加利福尼亞能否更好地利用冬季風暴來補充其含水層

加州對氣候變化的總體長期預測加劇：干旱更加頻繁，多年來間歇性地中斷，大風暴帶來的降雨速度比水基礎設施能夠處理得更快。

這種兩極天氣將對該州500億美元的農業(yè)產業(yè)以及儲存和分配水的水庫，運河和渡槽的精心設計網絡產生深遠的影響。建立用于灌溉和防洪的系統(tǒng)必須適應更多的保護。“ 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，農民和市政當局抽取地下水來增加稀疏的地表供應。經過近一個世紀的大量使用，許多含水層嚴重枯竭。加利福尼亞州長達五年之久的法律規(guī)定了地下水盆地即將到來的時刻：2020年，可持續(xù)發(fā)展計劃應該來自管理嚴重枯竭含水層的機構。他們必須找到更多的水來支撐含水層或者不再使用農田。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年的一項研究預測，至少有500,000英畝的農田將最終閑置。

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：有時會在太平洋上爆炸并浸泡加利福尼亞的暴風雨。“我們需要捕捉大氣的河流，”加州水務協(xié)會前主任蒂姆奎因說。但是，他補充說，“我們沒有合適的運輸設施。沒有足夠的存儲空間來捕獲大氣的河流。” 奎因希望捕獲雨水并將其轉移到水生“停車場”，正如他所說的那樣，水可以流回貧瘠的含水層。這有幾個目的：恢復枯竭的自然資源，減少地面沉降并為未來的供水提供支持。

法律通過后，包括州和地方水務機構，非營利組織，農民和農業(yè)團體(如杏仁委員會)在內的團體正在努力增加補給機會。“SGMA是一個巨大的推動因素，”可持續(xù)保護公司(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民和當地水務機構合作的非營利組織。“補給的興趣比SGMA之前的要大得多。”

在南部的圖萊里盆地，灌溉區(qū)長期將水引導到特殊的田地上，使其能夠快速滲透并補給含水層?，F在，“Tulare灌溉區(qū)總經理Aaron Fukuda表示，”我們不是堅持原來的充電計劃，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，我就會把水放進去。”

“而不是堅持原來的充電計劃，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，我就會把水放進去。”

Boren的可持續(xù)保護同事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”。他補充道，“我認為它是一座已建成的巨型地下水庫。” 如果你考慮建造一個水庫的成本“ - 以及環(huán)境許可的成本 - 當我們能夠獲得1.2億英畝 - 英尺的容量時，我們?yōu)槭裁匆@樣做呢?”

讓中央山谷再次泛濫

如何進入大氣的河流?請問Helm的Don Cameron，他負責管理國王河北叉的Terranova農場。自2011年以來，他已經淹沒了他的葡萄園。他從DWR補助金中投資了1400萬美元 - 500萬美元，從Terranova投資了另外900萬美元的轉移結構，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，卡梅倫管理著這個農場，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。“我前段時間注意到地下水位每年下降兩英尺，”他說。“我們意識到我們需要做點什么。” 他九年前獲得聯邦農業(yè)部自然資源保護局提供的75,000美元贈款時，他最初為建設補給基礎設施所做的努力 - 一條管道，一條運河和一個指定用于補給的地點。這讓他監(jiān)視“我們是否可以在工作景觀上對地下水進行補給 - 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。鄰居們認為我們瘋了，我們毀了我們的葡萄。” 他沒有。現在他不僅淹沒了葡萄園，還淹沒了堅果樹。他與DWR合作，承諾在洪水期采取多余的水以防止下游洪水，并預留了400英畝作為永久補給場地和1,200英畝以上的季節(jié)性補給。

