Тихий океан — один из самых уязвимых регионов мира, где усиливаются циклоны, засухи и подъём уровня моря. Теперь он сталкивается с новой угрозой — растущей опасностью для запасов пресной воды.
Эксперты по гидрологии из Университета Флиндерса призывают срочно изучить, как в регионе происходит добыча пресной грунтовой воды с помощью буровых полей. В новом исследовании, опубликованном в журнале Journal of Hydrology, говорится, что нынешние методы могут оказаться неэффективными в условиях меняющегося климата, что ставит под угрозу долгосрочную водную безопасность уязвимых островных сообществ.
«На этих атоллах находится самая угрожаемая пресная грунтовая вода на Земле, и от неё зависят некоторые из самых удалённых сообществ», — говорит соавтор исследования профессор Адриан Вернер.
Инфильтрационные галереи
Многие тихоокеанские острова добывают пресную воду из-под земли, устанавливая горизонтальные или наклонные перфорированные трубы, подключённые к водозаборной скважине и насосу. Эти системы, известные как инфильтрационные галереи, забирают пресную грунтовую воду с небольшой глубины, минимизируя риск проникновения солёной воды под тонкими подземными линзами пресной воды, толщина которых обычно составляет от 3 до 21 метра. Конструкция, строительство и эксплуатация должны быть точными, чтобы избежать попадания морской воды в водоснабжение острова.
Авторы статьи отмечают: «Несмотря на длительное использование, конструкция инфильтрационных галерей описана в основном в отраслевых отчётах, и поэтому опубликованные руководства по их строительству отстают от текущей практики примерно на 30 лет».
Недавний семинар с участием операторов галерей со всего Тихого океана прошёл на атолле Киритимати (Кирибати), чтобы обобщить новые сведения о конструкции, эксплуатации и производительности инфильтрационных галерей.
Хотя инфильтрационные галереи обеспечивают жизненно важные запасы воды на нескольких атоллах — от Киритимати и Бонрики в Кирибати до острова Лифука в Тонге и Кокосовых островов — не хватает информации об оптимальной компоновке инфильтрационных галерей, характеристиках труб и скорости откачки.
«На некоторых островах Тихого океана фактически регистрируется повышение солёности во время прилива и понижение во время отлива, — объясняет Вернер. — Вот насколько узки границы для эксплуатации этих систем. Если вы поместите горизонтальную скважину слишком глубоко и будете слишком близко к солёной воде, вы заберёте солёную воду. Если вы поместите её слишком мелко во время отлива, она будет сухой, и вы не сможете извлечь никакой воды».
Обучение у местных жителей
В ответ на эти проблемы специальная исследовательская группа из Национального центра исследований и подготовки кадров по подземным водам (NCGRT) при Университете Флиндерса, возглавляемая Вернером и доктором Амиром Джазайери, была привлечена Тихоокеанским сообществом (SPC) для устранения пробелов в исследованиях и оценки эффективности инфильтрационных галерей на тихоокеанских островах.
«Люди преодолевают различные сложные ситуации с помощью собственных инноваций, и многие из них не попадают в международную литературу, поэтому мы хотели собрать эту информацию и объединить её в одном месте», — говорит Вернер.
Вернувшись в Университет Флиндерса, команда объединила передовые компьютерные модели с физическими лабораторными экспериментами в Лаборатории песчаных резервуаров, чтобы глубже понять, как работают инфильтрационные галереи в различных условиях, таких как колебания приливных сил и изменения солёности.
Не только для Тихого океана
«Идеи, полученные при применении инфильтрационных галерей на тихоокеанских атоллах, открывают возможности для более широкого применения в континентальных водоносных горизонтах, особенно для захвата подводной разгрузки пресной грунтовой воды, которая в противном случае теряется из-за смешения с морской водой, и для смягчения интрузии морской воды», — говорит Вернер.
Это исследование подчёркивает потенциал тихоокеанских инноваций для революции в управлении водными ресурсами в глобальном масштабе. Учитывая, что изменение климата приводит к постоянно меняющимся экстремальным условиям, совершенствование этих методов может оказаться важным для защиты прибрежных водоносных горизонтов и обеспечения устойчивых запасов пресной воды в будущем.