“淡水透镜体”与海岛淡水资源的形成
“淡水透镜体”
淡水透镜体（Freshwater lens）是指在岛屿的地下，有一块像凸透镜一样，中间厚四周薄的淡水层。淡水透镜体既是岛礁环境的重要组成部分，也是海岛生态系统物质和能量运转的重要载体，作为岛礁上最为有限的资源之一，合理认识与利用这一地下淡水资源，对维护整个岛礁生态系统的安全具有重要的现实意义。
珊瑚岛礁地下水系统概念模型示意图
珊瑚岛才是天然“淡水透镜体”存在的绝佳环境
珊瑚周围强大的海浪把古代珊瑚冲刷成碎块（砾）和细小颗粒（砂），堆积在珊瑚礁上。在水下时是为暗沙或滩，露出水面时则成为沙洲或岛屿。这样形成的岛也叫作灰砂岛。露出海面的灰砂岛能够承接降水，如果面积足够大，就能将可观的淡水储存在地下的珊瑚砂砾中，与周围海水达成某种动态平衡，形成岛屿地下的淡水透镜体
珊瑚礁灰砂岛淡水透镜体示意图
近几年的南海人工填岛工程也顺便造出了几处地下淡水资源。最典型非永暑岛莫属。今年的高考题7~8就是以永暑岛地下淡水为背景。
从永暑礁到永暑岛
永暑礁位于南海国际航道的中间位置，离万安滩只有400公里，它的战略地位可见一斑。永暑礁是一座大型单体环礁，最长约26公里，最宽约7公里，全部礁环面积达到108平方公里。永暑礁整体呈椭圆形，中间是一个面积占岛屿一半的泻湖，将整个礁坪隔成西南和东北两大区域，其中西南区域面积约4.4平方公里的礁坪发育完整，地质坚硬，涨潮时被海水淹没，退潮时露出水面，具有良好的造岛基础，最适合填海造陆。
我国在2014年8月开始对永暑礁西南礁坪进行大规模的吹沙填海工程，2015年4月基本完成填海造陆工作，用时仅8个月，2.8平方公里人工岛便完工，被称为“基建狂魔”可谓实至名归。
2016年初，地质科研人员在永暑岛上钻探27个钻孔，其中在11个点位发现了淡水。永暑岛之所以能在建成后短短一年内，就出现地下淡水，主要原因是“淡水透镜体”的作用。
永暑岛存在“淡水透镜体”的条件
地质
永暑礁原来是一片暗礁，由珊瑚和其他造礁生物在长期地质年代中营造而成的海底隆起构造。珊瑚岛礁的底部是年代久远的溶蚀灰岩，上面的溶洞和孔隙发育非常好，渗透性强，海水容易通过，无法形成淡水透镜体；随着人工岛礁的建设，挖泥船将周围的碎珊瑚和浅地表岩层砂石集中，形成了一个低渗透性地层覆盖在老灰岩地层之上，海水不易渗入，地表积累的雨水却容易留存，具备了形成“淡水透镜体”的基本条件
气候
永暑岛位于北纬9°附近，属于热带雨林气候。平均年降雨量2000毫米以上。大量雨水渗入地下，形成一个内嵌于永暑岛的“淡水透镜体”。淡水透镜体的密度小于海水密度，又由于新老地层过渡带的存在，地下淡水漂浮于咸水之上。由于压力不同，这片淡水区域边缘薄，中间厚，宛如一个透镜体形状，“淡水透镜体”由此而得名。丰富的降雨不仅能够为岛屿带来充足的淡水来源，而且这些淡水能够快速冲刷岛屿土地的盐分。因为永暑岛填岛材料是海底砂砾，拥有大量盐分，经过雨水冲刷，盐分很快被雨水冲刷干净，为岛屿形成地下淡水资源提供条件。
面积
还必须具备的另一个条件，就是这个“淡水容器”要有一个足够大的容器开口去承接雨水从而转化为地下水。这就要求岛礁的面积要达到一定规模，很多南海岛礁由于陆地面积过小，无法积累足够的雨水，永暑岛面积接近2.8平方公里，“淡水透镜体”的形成宽度已经满足要求。
需要注意的是：永暑岛有了淡水资源，但并不是取之不尽的，因为“淡水透镜容器”里的淡水都来源于雨水收集，而且这个淡水透镜体的体积是随着降水、抽水流失的变化而变化。降雨时，透镜体得到回补，厚度增大，储量增加；抽水和流失时厚度减小，储量变少。过量使用地下淡水会使得地下咸水层的水平面上升，井里打上来的水就会变成咸水。若地下咸水层的水平面持续上升，就有可能产生海水倒灌的现象。
