海岛下藏着“淡水池” 特殊“围脖”使居民用水实现自给自足

本文摘要：对于靠近大陆的海岛来说，淡水资源是匮乏五品。但只不过，这些海岛下方，就“自带”大量淡水。这些淡水经降雨渗到海岛地下，不时地流向海里。 如果能将这些淡水储存下来并开发利用，那海岛就可以构建自给自足，很大减少经济、生态成本。河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室副主任鲁春辉教授率领团队耗时两年，找到在海岛外部区域，“城外”一层较低渗透性介质材料，可以制止海水侵略，明显减少海岛地下淡水储量。

对于靠近大陆的海岛来说，淡水资源是匮乏五品。但只不过，这些海岛下方，就“自带”大量淡水。这些淡水经降雨渗到海岛地下，不时地流向海里。

如果能将这些淡水储存下来并开发利用，那海岛就可以构建自给自足，很大减少经济、生态成本。河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室副主任鲁春辉教授率领团队耗时两年，找到在海岛外部区域，“城外”一层较低渗透性介质材料，可以制止海水侵略，明显减少海岛地下淡水储量。这一研究前不久公开发表在水文水资源领域国际顶级期刊《水资源研究》（《Water Resources Research》）上。

这种减少海岛地下淡水资源储量的方法也是国际上首次明确提出。“骨质疏松”的海岛，是天然蓄水池2年前，鲁春辉返回老家江苏南通的阳光岛，找到这座距离南通如东外海13公里、吹填而成的人工岛，是洋口港先期研发建设的重点区域，岛上的淡水供应，要靠输水管道载运上去。当地很忧虑，万一水资源折断了，那岛上的生产生活怎么办？我国是海洋大国，海岛资源十分非常丰富，也是我国经济发展的最重要相结合。据不几乎统计资料，我国大小岛屿6500多个，有人居住于的海岛大约450个。

转入21世纪以来，人工岛沦为目前世界用海的风行趋势。随着海岛的研发建设，涉及水资源供给问题日益紧绷，意味着通过船运大陆淡水、海水淡化、搜集雨水处置等措施无法符合日益增长的市场需求。

因此，如何提升淡水资源安全性确保能力是海岛研发亟待解决的问题。只不过，海岛的淡水资源研发不存在“灯下黑”，每一座海岛就是一座天然的淡水池。“一般来说，海岛的‘土质’都较为稀松，因为透水性很好、渗透性大，这也导致岛上很难构成河流、湖泊。

雨水落在海岛上，一小部分随地表径流流入海里，还有很大部分是渗透到地下，汇聚到海岛地下的沙土或珊瑚礁孔隙中。”鲁春辉回应，由于淡水密度比海水小，所以大部分海岛的地下淡水看上去是“飘浮”于侵略海水之上的，这种形状犹如透镜体，故被称作“淡水透镜体”。

淡水透镜体的厚度因岛而异，有的仅有几米，有的十几米，是海岛上可再生的受限地下淡水资源。“这些汇聚在海岛地下孔隙中的淡水，不会随着海平面下降或降雨量增加而大大增加。然而，国内外学者对海岛地下淡水的研究，多集中于在其影响因素、构成与演进机理、铁矿方式等领域。”车站在如东的海边，鲁春辉教授突发奇想，是不是有可能寻找方法，减少海岛地下淡水储量呢？包在一层较低渗入隔离带就能存下更加多淡水幸运地的是，鲁春辉get到的科研领域，此前仍未有涉及研究成果公布，学界仍然缺乏有效地方法掌控海岛海水侵略及减少海岛淡水储量，这为他关上了一扇窗。

但影响海岛地下淡水储量的因素很多，有水文地质条件、岛屿的几何形态、地下水的回补、潮汐等。“是不是有可能在海岛周围圈上一层隔离带，让海水进得较少，从而减小淡水储量呢？”在国家重点研发计划及国家自然科学基金的资助下，鲁春辉团队在实验室搭起起一座座砂槽，以有所不同粒径的沙子当作地下有所不同渗透性的介质，来仿真有所不同情境下淡水透镜体的变化。在实验室里，他们在一个玻璃槽里填进大量的砂子仿真海岛，顶层用蠕动泵通过滴管向砂槽运送水，来仿真降雨过程。在砂子的左侧，他们又填进更加粗的砂子来仿真较低渗透性介质，再行从砂槽左侧输出海水，仿真该降雨强度下细砂构成的较低渗透性屏障对减小淡水体积的效果。

间隔1分钟，他们用照相机摄制记录一次咸淡水交界面方位的变化。最后，他们找到，当外部砂子的渗透性增大到海岛完整砂子渗透性的十分之一时，减少淡水储存的效果非常明显。

当然，这还受限于海岛尺寸、降雨强度、海岛深度等因素。随后，他们又以美国佛罗里达州圣乔治岛为假想海岛，展开案例研究。

该长方形岛屿的半长为500米，降雨强度大约为125毫米/年，海岛深度40米，海岛地下介质的渗透系数为5米/天。他们使用更加较低渗透性介质在仿真海岛周围围住一圈，当外围较低渗入层厚度20米，其渗透性增大到海岛介质渗透性的1%时，海岛地下淡水体积之后可超过减少4倍的效果。

以防渗入并不意味著不渗入。鲁春辉回应，如果几乎挡住海岛地下咸淡水间的交互，一旦遇上海啸、风暴潮等车祸，不会造成地下水被长年污染，无法自我净化。

“当然，砂子也只是其中一种能用来构建较低渗入层介质，任何符合这种渗透性的材料都可以填平在海岛周围。”鲁春辉说道，和船运大陆淡水、海水淡化等措施比起，这种方法的稳定性和经济性较高，可以提升海岛的独立国家生存能力，构建淡水的自给自足。“对于早已构成的海岛，可以展开改建，对于未建或开建的海岛，还可指导设计。

”鲁春辉说道。

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