吉林大学学报(地球科学版) ›› 2020, Vol. 50 ›› Issue (4): 1127-1138.doi: 10.13278/j.cnki.jjuese.20180331
盛冲1,2, 许鹤华1,3,4, 张云帆1,3,4, 张文涛1,2, 任自强1,2
Sheng Chong1,2, Xu Hehua1,3,4, Zhang Yunfan1,3,4, Zhang Wentao1,2, Ren Ziqiang1,2
摘要: 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0.023~110 m/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。
中图分类号:
| [1] 赵焕庭, 王丽荣. 南海诸岛珊瑚礁人工岛建造研究[J]. 热带地理, 2017, 37(5):681-693. Zhao Huanting, Wang Lirong. Construction of Artificial Island on Coral Reef in the South China Sea Island[J]. Tropical Geography, 2017, 37(5):681-693. [2] 张家铭, 汪稔, 石祥锋, 等. 侧限条件下钙质砂压缩和破碎特性的试验研究[J]. 岩土力学与工程学报, 2005, 24(18):3327-3331. Zhang Jiaming, Wang Ren, Shi Xiangfeng, et al. Compression and Crushing Behavior or Calcareous Sand Under Confined Compression[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2005, 24(18):3327-3331. [3] 汪稔, 宋朝景, 赵焕庭, 等. 南沙群岛珊瑚礁工程地质[M]. 北京:科学出版社, 1997. Wang Ren, Song Chaojing, Zhao Huanting, et al. Nansha Islands Coral Reef Engineering Geology[M]. Beijing:Science Press, 1997. [4] 胡明鉴, 蒋航海, 朱长歧, 等. 钙质砂的渗透特性及其影响因素探讨[J]. 岩土力学, 2017, 38(10):2895-2900. Hu Minjian, Jiang Hanghai, Zhu Changqi, et al.Discussion on Permeability of Calcareous Sand and Its Influencing Factors[J]. Rock and Soil Mechanics, 2017, 38(10):2895-2900. [5] 任玉宾. 南海钙质砂渗透特性试验研究[D]. 大连:大连理工大学, 2016. Ren Yubin. Experimental Study on the Permeability Characteristics of Calcareous Sand in South China Sea[D]. Dalian:Dalian University of Technology, 2016. [6] 朱长岐, 陈海洋, 孟庆山, 等. 钙质砂颗粒内孔隙的结构特征分析[J]. 岩土力学, 2014, 35(7):1831-1836. Zhu Changqi, Chen Haiyang, Meng Qingshan, et al.Microscopic Characterization of Intra-Pore Structures of Calcareous Sands[J]. Rock and Soil Mechanics, 2014,35(7):1831-1836. [7] 钱琨, 王新志, 陈剑文, 等. 南海岛礁吹填钙质砂渗透特性试验研究[J]. 岩土力学, 2017, 38(6):1557-1564,1572. Qian Kun, Wang Xinzhi, Chen Jianwen, et al. Experimental Study on Permeability of Calcareous Sand for Islands in the South China Sea[J]. Rock and Soil Mechanics, 2017, 38(6):1557-1564, 1572. [8] 甄黎, 周从直, 束龙仓, 等. 海岛淡水透镜体演变规律的室内模拟实验[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2008, 38(1):81-85. Zhen Li, Zhou Congzhi, Shu Longcang, et al. Laboratory Simulation Experiment of Evolution of Island Freshwater Lens[J]. Journal of Jilin University (Earth Science Edition), 2008, 38(1):81-85. [9] 赵林, 莫惠婷, 郑义. 滨海盐碱地区包气带中淡水透镜体维持机理[J].吉林大学学报(地球科学版), 2016, 46(1):195-201. Zhao Lin, Mo Huiting, Zheng Yi. Maintenance Mechanism of Freshwater Lens in Vadose Zone on Coastal Saline Areas[J]. Journal of Jilin University (Earth Science Edition), 2016, 46(1):195-201. [10] 周从直, 方振东, 魏营, 等. 珊瑚岛礁淡水透镜体开发利用[M]. 重庆:重庆大学出版社, 2017. Zhou Congzhi, Fang Zhendong, Wei Ying, et al. Exploitation and Utilization of Freshwater Lens on Coral Reef Islands[M]. Chongqing:Chongqing University Press, 2017. [11] 土工试验规程:SL 237-1999[S]. 