地下水抽水顯著減少了美國的河流流量

根據(jù)亞利桑那大學水文學家領導的一項新研究，上個世紀的地下水抽取了美國一些河流流量下降的50%。

這項新研究對管理美國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，亞利桑那大學水文和大氣科學助理教授Laura Condon說。“這對我們意味著什么，以及持久的影響是什么?”

康登表示，這是第一項研究過去地下水對整個美國的影響的研究。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。

使用計算機模型，康登和她的合著者，金礦科羅拉多礦業(yè)學院的里德麥克斯韋確定了美國地表水沒有顯著消耗用途的情況，并將其與地表水變化進行了比較，因為開始大規(guī)模地下水開采在20世紀50年代。

科學家們特別關注科羅拉多州和密西西比河流域，并專門研究過去地下水抽水的影響，因為這些損失已經(jīng)發(fā)生。

美國地質調查局計算出20世紀地下水損失為800立方千米，即649萬英畝 - 英尺。這一數(shù)量的水將覆蓋蒙大拿州，愛達荷州，懷俄明州，內(nèi)華達州，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，因為我們已經(jīng)將所有這些水從地下采集出來，這對我們的地表水文行為的表現(xiàn)產(chǎn)生了很大的影響，”她說。“我們可以在我們的模擬中表明，通過取出這些地下水，我們已經(jīng)在美國各地干掉了許多小溪，因為這些河流將由地下水排放。”

康登說，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，包括三葉楊樹最終會死亡。

康登說，地下水通常是陸地水文系統(tǒng)中最慢的一部分，可以從損失中恢復過來。

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

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

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

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

康登表示，僅僅進行一年前后地下水抽水方案，就會從超級計算機中獲得大量的計算能力。

“我們在模型中需要解決大約3200萬個網(wǎng)箱，”她說。

她說，對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，地下水枯竭對植被，溪流和河流的破壞更大。

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

他說，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，我們擔心水的供應很多，并且有許多系統(tǒng)來處理和管理缺水問題，”康登說。“當你搬到東方，那里的東西更潮濕，我們沒有那么多的系統(tǒng)。”