆时，所述监测电缆横跨整个潮间带。
步骤S1中铺设监测电缆时，包括铺设水上部分和水下部分，当铺设位于水上部分的监测电缆时，通过挖掘电缆沟的方式将监测电缆埋设于电缆沟中，当铺设位于水下部分的监测电缆时，通过在该部分的监测电缆上固定配重块的方式，将该部分的监测电缆坠入水底。
实施例二
本实施例同时提出了一种沉积层咸淡水交换原位电学监测装置，如图1所示，包括：
监测电缆11、采集站12、电源模块(图中未示出)，监测电缆上布设有多个电极13，监测电缆11与采集站12连接，所述采集站12通过导线与电源模块连接，所述监测装置按照实施例一中所记载的海底地下水排泄原位电学监测方法对海底地下水排泄进行监测，在此不做赘述。
监测电缆11固定在持力绳上，所述持力绳14上还固定有若干个配重块15以及通过持力绳14连接有若干个浮子16，用于位置标定。
采用上述实例的装置和方法，能够实现海岸带咸淡水交换过程原位探测，探测过程简单、快捷、成本低，且可以实时、反复进行探测。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种海岸带沉积层咸淡水交换原位电学监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、采集海岸带沉积层土体电阻率，形成电学监测剖面，包括：采集沿垂直于海岸带的方向长度为M米以及自该沉积层上表面向下0～N米深度的土体电阻率，其中，M＞0，N＞0；
(2)、根据所述电学监测剖面中的土体电阻率计算出总淡水排泄量。
2.根据权利要求1所述的海岸带沉积层咸淡水交换原位电学监测方法，其特征在于，步骤(2)中总淡水排泄量的计算方法为：
(21)、获取土体电阻率变化差值百分数剖面，将所述土体电阻率变化差值百分数剖面划分为若干区域，根据各区域的平均土体电阻率分别计算在涨潮和落潮时各区域的平均孔隙水盐度；
(22)、根据各区域的平均孔隙水盐度变化计算各区域的淡水排泄量，将所有区域的淡水排泄量求和计算得到总淡水排泄量。
3.根据权利要求2所述的海岸带沉积层咸淡水交换原位电学监测方法，其特征在于，步骤(21)中各区域的平均孔隙水盐度的计算方法为：
其中，Rw为该区域内的平均孔隙水电阻率，平均孔隙水电阻率的计算方法为：
F为该区域内的土体结构因子，由测量得到，Rf为该区域内的平均土体电阻率。
4.根据权利要求3所述的海岸带沉积层咸淡水交换原位电学监测方法，其特征在于，步骤(22)中各区域的淡水排泄量的计算方法为：
各区域的总盐量分别在涨潮和落潮时相等，根据盐量守恒，计算出该区域冲入的淡水量，也即该区域的淡水排泄量，
盐量守恒公式为：ShVsal＝(Vsal+Vsgd)Sl，可得：
其中，Sh为涨潮时该区域的平均孔隙水盐度，Sl为落潮时该区域的平均孔隙水盐度，Vsal为该区域的体积，Vsgd为该区域的淡水排泄量。
5.根据权利要求2所述的海岸带沉积层咸淡水交换原位电学监测方法，其特征在于，步骤(21)中，位于同一区域的不同位置处的土体电阻率变化率小于20％。
6.根据权利1-5任一项所述的海岸带沉积层咸淡水交换原位电学监测方法，其特征在于，步骤(1)中采集海岸带沉积层中剖面各层电阻率的方法为：
(11)、在沉积层上沿垂直于海岸带的方向铺设监测电缆，所述监测电缆上布设有多个电极，所述监测电缆与采集站连接，所述采集站通过导线与电源模块连接；
(12)、对海岸带沉积层剖面的各层电位进行扫描测量，包括：
采集站从多个电极中选择部分电极作为工作电极，其余电极休眠，所述工作电极包括供电电极和测量电极，所述供电电极和测量电极分别为两个，相邻两电极之间的距离为一个电极距，两个供电电极之间的距离为供电电极距离，两个测量电极之间的距离为测量电极距离，供电电极距离和测量电极距离为一个电极距的整数倍；
工作电极确定后，所述采集站控制电源模块为供电电极供电，并且控制测量电极返回其当前电位数据，将两个供电电极的连线中点与测量电极的连线中点的连线中点确定为单次数据采集点的横坐标位置，完成单次数据点采集，保持供电电极距离和测量电极距离不变，重新选择工作电极，重复测量步骤，直至监测电缆上的每一电极均被至少一次选择作为过工作电极，完成对海岸带断面上其中一层电位数据的测量，完成对海岸带断面上其中一层电位数据的测量后，采集站重新确定供电电极距离以及测量电极距离，并且以重新确定后的供电电极距离和测量电极距离选择工作电极，执行海岸带断面另外一层电位数据的测量，直至完成预设的海岸带断面所有层电位数据的测量，并将上述所有中点连线长度的设定百分比所对应的数值确定为各层采集点的纵坐标位置；
计算海岸带断面的视电阻率步骤，采集站根据测量的海岸带断面每一层的电位数据及电流数据计算海岸带断面在该层的视电阻率分布；
反演监测步骤，将所得视电阻率数据反演为电阻率数据。
7.根据权利6所述的海岸带沉积层咸淡水交换原位电学监测方法，其特征在于，所述对海岸带断面的电位进行扫描测量步骤包括以下子步骤：
以所述监测电缆的任一端为起始端，选择四个电极作为工作电极，其中两个工作电极为供电电极A与供电电极B，另外两个工作电极为测量电极M与测量电极N，工作电极之间通过海岸带沉积层构成电流回路，所述采集站控制电源模块为供电电极A与供电电极B供电，并且控制测量电极M与测量电极N返回其当前电位数据，完成单次数据点采集，将供电电极A、供电电极B、测量电极M与测量电极N同时向监测电缆的另外一端方向移动一个或者多个电极距，进行下一数据点采集，直到工作电极移动至监测电缆的另外一端，完成对海岸带断面上其中一层电位数据的测量；
完成对海岸带断面上其中一层电位数据的测量后，将供电电极距离和测量电极距离增大一个或者多个电极距，重新以所述监测电缆的任一端为起始端，选择四个电极作为工作电极，并使得当前选择的供电电极距离和测量电极距离满足重新确定的值，重复测量步骤，直至完成海岸带断面所有层电位数据的测量。
8.根据权利6所述的海岸带沉积层咸淡水交换原位电学监测方法，其特征在于，步骤(1)中铺设监测电缆时，所述监测电缆的长度至少横跨部分潮上带和潮间带，部分处于低潮线以下。
9.根据权利6所述的海岸带沉积层咸淡水交换原位电学监测方法，其特征在于，步骤(1)中铺设监测电缆时，包括铺设水上部分和水下部分，当铺设位于水上部分的监测电缆时，通过挖掘电缆沟的方式将监测电缆埋设于电缆沟中，当铺设位于水下部分的监测电缆时，通过在该部分的监测电缆上固定配重块的方式，将该部分的监测电缆坠入水底。
10.一种沉积层咸淡水交换原位电学监测装置，其特征在于，包括：
监测电缆、采集站、电源模块，所述监测电缆上布设有多个电极，所述监测电缆与采集站连接，所述采集站通过导线与电源模块连接，所述监测电缆固定在持力绳上，所述持力绳上还固定有若干个配重块以及通过持力绳连接有若干个浮子，所述监测装置按照权利要求1-9任一项所述的海底地下水排泄原位电学监测方法对海底地下水排泄进行监测。
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