永暑岛发现淡水意义
对于一个海岛来说，最重要的资源就是淡水。永暑岛“淡水透镜体”的存在，让永暑岛从最初的永暑礁一角，一举建设成为一座小型海上城市，永暑岛担负着南海桥头堡的角色，这里不仅是我国未来南海军事保障基地，还是深入南沙的补给运转中心。而地下淡水资源的发现，更是补齐了海岛水资源缺乏的短板。
试题演练
（2020·全国I）利用大型挖泥船将海底岩石搅碎，并将碎石和泥沙一起吹填造地，成为在海中建设人工岛的主要方式。图3示意人工岛地下淡水分布。据此完成 1～2题。
图3
1.参照图3，在造岛物质满足水渗透的前提下，人工岛形成并保持相对稳定的地下淡水区的 条件是
①降水充沛且季节分配均匀
②降水充沛且季节集中
③人工岛足够长
④人工岛足够宽
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
2.人工岛的地下淡水一般不作为日常生产生活水源，主要因为其
A.取水难度大 B.开采周期长 C.水质较差 D.储量较少
答案：1.B 2.D
解析：
1.“在造岛物质满足水渗透的前提下，人工岛形成并保持相对稳定的地下淡水区的 条件是”渗漏说水源来自地面（降水）；相对稳定说明降水充沛且季节分配均匀；人工岛长则狭窄，汇水面积小，淡水少，两侧海水易入侵，且雨水容易汇入海中。宽，汇水面积大，便于储存，淡水量多，且能防止海水入侵。
2.人工岛这么难度大的建设都不在话下，取点水就更不是问题；水质差，饮用、灌溉可能难度大，但是洗洗马路什么的还不成问题，再说，说水质差没有依据（大气降水，人类活动又少）；过度使用岛上淡水资源，会引起海水倒灌，使岛屿上水体盐多上升，严重的话，海水入侵可能改变土体结构，引发地陷的问题。
（2020·安徽淮北一中高三）永暑礁位于南沙群岛，近年来经过大规模吹沙填海形成约3平方千米的岛后，当地发现了可以直接饮用的地下淡水资源。永暑岛出现地下淡水资源的主要原因是“淡水透镜体”的作用，即因咸、淡水的密度差异导致地下淡水漂浮在咸水之上，中央厚、边缘薄，宛如透镜体形状。下图示意“淡水透镜体”的原理。据此完成下面小题。
3．当地地下淡水的补给来源主要为
A．大气降水 B．地下咸水过滤
C．海水淡化 D．陆地淡水调入
4．吹沙填海对当地出现淡水资源的积极作用包括
①陆地面积扩大增加了当地降水量
②提供了足够大的集水面积
③砂石的集中堆砌减弱了海水渗入
④砂石可过滤海水中的盐分
A．①② B．①④ C．②③ D．⑧④
5．虽然有“淡水透镜体”的作用，但当地淡水资源仍然非常缺乏，其主要原因是
A．气候干旱，降水少
B．面积小，储存淡水条件较差
C．植被茂密，蒸腾强
D．重化工业发达，水污染严重
答案：3．A 4．C 5．B
解析：
3．据材料可知，“淡水透镜体”大规模吹沙填海形成约3平方千米的永暑岛后开始起作用，促使大气降水通过下渗转变为地下淡水资源，A合理，B、C、D三个选项材料中没有信息可以说明，也不符合客观实际。故选A。
4．据图文材料可知，大规模吹沙填海扩大了陆地面积，使大气降水下渗增多，从而引发“淡水透镜体”作用；集中堆砌的砂石一定程度上能够减弱海水渗入程度，但是无法过滤海水中的盐分，当地降水量也不会因陆地面积扩大而增加，②③正确。故选C。
5．永暑岛位于南沙群岛，属于热带季风气候，年降水量大，A错误；近年来经大规模吹沙填海后，永暑岛的面积也仅仅约3平方千米，缺乏足够的淡水储存空间，B正确；C、D都不符合当地客观实际。故选B。
