加利福尼亞能否更好地利用冬季風(fēng)暴來補(bǔ)充其含水層

加州對(duì)氣候變化的總體長期預(yù)測(cè)加劇：干旱更加頻繁，多年來間歇性地中斷，大風(fēng)暴帶來的降雨速度比水基礎(chǔ)設(shè)施能夠處理得更快。

這種兩極天氣將對(duì)該州500億美元的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)以及儲(chǔ)存和分配水的水庫，運(yùn)河和渡槽的精心設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。建立用于灌溉和防洪的系統(tǒng)必須適應(yīng)更多的保護(hù)。“ 氣候變化的影響使得加利福尼亞州如何管理水資源需要大規(guī)模改變，”州水資源部在2018年6月的一份白皮書中寫道。

在干旱期間，農(nóng)民和市政當(dāng)局抽取地下水來增加稀疏的地表供應(yīng)。經(jīng)過近一個(gè)世紀(jì)的大量使用，許多含水層嚴(yán)重枯竭。加利福尼亞州長達(dá)五年之久的法律規(guī)定了地下水盆地即將到來的時(shí)刻：2020年，可持續(xù)發(fā)展計(jì)劃應(yīng)該來自管理嚴(yán)重枯竭含水層的機(jī)構(gòu)。他們必須找到更多的水來支撐含水層或者不再使用農(nóng)田。法律 - 可持續(xù)地下水管理法案(SGMA)正開始受到影響。加州公共政策研究所2019年的一項(xiàng)研究預(yù)測(cè)，至少有500,000英畝的農(nóng)田將最終閑置。

為了緩解這種痛苦，工程師們正在尋求利用非常規(guī)和笨重的水源：有時(shí)會(huì)在太平洋上爆炸并浸泡加利福尼亞的暴風(fēng)雨。“我們需要捕捉大氣的河流，”加州水務(wù)協(xié)會(huì)前主任蒂姆奎因說。但是，他補(bǔ)充說，“我們沒有合適的運(yùn)輸設(shè)施。沒有足夠的存儲(chǔ)空間來捕獲大氣的河流。” 奎因希望捕獲雨水并將其轉(zhuǎn)移到水生“停車場(chǎng)”，正如他所說的那樣，水可以流回貧瘠的含水層。這有幾個(gè)目的：恢復(fù)枯竭的自然資源，減少地面沉降并為未來的供水提供支持。

法律通過后，包括州和地方水務(wù)機(jī)構(gòu)，非營利組織，農(nóng)民和農(nóng)業(yè)團(tuán)體(如杏仁委員會(huì))在內(nèi)的團(tuán)體正在努力增加補(bǔ)給機(jī)會(huì)。“SGMA是一個(gè)巨大的推動(dòng)因素，”可持續(xù)保護(hù)公司(Sustainable Conservation)執(zhí)行董事阿什利·博倫(Ashley Boren)表示。該公司是一家與該州農(nóng)民和當(dāng)?shù)厮畡?wù)機(jī)構(gòu)合作的非營利組織。“補(bǔ)給的興趣比SGMA之前的要大得多。”

在南部的圖萊里盆地，灌溉區(qū)長期將水引導(dǎo)到特殊的田地上，使其能夠快速滲透并補(bǔ)給含水層?，F(xiàn)在，“Tulare灌溉區(qū)總經(jīng)理Aaron Fukuda表示，”我們不是堅(jiān)持原來的充電計(jì)劃，而是積極充電。“ “如果有人可以指出一英尺一英尺，一英尺的洞，我就會(huì)把水放進(jìn)去。”

“而不是堅(jiān)持原來的充電計(jì)劃，我們正在積極地充電。如果有人可以指出一英尺一英尺一英尺的洞，我就會(huì)把水放進(jìn)去。”

Boren的可持續(xù)保護(hù)同事Daniel Mountjoy表示，在過去70或80年間，中央山谷有超過1.2億英畝 - 英尺的地下水被“抽出加利福尼亞含水層”。他補(bǔ)充道，“我認(rèn)為它是一座已建成的巨型地下水庫。” 如果你考慮建造一個(gè)水庫的成本“ - 以及環(huán)境許可的成本 - 當(dāng)我們能夠獲得1.2億英畝 - 英尺的容量時(shí)，我們?yōu)槭裁匆@樣做呢?”

