珊瑚礁元地质结构不仅造成最终形成的淡水透镜体在不整合面发生尖灭，对于淡水透镜体的动态演化过程也有重要影响。永暑礁人工岛氯离子浓度监测显示当入渗淡水进入渗透性较大地层后向水平向扩展，形成帽沿状淡水体。人工岛氯离子监测虽然目前仍限于全新世松散沉积物，但渗透性的分层差异对淡水透镜体形成过程的影响观测和模拟结果是致的。淡水体在人工岛下部主要沿垂向向下扩展，进入礁灰岩顶界后沿水平向有所扩大，但这种水平向的扩展距离应该是有限的。模拟结果和盐分浓度监测说明不仅珊瑚礁上土下岩的地质结构分层对淡水透镜体的形成过间可观测到淡水，估计或理论计算在年内可形成相对稳定的淡水透镜体在人工岛面积达到定规模的前提下，全新世珊瑚砂沉积物渗透性是控制人工岛礁淡水透镜体的主要因素，能够形成的淡水透镜体体积随渗透系数增大而呈对数减小，并且淡水透镜体体积随全新世沉积物渗透性增大而减小的速率较淡水透镜体厚度更加显著淡水透镜体越过不整合面进入更新世礁灰岩后，由于含水层渗透系数突然增大，淡水透镜体向水平方向扩展，在礁灰岩顶界形成髭状淡水体。关键词元地质结构人工岛礁南海淡水透镜体珊瑚砂渗透性引言人工岛是填海造陆的种方式，是指人工建造而非自然形成的岛屿。与大陆沿岸的填海造陆不同，南海人工岛主要是在珊瑚礁上建造的，珊瑚礁沉积为元地质结构，表层为全新世无胶结的珊瑚碎屑沉积，下层为更新世已成岩的礁灰岩。环礁是南海诸岛中最为常见的种珊瑚礁地貌类型，其上建设人工岛采取自然仿真的技术路线，绞吸或挖取澙湖中的珊瑚砂，向礁坪上吹填形成潮上陆域即人工岛。人工岛面积达到定规模后，由于入渗雨水比重小，浮于岛内海水之上，形似透镜体，即淡水透镜据永暑礁海洋观测站降雨观测资料，年多年平均降雨量。太平洋珊瑚岛地下水补给量由于植被覆盖度不同，般为降雨量的，考虑到永暑礁人工岛建岛初期植被覆盖低，补给量按照降雨量的计算，即。顶部边界人工岛以外部分以及模型周边侧向边界均处理成定水头，按海水计和定浓度边界浓度。模型底部边界处理成隔水边界。永暑礁珊瑚砂孔隙体积与固体颗粒体积之比，即孔隙比范围在之间，但珊瑚砂的孔隙由颗粒间的外孔隙和颗粒本身的内孔隙两部分组成。本文中取珊瑚砂孔隙度为。根据太平洋中珊瑚岛含水层贮水参数和弥散参数研究，含水层贮水率取，纵向弥散度取，横向和垂向弥散度均取。珊瑚岛含水层弥散参数通常采用数值模型识别方法得到，但永暑礁现有监测数据尚不足以用于模型参数识别，本研究重点分析珊瑚礁元地质结构的渗透性对淡水透镜体的影响。全新世珊瑚碎屑沉积物及更新世礁灰岩渗透性图人工岛模型网格与剖面线位臵全新世珊瑚碎屑沉积物渗透性珊瑚礁全新世松散沉积物的渗透性通常与环礁所在地的盛行风向有关，环礁迎风向通常沉积较粗的沉积物，渗探讨影响南海珊瑚礁人工岛淡水透镜体形成的原因与其形成过程分析自然地理学论文动力有关。太平洋中珊瑚岛遭受风暴潮淹没后的淡水透镜体的恢复过程的监测和模拟研究发现，海水淹没对珊瑚礁淡水透镜体的破坏是暂时的，淡水透镜体能够在个月时间恢复，说明珊瑚岛淡水透镜体的形成时间很快。永暑礁人工岛吹填工程年基本完毕，经过年左右降雨淋滤，年地下水氯离子浓度监测显示在珊瑚礁体中心浅层位臵已形成圆台型淡水体。