怎么登上一座島？

當我們憧憬在海島上享受時，是否思考過這些被無邊大海包圍的小島是如何與外界連接的？無論是跨海大橋的雄偉、海底隧道的神秘、渡輪的悠然，還是航空的便捷，每種交通方式都有獨特的優勢和工程挑戰。讓我們來看看，人類是如何通過工程建設登上一座島的。

地理啟蒙

·七年級地理下“擬定保護生態環境的計劃”

·良好的生態環境是人類社會可持續發展的保證，建設和維護良好的生態環境，與每一個人息息相關，沒有人可以置身事外。

堤路：一條路將島變成半島

連接陸地和島嶼的最直接方法是使用建筑材料在水中堆砌出略高于水面的堤路。古代的堤路，是通過人群或牲畜踩踏泥土層層壓實建成。現代工程中，工程師通常借助圍堰來完成堤路施工，即通過工程手段創造適合施工的環境，然后在其中澆筑混凝土。除了交通用途，堤路還具有防洪、抵御外敵等作用。

堤路能提供穩定的陸地連接，且具有技術簡單、建設成本較低的優勢。這使其成為預算和技術有限時滿足適中交通需求的首選。然而，堤路的缺點也比較顯著：大多數堤路使用不透水材料建成，這將徹底改變水域的水流模式，影響海洋生態系統；同時，堤路阻斷了水路，導致水面失去通航能力。此外，堤路的通行能力較低，難以滿足大規模交通需求；遭遇較大潮汐和海浪時，可能無法正常使用。

我國比較有名的堤路是修建于20 世紀50 年代，連接廈門島與內陸的高集海堤，為廈門島的發展起到了至關重要的作用。隨著時代變遷，海堤對生態環境的影響逐漸顯現，廈門于2012 年正式對高集海堤進行開口改造，廈門島因此也由半島恢復為全島。

跨海大橋：直面風浪的超級工程

跨海大橋與陸地橋功能相近，但設計和建造的標準和難度更高，須面對海洋環境中的水流、臺風、腐蝕等多重考驗。盡管如此，跨海大橋仍是世界上最高效和常見的連接島嶼的交通方式，能夠提供穩定的交通連接，使人和貨物快速方便地往返于海島和大陸之間。

跨海大橋的長度從幾百米到數十千米不等，其主橋通常由航道橋和引橋組成。航道橋跨越航道，允許船舶通過，通常具有較大的跨度，以在橋下提供足夠的凈空和寬度。跨海大橋可能包含若干個航道橋，其設計結合美學和工程學，氣勢磅礴，建成后往往成為地標建筑，通常采用懸索橋、斜拉橋、拱橋等形式。引橋部分由于沒有通航需求，其結構形式更注重經濟性和施工簡易性，因此多選擇簡支梁橋或連續梁橋。引橋的搭建通常是先在水中打樁制造橋墩，再用船將預先制作好的梁跨運至現場拼接起來，使得搭建速度更快，質量更容易控制。（如果想了解更多橋梁知識，你可以去把2023年11期的《科學少年》翻出來看看喲！）

跨海大橋的建造，體現了一個國家的工程技術水平和綜合實力。例如，中國的港珠澳大橋，不僅是世界上最長的跨海大橋，還融合了橋、島、隧道的綜合工程技術，展示了中國在跨海橋梁建設領域的領先地位。

海底隧道：工程難度大，但確實好用

跨海大橋對生態的影響雖有改善，但橋梁的橋墩仍然會改變水流，進而影響海洋生態系統。并且，船舶的高度和承載能力也仍受橋梁高度和跨度的限制。為了徹底解決這些問題，人們想到了把路鋪在海底。

最早的構想可以追溯至1802 年的英法海底隧道計劃。但由于政治、技術和資金等因素，這座隧道直到1994 年才完工，也展現了早期海底隧道建設的復雜性。

海底隧道不僅在通航性能和環境友好方面具有優勢，還不受天氣和海況的影響。無論海面上是狂風暴雨還是冰封嚴寒，海底隧道都能提供穩定、安全的交通連接，確保車輛和人員的順暢通行。

盡管有著諸多優勢，其建設和運營過程依然面臨巨大的挑戰。首先，海底隧道的設計和施工技術要求極高。隧道建設通常需要應對復雜的地質條件，并在深海承受巨大的水壓，這對隧道結構的強度和密封性提出了極高要求。其次，海底隧道是一個復雜的系統，除了確保結構安全外，還需依賴可靠的通風、排水、消防、照明、通信、供電和緊急救援等系統，確保高效、安全運行。

根據不同的施工方法，海底隧道主要分為鉆爆法隧道、盾構隧道和沉管隧道等。鉆爆法是一種傳統施工方法，通過鉆孔爆破巖體形成隧道斷面，然后使用噴射混凝土或錨桿固定支護，最后在內部進行襯砌保證隧道的穩定。

盾構法類似于城市地下隧道的建造，是一種機械化施工方法，利用盾構機同時進行隧道的開挖、支護和襯砌。這種方法速度快、質量可控，但設備投資較高。

沉管法的施工過程是將岸上預制好的隧道管段運輸至現場并放置于開挖好的基槽內，然后對相鄰的管段進行連接和密封，最后對隧道進行回填和加固。這種方法效率高，對環境影響小，但對施工條件和環境的要求較高。

航空：速度快，但運力小

航空是一種高速、靈活的跨海運輸方式。其不受地形限制，能夠跨越較遠的海域，特別適合高價值、緊急或易腐貨物的運輸。

然而，從工程角度來看，在島上建設機場面臨諸多挑戰和限制。首先，島嶼上需要足夠大、穩定且平整的場地修建跑道供飛機起降。其次，機場不僅易受環境影響，還可能破壞島嶼脆弱的生態系統和自然棲息地。此外，當島嶼資源不足時，將足夠的建筑材料運輸到島上也是一大挑戰，尤其是缺乏深水港口的情況下。

相比之下，另一個前沿方案電動垂直起降航空器（eVTOL）運輸顯得更為方便。與傳統的飛機相比，它無需建設龐大的機場和跑道，更適合短距的按需客運和無人貨運服務。目前，世界上首條跨海eVTOL 航線已在我國完成首次飛行，從深圳飛至珠海僅需20 分鐘。

渡輪：來來來，上船就走

渡輪是一種靈活且前期建設成本低的連接方式，最低投入只需一條船和一個簡單的碼頭，而且一旦擁有碼頭，便可與多個目的地連接，實現人員和貨物的多點流動，極大促進當地經濟發展。

渡輪的主要挑戰是受天氣和海況的影響較大。在暴風雨等惡劣天氣下，渡輪可能停航或延誤；海況惡劣時，航行的安全性和舒適性也會大打折扣。此外，渡輪的通行速度較低，世界上最快的渡輪航速也僅為60 節左右（110千米/ 小時）。

渡輪主要應用于短距離島嶼連接，如城市附近的小島，便于日常通勤和旅游；它還適合季節性交通需求，如旅游旺季的高峰需求。此外，渡輪還適用于交通需求較低的區域，滿足偏遠小島居民的出行需求。目前，世界上最繁忙的渡輪航線是位于紐約市的史泰登島渡輪，每年客運量達2200萬人次。

除了這些交通方式，工程師們還在不斷探索其他可能性。比如，水下懸浮隧道，它可以避開復雜的地質結構，對海底生態的影響也更小。目前，挪威正在努力打造世界上首條懸浮隧道，預計在2050 年實現通車。那么，關于登上島的方式，你還有哪些想象呢？