讓中央山谷再次泛濫

如何進(jìn)入大氣的河流?請(qǐng)問Helm的Don Cameron，他負(fù)責(zé)管理國王河北叉的Terranova農(nóng)場(chǎng)。自2011年以來，他已經(jīng)淹沒了他的葡萄園。他從DWR補(bǔ)助金中投資了1400萬美元 - 500萬美元，從Terranova投資了另外900萬美元的轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)，這將增加他可以從14立方英尺每立方英尺充入國王含水層的子流域。第二到500 cfs，或每天1,000英畝 - 英尺。(英畝 - 英尺等于大約326,000加侖;加利福尼亞州的平均家庭每年使用一英畝英尺。)

38年來，卡梅倫管理著這個(gè)農(nóng)場(chǎng)，種植了25種不同的作物，從西紅柿，大蒜到釀酒葡萄，最近還有杏仁樹。“我前段時(shí)間注意到地下水位每年下降兩英尺，”他說。“我們意識(shí)到我們需要做點(diǎn)什么。” 他九年前獲得聯(lián)邦農(nóng)業(yè)部自然資源保護(hù)局提供的75,000美元贈(zèng)款時(shí)，他最初為建設(shè)補(bǔ)給基礎(chǔ)設(shè)施所做的努力 - 一條管道，一條運(yùn)河和一個(gè)指定用于補(bǔ)給的地點(diǎn)。這讓他監(jiān)視“我們是否可以在工作景觀上對(duì)地下水進(jìn)行補(bǔ)給 - 淹沒他的田地，無論是那些被淘汰的田地還是那些葡萄藤等永久性作物生長的田地。

“我們開始淹沒釀酒葡萄。我們從2月到6月底開始澆水。鄰居們認(rèn)為我們瘋了，我們毀了我們的葡萄。” 他沒有?，F(xiàn)在他不僅淹沒了葡萄園，還淹沒了堅(jiān)果樹。他與DWR合作，承諾在洪水期采取多余的水以防止下游洪水，并預(yù)留了400英畝作為永久補(bǔ)給場(chǎng)地和1,200英畝以上的季節(jié)性補(bǔ)給。

他的新系統(tǒng)包括一個(gè)大型結(jié)構(gòu)，其門打開，讓水從國王河的北叉運(yùn)送到運(yùn)河，大型泵站從運(yùn)河中提取地表水，加上一個(gè)門打開讓水流出的結(jié)構(gòu)四條新的72英寸管道中的一條進(jìn)入運(yùn)河，前往補(bǔ)給區(qū)。他預(yù)計(jì)能夠以每秒500立方英尺的速度充電，即每天1000英畝 - 英尺，進(jìn)入耗盡的含水層。“我們腳下的存儲(chǔ)容量在200到300萬英畝 - 英尺之間，”他說。“我們腳下的巨大潛力。”

他并不孤單。Del Puerto水區(qū)總經(jīng)理Anthea Hansen也希望利用洪水灌溉大氣河流; 她的地區(qū)與另一個(gè)地區(qū)合作開展了200萬美元的試水項(xiàng)目，以補(bǔ)充含水層。Tulare的Aaron Fukuda幫助運(yùn)營一個(gè)地區(qū)，使用195萬美元的聯(lián)邦補(bǔ)助金中的一部分建設(shè)一個(gè)新的補(bǔ)給池，并研究擴(kuò)大現(xiàn)有補(bǔ)給設(shè)施的方法。在2017年的潮濕年份，他的地區(qū)向愿意將其放回含水層的農(nóng)民提供了廉價(jià)的水。但對(duì)于個(gè)體農(nóng)民而言，建立補(bǔ)給池可能成本很高。據(jù)Fukuda估計(jì)，計(jì)算土地價(jià)格，工程和挖掘成本，輸水管道和法律費(fèi)用，一英畝的補(bǔ)給項(xiàng)目可能需要10萬美元。

對(duì)于尋求創(chuàng)建新充電盆的機(jī)構(gòu)或個(gè)人，斯坦福大學(xué)的一項(xiàng)新研究提供了一種工具。這項(xiàng)研究由地球科學(xué)教授羅斯瑪麗奈特和前博士研究完成。學(xué)生Ryan Smith--現(xiàn)在是密蘇里科技大學(xué)的助理教授 - 可以幫助那些建造補(bǔ)給池避免困擾Friant-Kern運(yùn)河系統(tǒng)的問題。過度抽水使其下方的土地消退，扭轉(zhuǎn)了結(jié)構(gòu)并降低了其容量。該研究表明，地下砂和粘土層的衛(wèi)星和航空遙感組合如何用于預(yù)測(cè)補(bǔ)給如何減少沉降。結(jié)合數(shù)據(jù)源可以創(chuàng)建補(bǔ)給或連續(xù)地下水抽水和下沉之間的聯(lián)系地圖。

充電操作并不新鮮; 多年來，專用的盆地點(diǎn)綴著圣華金河谷和薩克拉門托山谷?？硕骺さ腞osedale-Rio Bravo蓄水區(qū)可追溯至1959年。這些行動(dòng)有助于將2017年圣華金河谷的水補(bǔ)給量提高到650萬英尺 - 一年，就像現(xiàn)在的大氣河流一樣。PPIC報(bào)道，但流入地表水的總量接近3000萬英畝 - 英尺。雖然降雨量和補(bǔ)給量非同尋常，但研究人員表示可能會(huì)有更多的補(bǔ)給。每年平均可提供約500,000英畝 - 英尺的補(bǔ)給潛力 - 約為過度抽水的年平均地下水赤字的四分之一。