北京:中国水利水电出版社, 1999. Specification of Soils Test:SL 237-1999[S]. Beijing:China Water & Power Press, 1999. [12] 岩土工程勘察规范:GB 50021-2001[S]. 北京:中国建筑工业出版社, 2009. Code for Investigation of Geotechnical Engineering:GB 50021-2001[S]. Beijing:China Architecture & Building Press, 2009. [13] 王大纯, 张人权, 史毅红, 等. 水文地质学基础[M]. 北京:地质出版社, 1995. Wang Dachun, Zhang Renquan, Shi Yihong, et al. General Hydrogeology[M]. Beijing:Geological Publishing House, 1995. [14] 束龙仓, 周从直, 甄黎, 等. 珊瑚砂含水介质水理性质的实验室测定[J]. 河海大学学报(自然科学版), 2008, 36(3):330-332. Shu Longcang, Zhou Congzhi, Zhen Li, et al. Measurement of the Hydrological Properties of Coral Sand in a Laboratory[J]. Journal of Hohai University (Natural Sciences), 2008,36(3):330-332. [15] 徐学勇. 饱和钙质砂爆炸响应动力特性研究[D]. 武汉:中国科学院武汉岩土力学研究所, 2009. Xu Xueyong. Study on Dynamic Behavior of Saturated Calcareous Soil Due to Explosion[D]. Wuhan:Institute of Rock & Soil Mechanics Chinese Academy of Science,2009. [16] 李怀亮, 黄山田, 王晓飞, 等. 南海和阿拉伯湾钙质砂工程特性对比研究[J]. 海洋地质与第四纪地质, 2018, 38(2):72-78. Li Huailiang, Huang Shantian, Wang Xiaofei, et al. Comparison of Engineering Characteristics of Calcareous Sands in the South China Sea and Arabian Bay[J]. Marine Geology & Quaternary Geology, 2018,38(2):72-78. [17] 赵焕庭, 王丽荣, 宋朝景. 南海珊瑚礁地貌模型研究[J]. 海洋学报, 2014, 36(9):112-120. Zhao Huanting, Wang Lirong, Song Chaojing. Geomorphological Model of Coral Reefs in the South China Sea[J]. Acta Oceanologica Sinica, 2014, 36(9):112-120. [18] 束龙仓,王明昭,张惠潼,等.咸淡水界面位置确定的综合方法(TEcG)及其应用[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2019, 49(6):1706-1713. Shu Longcang, Wang Mingzhao, Zhang Huitong, et al. Comprehensive Method (TEcG) of Determination of the Location of Freshwater and Saltwater Interface and Its Application[J]. Journal of Jilin University (Earth Science Edition), 2019, 49(6):1706-1713. [19] Schneider J C, Kruse S E. Assessing Selected Natural and Anthropogenic Impacts on Freshwater Lens Morphology on Small Barrier Islands:Dog Island and St George Island, Florida, USA[J]. Hydrogeology Journal, 2005, 14(1/2):131-145. [20] Adrian D W, Hannah K S, Sandra C G, et al. Hydrogeology and Management of Freshwater Lenses on Atoll Islands:Review of Current Knowledge and Research Needs[J]. Journal of Hydrology, 2017, 551:819-844. [21] Neuman S P. Universal Scaling of Hydraulic Conductivities and Dispersivities in Geologic Media[J]. Water Resources Research, 1990, 26:1749-1758. [22] Gelhar L W, Welty C, Rehfeldt K W. A Critical Review of Data on Field-Scale Dispersion in Aquifers[J]. Water Resources Research, 1992, 28:1955-1974. [23] 邓永锋, 刘松玉, 章定文, 等.几种孔隙比与渗透系数关系的对比[J]. 