《珊瑚岛礁淡水透镜体的开发利用》系统介绍了珊瑚岛礁淡水透镜体的生成、动力学过程、开发利用与保护。
《珊瑚岛礁淡水透镜体的开发利用》主要内容包括:淡水透镜体的产生、实验模拟与水文地质勘测、淡水透镜体的数学模型、淡水透镜体开采策略、透镜体的近似计算、淡水透镜体的管理与保护,以及珊瑚岛的形成与地理分布。
《珊瑚岛礁淡水透镜体的开发利用》可供海岛水资源科技工作者、大专院校相关专业本科生、研究生参考。也可供珊瑚岛水资源管理者使用。
珊瑚岛礁淡水透镜体是赋存于珊瑚岛内,漂浮于海水之上的天然地下淡水水体,由降雨渗入地下汇集而成,其形态中央厚、边缘薄,宛如一枚透镜,故称“淡水透镜体”。淡水透镜体是珊瑚岛上宝贵的淡水资源。
珊瑚岛由珊瑚礁块、沙砾和贝壳、藻类等生物碎屑堆积,以及胶结与成岩作用形成,出露于海面之上。世界上的珊瑚岛集中分布在太平洋、印度洋赤道两侧的热带海域和有暖流经过的洋面,一些海洋岛国就由为数众多、大小不等的珊瑚岛组成。我国珊瑚岛集中于南海海域,尤以西沙为最。珊瑚岛以其独特的战略地位,以及丰富的油气、海洋生物资源而在一个国家的经济建设、资源开发和国防建设中占据重要地位。
然而,珊瑚岛面积一般不大,往往几平方千米,很多不到一平方千米。狭小的地表面积,特殊的地质环境,使得珊瑚岛几乎没有可用的地表淡水资源。虽然雨水收集常常是岛上重要的淡水来源,但是,珊瑚岛所处的海洋地理位置使其在气候上有旱雨季之分,当长达半年的旱季来临,特别是受厄尔尼诺一南方涛动影响出现长期干旱时,雨水甚少。这时,淡水透镜体就是支撑岛上居民生活的唯一天然淡水资源。如果淡水透镜体的底部也像大陆地下水底面有一不透水地层,那么透镜体的开发就不会面临巨大的困难与风险。可惜,内嵌于珊瑚岛的淡水透镜体四周及底部被海水包围,淡水不断渗漏而流失;特别地,过量开采会使淡水透镜体萎缩、咸化失去使用功能,大流量抽取又将使海水上涌形成倒锥,甚至击穿透镜体,不仅淡水损失严重,还可能酿成生态灾难。不过,珊瑚岛地表每年承接的雨水回补给透镜体,会使之再生。这样,透镜体始终处于流失一回补的动态平衡之中。淡水透镜体的开发本质上就是截取部分流失的淡水加以利用,如若开发不够,宝贵的淡水资源也会自动流人海洋。珊瑚岛地表疏松多孔,各种污染物质极易下渗浸入透镜体,导致水质恶化。凡此种种,表明淡水透镜体是十分脆弱、最易受到损害的含水层系统,自然因素和人类活动都会对透镜体的水质水量带来影响,严重时导致透镜体枯竭,或者因污染而失去使用功能。因此,对珊瑚岛礁淡水透镜体要科学开发、充分利用、严格监管。为此,作者总结了多年从事该项目的科研成果,并撰写成本书,试图对珊瑚岛礁淡水透镜体的开发利用和监管保护作一系统介绍。
魏营,辽宁沈阳人,1978年10月出生。2006年毕业于中国人民解放军后勤工程学院,获市政工程硕士学位,2007年获军队科技进步二等奖,在国家和省级刊物发表论文多篇。
冯孝杰,河南襄城人,1970年11月出生。1994年7月毕业于四川大学,2005年12月在西南大学获博士学位,中国人民解放军后勤工程学院国防建筑规划与环境工程系副教授、中国环境科学学会国防环境分会委员。主要从事环境生态和核污染防治教学科研工作,先后主研国家、军队和地方科研项目10余项,发表学术论文35篇,参加论证和起草条例1部,主编和参编教材4部、军事环境保护丛书1套,获军队育才银奖1次,荣立三等功1次。
第1章 珊瑚岛的地理地质特点
1.1 珊瑚、珊瑚礁与珊瑚岛
1.1.1 珊瑚
1.1.2 珊瑚礁
1.1.3 珊瑚岛
1.2 珊瑚岛的地理分布
1.3 中国的珊瑚岛礁
1.3.1 东沙群岛
1.3.2 中沙群岛
1.3.3 西沙群岛
1.3.4 南沙群岛
第2章 淡水透镜体的产生
2.1 珊瑚岛的水文地质特征
2.1.1 双含水层结构
2.1.2 水文地质参数
2.2 淡水透镜体的形成与特征
2.2.1 降雨
2.2.2 珊瑚岛的植被
2.2.3 蒸发与腾发
2.2.4 淡水透镜体的生成
2.2.5 淡水透镜体的特征
2.3 淡水透镜体的影响因素
2.3.1 自然因素
2.3.2 人为因素
第3章 淡水透镜体的实验模拟与现场勘测
3.1 水文地质参数实验室测量
3.1.1 粒径分析
3.1.2 孔隙率
3.1.3 渗透系数
3.1.4 给水度
3.1.5 弥散度
3.2 水文地质参数现场测量
3.2.1 渗透系数
3.2.2 给水度
3.2.3 弥散度
3.3 西沙永兴岛的抽水试验
3.3.1 试验布置
3.3.2 试验与参数计算
3.4 淡水透镜体的室内模拟
3.4.1 试验装置
3.4.2 试验方法
3.4.3 试验结果分析
3.5 高密度电法测量永兴岛淡水透镜体
3.5.1 高密度电法
3.5.2 永兴岛测线布置
3.5.3 数据解释
……
第4章 淡水透镜体数学模拟基础
第5章 淡水透镜体的二维数学模型
第6章 淡水透镜体的三维数学模型
第7章 淡水透镜体开采策略
第8章 淡水透镜体的近似计算模型
第9章 淡水透镜体的水质净化
第10章 淡水透镜体的管理与保护
参考文献