淡水透镜体的特征探讨

与大陆的地下水相比，珊瑚岛礁淡水透镜体有如下特征：

（1）盐分减少淡水贮量

珊瑚岛星罗棋布于汪洋大海之中，四周被海水包围，使淡水透镜体下边界与海水相接，由于弥散作用，海水中的盐分向淡水渗透，减少了可用淡水的贮量。

（2）抽水形成倒锥

图2.9　降落漏斗

大陆地下水下边界是由黏土或致密岩层构成的不透水层，而珊瑚岛礁淡水透镜体没有明显的下边界，只有一淡水-海水过渡带，宽度达到几米，通常所指的下边界是人为定义的；用井抽取大陆地下水，会在潜水面上产生一降落漏斗，如图2.9所示，长时间、大量抽取地下水，仅会使整个潜水面下降，地下水埋深增加，不会引起地下水的分裂。如华北正定地区，20世纪60年代，浅层地下水埋深只有“一扁担深”，由于过量开采，到2011年，只是地下水位下降，埋深大于30 m。而用井从淡水透镜体抽水，不仅潜水面会产生降落漏斗，井中水头下降，而且透镜体底部的海水会上涌，透镜体下边界因此而上升，构成一形如倒置的咸-淡水锥形边界，称为“倒锥”。若抽取强度过大、时间过长，井中水头急剧减少，倒锥会持续上升扩大，锥顶有可能上升至潜水面击穿透镜体，把一个淡水透镜体分割成两个或多个小的淡水透镜体，淡水储量会大大减少。

（3）淡水易于流失(https://www.xing528.com)

淡水透镜体的存在过程其实就是透镜体淡水的流失过程。虽然珊瑚岛地下水和大陆地下水一样也有淡水的地表蒸发和植被蒸腾，但是大陆地下水很少或几乎不会从地下自然流失。然而，淡水透镜体承托于海水之上，上表面高出海平面，淡水与海水之间存在一定水头差，在这一压差作用下，淡水克服通过珊瑚沙粒介质的阻力，持续不断地由透镜体流向海洋。水头差越大，流失率也越大，反之亦然。这种流失，一方面使淡水贮量减少，但同时又使因潮汐上下震荡由弥散引起的海水向淡水渗透的盐分向海水退缩，使珊瑚岛中始终保存一部分淡水区间。

（4）脆弱性

淡水透镜体是十分脆弱的地下水体。珊瑚岛一般都是小岛，面积仅几平方千米，1 km2左右的居多。淡水透镜体生成的空间狭小，四周又被海水包围。因此，透镜体的水量、水质对各种环境因素，无论是自然的还是人为的，都十分敏感，呈现出频繁而显著变化的态势，极易受到破坏。在水量方面，透镜体的容积年内和年际都有明显变化。年内，雨季来临，回补超过损耗，透镜体的厚度和体积都会增长；而旱季，消耗大于回补，透镜体渐渐缩小。年际间，丰水年，雨量多，透镜体会十分丰满；枯水年，降雨少，透镜体就显得非常干瘪。这就使透镜体年内和年际间均处于明显的“呼吸涨缩”状态。枯水年的旱季则是透镜体最危险的时期，淡水透镜体极易咸化、干枯和耗尽。在水质方面，珊瑚岛土壤和水体的环境容量小，少量污染物，无论生活污水、生活垃圾还是工业废水、固体废物、农药化肥进入地下水体，往往都会引起环境要素的显著变化：色度高、有臭味、盐类超标，甚至有毒等，带来透镜体的水质破坏，使地下水失去使用功能。珊瑚岛礁淡水透镜体的这种脆弱性源于自身的容量小，调节能力差。因此，珊瑚岛礁淡水透镜体的保护比大陆地下水的保护要求更为严格。

（5）再生性

大陆地下水每年有回补，也具有再生性。不过，珊瑚岛礁淡水透镜体的再生性更为明显。珊瑚岛的雨量都很丰富，回补量大，加之透镜体容积十分有限，而且时刻处于流失状态。回补的水量在透镜体中驻留时间称为“周转期”，由透镜体的平均厚度（m）除以年均回补率（m/a）来计算，或者用透镜体的容积除以每年回补水量来计算。这个值不大，就几年时间，如印度洋Cocos群岛的4个主要淡水透镜体的周转期为1～5年，见表2.11。周转期不长，即表示透镜体中全部水量更换一次所需的时间短，容易再生。

表2.11　印度洋Cocos群岛几个淡水透镜体的周转期