地下水防屏障的双刃剑：防盐水入侵，却加剧了内陆洪水？

随着气候变暖的加剧，海平面上升已经成为了低洼沿海地区面临的严峻挑战。为了保护这些地区的淡水资源和防止盐水的入侵，许多地区开始建设地下防护屏障，如地下坝和隔离墙。然而，最近在《Scientific Reports》上发表的一项新的研究揭示了这些防护措施可能引发的新问题，为我们理解和应对海平面上升带来的角色，也给防护政略提出了新的思考。

地下水防屏障与水泛滥

地下防护屏障的建设初衷是为了防止盐水入侵，保护沿海地区的淡水资源，而且地下坝和隔离墙的设计目的是通过物理障碍阻挡海水的渗透。然而，研究人员发现，这些屏障虽然在阻止盐水入侵方面有效，但是同时也可能引发地下水泛滥的风险。

随着海平面上升，盐水通过地下水流向内陆，逐渐取代原有的淡水。当地下防护屏障阻挡了海水入侵的路径，地下水在屏障周围积聚，导致局部水位上升，形成地下水泛滥。这种现象不仅破坏了原有的水文平衡，还可能导致地表沉降和基础设施损坏，进一步加剧沿海地区的风险。在这项研究中，研究人员对地下坝和隔离墙在不同环境条件下的表现进行了详细分析。结果表示，大多数地下基础设施无法同时有效防止盐水入侵和地下水泛滥，其实地下坝在几乎所有情况下都会造成地下水泛滥和水质分隔。

研究发现地下坝在防止海水入侵方面虽然有效，但是由于它完全阻断了地下水的流动，结果导致海水在坝前积聚，形成较高的水头。这两个水头差异推动淡水向内陆流动，结果是淡水被逐渐推向内陆，造成地下水位的显著上升，最后导致地下水泛滥。第二，隔离墙在减少盐水入侵方面表现不错，但是还是仍然不能完全解决地下水泛滥的问题。虽然隔离墙允许部分地下水流动，但是由于它阻挡了大部分盐水入侵路径，依然会在墙前积聚盐水，引发局部水位上升。

防护措施的重新评估与改进

《Scientific Reports》里面的这项研究强调了对传统防护措施的重新评估和改进的必要性。地下坝和隔离墙虽然在某些情况下有效，但它们可能无法应对海平面上升带来的复杂水文变化。我们还是需要考虑更全面的解决方法，确保既能防止海水入侵，又能避免地下水泛滥。

在设计地下防护屏障时，必须综合考虑地下水的动态变化。通过应用综合水文模型，可以模拟不同条件下地下水和海水的流动情况，预测潜在的风险。这些模型的利用可以帮助优化防护屏障的设计，减少地下水泛滥的可能性。此外，单一的地下防护屏障也可能无法完全解决问题。因此，可以考虑建立多层次防护体系，包括一些地表和地下的综合措施。譬如，在地表建立海堤或防波堤，地下设置多层次的隔离墙或渗透屏障，以分散水压，减少地下水泛滥的风险。第三，除了物理防护屏障，还可以采用生态工程措施，如建设湿地，红树林等自然屏障。这些措施不仅能减缓海水入侵，还能吸收和储存地下水，缓解地下水泛滥问题。另外，建立动态监测系统，实时监控地下水位和水质变化也是一个可以采取的措施。通过及时的数据分析，可以迅速发现潜在的问题，采取相应的措施进行调整和优化。

上图：使用自由表面公式（即 UZF）对截断墙进行模拟时，地下水涌出比的计算结果。图源：Su X, Befus K M, Hummel M A.新策略的探索与实施

面对海平面上升的挑战，我们还需要探索新的策略。首先，沿海社区的参与和教育非常重要。通过提高公众对海平面上升和地下水泛滥风险的认识，我们可以增强社区的应对能力。同时，社区参与也能为防护措施的设计和实施也会提供宝贵的本地知识和经验。其次，应对海平面上升的挑战需要跨学科的合作，包括水文科学，工程学，生态学，社会学等学科。通过整合不同领域的知识和技术，可以开发出更全面和有效的解决方案。第三，各国政府需要制定和实施相关政策，支持沿海地区的防护措施建设和改进。同时，国际合作也很关键，通过共享经验和技术，全球各地可以共同应对海平面上升带来的挑战。最后，不断探索和应用新的技术，如人工智能，智能材料等技术可以让提高防护措施的灵活性和适应性。这些技术不仅能增强防护屏障的效果，还可以降低成本和环境影响。

海平面上升是一个全球性问题，需要全球性的解决方案。地下防护屏障的建设是应对这一挑战的一种尝试，但我们必须认识到，任何单一的解决方案都可能带来新的挑战。通过综合考虑地下水的动态变化，采用多学科、多方法的策略，我们才能更有效地应对海平面上升带来的复杂影响。这项研究给我们提供了宝贵的启示；**通过综合水文模型、多层次防护体系、生态工程措施、动态监测与管理等策略，可以更有效地应对海平面上升带来的复杂挑战。**同时，社区参与，跨学科合作，政策支持与国际合作，创新技术的应用，也是确保防护措施成功实施的重要因素。只有通过不断研究和实践，我们才可以更好地理解这些复杂系统，并开发出更有效的防护措施，以保护我们的淡水资源，确保沿海地区的可持续发展。

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文 | 梅雅君（清华大学）

审核 | 绿茵
排版 | YJ

参考文献略