地下水防屏障的雙刃劍：防鹽水入侵，卻加劇了內(nèi)陸洪水？

隨著氣候變暖的加劇，海平面上升已經(jīng)成為了低洼沿海地區(qū)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。為了保護(hù)這些地區(qū)的淡水資源和防止鹽水的入侵，許多地區(qū)開始建設(shè)地下防護(hù)屏障，如地下壩和隔離墻。然而，最近在《Scientific Reports》上發(fā)表的一項(xiàng)新的研究揭示了這些防護(hù)措施可能引發(fā)的新問題，為我們理解和應(yīng)對(duì)海平面上升帶來的角色，也給防護(hù)政略提出了新的思考。

地下水防屏障與水泛濫

地下防護(hù)屏障的建設(shè)初衷是為了防止鹽水入侵，保護(hù)沿海地區(qū)的淡水資源，而且地下壩和隔離墻的設(shè)計(jì)目的是通過物理障礙阻擋海水的滲透。然而，研究人員發(fā)現(xiàn)，這些屏障雖然在阻止鹽水入侵方面有效，但是同時(shí)也可能引發(fā)地下水泛濫的風(fēng)險(xiǎn)。

隨著海平面上升，鹽水通過地下水流向內(nèi)陸，逐漸取代原有的淡水。當(dāng)?shù)叵路雷o(hù)屏障阻擋了海水入侵的路徑，地下水在屏障周圍積聚，導(dǎo)致局部水位上升，形成地下水泛濫。這種現(xiàn)象不僅破壞了原有的水文平衡，還可能導(dǎo)致地表沉降和基礎(chǔ)設(shè)施損壞，進(jìn)一步加劇沿海地區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)。在這項(xiàng)研究中，研究人員對(duì)地下壩和隔離墻在不同環(huán)境條件下的表現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)分析。結(jié)果表示，大多數(shù)地下基礎(chǔ)設(shè)施無法同時(shí)有效防止鹽水入侵和地下水泛濫，其實(shí)地下壩在幾乎所有情況下都會(huì)造成地下水泛濫和水質(zhì)分隔。

研究發(fā)現(xiàn)地下壩在防止海水入侵方面雖然有效，但是由于它完全阻斷了地下水的流動(dòng)，結(jié)果導(dǎo)致海水在壩前積聚，形成較高的水頭。這兩個(gè)水頭差異推動(dòng)淡水向內(nèi)陸流動(dòng)，結(jié)果是淡水被逐漸推向內(nèi)陸，造成地下水位的顯著上升，最后導(dǎo)致地下水泛濫。第二，隔離墻在減少鹽水入侵方面表現(xiàn)不錯(cuò)，但是還是仍然不能完全解決地下水泛濫的問題。雖然隔離墻允許部分地下水流動(dòng)，但是由于它阻擋了大部分鹽水入侵路徑，依然會(huì)在墻前積聚鹽水，引發(fā)局部水位上升。

防護(hù)措施的重新評(píng)估與改進(jìn)

《Scientific Reports》里面的這項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)了對(duì)傳統(tǒng)防護(hù)措施的重新評(píng)估和改進(jìn)的必要性。地下壩和隔離墻雖然在某些情況下有效，但它們可能無法應(yīng)對(duì)海平面上升帶來的復(fù)雜水文變化。我們還是需要考慮更全面的解決方法，確保既能防止海水入侵，又能避免地下水泛濫。

