海岛淡水透镜体演变规律的室内模拟实验

淡水透镜体作为海岛主要的甚至是唯一的淡水资源,对其在天然和开采条件下的演变规律研究是海岛淡水资源利用和管理的首要任务。采用自制的室内物理模型,对海岛淡水透镜体的演变过程进行了模拟实验。模拟了降雨补给条件下淡水透镜体的形成过程;在无补给条件下,开采淡水时倒锥的变化过程。结果表明:当开采量达到3.73×10-5m3/s时,倒锥进入抽水井,淡水透镜体被击穿。

珊瑚岛礁淡水透镜体三维数值模拟研究

淡水透镜体是珊瑚岛礁上宝贵的淡水资源。为准确模拟淡水透镜体的动力学特性及其受降雨的影响,构建了西沙永兴岛淡水透镜体三维数学模型。根据试验和现场勘测获得的水文地质参数,运用有限差分法和VisualModflow对模型进行数值求解,获得了透镜体内淡水流向、水头分布、过渡带厚度与淡水贮量的季节变化。计算结果表明,以氯离子浓度600mg/L等值面为透镜体的包络面,永兴岛淡水透镜体最大厚度为16.9m,最大厚度处过渡带厚度为8.3m。透镜体淡水贮量4月最小、9月最大,9月淡水贮量较4月多8.5%。与降雨量变化相比,淡水贮量变化滞后1～2个月。本项成果可用于制定淡水透镜体的开采策略,为实现珊瑚岛地下淡水资源的持续开发利用提供参考。

雨量变化对珊瑚岛礁淡水透镜体的影响

为探索雨量变化对珊瑚岛礁淡水透镜体的影响,应用质量守恒、Darcy定律和Ghy-ben-Herzberg比率,推导了珊瑚岛礁淡水透镜体的数学模型。根据西沙地区1989年—1998年10年的月均降雨量及最高、最低年降雨量,用有限差分法计算了永兴岛淡水透镜体的外型和贮水量的变化。结果表明,永兴岛淡水贮量4月最小,10月最大,相差值为4月贮水量的10.5%,而10年间降雨量最大和最小年淡水透镜体贮量与平水年相比,分别多16.8%和少7.2%,这一结果可用于制定淡水透镜体的开采战略,实现淡水资源的安全、科学、持续开发利用。

南海诸岛灰沙岛淡水透镜体研究述评

南海诸岛部分珊瑚礁上发育有灰沙岛,这些灰沙岛的面积多较小,其中一些灰沙岛地下形成淡水透镜体。以西沙群岛永兴岛为例,介绍了已有的永兴岛地下淡水透镜体的研究成果,包括灰沙岛淡水透镜体的形成和发育,其与地质、地形、气候和植被等因素的关系,以及淡水透镜体开发利用等问题,并提出进一步研究和管理的建议。

海岛淡水透镜体形成及倒锥演变规律分析

本文采用自制的室内物理模型,对海岛淡水透镜体的演变过程进行了模拟实验。为了避免电导率测定值受自然因素等的影响,实验采用观测孔测得的电导率值与海水电导率值的相对值作为刻画淡水透镜体形状的手段。实验结果表明:降雨强度越大,则降雨入渗量越大、淡水透镜体越厚,透镜体厚度最终稳定在22cm;开采强度越大,透镜体越易被击穿。这一结果不仅为海岛淡水资源的开发利用提供了理论基础,同时为国内外开展相关研究提供参考。

珊瑚岛礁淡水透镜体的生物修复研究

运用半模理论，研制了高1．2m、直径1.5m的半圆柱体实验平台，对受到有机污染的珊瑚岛礁淡水透镜体进行原位曝气生物修复研究。研究了溶解氧（Dissolved Oxygen，DO）在地下水中的分布规律及脱色和化学耗氧量（Chemical oxygcn demand，COD）的去除效果。结果表明：（1）径向上，在主流区半径R为0．2～0．5m的范围内，DO的质量浓度随R的增大而增大。R〉0．5m，DO的质量浓度随R的增大而降低。垂向上，DO的质量浓度随高度的增大而迅速增大。（2）地下水色度和COD均随曝气时间的增加而降低，色度为40度、COD为96mg／L的原水，曝气18d后，色度均不超过15度，曝气30d后，色度不超过10度，COD为21～36mg／L。以色度不超过15度作为修复的标准，修复区半径R达0．7m，修复区高度H为0．9m。（3）修复1m^3的上述原水和1．3m^3土壤所需的空气量约为211m^3。

