加利福尼亞能否更好地利用冬季風(fēng)暴來(lái)補(bǔ)充其含水層

加州對(duì)氣候變化的總體長(zhǎng)期預(yù)測(cè)加?。焊珊蹈宇l繁，多年來(lái)間歇性地中斷，大風(fēng)暴帶來(lái)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(kù)，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(lái)增加稀疏的地表供應(yīng)。經(jīng)過(guò)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(zhǎng)達(dá)五年之久的法律規(guī)定了地下水盆地即將到來(lái)的時(shí)刻：2020年，可持續(xù)發(fā)展計(jì)劃應(yīng)該來(lái)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(lái)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(shuō)。但是，他補(bǔ)充說(shuō)，“我們沒(méi)有合適的運(yùn)輸設(shè)施。沒(méi)有足夠的存儲(chǔ)空間來(lái)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(shuō)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(lái)的供水提供支持。

法律通過(guò)后，包括州和地方水務(wù)機(jī)構(gòu)，非營(yíng)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(yíng)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(zhǎng)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。現(xiàn)在，“Tulare灌溉區(qū)總經(jīng)理Aaron Fukuda表示，”我們不是堅(jiān)持原來(lái)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(lái)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(guò)去70或80年間，中央山谷有超過(guò)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(kù)。” 如果你考慮建造一個(gè)水庫(kù)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(wèn)Helm的Don Cameron，他負(fù)責(zé)管理國(guó)王河北叉的Terranova農(nóng)場(chǎng)。自2011年以來(lái)，他已經(jīng)淹沒(méi)了他的葡萄園。他從DWR補(bǔ)助金中投資了1400萬(wàn)美元 - 500萬(wàn)美元，從Terranova投資了另外900萬(wàn)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(guó)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(lái)，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(shuō)。“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(méi)他的田地，無(wú)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(zhǎng)的田地。

“我們開始淹沒(méi)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(méi)有?，F(xiàn)在他不僅淹沒(méi)了葡萄園，還淹沒(méi)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(guó)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(wàn)英畝 - 英尺之間，”他說(shuō)。“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(wàn)美元的試水項(xiàng)目，以補(bǔ)充含水層。Tulare的Aaron Fukuda幫助運(yùn)營(yíng)一個(gè)地區(qū)，使用195萬(wàn)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(wàn)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(wèn)題。過(guò)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(lái)，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(wàn)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(wàn)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(guò)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(shuō)，“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(yíng)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(wèn)題。“最重要的是，在真正潮濕的年代，我們沒(méi)有能力儲(chǔ)存所有可用的水，”他說(shuō)。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(wèn)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(shuō)。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(shuí)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(wèn)題沒(méi)有共同的方法。“通過(guò)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(shuō)。“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(shuō)。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(shuō)。“我們還沒(méi)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(shuō)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(lái)臨時(shí)從水庫(kù)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(kù)水。運(yùn)行水庫(kù)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。現(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(guò)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(shuō)。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(guó)家，未來(lái)無(wú)法保證獲得地下水的未來(lái)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(méi)有充電就沒(méi)有未來(lái)，”他說(shuō)。“我不認(rèn)為周圍有一個(gè)農(nóng)民沒(méi)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(shuō)：“現(xiàn)在是出去的好時(shí)機(jī)。”