在設(shè)計(jì)地下防護(hù)屏障時(shí)，必須綜合考慮地下水的動(dòng)態(tài)變化。通過應(yīng)用綜合水文模型，可以模擬不同條件下地下水和海水的流動(dòng)情況，預(yù)測(cè)潛在的風(fēng)險(xiǎn)。這些模型的利用可以幫助優(yōu)化防護(hù)屏障的設(shè)計(jì)，減少地下水泛濫的可能性。此外，單一的地下防護(hù)屏障也可能無法完全解決問題。因此，可以考慮建立多層次防護(hù)體系，包括一些地表和地下的綜合措施。譬如，在地表建立海堤或防波堤，地下設(shè)置多層次的隔離墻或滲透屏障，以分散水壓，減少地下水泛濫的風(fēng)險(xiǎn)。第三，除了物理防護(hù)屏障，還可以采用生態(tài)工程措施，如建設(shè)濕地，紅樹林等自然屏障。這些措施不僅能減緩海水入侵，還能吸收和儲(chǔ)存地下水，緩解地下水泛濫問題。另外，建立動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控地下水位和水質(zhì)變化也是一個(gè)可以采取的措施。通過及時(shí)的數(shù)據(jù)分析，可以迅速發(fā)現(xiàn)潛在的問題，采取相應(yīng)的措施進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。

上圖：使用自由表面公式（即 UZF）對(duì)截?cái)鄩M(jìn)行模擬時(shí)，地下水涌出比的計(jì)算結(jié)果。圖源：Su X, Befus K M, Hummel M A.新策略的探索與實(shí)施

面對(duì)海平面上升的挑戰(zhàn)，我們還需要探索新的策略。首先，沿海社區(qū)的參與和教育非常重要。通過提高公眾對(duì)海平面上升和地下水泛濫風(fēng)險(xiǎn)的認(rèn)識(shí)，我們可以增強(qiáng)社區(qū)的應(yīng)對(duì)能力。同時(shí)，社區(qū)參與也能為防護(hù)措施的設(shè)計(jì)和實(shí)施也會(huì)提供寶貴的本地知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。其次，應(yīng)對(duì)海平面上升的挑戰(zhàn)需要跨學(xué)科的合作，包括水文科學(xué)，工程學(xué)，生態(tài)學(xué)，社會(huì)學(xué)等學(xué)科。通過整合不同領(lǐng)域的知識(shí)和技術(shù)，可以開發(fā)出更全面和有效的解決方案。第三，各國政府需要制定和實(shí)施相關(guān)政策，支持沿海地區(qū)的防護(hù)措施建設(shè)和改進(jìn)。同時(shí)，國際合作也很關(guān)鍵，通過共享經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，全球各地可以共同應(yīng)對(duì)海平面上升帶來的挑戰(zhàn)。最后，不斷探索和應(yīng)用新的技術(shù)，如人工智能，智能材料等技術(shù)可以讓提高防護(hù)措施的靈活性和適應(yīng)性。這些技術(shù)不僅能增強(qiáng)防護(hù)屏障的效果，還可以降低成本和環(huán)境影響。

海平面上升是一個(gè)全球性問題，需要全球性的解決方案。地下防護(hù)屏障的建設(shè)是應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)的一種嘗試，但我們必須認(rèn)識(shí)到，任何單一的解決方案都可能帶來新的挑戰(zhàn)。通過綜合考慮地下水的動(dòng)態(tài)變化，采用多學(xué)科、多方法的策略，我們才能更有效地應(yīng)對(duì)海平面上升帶來的復(fù)雜影響。這項(xiàng)研究給我們提供了寶貴的啟示；**通過綜合水文模型、多層次防護(hù)體系、生態(tài)工程措施、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與管理等策略，可以更有效地應(yīng)對(duì)海平面上升帶來的復(fù)雜挑戰(zhàn)。**同時(shí)，社區(qū)參與，跨學(xué)科合作，政策支持與國際合作，創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用，也是確保防護(hù)措施成功實(shí)施的重要因素。只有通過不斷研究和實(shí)踐，我們才可以更好地理解這些復(fù)雜系統(tǒng)，并開發(fā)出更有效的防護(hù)措施，以保護(hù)我們的淡水資源，確保沿海地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。

本文僅代表資訊，不代表平臺(tái)觀點(diǎn)。供參考。

文 | 梅雅君（清華大學(xué)）

審核 | 綠茵
排版 | YJ

參考文獻(xiàn)略