珊瑚礁岛屿淡水透镜体研究综述

淡水透镜体是珊瑚礁岛屿上重要的地下淡水资源,对于满足人们的日常生活需要和维护珊瑚礁岛屿的生态系统非常关键。文章回顾了国内外珊瑚礁岛屿淡水透镜体的研究历程,介绍了它的理论和特征,综述了其发育和演化与岛屿的水文地质、气候、潮汐、地形和植被等的关系。另外,自然压力,诸如干旱、海水入侵、海平面升高和岛的机械侵蚀等,以及人为压力,如过多抽取淡水、污染、地形改变和海岸工程等,都对珊瑚礁岛屿淡水透镜体的稳定造成了威胁,对这类干扰方面的研究也有很多。文章还介绍了常用的淡水透镜体研究模型,包括物理模型、解析模型和数学模型,并对其在淡水透镜体中的研究应用作了概述。对中国珊瑚礁岛屿淡水透镜体的研究现状也作了介绍,研究涉及西沙群岛永兴岛珊瑚礁淡水透镜体的厚度、抽取地下水导致的倒锥现象和生物修复等方面。最后,文章对南海珊瑚礁岛屿淡水透镜体的研究作出展望,提出开展对南海其他珊瑚礁岛屿淡水透镜体的研究工作,以及如何使抽取的地下水除污并可供饮用。

珊瑚岛淡水透镜体抽水倒锥影响因素研究

为研究珊瑚岛淡水透镜体抽水倒锥的形成和影响因素，构建了西沙永兴岛淡水透镜体三维数学模型，运用Visual Modflow软件对模型进行数值求解，获得了淡水透镜体外包络面、倒锥外形和相关因素对倒锥的影响。模拟计算表明，淡水水头的计算值与实测值之差为-0．58％--3．86％；取年均降雨量的40％为回补量，永兴岛淡水透镜体最大计算厚度为15m；抽水倒锥上升高度随抽水强度和时间的增加而增加，随井底到淡水透镜体底部边界距离的增加而减少；倒锥对抽水强度十分敏感，工程中应予以严格控制，对于永兴岛上长期开采的水井，建议抽水速率不超过5m3／h。研究成果可用于制订淡水透镜体的开采策略，实现珊瑚岛地下淡水资源的持续开发和利用。

滨海盐碱地区包气带中淡水透镜体维持机理

大气降水是滨海盐碱地区浅层地下水的重要补给来源。滨海地区浅层地下水多为咸水且埋藏较浅,在不同包气带岩性渗透性差异下,在大气降水入渗补给过程中,一定时间内潜水面以上一定范围内存在淡水分布,即淡水透镜体,它能局部隔离地下咸水对上层土壤和植物的危害,并在一定程度上供给植物吸收利用。采用自制的室内物理模拟装置,通过控制土层结构,模拟了大气降水入渗补给条件下包气带中淡水透镜体的形成与消退过程,探讨了不同土壤类型中淡水透镜体的维持情况;并利用吸水管模拟客土上所种植物根系吸水,研究了不同吸水量条件下土壤中淡水透镜体的变化规律。结果表明:上层中砂、底层粉砂质黏土的双层土体结构中,淡水透镜体的维持性最好,在降水入渗补给条件下,透镜体形成时间在1 500min左右可达最大厚度(约15cm),若补给源消失,透镜体完全消退需7 500min,能较长时间地阻隔地下咸水;双层土中模拟形成的稳定淡水透镜体在无补给条件下,能够隔离地下咸水的同时亦能为上层植物提供243.5mL淡水资源。