他的新系統(tǒng)包括一個大型結構，其門打開，讓水從國王河的北叉運送到運河，大型泵站從運河中提取地表水，加上一個門打開讓水流出的結構四條新的72英寸管道中的一條進入運河，前往補給區(qū)。他預計能夠以每秒500立方英尺的速度充電，即每天1000英畝 - 英尺，進入耗盡的含水層。“我們腳下的存儲容量在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)與另一個地區(qū)合作開展了200萬美元的試水項目，以補充含水層。Tulare的Aaron Fukuda幫助運營一個地區(qū)，使用195萬美元的聯邦補助金中的一部分建設一個新的補給池，并研究擴大現有補給設施的方法。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民提供了廉價的水。但對于個體農民而言，建立補給池可能成本很高。據Fukuda估計，計算土地價格，工程和挖掘成本，輸水管道和法律費用，一英畝的補給項目可能需要10萬美元。

對于尋求創(chuàng)建新充電盆的機構或個人，斯坦福大學的一項新研究提供了一種工具。這項研究由地球科學教授羅斯瑪麗奈特和前博士研究完成。學生Ryan Smith--現在是密蘇里科技大學的助理教授 - 可以幫助那些建造補給池避免困擾Friant-Kern運河系統(tǒng)的問題。過度抽水使其下方的土地消退，扭轉了結構并降低了其容量。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測補給如何減少沉降。結合數據源可以創(chuàng)建補給或連續(xù)地下水抽水和下沉之間的聯系地圖。

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

州水資源部有一個計劃，致力于改善農場補給，稱為洪水管理含水層補給，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田可以補給多少水。除此之外，他說，“我們希望擴大新項目的足跡”。他看到的障礙超出了基礎設施。“這不是關于大型基礎設施;而是關于私人，公共和非營利組織之間的大合作”。

斯坦福大學法學教授巴茲湯普森專注于移動水的問題。“最重要的是，在真正潮濕的年代，我們沒有能力儲存所有可用的水，”他說。法律障礙包括具有120年歷史的特定水量的個人權利體系。必須滿足這些必須滿足才能進行充電。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)的地表水供應量最大，一些最好的儲存地點位于三角洲以南，”他說。只要三角洲是運輸瓶頸，就會限制可存儲的數量。“

一個障礙：誰擁有充電水?

鼓勵農民補充能量的一個因素是，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)展機構對信貸問題沒有共同的方法。“通過SGMA，每個機構都將制定自己的規(guī)則，”可持續(xù)保護的Mountjoy說。“它屬于有權將其送給農民的農民或灌溉區(qū)嗎?”

一派思想傾向于集體所有制。“水區(qū)有權采取水 - 它仍然是灌溉區(qū)，為了所有用戶的利益，”Mountjoy說。第二個選擇是“給予農民捕獲它并賣掉它的權利.......他們付錢把它放在地上。它現在是他們的。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)造了一個水市場。“

克恩縣的Semitropic水儲存區(qū)實踐了這個變種。“我們的農民可以在該地區(qū)的既定計劃下為”補給水“提供銀行服務。他們有一個銀行帳戶供他們使用，”該區(qū)總經理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)域外的水轉移到另一個區(qū)域。”

另一個策略：當風暴來臨時從水庫釋放水

捕獲更多大氣河流的一種方法是允許水壩在預期風暴時釋放水庫水。運行水庫的陸軍工程兵團對于必須保持多少水以及何時可以釋放水有嚴格的規(guī)定?，F在，軍團正在使用加利福尼亞大學圣地亞哥分校斯克里普斯海洋學研究所開發(fā)的工具，這些工具可以促進所謂的預測 - 通知油藏作業(yè)。

特洛克灌溉區(qū)使用這些工具。“2017年，當我們有過量的水時，我們能夠知道即將發(fā)生的事情。我們可以開始進行洪水前的發(fā)布，”該區(qū)政府事務經理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風暴引起的洪水的25%。

在加利福尼亞州的農業(yè)國家，未來無法保證獲得地下水的未來的艱難現實正在下降.Derry Cameron的鄰居杰里·格拉尼亞尼(Jerry Gragnani)最近賣掉了他的農場8,000英畝，保留了3,000英畝的永久性作物，如堅果樹木。“沒有充電就沒有未來，”他說。“我不認為周圍有一個農民沒有意識到這一點。我們知道如果你不給水充水，它就會耗盡。一旦含水層關閉，它就會永遠關閉。” 他補充說：“現在是出去的好時機。”