Запас подземных вод
Резервирование подземных вод – это механизм управления водными ресурсами, предназначенный для повышения надежности водоснабжения. [1] Грунтовые воды могут быть созданы путем использования обезвоженного водоносного горизонта для хранения воды в годы, когда выпадают обильные осадки . Затем его можно перекачивать и использовать в те годы, когда нет избытка воды. [1] Люди могут управлять использованием подземных вод на благо общества посредством покупки и продажи прав на подземные воды. недостаточно В первую очередь следует использовать поверхностные воды, а затем, когда поверхностных вод для удовлетворения спроса, будут использоваться подземные воды. [2] Подземные воды снизят риск зависимости от поверхностных вод и максимизируют ожидаемый доход. [2] Существуют нормативные системы восстановления и хранения водоносных горизонтов накопительного типа, которые при закачке в него воды дают право на ее последующий отбор. [2] Резервирование подземных вод было внедрено в полузасушливых и засушливых юго-западных районах США, поскольку именно здесь существует наибольшая потребность в дополнительной воде. [2] Общая цель состоит в том, чтобы перевести воду из низкоценного использования в высокоценное, объединив покупателей и продавцов. [2]
Концепции хранения подземных вод
[ редактировать ]Берег представляет собой водоносный горизонт, используемый в качестве подземного резервуара для хранения, и пополнение запасов воды приводит к увеличению объема воды, хранящейся в водоносном горизонте, и повышению уровня воды. [2] В случае отвода произойдет снижение уровня воды. [2] Количество воды зависит также от нескольких других факторов, включая откачку подземных вод другими пользователями, утечки и естественное пополнение. [2] Пополнение запасов воды путем внесения или закачки воды увеличивает объем воды, и тогда часть воды будет использована в будущем. [2] Это можно рассматривать как вход воды минус выпуск, равный изменению запасов воды. [2]
Другим аспектом является гидрология , которая представляет собой разницу между динамической и статической реакцией на пополнение и абстракцию. [2] Уровень воды в колодце будет повышаться или падать во время подпитки и восстановления. [2] После прекращения подпитки и восстановления уровни воды возвращаются к фоновым уровням, и одной из основных проблем является изменение статических уровней воды после исчезновения динамической реакции от подпитки или восстановления. [2]
Могут возникнуть некоторые технические проблемы с реакцией водоносного горизонта, связанной с управлением пополнением и восстановлением. [2] Если водоносный горизонт гидравлически связан с водоемом на поверхности, уровень грунтовых вод увеличивается в результате управляемого пополнения. [2] Это может увеличить скорость разгрузки или уменьшить объем индуцированной подпитки, и оба этих фактора заставят воду покинуть бассейн. [2] Пополнение и восстановление могут также повлиять на боковой и вертикальный поток грунтовых вод в водоносный горизонт. [2] Между объемом воды и изменением объема хранения не всегда существует однозначное соответствие. [2]
Методы
[ редактировать ]Накопление подземных вод осуществляется двумя способами: путем замещающего и прямого пополнения. [1] Вместо подпитки вода накапливается за счет использования поверхностных вод «вместо» откачки грунтовых вод, тем самым сохраняя равное количество воды в бассейне подземных вод. [1] Вместо подпитки используются возобновляемые поверхностные воды, используемые для орошения сельскохозяйственных угодий вместо использования обычных грунтовых вод. [3] Это помогает сэкономить больше грунтовых вод, поскольку вода остается в водоносном горизонте и может быть использована позже. [3] Прямое пополнение запасов воды позволяет ей просачиваться непосредственно в хранилище в бассейне подземных вод. [1] При прямом подпитке он затопляет территорию, так что вода просачивается сквозь землю и попадает в водоносные горизонты . [3] Затем вода откачивается, когда потребность в ней возрастает, с использованием восстановительных скважин. [3]
Плюсы и минусы
[ редактировать ]Есть некоторые недостатки в извлечении этих подземных вод. По мере того как грунтовые воды забираются из-под поверхности, земля над ней оседает. [4] Такое оседание земли, известное как проседание, может привести к разрушению дорог и фундаментов зданий, а также к разрыву водопроводных, канализационных и газопроводов. [4] Этот метод еще не прошел должных испытаний, поэтому может иметь некоторые негативные последствия для окружающей среды. Вода является общественным ресурсом, и это может привести к тому, что водоснабжение станет частной отраслью. [5]