珊瑚岛淡水透镜体的模拟与开发

珊瑚岛淡水透镜体赋存于珊瑚岛内,承托于海水之上,是珊瑚岛上宝贵的淡水资源。为充分开发利用和保护淡水透镜体,需对透镜体的演变过程进行模拟,了解其动力学过程,制定正确的开采与保护方法。分析了淡水透镜体的形成机理,采用变密度流构建了淡水透镜体三维数学模型,计算了永兴岛淡水透镜体的水头和Cl^(-1)质量浓度分布,数值模拟了开采量对淡水透镜体厚度和贮量的影响,提出了淡水透镜体的开采策略和保护措施。研究表明:以Cl^(-1)质量浓度600 mg/L等值面为淡水透镜体的包络面,永兴岛淡水透镜体最大厚度为15 m,中央过渡带厚度约为6.5 m,常年可持续开采量推荐为24×104m3/a。研究成果可用于制定淡水透镜体的开采策略和管理保护措施,也可用于预测人工吹填珊瑚岛淡水透镜体的动力学过程。

珊瑚岛礁淡水透镜体的模拟与开发利用

淡水透镜体是珊瑚岛礁上的地下淡水资源，本文论述了它的形成、特征和影响因素，给出的数学模型能正确模拟淡水透镜体的演变过程．计算得到的透镜体界面坐标与实测值吻合较好，为确定开采水量和开采强度提供了依据.文章提出的科学开采方法具有重要的工程实用价值．

钙质砂水理性质及对岛礁淡水透镜体形成的影响

钙质砂的水理性质对岛礁地下淡水透镜体的形成至关重要。通过室内试验的方法从透水性、容水性和给水性3个方面对南海钙质砂的水理性质进行了研究,并在此基础上进一步结合数值模拟手段,探讨了上述相关性质对岛礁淡水透镜体形成的影响。结果表明:南海钙质砂多具有级配不良且不均匀的特征;其渗透系数通常在0.023~110m/d之间,区域间差异较大,而孔隙度和给水度则主要集中在0.40~0.55和0.012~0.310之间,与同粒径范围的陆源砂相比,呈现出容水性好但给水性偏低的特征。钙质砂的水理性质对岛礁地下淡水透镜体形成的影响主要体现在流速、厚度、资源储量以及形成时间等方面,其中钙质砂的透水性越好,地下水中的流速越快,咸淡水间的混合作用越强,导致淡水透镜体的厚度越薄,储量越少;给水性则主要影响钙质砂中淡水透镜体的资源储量,对淡水透镜体的厚度及形状影响较小。

地貌变化对永兴岛淡水透镜体影响的数值模拟

淡水透镜体是岛上重要的地下淡水资源,在满足日常生活需求和维护岛礁生态系统等方面都起了关键作用。目前永兴岛的沙丘面积增加了约50%,为了研究地貌变化对岛礁淡水透镜体的影响,利用GMS软件中的SEAWAT模块构建了西沙永兴岛淡水透镜体的三维数学模型,并对与淡水透镜体形成有关的部分参数进行了敏感性分析。结果表明,降雨入渗补给系数对淡水透镜体厚度的影响最大,其次是渗透系数和给水度;在保持现有地貌条件不变的情况下,永兴岛的淡水透镜体大约在25年后再次达到稳定状态,此时淡水透镜体的最大厚度由之前的14 m增加到了17. 5 m,计算所得的淡水资源储量增加了近一倍,约为328×104m3。建立了地貌变化对岛礁淡水透镜体影响的数值模型。这对永兴岛及其他相似岛屿淡水资源的开采和管理具有重要的理论意义和实用价值。

