Исследование показывает, что истощение грунтовых вод приводит к затоплению сельскохозяйственных угодий в Калифорнии, и предлагает контрмеры

Пшеничное поле получает воду из насосной системы, перекачиваемой в оросительный канал в южной части долины Сан-Хоакин, недалеко от Бейкерсфилда, Калифорния. Предоставлено: Джон Чакон / Департамент водных ресурсов Калифорнии.

Дно засушливой Центральной долины Калифорнии опускается из-за откачки грунтовых вод для нужд сельского хозяйства, а питьевая вода истощает водоносные горизонты. Новое исследование дистанционного зондирования, проведенное Стэнфордским университетом, показывает, что погружение Земли — или опускание — вероятно, будет продолжаться от десятилетий до столетий, если уровень грунтовых вод перестанет падать. Чтобы перестать тонуть, уровень воды должен подняться.

“Если вы не сможете восстановить этот уровень воды, Земля будет опускаться, может быть, на десятки сантиметров в год, в течение десятилетий. Но если он поднимется, вы можете очень быстро получить вознаграждение. Вы почти сразу же поправитесь”, – сказал Мэтью Лис. доктор философии, студент-геофизик и ведущий автор исследования, опубликованного 2 июня в Исследования водных ресурсов.

Исследование проводится на фоне усиливающейся засухи в ситуации, когда изменение климата смещает шансы в сторону жарких условий с увеличением количества экстремальных осадков. Первые четыре месяца 2022 года ознаменовались самым засушливым началом года в Калифорнии с 1895 года. Уровень водохранилищ настолько низок, что второй год подряд многие ирригационные районы не получают ни одного из своих обычных выделений воды из Проекта Центральной долины, сети водоемов и каналов, находящихся в федеральном управлении, которые несут воду примерно на 3 миллиона акров сельскохозяйственных угодий.

«Существует настоятельная необходимость лучше понять основные механизмы, которые контролируют корреляцию между уровнем воды и деформацией поверхности», — сказала старший автор исследования Розмари Найт, профессор геофизики Стэнфордской школы наук о Земле, энергетике и окружающей среде. и старший научный сотрудник Стэнфордского института окружающей среды Вудса.

устойчивое управление

Исторически сложилось так, что сокращение запасов поверхностных вод привело к тому, что фермеры сильно зависели от грунтовых вод для орошения в Центральной долине. В этом районе производится около четверти продуктов питания страны, и в настоящее время ему принадлежит большая часть из 21 бассейна подземных вод, которые классифицируются как значительно чрезмерно расширенные в соответствии с Законом Калифорнии об устойчивом управлении подземными водами 2014 года или SGMA.

Закон требует, чтобы местные водные агентства сбалансировали забор и отложение подземных вод к 2040 году. В соответствии с SGMA агентства также должны составлять планы мониторинга и решения проблемы оседания земли, которое может нанести ущерб инфраструктуре и уже снизило пропускную способность важных акведуков и каналов.

«Эта кажущаяся неподвижной твердая поверхность, на которой мы живем, на самом деле является движущимся, динамичным организмом, который постоянно меняется. Эти изменения влияют на нашу жизнь гораздо больше, чем большинство из нас осознает», — сказал Лис. «Эта проблема с посадкой — отличный тому пример».

Первый раунд планов устойчивого управления, введенный в прошлом году, во многих случаях не смог справиться с упадком. Департамент водных ресурсов Калифорнии поручил агентствам до июля 2022 года устранить недостатки, такие как отсутствие информации об инфраструктуре, потенциально подверженной риску из-за оседания земли, недостаточность доказательств, демонстрирующих связь между уровнем грунтовых вод и оседанием земли, а также недостаточность исторической информации о земле. проседание.

Найт, который является профессором Джорджа Л. Харрингтона в Стэнфордском университете Земли, сказал.

Предотвратить утопление в будущем

Новое исследование имитирует 65-летнее опускание около города Хэнфорд в долине Сан-Хоакин, которая примерно составляет южную половину обширной Центральной долины. Основываясь на исследовании, опубликованном Найтом и Райаном Смитом, доктором философии, в 2019 18 году, моделирование объединяет спутниковые данные о посадке, записи частных скважин и измерения уровня воды, относящиеся к 1950-м годам, для создания физической модели недр области. , Включая слои крупнозернистых отложений и грязи, которые накапливаются, как губка давления, по мере падения уровня воды.

Местные водные агентства и заповедники предоставили каротажные журналы и измерения уровня воды и помогли определить исследовательские вопросы для устойчивого управления в будущем. Местные администраторы, имеющие многолетний опыт наблюдения за подъемом и падением уровня воды в изучаемом районе во влажные и засушливые периоды, также помогли ученым обнаружить ошибки в данных на ранних итерациях модели. «Партнерство с людьми из местных агентств сделало это исследование возможным», — сказал Найт. «Данные, которые они предоставили, и их знание системы были важны».

В соответствии с моделированием и наблюдениями, проведенными в тщательно наблюдаемой западной половине долины Сан-Хоакин в 1970-х годах, результаты показывают, что более толстые глины по всей долине будут продолжать уплотняться в течение десятилетий или столетий после стабилизации уровня воды в водоносных горизонтах региона. «Это важное замечание», — написали авторы, поскольку планы устойчивого управления, представленные для изучаемой территории, предполагают, что стабильных уровней воды на недавних минимумах будет достаточно для предотвращения наводнений в будущем. «Это предположение неверно», — сказал Найт. Проседание грунта замедлится только в том случае, если отложения в водоносных горизонтах — от дождя, стока или проектов пополнения водоносных горизонтов — начнут переполнять водозаборы.

Новое моделирование также показывает, что давление в самом глубоком слое системы подземных вод стало причиной более 90% просадок в изучаемой области за последние 20 лет. «Если вас беспокоит только погружение земли, вам лучше качать воду с мелководья, чем с глубины», — сказал Лис.

Хотя исследование сосредоточено на относительно небольшой территории, авторы говорят, что результаты, вероятно, отражают регионы проседания по всей долине Сан-Хоакин, и методология может быть применена для понимания проседания в аналогичных системах водоносных горизонтов по всему миру.


Исследования связывают затопленные земли с районами с высоким спросом на грунтовые воды


Дополнительная информация:
Мэтью Лис и др., Разработка и применение одномерной модели давления для понимания 65-летнего проседания в долине Сан-Хоакин, Исследования водных ресурсов (2022). дои: 10.1029/2021WR031390

Представлено Стэнфордским университетом

цитата: Исследование показало, что истощение грунтовых вод приводит к опусканию сельскохозяйственных угодий в Калифорнии, и предлагает контрмеры (2022 г., 2 июня). HTML

Этот документ защищен авторским правом. Несмотря на добросовестное использование в целях частного изучения или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

Leave a Comment