模型模拟的淡水透镜体开始形成时间与南海人工岛礁地下水盐分变化监测结果基本致。人工岛淡水透镜体形成时间较大陆含水层浅层潜水补给更新时间尺度非常短暂。这说明人工岛淡水透镜体在合理开发利用下，对保证人工岛生活和生态用水具有重要意义的。探讨影响南海珊瑚礁人工岛淡水透镜体形成的原因与其形成过程分析自然地理学论文。采用软件建立维变密度流模型，耦合了和软件，分别用于变密度流运动和溶质运移微分方程的求解。人工岛淡水透镜体形成模拟采用维变密度流模拟，当渗透系数张量主方向与坐标轴方向致时，变密度流运动微分方程为式中为淡水相应的地下水头为地软件建立维变密度流模型，耦合了和软件，分别用于变密度流运动和溶质运移微分方程的求解。人工岛淡水透镜体形成模拟采用维变密度流模拟，当渗透系数张量主方向与坐标轴方向致时，变密度流运动微分方程为式中为淡水相应的地下水头为地下水密度为地下水粘度为淡水粘度为淡水密度为渗透系数张量在方向的分量为贮水率为有效孔隙度为地下水盐分浓度为时间为源汇项为源汇项流体密度对应于坐标。溶质运移微分方程为式中为含水层介质干密度为吸附常数为弥散系数张量分量为达西流速，为源汇项浓度其他符号意义同上式。模型范围及时空离散模型模拟范围在礁缘向海外延，水平方向将第级浅水平台包含在内。模型空间坐标系轴与礁顶长轴方向致，西南近礁缘边界至东北澙湖边界间模型长，轴与礁顶短轴方向致，模型物理模型数值模型等对永兴岛淡水储量以及淡水透镜体形态的时空变化降雨和开采对淡水透镜体的影响进行了研究，。永兴岛淡水透镜体的数值模拟研究中主要针对达到动态稳定条件下的淡水透镜体形态，即最大可能形成的淡水透镜体规模，以及降雨量季节变化对其影响。对于人工岛，淡水透镜体形成是个从无到有的渐变过程，对其形成时间和规模的影响因素分析是深入认识和合理规划利用南海珊瑚岛礁淡水资源的重要基础工作。边界条件及模型参数模型中顶部边界人工岛范围内接受降雨入渗补给，根据永暑礁海洋观测站降雨观测资料，年多年平均降雨量。太平洋珊瑚岛地下水补给量由于植被覆盖度不同，般为降雨量的，考虑到永暑礁人工岛建岛初期植被覆盖低，补给量按照降雨量的计算，即。顶部边界人工岛以外部分以及模型周边侧向边界均处理成定水头，按海水计和定浓度边界浓度。模型底部边界处理成隔水边界。永暑礁珊瑚砂孔隙体积与固体颗粒体积之比，即孔隙比范围在之间，但珊瑚砂的孔隙由颗粒间的外孔隙和颗粒本身的内孔隙两部分组成。本文中取珊瑚砂孔隙度为摘要中国目前在珊瑚礁上建设人工岛的目标是建成生态宜居岛屿，人工岛地下海水在降雨入渗驱替作用下逐渐淡化，形成的淡水透镜体是支撑岛屿生态系统的重要水源。本文针对南海珊瑚礁普遍存在的上土下岩的元地质结构，考虑不同测量方法得到的南海人工岛填筑所用珊瑚砂渗透系数存在较大差异，建立了珊瑚礁人工岛淡水驱替海水形成淡水透镜体的动态模拟模型，对南海珊瑚礁人工岛开展了系列数值模拟研究。