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从海南岛运水总归是杯水车薪,海水淡化将助西沙南沙群岛不再缺水

中国有句老话:靠山吃山,靠水吃水。但却有一个地方靠水却很难吃到水,这就是海岛,特别是远离陆地的远洋岛礁,比如西沙、中沙和南沙群岛,就处在无尽海水的包围之中,淡水的缺乏也就成了限制南海诸岛开发的最大因素。好在随着海水淡化技术的进步,成本不断降低,这就为南海诸岛摆脱淡水缺乏的桎梏,获得跨越性开发奠定了基础。那么海水淡化真的完全解决南海诸岛的缺水问题吗?

西沙群岛的鸭公岛狗坟,为国守岛的狗,逝后渔民为其所建

淡水,南海诸岛开发的最大限制因素

淡水对生命至关重要,它维系全球生态系统和人类文明,一方面由于淡水是人体新陈代谢和细胞活动的必备元素,在人体内起着调节体温、溶解食物、排泄废物等作用,人无法像处在高盐度海水中的海鱼那样,靠鳃上的“泌氯细胞”来高效排出盐分,所以人需要不断补充水分以维持身体的正常运转;另一方面植物在依靠光合作用制造养料,通过呼吸作用提供能量的过程中也都需要水的参加,否则植物所需的养分,便无法运输到各个部分。

进而言之,淡水也是发展农业、工业和能源生产的基础,没有淡水,发展就无从谈起。而在南海诸岛上,如果岛礁上缺乏淡水,便会寸草不生一片荒芜,更别说渔民长期居住了。所以如何解决海岛缺淡水的问题就成了一个开发海岛的核心问题。

据《2017年海岛统计调查公报》显示,中国共有海岛11000余个,其中已查明有淡水供应的海岛只有665个。这些海岛有一个共同特点,就是面积足够大。要知道,地球表面上绝大部分的水都存贮于大海,在太阳辐射、地球引力等的作用下,通过水的蒸发、水汽输送、凝结降落、下渗和径流等环节,周而复始地循环,在陆地上形成江河湖泊等储存淡水的场地。

小型岛礁缺的不是淡水,而是容纳淡水的“容器”。

但对于南海那些面积较小的岛礁而言,河流、湖泊基本是不可能充分发育的,这就导致通过降水获得的淡水很快就蒸发或流入到了大海,所以相比陆地而言,小型岛礁缺的不是淡水,而是容纳淡水的“容器”。那些靠洼地积蓄的雨水,一旦遇到长时间的高温少雨天气,很快便会见底儿。

海岛的地下水从何而来?

既然没有江河湖泊这类地表水,很多人会觉得难道不会挖井获取地下水吗?这就涉及到了海岛“淡水透镜体”的概念了。淡水透镜体指埋藏在一些珊瑚岛或石灰岩岛地下的浅层地下水,由于这种地下淡水赋存在较稠密海水之上,呈凸透镜体状分布,故名之。其形成得益于降水的下渗,挤占原来海水的空间,雨水不断补给,地下淡水空间不断扩大,最终达到一个平衡。

但海岛的淡水透镜体与大陆的地下水有很大不同,前者格外脆弱,淡水和海水存在此消彼长的关系。即雨水增多,淡水体扩大,雨水减少,淡水体缩小;雨水季节稳定,淡水体变化幅度小。因为淡水层的厚度可能只有几米,很容易受到海水的侵蚀而被咸化,特别是海平面上升,据科学家估算,一般海平面上升40厘米,淡水透镜体的尺寸就会减少50%。当然除了海平面上升,海岛的大小、形状和地形也会影响到淡水层。

一般而言,大而宽的海岛比小而窄的岛屿能拥有更多的淡水透镜体,据科学研究表明,一个能够维持淡水透镜体的海岛,其最小宽度约为400米。这就意味着小于这个标准的海岛是很难积蓄淡水层的,特别还是那种形状狭长的海岛,这也就解释了相比西沙群岛,南沙群岛为何大多数岛礁都没有淡水资源的原因,根源便是面积太小,积蓄的淡水根本无法阻挡海水的渗透入侵。

此外降雨量也对海岛的淡水透镜体很大,若该海岛处在热带雨林气候或热带季风气候下,降水充沛,那么下渗的淡水补给量越大,那么淡水透镜体就会越厚,反之若是气候干旱,降水稀少,蒸发强烈,那么淡水透镜体的自然排出与补给就会失衡,若该岛还是具有高渗透性的珊瑚海岛,那么淡水层必然很薄。

