科技日报金凤
对阔别年夜陆的海岛来讲，淡水资本是稀缺品。但实在，这些海岛下方，就“自带”年夜量的淡水。这些淡水经降雨渗到海岛地下，不断地流向海里。若是能将这些淡水贮存下，并开辟操纵，那海岛便可以实现自给自足，极年夜下降经济、生态本钱。河海年夜学水文水资本与水利工程科学国度重点尝试室副主任鲁春辉传授率领团队耗时两年，发此刻海岛外部区域，“围”一层低渗入性介质材料，可以禁止海水进侵，明显增添海岛地下淡水储量。这一研究前不久颁发在水文水资本范畴国际顶级期刊《水资本研究》《Water Resources Research》。这也是国际上初次提出的一种可以增添海岛地下淡水资本储量的方式。
鲁春辉传授指点博士生做海岛地下水尝试，受访者供图
“骨质松散”的海岛，是自然的蓄水池
2年前，鲁春辉访问故乡南通的阳光岛时发现，这座间隔南通如东外海13千米、吹填而成的人工岛，是洋口港先期开辟扶植的重点区域，岛上的淡水供给，就是靠输水管道输送上往的，“本地很耽忧，万一水资本断了，那岛上的出产糊口怎样办？”
我国事海洋年夜国，海岛资本十分丰硕，也是我国经济成长的主要依托。。据不完全统计，我国具有面积达500平方米以上的岛屿6500多个，有人栖身的海岛约450个。
进进21世纪以来，人工岛成为今朝世界用海的风行趋向。跟着海岛的开辟扶植，相干的水资本供给题目日益严重，仅仅经由过程船运年夜陆淡水、海水淡化、搜集雨水处置等办法难以知足日趋增加的淡水需求。是以，若何进步淡水资本平安保障能力是海岛开辟亟待解决的题目。
实在，海岛的淡水资本开辟存在“灯下黑”，每座海岛就是一座自然的淡水池。终年研究水资本的鲁春辉先容，“凡是，海岛的‘土质’都比力稀松，由于透水性很好、渗入性年夜，这也造成岛上很难构成河道、湖泊。雨水落到海岛上，一小部门随地表径流流进海里，还有很年夜部门是渗入到地下，聚集到海岛地下的沙土或珊瑚礁的孔隙中。”鲁春辉暗示，因为淡水密度比海水小，所以年夜部门海岛的地下淡水看起来是“漂浮”于进侵的海水之上的，这类外形好像透镜体，故被称作“淡水透镜体”。淡水透镜体的厚度因岛而异，有的仅几米，有的十几米，是海岛上可再生的有限地下淡水资本。
曾有研究显示，我们西沙首要岛屿淡水透镜体的总储量为数百万立方米，年度可开采量为数十万立方米。
“这些聚集在海岛地下孔隙中的淡水，会跟着海平面上升或降雨量削减而不竭削减。但是，国表里学者对海岛地下淡水的研究，多集中在其影响身分、构成与演化机理、开采体例等范畴。”站在如东的海边，鲁春辉传授突发奇想，有无可能找到方式，增添海岛地下淡水储量呢？
海岛淡水透镜体示意图，受访者供图
给海岛包一层低渗入的隔离带，能保存更多淡水
荣幸的是，鲁春辉get到的科研范畴，此前还没有有相干研究功效发布，此前学界一向贫乏有用方式节制海岛海水进侵及增添海岛淡水储量 ，这为他打开了一扇窗。
但影响海岛地下淡水储量的身分良多，有水文地质前提、岛屿的几何形态、地下水的回补、潮汐等。“有无可能在海岛四周圈上一层隔离带，让海水进得更少，从而增年夜淡水储量呢？”在国度重点研发打算及国度天然科学基金的帮助下，鲁春辉团队在尝试室搭建起一座座砂槽，以分歧粒径的沙子充任地下分歧渗入性的介质，来摹拟分歧情境下淡水透镜体的转变。
在尝试室里，他们在一个玻璃槽里填进年夜量的砂子摹拟海岛，顶层用蠕动泵经由过程滴管向砂槽输送水，来摹拟降雨的进程。在砂子的左边，他们又填进更细的砂子来摹拟低渗入性介质，再从砂槽左边输进海水，摹拟该降雨强度下细砂构成的低渗入性樊篱对增年夜淡水体积的结果。每隔1分钟，研究职员便用相机拍摄记实一次咸淡水交壤面位置的转变。
海岛地下水室内尝试。左图为原始海岛地下咸淡水份布；右图为采取提出的方式后地下咸淡水份布。红色为进侵咸水区域 ，受访者供图
终究，他们发现，当外部砂子的渗入性减小到海岛原始砂子的渗入性的十分之一时，增添淡水贮存的结果相当明显。固然，这还受制于海岛尺寸、降雨强度、海岛深度等身分。
随后，他们又以美国佛罗里达州圣乔治岛为设想海岛，进行案例研究。该长方形岛屿的半宽为500米，降雨强度约为125毫米/年，海岛深度40米，海岛地下介质的渗入系数为5 米/天。他们采取更低渗入性介质摹拟在海岛四周围成一圈，当外围低渗入层厚度20米，其渗入性减小到海岛介质渗入性的1%时，海岛地下淡水体积即可到达增添4倍的结果。
防渗入其实不意味着不渗入，鲁春辉说，若是完全反对海岛地下咸淡水间的交互，一旦碰到海啸、风暴潮等不测，会致使地下水被持久污染，没法自我净化。
“固然，砂子也只是此中一种可用来实现低渗入层介质，任何知足这类渗入性的材料都可以填埋在海岛四周。”鲁春辉说，和船运年夜陆淡水、海水淡化等办法比拟，这类方式的不变性和经济性较高，可以进步海岛的自力保存能力，实现淡水的自给自足。
“对已构成的海岛，可以进行革新，对未建或在建的海岛，还可指点设计。”鲁春辉传授说。
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