结果表明，人工岛礁元地质结构不同的渗透性对人工岛淡水开始形成时间无明显影响，填岛完成年左右的时间可观测到淡水，估计或理论计算在年内可形成相对稳定的淡水透镜体在人工岛面积达到定规模的前提下，全新世珊瑚砂沉积物渗透性是控制人工岛礁淡水透镜体的主要因素，能够形成的淡水透镜体体积随渗透系数增大而呈对数减小，并且淡水透镜体体积随全新世沉积物渗透性增大而减小的速率较淡水透镜体厚度更加显著淡水透镜体越过不整合面进入更新世礁灰岩后，由于含水层渗透系数突然增大，淡水透镜体向水平方向扩展，在礁灰岩顶界形成髭状淡水体。关键词元地质结构人工东海洋大学学报，赵军开采条件下海岛淡水透镜体演变规律分析南京河海大学，周从直，谯华，杜蓉珊瑚岛淡水透镜体的模拟与开发后勤工程学院学报，周从直，方振东，梁恒国，等珊瑚岛礁淡水透镜体的数值模拟海洋科学，周从直，方振东，魏营，等珊瑚岛礁淡水透镜体的开发利用重庆重庆大学出版社，胡明鉴，崔翔，王新志，等细颗粒对钙质砂渗透性的影响试验研究岩土力学，赵孝伟咸淡水混合对珊瑚砂溶蚀及渗透特性影响试验研究北京中国地质大学北京，任玉宾，王胤，杨庆颗粒级配与形状对钙质砂渗透性的影响岩土力学，蒋航海珊瑚礁砂渗透性与地下水质变化特征研究南宁广西大学，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岩土力学，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岩土力学任玉宾南海钙质砂渗透特性试验研究大连大连理工大学，欧益希，方祥位，张楠，等溶液盐度对微生物固化珊瑚砂的影响后勤工程学院学报，欧益希，方祥位，申春妮，等颗粒粒径对微生物固化珊瑚砂的影响水利与建筑工程学报，赵焕庭，袁家义南沙群岛岩顶界后沿水平向有所扩大，但这种水平向的扩展距离应该是有限的。模拟结果和盐分浓度监测说明不仅珊瑚礁上土下岩的地质结构分层对淡水透镜体的形成过程和形态有重要影响，全新世沉积物和人工岛吹填土层的分层同样对淡水透镜体有重要影响。当考虑含水层存在内部分层造成的渗透性各向异性时，淡水透镜体的形成过程会更加复杂。图淡水透镜体最大厚度随全新世珊瑚砂渗透系数变化图淡水透镜体体积随全新世珊瑚砂渗透系数变化讨论及结论对南海珊瑚礁人工岛淡水透镜体的模拟预测是在目前认识和资料条件下的针对珊瑚礁普遍存在的元地质结构，建立了珊瑚礁人工岛淡水驱替海水形成淡水透镜体的动态模拟模型，系统分析了地层渗透性对淡水透镜体体积的影响，给出了人工岛礁淡水形成时间和淡水透镜体可能形成的体积规模，根据珊瑚礁元地质结构不同渗透系数组合下淡水驱替海水的非稳态模拟结果，得出如下结论人工岛礁元地质结构上层全新世沉积物和下层礁灰岩渗透性对淡水开始形成时间无明显影响，人工岛填岛完成年左右可观测到淡水，在年内可形成相对稳定的淡水透镜体。由于南海底拔起，礁顶长轴约，呈向，短轴约，呈向，面积约。礁顶中部为开放式澙湖，面积，水深。该珊瑚礁礁坪非常平坦，外礁坪略高于内礁坪，礁体西南向海坡坡度几近，呈垂直墙状态，但礁体陡峭的向海坡不是从礁缘外开始的，而是在礁缘外存在水深的第级浅水平台和水深的第级浅水平台，越过第级浅水平台外缘，向海坡坡度变陡，水深陡然增大图。礁坪在高潮时淹没于水下，低潮时露出。珊瑚礁的元地质结构在世界范围内具有普遍性，其形成