州水資源部有一個(gè)計(jì)劃，致力于改善農(nóng)場(chǎng)補(bǔ)給，稱為洪水管理含水層補(bǔ)給，或FloodMAR。DWR的Kamyar Guivetchi表示他們正在與Merced灌溉區(qū)合作，以了解默塞德河流域農(nóng)田可以補(bǔ)給多少水。除此之外，他說，“我們希望擴(kuò)大新項(xiàng)目的足跡”。他看到的障礙超出了基礎(chǔ)設(shè)施。“這不是關(guān)于大型基礎(chǔ)設(shè)施;而是關(guān)于私人，公共和非營利組織之間的大合作”。

斯坦福大學(xué)法學(xué)教授巴茲湯普森專注于移動(dòng)水的問題。“最重要的是，在真正潮濕的年代，我們沒有能力儲(chǔ)存所有可用的水，”他說。法律障礙包括具有120年歷史的特定水量的個(gè)人權(quán)利體系。必須滿足這些必須滿足才能進(jìn)行充電。因此，環(huán)境水輸送的要求必須確保魚獲得足夠的水。最成問題的是：“目前海灣三角洲以北地區(qū)的地表水供應(yīng)量最大，一些最好的儲(chǔ)存地點(diǎn)位于三角洲以南，”他說。只要三角洲是運(yùn)輸瓶頸，就會(huì)限制可存儲(chǔ)的數(shù)量。“

一個(gè)障礙：誰擁有充電水?

鼓勵(lì)農(nóng)民補(bǔ)充能量的一個(gè)因素是，在干旱的年份里，他們可以獲得在潮濕年份存放的水。灌溉區(qū)和地下水可持續(xù)發(fā)展機(jī)構(gòu)對(duì)信貸問題沒有共同的方法。“通過SGMA，每個(gè)機(jī)構(gòu)都將制定自己的規(guī)則，”可持續(xù)保護(hù)的Mountjoy說。“它屬于有權(quán)將其送給農(nóng)民的農(nóng)民或灌溉區(qū)嗎?”

一派思想傾向于集體所有制。“水區(qū)有權(quán)采取水 - 它仍然是灌溉區(qū)，為了所有用戶的利益，”Mountjoy說。第二個(gè)選擇是“給予農(nóng)民捕獲它并賣掉它的權(quán)利.......他們付錢把它放在地上。它現(xiàn)在是他們的。他們可以在干燥的一年將它抽出地面或賣給鄰居。你基本上創(chuàng)造了一個(gè)水市場(chǎng)。“

克恩縣的Semitropic水儲(chǔ)存區(qū)實(shí)踐了這個(gè)變種。“我們的農(nóng)民可以在該地區(qū)的既定計(jì)劃下為”補(bǔ)給水“提供銀行服務(wù)。他們有一個(gè)銀行帳戶供他們使用，”該區(qū)總經(jīng)理Jason Gianquinto說。“我們還沒有決定他們是否可以做任何事情而不是保留它們供自己使用。我不能說你可以將我們的區(qū)域外的水轉(zhuǎn)移到另一個(gè)區(qū)域。”

另一個(gè)策略：當(dāng)風(fēng)暴來臨時(shí)從水庫釋放水

捕獲更多大氣河流的一種方法是允許水壩在預(yù)期風(fēng)暴時(shí)釋放水庫水。運(yùn)行水庫的陸軍工程兵團(tuán)對(duì)于必須保持多少水以及何時(shí)可以釋放水有嚴(yán)格的規(guī)定?，F(xiàn)在，軍團(tuán)正在使用加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校斯克里普斯海洋學(xué)研究所開發(fā)的工具，這些工具可以促進(jìn)所謂的預(yù)測(cè) - 通知油藏作業(yè)。

特洛克灌溉區(qū)使用這些工具。“2017年，當(dāng)我們有過量的水時(shí)，我們能夠知道即將發(fā)生的事情。我們可以開始進(jìn)行洪水前的發(fā)布，”該區(qū)政府事務(wù)經(jīng)理Josh Weimer說。提前釋放，其中一些可以充電，意味著2017年的洪水高度是二十年前類似強(qiáng)風(fēng)暴引起的洪水的25%。

在加利福尼亞州的農(nóng)業(yè)國家，未來無法保證獲得地下水的未來的艱難現(xiàn)實(shí)正在下降.Derry Cameron的鄰居杰里·格拉尼亞尼(Jerry Gragnani)最近賣掉了他的農(nóng)場(chǎng)8,000英畝，保留了3,000英畝的永久性作物，如堅(jiān)果樹木。“沒有充電就沒有未來，”他說。“我不認(rèn)為周圍有一個(gè)農(nóng)民沒有意識(shí)到這一點(diǎn)。我們知道如果你不給水充水，它就會(huì)耗盡。一旦含水層關(guān)閉，它就會(huì)永遠(yuǎn)關(guān)閉。” 他補(bǔ)充說：“現(xiàn)在是出去的好時(shí)機(jī)。”