（2020·四川高三） 珊瑚岛的地下淡水漂浮于地下咸水之上，中央厚，边缘薄、宛如透镜体形状存在（见下图），形成了海岛独特的地下淡水资源——淡水透镜体。它是珊瑚岛上十分重要的淡水资源，具有重大的社会、生态价值。但一般的珊瑚岛礁因雨水下渗时间不足难以形成淡水透镜体。据此完成下面小题。
6．淡水透镜体能够漂浮于地下咸水之上，是基于
A．密度差异 B．水位高低
C．地质构造 D．岛屿形状
7．与淡水透镜体的形成无关的因素是
A．气候特征 B．岛屿面积
C．地质状况 D．海浪大小
8．珊瑚岛上的淡水透镜体的典型特征为
A．水量大 B．更新慢
C．易破坏 D．水质优
答案：6．A 7．D 8．C
解析：
6．本题考查淡水透镜体中淡水与咸水的差异，结合材料珊瑚岛的地下淡水漂浮于地下咸水之上，说明淡水与咸水相比，淡水的密度小，咸水的密度大，因此在垂直方向上咸水位于下面，淡水位于上面，据此判断A正确；因此与水位高低 、地质构造和岛屿形状没有直接的关系。BCD错误，故选A。
7．本题考查淡水透镜体的成因，结合图示分析，海水透镜体是雨水降落到地面后，经过下渗到地下，地下由于淡水密度低，海水密度高，导致淡水位于海水层以上的一种特殊水体，因此与降水量的多少、岛屿面积（岛屿面积越大，集水面积越大，淡水透镜体的范围越大），地质状况（地质结构是否有利于储水）等有关，与海浪大小无关，ABC正确，D错误，故选D。
8．本题考查海水透镜体的特点，结合前面分析，珊瑚岛由于面积小，储水区域有限，导致淡水透镜体水量小，A错误；淡水透镜体直接由降水补给，更新速度快，B错误； 淡水透镜体底层为咸水，易受影响，水质较差，且容易遭到破坏，D错误，C正确，故选C。
9．阅读下列图文材料，结合所学知识回答以下问题。
材料一 南海海域及周边国家示意图。
材料二 2012年7月24日，海南省三沙市成立，下辖西沙、中沙和南沙群岛的岛礁及其海域。
（1）永兴岛的气候类型为热带季风气候，但永兴岛淡水资源缺乏，试分析永兴岛淡水资源缺乏的原因，并列出该岛获取淡水资源的两种可能方式。（8分）
（2）简述三沙市地理位置的重要性。（4分）
（3）说明新加坡炼油工业布局特点，并分析新加坡发展炼油工业的优势条件。（8分）
答案：
（1）原因：永兴岛是珊瑚岛，面积小，地势低平无河流、湖泊，难以集水；四面环海，陆地上储存淡水（地表水、地下水）的条件差，所以降落到地表的水大部分流入海洋中。（任答两点得4分）
方式：收集雨水；海水淡化；从岛外输水；节约用水；循环用水。（任答两点的4分）
（2）重要性：三沙市是沟通太平洋与印度洋的重要通道（交通要道），是联系亚洲和大洋洲的重要通道。（4分）
（3）特点分布在南部岛屿（或马六甲海峡沿岸），与主要居住区分隔。（2分）
条件：靠近东南亚和西亚石油产区；岛国且扼守马六甲海峡咽喉，海运便利，利于原料的进口和产品的输出；工业基础好，技术先进；地处世界主要航道，过往船只众多，对燃料需求量大（市场广阔）；国家政策支持。（8分）
解析：
（1）淡水缺乏原因有水源性缺水和水质性缺水，对永兴岛来说属水源性缺水。从材料中分析，永兴岛属珊瑚岛，岛上无河流、湖泊，淡水无法储存；陆地面积小，雨水很快汇集，流入海洋
（2）解决淡水资源短缺的办法有开源和节流两种途经。结合永兴岛的情况来说，开源的措施可以通过国家提供资金和技术进口淡水、海水淡化，该岛为热带季风气候，年降水量大，可收集雨水来实现；节流的措施可以通过废水回收，提高水资源的利用率来实现。
