海岸带不同土壤类型的水-岩相互作用实验研究

论文摘要

海水入侵是滨海地区面临的严峻问题,解决滨海地区海水侵染地下淡水这一问题对于国家的繁荣以及人民经济的发展至关重要。由于海淡水相接触时存在流体动力学弥散作用,他们之间会形成一个浓度介于海淡水之间的混合水区域,又称咸淡水过渡带。在近海岸地区,由于人为活动或者一些自然的因素导致咸水和淡水来回驱替,使得咸淡水过渡带不固定,呈波动状,在波动过程中伴随着诸多的水化学作用。本文在现场调查取样的基础上,测定了研究区（山东省龙口市龙口中学附近）的含水介质、水样的理化性质及组成。通过水-岩间吸附动力学试验、静态离子交换吸附批量试验以及不同层位的咸淡水相互驱替的土柱试验,同时借助PHREEQC软件计算研究离子交换过程中矿物的溶解、沉淀作用。讨论了龙口地区海岸带附近海水入侵过程中的阳离子交换行为以及水-岩相互作用过程中矿物的溶解/沉淀作用规律,同时对该过程中多组分离子交换以及矿物的溶解/沉淀作用进行定性半定量分析,在该研究的基础上得到以下结论:（1）开始反应的前40 min内,各离子的吸附/解吸速率变化较大,40 min后,变化速率变小,到120 min左右时趋于稳定,达到交换吸附平衡。这与以往研究中把15 min或者90 min作为阳离子交换平衡时间不同。（2）龙口市海水入侵区咸淡水过渡带存在水-岩间离子交换作用,并且离子交换中Ca2+—Na+（溶液中Na+减少）交换占主要,次之为Ca2+—Mg2+,Ca2+—K+也发生了类似于Ca2+—Na+交换顺序的离子交换作用,只是量比较小,对于K+来说,更多的是化学吸附作用。（3）不同层位阳离子交替吸附反应强烈程度为:粘土层>浅层>中层>深层。（4）柱实验模拟海水入侵过程表明,文石、方解石、白云石在整个海水入侵的过程中始终是沉淀状态,只有石膏始终未达到饱和,呈溶解状态。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 1 引言
•   1.1 研究目的和意义
•     1.1.1 课题来源
•     1.1.2 研究目的
•     1.1.3 研究意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 水-岩相互作用的解析研究
•     1.2.2 水-岩相互作用的数值模拟研究
•     1.2.3 水-岩相互作用的实验研究
•   1.3 研究内容与技术路线
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 创新点
•     1.3.3 技术路线
• 2 研究区概况
•   2.1 地理位置
•   2.2 地质与地貌
•     2.2.1 地形地貌
•     2.2.2 地质概况
•     2.2.3 水文地质条件
•     2.2.4 工程地质条件
•   2.3 水文与气候
•     2.3.1 水文
•     2.3.2 气候
•   2.4 土壤植被
• 3 试验材料与性质测定
•   3.1 试验土样
•     3.1.1 物理性质
•     3.1.2 化学性质
•   3.2 试验水样
• 4 阳离子交换作用
•   4.1 试验水样主要离子存在形态的计算
•   4.2 阳离子交换吸附动力学
•     4.2.1 实验目的
•     4.2.2 实验仪器与装置
•     4.2.3 试验过程
•     4.2.4 试验结果与分析
•   4.3 静态离子交换吸附
•     4.3.1 试验仪器
•     4.3.2 试验过程
•     4.3.3 试验结果与分析
•   4.4 小结
• 5.海淡水驱替过程中水文地球化学动态试验研究
•   5.1 海淡水驱替实验
•     5.1.1 实验材料
•     5.1.2 实验装置
•     5.1.3 实验方法
•   5.2 结果分析
•     5.2.1 阳离子交换作用
•     5.2.2 混合作用
•   5.3 海淡水驱替过程中矿物的溶解沉淀作用
•     5.3.1 活度和活度系数
•     5.3.2 溶度积和饱和指数
•   5.4 小结
• 6 结论与建议
•   6.1 结论
•   6.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李梦娇

导师: 胡晓农（Bill X.Hu）,戴恒

关键词: 咸淡水过渡带,离子交换,水文地球化学,溶解,沉淀

来源: 中国地质大学(北京)

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 海洋学,地质学

单位: 中国地质大学(北京)

基金: “水资源高效利用”国家重点研发计划项目“黄渤海沿海地区地下水管理与海水入侵防治研究”(NO.2016YFC0402800)中的课题五“黄渤海沿海地区海水入侵水环境效应研究”(NO.2016YFC0402805),国家自然科学基金项目

分类号: P731.2;P641

DOI: 10.27493/d.cnki.gzdzy.2019.001248

总页数: 82

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