西北地震学报, 2011, 33(增刊1):64-66. Deng Yongfeng, Liu Songyu, Zhang Dingwen, et al. Comparison Among Some Relationships Between Permeability and Void Ratio[J]. Northwestern Seismological Journal,2011, 33(Sup.1):64-66. [24] 盛冲, 许鹤华, 张文涛. 地貌变化对永兴岛淡水透镜体影响的数值模拟[J]. 水文地质工程地质, 2018, 45(6):7-14. Sheng Chong, Xu Hehua, Zhang Wentao. Numerical Simulation of the Effect of Geomorphologic Changes on Freshwater Lens in Yongxing Island[J]. Hydrogeology & Engineering Geology, 2018,45(6):7-14. [25] Schneider, J C, Kruse S E. A Comparison of Controls on Freshwater Lens Morphology of Small Carbonate and Siliciclastic Islands:Examples from Barrier Islands in Florida, USA[J]. Journal of Hydrology, 2003, 284(1/2/3/4):253-269. [26] Stoeckl L, Houben G J, Dose E J. Experiments and Modeling of Flow Processes in Freshwater Lenses in Layered Island Aquifers:Analysis of Age Stratification, Travel Times and Interface Propagation[J]. Journal of Hydrology, 2015, 529:159-168. |
| [1] | 夏英杰, 陈华斌, 陈健, 姚明宇, 杨海. 不同施工参数下深层页岩水力压裂数值模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(3): 924-936. |
| [2] | 涂君汕, 陈辉, 邓居智, 陈康, 李焱, 余辉. 水库堤坝对高密度电法的影响及校正技术[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(3): 1013-1025. |
| [3] | 束龙仓, 位书静, 澈丽木格, 温中琦, 刘波. 西辽河平原生态输水的地下水响应及不确定性量化[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(2): 647-660. |
| [4] | 黄兴国, 翁央央, 韩丽. 基于广义递归卷积的孔隙黏弹地震波正演模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(1): 377-385. |
| [5] | 周柳湘, 余思琴, 陈俊华, 刘城, 陈义, 张鑫鑫, . 潜孔锤与冲击钻机联合钻进工艺成孔碎岩过程数值模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(5): 1608-1618. |
| [6] | 汪俊, 王哲, 李书华, 高红芳, 黄永健. 南海管事平顶海山密度结构及其构造意义[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(5): 1691-1701. |
| [7] | 苑成旺, 张敏, 张少龙, 秦磊, 郭海洋, 墨海滢, 信旸. 长春地铁基坑支护结构变形与地表沉降特征[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(3): 879-892. |
| [8] | 于子望, 卢帅屹, 白林, 郑天琪. CO2地质封存岩石力学问题研究进展[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(3): 930-942. |
| [9] | 程瑶, 陆丹丹, 赵龙飞. 微波加热油页岩储层的热响应 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(2): 387-400. |
| [10] | 刁国君, 何昕. 地铁明挖车站下穿越既有建筑物的局部暗扩挖施工关键技术 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(2): 536-549. |
| [11] | 李学杰, 田成静, 钟和贤, 张江勇, 廖志良. 南海晚更新世以来火山玻璃分布特征与物源分析[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(1): 1-14. |
| [12] | 蔺学旻, 肖红琳. 缝洞型储层声波远探测测井响应模拟及应用——以塔河油田碳酸盐岩缝洞型储层为例[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(1): 312-327. |
| [13] | 魏虹羽, 李世超, 王伟安. 地球动力学数值模拟算法的应用现状与展望[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(1): 98-124. |
| [14] | 马凌, 单玄龙, 向绪洪, 郝国丽, 张朋霖, 闫博, 衣健. 珠江口盆地白云凹陷裂陷期断裂活动特征与动力学机制[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2024, 54(6): 1968-1985. |
| [15] | 李学杰, 汪俊, 王哲, 姚永坚, 祝嵩. 南沙海槽—西北巴拉望构造特征及其意义[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2024, 54(4): 1081-1094. |
|