西沙群岛晋卿岛植树造林

中建岛驻岛官兵利用海马齿的特性,种出巨幅五星红旗的绿植景观。

还有就是海岛若是土层较厚,植被茂密,那么其保水能力就较高,反之若表层仅为薄沙质土壤,渗透性强,不但缺乏有机质和养分,而且缺乏植被覆盖,那么保水保肥能力就很差,淡水层还容易遭受地表污染物的影响,若是一旦超采地下水或开展海岸线工程建设,直接影响海岛淡水透镜体水量水质和形态。

所以当2012年西沙永兴岛开启海水淡化工程项目后,2015年就封闭了岛上几乎所有的淡水井。因为完成吹填后的永兴岛,常住人口达到千人,但其土表下部数米均为疏松的珊瑚贝壳类堆积体,这样的现实环境下,如果再过度开采地下水,就很容易引起海水回灌、淡水变咸,所以现在岛上的淡水处于被保护状态,轻易不用。

当然这么做的原因,还跟永兴岛填海造陆刚完工有关。因为人工海岛的前几年是没有淡水透镜体的,地下均是咸水,需要降水在一段时间的积累才行,所以将淡水井封闭起来,有利于淡水透镜体的尽快积累,进而便于在新增土地上植树造林,最终让淡水与海水形成良性循环。

永兴岛上土地稀缺,每家的自留地面积都不大,浇灌用水基本依靠集水井中的雨水。

海水淡化助南海诸岛不再缺水

这种情况下,在海水淡化技术成熟之前,海岛缺水的问题除了依靠浅层地下水外,就只有两种方法,一是修建大型集水池收集雨水,过滤后再作为生活用水使用,但降水又因为季节变化具有不稳定性;二是靠补给船从海南岛运来淡水,但这种方式运输成本高、运量小,是传统的救急方法,所以在人口压力之下,岛上的地下水承担了所有,但这种方式实乃饮鸩止渴,也将对地质产生严重的影响和破坏。

“三沙2号”交通补给船首航仪式,从海南文昌清澜港出发驶向三沙永兴岛。

实际上,是否有稳定的淡水资源,是一个海岛能否适宜人类居住的前提。于是海水淡化厂就成了开发无淡水岛礁的最终解决方案。比如永兴岛在海水淡化厂建成后,不但能解决永兴岛现在用水难的问题,还可为周边岛礁和过往船只补给生活淡水,另外还能有效保护岛上地质结构。

目前大型的海水淡化技术主流有两种,一种是低温蒸馏法,一种是反渗透膜法。其中低温蒸馏法消耗的是蒸汽,蒸汽来源自电厂,这就需要海水渗透厂与电厂结合在一起才能降低成本,每吨淡水成本约在5-8元;而反渗透膜法消耗的是电能,采用砂滤+超滤+海水反渗透的处理工艺,一吨水耗4度电,加上化学品费每吨水约0.5元,人工、维修、反渗透膜更换等费用,每吨水在3-4元。

所以在华阳岛等南沙岛礁上采用的多为反渗透膜法,也有一些早期的低温蒸馏法。早在2016年,我国广州先进所研发的柴油发电机组,缸套冷却水废热驱动的海水淡化示范系统成功调试出水,提升了海水淡化效率。据了解,这套设备不需要消耗额外的能源,和传统的淡化海水技术相比,成本更低。一台1000kW的柴油发电机产出的废热,每天可以生产60吨淡水,可解决300个居民的日常生活用水问题。

可以说,南海诸岛的淡水缺乏问题一旦得到解决,就相当于打通了任督二脉,只要有序开发,成为中国版的马尔代夫指日可待。就拿南沙群岛唯一对外开放的旅游胜地弹丸礁来说,自1979年被马来西亚非法侵占以来,经过吹填将原本不足0.1平方公里的陆域增加至0.35平方公里,成为2014年我国吹填南沙七岛礁前的南沙第一大人工岛。

之后大马在岛上建了海水淡化设施解决水源问题后,陆续兴建了机场、码头、海军基地、豪华酒店、潜水服务中心、淡水泳池等场所,将弹丸礁打造成了世界级的度假胜地,岛礁内的潟湖也成了全球潜水爱好者的乐园,每年都吸引着络绎不绝的游客前来度假、潜水。甚至许多外国人都误称它为“拉央拉央岛”这个大马改的名字。

这就是西沙、中沙和南沙群岛发展的困境,这就是海水淡化对破除南海诸岛禁锢的重要性。

上期回顾:西沙群岛的现状:中国实控宣德永乐两大岛群,海上城市已初具规模

备注:本文是《南海合集》系列的第50章,仅为一家之言,欢迎指正转发。另文中配图部分引自网络,如有版权私联请删。

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