地下水抽水顯著減少了美國(guó)的河流流量

根據(jù)亞利桑那大學(xué)水文學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新研究，上個(gè)世紀(jì)的地下水抽取了美國(guó)一些河流流量下降的50%。

這項(xiàng)新研究對(duì)管理美國(guó)水資源具有重要意義。規(guī)范地下水和地表水使用的法律因州而異。其中一些西部州，其中包括亞利桑那州，分別管理地下水和地表水。

“我們正在試圖弄清楚地下水枯竭實(shí)際上是如何重塑我們的水文景觀的，”第一作者，亞利桑那大學(xué)水文和大氣科學(xué)助理教授Laura Condon說(shuō)。“這對(duì)我們意味著什么，以及持久的影響是什么?”

康登表示，這是第一項(xiàng)研究過(guò)去地下水對(duì)整個(gè)美國(guó)的影響的研究。其他研究人員研究了地下水如何影響地表水，但規(guī)模較小。

使用計(jì)算機(jī)模型，康登和她的合著者，金礦科羅拉多礦業(yè)學(xué)院的里德麥克斯韋確定了美國(guó)地表水沒(méi)有顯著消耗用途的情況，并將其與地表水變化進(jìn)行了比較，因?yàn)殚_(kāi)始大規(guī)模地下水開(kāi)采在20世紀(jì)50年代。

科學(xué)家們特別關(guān)注科羅拉多州和密西西比河流域，并專門研究過(guò)去地下水抽水的影響，因?yàn)檫@些損失已經(jīng)發(fā)生。

美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局計(jì)算出20世紀(jì)地下水損失為800立方千米，即649萬(wàn)英畝 - 英尺。這一數(shù)量的水將覆蓋蒙大拿州，愛(ài)達(dá)荷州，懷俄明州，內(nèi)華達(dá)州，猶他州，科羅拉多州，亞利桑那州和新墨西哥州以及加利福尼亞州的大部分地區(qū)，水深一英尺。

“我們證明了這一點(diǎn)，因?yàn)槲覀円呀?jīng)將所有這些水從地下采集出來(lái)，這對(duì)我們的地表水文行為的表現(xiàn)產(chǎn)生了很大的影響，”她說(shuō)。“我們可以在我們的模擬中表明，通過(guò)取出這些地下水，我們已經(jīng)在美國(guó)各地干掉了許多小溪，因?yàn)檫@些河流將由地下水排放。”

康登說(shuō)，地下水有助于為包括農(nóng)作物在內(nèi)的現(xiàn)有植被提供水源。

水位下降和溪流逐漸減少會(huì)使灌溉作物變得更加困難和昂貴。如果地下水位低于根部，一些原生植被，包括三葉楊樹(shù)最終會(huì)死亡。

康登說(shuō)，地下水通常是陸地水文系統(tǒng)中最慢的一部分，可以從損失中恢復(fù)過(guò)來(lái)。

麥克斯韋說(shuō)：“通過(guò)這項(xiàng)研究，我們不僅能夠重建歷史抽水對(duì)河流枯竭的影響，而且我們還可以在預(yù)測(cè)意義上使用它，以幫助可持續(xù)地管理地下水向前推進(jìn)。”

Condon和Maxwell的文章“模擬蒸發(fā)蒸騰和流量對(duì)大規(guī)模地下水枯竭的敏感性”計(jì)劃于6月19日在Science Advances上發(fā)表。美國(guó)能源部資助了這項(xiàng)研究。

該團(tuán)隊(duì)的計(jì)算機(jī)模型將地下水和地表水映射到一個(gè)0.6英里的廣場(chǎng)網(wǎng)格上，該網(wǎng)格覆蓋了大部分連續(xù)的美國(guó)。該模型不包括沿海地區(qū)，包括所有地下水，最低可達(dá)328英尺(100米) )在地表以下。

麥克斯韋說(shuō)：“我們可以用這些在現(xiàn)實(shí)生活中無(wú)法做到的模型模擬來(lái)做。我們可以問(wèn)，'如果我們根本沒(méi)有抽水怎么辦?有什么區(qū)別?'”

康登表示，僅僅進(jìn)行一年前后地下水抽水方案，就會(huì)從超級(jí)計(jì)算機(jī)中獲得大量的計(jì)算能力。

“我們?cè)谀Ｐ椭行枰鉀Q大約3200萬(wàn)個(gè)網(wǎng)箱，”她說(shuō)。

她說(shuō)，對(duì)降低地下水位最敏感的地區(qū)位于落基山脈以東，最初地下水位較淺，深度為6-33英尺(2-10米)。在這些地區(qū)，地下水和地表水的聯(lián)系更緊密，地下水枯竭對(duì)植被，溪流和河流的破壞更大。

在美國(guó)西部，地下水已經(jīng)很深，因此減少地下水對(duì)地表水沒(méi)有那么大的影響。

他說(shuō)，其他研究表明，中西部地區(qū)的降水量與蒸發(fā)需求量相等 - 意味著植物不需要灌溉 - 正在變得更加干旱。這些是地下水抽取減少地表水的一些地區(qū)。

“在西方，我們擔(dān)心水的供應(yīng)很多，并且有許多系統(tǒng)來(lái)處理和管理缺水問(wèn)題，”康登說(shuō)。“當(dāng)你搬到東方，那里的東西更潮濕，我們沒(méi)有那么多的系統(tǒng)。”