（3）观察图，新加坡炼油工业驻澳分布在南部岛屿，因炼油工业会产生严重的环境污染，故与居住区分开。
炼油工业发展的优势条件主要从原料、市场、交通、科技、政策、工业基础等方面分析。新加坡扼守马六甲海峡咽喉，交通运输便利；马六甲海峡主要从西亚运输石油，加之临近东南亚石油产区，原料丰富；马六甲海峡为世界重要海上通道，往来船只多，对能源需求量大；国家政策支持；新加坡炼油工业基础好。
考点：永兴岛淡水缺乏原因；解决淡水短缺的措施；新加坡炼油工业发展的优势条件
10．（2020·四川省绵阳南山中学高三）阅读图文材料，完成下列要求。
南黄海辐射状沙脊群（水下泥沙堆积体）位于现代长江三角洲以北、旧黄河三角洲以南的江苏岸外浅海区，规模巨大。沙脊群由辐聚辐散的潮流将周边泥沙带至该处塑造发育形成， 该区域生物资源丰富，沙脊间的潮汐水道深而稳定。
2010年，“南黄海辐射沙脊群空间开发利用及环境生态评价技术”项目启动，项目之一拟在“东沙”修建超大型人工岛，下图为南黄海辐射状沙脊群示意图。
（1）指出形成该沙脊群泥沙的主要来源。
（2）监测表明，东沙面积缩小，中部淤高，试分析其原因。
（3）分析在东沙修建大型人工岛的优势及面临的困难。
（4）依托该区域海洋资源条件，请你为东沙人工岛的产业开发提出建议。
答案：
（1）旧黄河携带入海的泥沙；现代长江入海泥沙；海岸及海底的侵蚀物。（任答2点）
（2）黄河改道，泥沙来源减少；边缘受海浪侵蚀，面积缩小；部分侵蚀泥沙向东沙内部推移，使中部逐渐淤高。
（3）优势：潮间滩浅且面积较大，建岛相对容易（相对沙脊，填海工程量较小）；距大陆较近，建成后利用方便（建设过程中，便于设备及材料运输）。
困难：多台风、风暴潮等气象灾害，影响工程施工；潮滩环境，淡水资源缺乏。
（4）沙脊间潮汐水道深而稳定，可修建港口，发展航运；区域生物资源丰富， 可发展水产养殖、捕捞及水产加工业；利用海岛发展临港加工贸易产业；利用独特的海岸景观及优质天然环境，发展滨海旅游业。
解析：
（1）其泥沙来源结合该沙脊群的地理位置回答。根据材料“位于现代长江三角洲以北，旧黄河三角洲以南的江苏岸外浅海区”以及“沙脊群由辐聚辐散的潮流将周边泥沙带至该处塑造发育形成”等信息可知，其泥沙来源主要有三方面，一是旧黄河携带入海的泥沙，二是现代长江入海的泥沙，三是海岸及海底的侵蚀物。
（2）面积缩小表明沉积物来源减少，同时外力侵蚀作用加强，中部淤高表明泥沙运移方向发生变化。首先，由于黄河的改道，导致泥沙来源减少，沉积物来源减少，同时，边缘受海浪侵蚀作用，所以面积缩小；其次，根据图中1973～2004年东沙轮廓信息可推测，部分侵蚀泥沙向东沙内部推移，从而使得东沙中部逐渐淤高。
（3）修建人工岛的优势以及面临的困难需要结合图示信息以及区域自然地理环境特点，抓住东沙的地理位置。根据图示信息可知，东沙为潮流浅滩，填海工程量较小，且潮流浅滩的面积较大，同时，东沙距离江苏较近，建设过程中有利于设备和材料的运输，建设完成后人工岛的利用也较为方便。但是，该地位于我国东南沿海地区，多台风、风暴潮等自然灾害，不利于工程施工；同时，该地为潮滩环境，受海洋咸水的影响强，淡水资源缺乏。
（4）该地地理位置优越，根据材料“该区域生物资源丰富，沙脊间的潮汐水道深而稳定”可知，一方面，该区域生物资源丰富，可利用当地的生物资源，发展水产养殖、捕捞及水产加工业；另一方面，该地区沙脊间潮汐水道深而稳定，该地又临近江苏，因此可以可修建港口，发展航运业，同时依托海岛发展临港加工贸易产业等；最后，该区域海岸景观独特，生态环境较好，距离客源市场较近，可发展滨海旅游业。