永兴岛淡水透镜体的时间变化规律及其影响因素

【目的】分析永兴岛淡水透镜体的温度、盐度及水位随时间的变化规律,探讨影响因素。【方法】2014年12月至2015年12月,在永兴岛中部的钻井孔用LTC三参数仪测得透镜体淡水的温度、水压和电导率的实测数据,分析各参数的变化规律及其与潮汐,气温、气压、降雨量等气象要素的关系。【结果】淡水透镜体在夏季呈低温高盐特点,冬季表现为高温低盐,全年水位变化不大。气温、湿度、气压、降雨量等气象因素对淡水透镜体特征影响较小。平均海平面高度与淡水透镜体的盐度呈正相关,与温度呈负相关,表明淡水透镜体季节变化主要与平均海平面高度变化相关。此外,淡水透镜体表现出明显的日周期变化,表现为温度降低、盐度增大、水位周期性震荡。相关性分析表明,淡水透镜体的日周期变化主要由潮汐引起。在夏末秋初,淡水透镜体出现明显盐度变小的过程,主要与当地降雨强度的突然增大有关。【结论】淡水透镜体对不同类型的降水过程响应并不相同,间歇式降水过程更有利于维持透镜体对淡水的潜藏。

不透水面影响下海岛淡水透镜体的形成与演化

以某海岛的水文地质资料为基础,对研究区水文地质条件进行概化,并使用Visual MODFLOW软件构建了该海岛淡水透镜体的二维模型,通过改变不透水面的覆盖范围,模拟透镜体形态及储水量的变化。数值模拟结果表明,初始状态下岛屿淡水透镜体的最大厚度约为15.6 m;在设置不透水面后,淡水透镜体大约在15a之后再次达到稳定状态,设置不透水面一侧的淡水透镜体下界面轮廓向内凹陷,淡水透镜体的最大厚度减小至14.6 m,岛屿地下淡水储量减少了20.23%。对影响淡水透镜体的4种影响因素进行灵敏度分析,结果表明给水度对岛屿地下淡水储量影响最大,其后依次为降雨入渗补给系数、渗透系数和不透水面覆盖范围。

海岛淡水透镜体研究进展及可持续发展展望

淡水透镜体作为海岛地区除雨水外的宝贵天然淡水资源,对于满足海岛居民用水需求及生态系统维护至关重要。然而,淡水透镜体形成不易,它是极易受到自然因素和人类活动影响的脆弱含水层类型。因此,如何做到既能最大限度满足岛上居民用水需求,又不造成透镜体难以恢复的破坏,是一个科学技术难题。本文系统介绍了淡水透镜体的形成机理和影响因素,综述了国内外有关海岛淡水透镜体的最新研究进展。发现三维模型在淡水透镜体的应用方面日臻成熟,但受模型理论和海岛复杂水文地质条件的限制,普遍缺乏考虑多因素影响的海岛淡水透镜体形成与机制研究,这给海岛淡水透镜体的持续开发利用带来了挑战。未来应重视海岛水资源系统观测,结合统计方法和GIS等手段,加强海岛地区多水文过程及可持续的海岛水资源综合保障与管理策略研究。

西沙珊瑚岛礁淡水透镜体的生物修复试验研究

珊瑚岛礁淡水透镜体(岛水)是海岛上宝贵的可再生地下淡水资源,但是由于受地面腐殖质等有机物污染,透镜体淡水色度高、有异味,不能直接饮用。本文通过试验说明了曝气技术治理西沙永兴岛岛水的可行性。

小海岛淡水透镜体的电磁法探测

方法说明使用仪器为EM-34地面电导仪。EM-34是双回路频率域电磁剖面测量装置,可用三种不同的频率和线圈间距作业,提供三种不同的有效勘探深度。有效勘探深度以上的物质大约占地表测量所获得的总仪器响应曲线的70%。利用一个水平线圈(垂直偶极)装置和40米线圈间距。

电凝聚法去除淡水透镜体有机物的试验研究

进行了用电凝聚法去除淡水透镜体有机物的试验研究。结果表明，电凝聚法对有机物的去除效果显著。当电极板间距d为5mm，电流密度IF为20A／m^2，水流停留时间为100s左右时，处理后水的色度降为10度以下，浊度降为2.8NTU以下；此外，还研究了不同电极板形式对处理效果的影响，发现折板电极比平板电极的处理效果更好。