Резервуар подземных вод можно сравнить и противопоставить использованию поверхностных резервуаров. Резервуар подземных вод имеет много преимуществ по сравнению с использованием поверхностных резервуаров. Строительство и хранение этих проектов обходятся не так дорого, как в случае с поверхностными резервуарами, а то и больше. [6] Банка окажет меньшее воздействие на окружающую среду, чем поверхностный резервуар. [6] Вода, находящаяся в берегу, больше не будет подвергаться испарению , но в водоемах теряется несколько футов воды в год. [6] Его надежнее использовать, когда климат меняется, и он может лучше реагировать на сезонные изменения и управлять водой, чем поверхностные водоемы. [6]
Есть также некоторые недостатки в хранении подземных вод над поверхностными водоемами. Для восстановления воды требуются энергетические затраты, и эти затраты обычно превышают расходы на водохранилища. [6] Также имеется насосная мощность, и когда спрос меняется в течение года, производительность может быть ограничена. [6]
Не все подземные воды используются при продаже. Некоторые подземные воды изучаются на предмет их пользы. В настоящее время изучаются системы хранения подземных вод и водоносных горизонтов для борьбы с наводнениями во время сильных осадков. [7]
Подземные воды торгуются во многих регионах. Торги есть даже в США. Город Сан-Антонио , штат Техас, является крупнейшим городом в Соединенных Штатах, муниципальное снабжение которого зависит исключительно от подземных вод. [7]
Целесообразность пополнения подземных вод на сельскохозяйственных землях
[ редактировать ]Успешных попыток создания запасов подземных вод на сельскохозяйственных землях было проведено не так много, поскольку земля обычно находится в частной собственности. [8] Владельцы должны быть в курсе практики хранения подземных вод, зная, какие риски и передовой опыт влекут за собой. [8] Было проведено исследование с целью найти индекс накопления подземных вод в сельском хозяйстве (SAGBI), который оценивает пригодность почвы для использования запасов подземных вод в Калифорнии . [8] Существует пять факторов, определяющих возможность пополнения подземных вод на сельскохозяйственных землях: глубокая просачивание, время пребывания в корневой зоне, топография , химические ограничения и состояние поверхности почвы. [8] Пять факторов были смоделированы с использованием данных цифрового исследования почвы Службы охраны природных ресурсов Министерства сельского хозяйства США (USDA-NRCS). [8]
Что касается коэффициента глубокого просачивания, то высокая скорость проникновения воды через профиль почвы в нижележащий водоносный горизонт является ключом к успешному накоплению подземных вод. [8] Это становится более важным во время наводнения, поскольку его можно использовать в качестве основного источника воды. [8] Он обусловлен насыщенной гидравлической проводимостью ограничивающего слоя. [8] Насыщенная гидравлическая проводимость измеряет проницаемость почвы, когда почва насыщена. [8]
При рассмотрении фактора времени пребывания в корневой зоне было обнаружено, что длительное пребывание в условиях насыщения корневой зоны может нанести ущерб многолетним культурам. [8] Если почва вызывает распускание почек, более вероятно, что урожай будет поврежден. [8] Большинство сельскохозяйственных культур не способны выдерживать длительные периоды насыщения корневой зоны. [8] Время пребывания в корневой зоне оценивает вероятность наличия достаточно хорошего дренажа внутри корневой зоны после подачи воды. [8]
Топография земли для распределения воды по полям дает наилучшие результаты, когда топография ровная. [8] Ровная топография работает лучше всего, потому что она лучше удерживает воду на ландшафте, что позволяет проникать на большие площади. [8] Инфильтрация уменьшает затопление и сводит к минимуму эрозию стоками. [8]
Фактор химического ограничения связан с засоленностью , которая представляет угрозу устойчивости сельского хозяйства и подземных вод. [8] Этот фактор был определен электропроводностью (EC) почвы, которая измеряет засоление почвы . [8] Самая лучшая почва имеет самый низкий уровень засоления. [8] В почве также присутствуют пестициды и нитраты, но их невозможно оценить из-за зависимости от истории управления. [8]
Фактор состояния поверхности заключается в том, что насыпь в результате распространения паводка может изменить физическое состояние поверхности почвы. [8] Пределы инфильтрации могут быть обусловлены качеством и глубиной воды, что может привести к разрушению агрегатов, образованию физических корок и уплотнению. [8] Для определения состояния почвы учитывались два фактора: коэффициент эрозии почвы и коэффициент поглощения натрия (SAR). [8]
Чтобы определить целесообразность создания резервуаров подземных вод, каждому из пяти факторов был присвоен вес в зависимости от его значимости, а затем был рассчитан показатель SAGBI. [8] Веса составляли 27,5% глубокая перколяция, 27,5% время пребывания в корневой зоне, 20% топография, 20% химические ограничения и 5% состояние поверхности. [8] Из 17,5 миллионов акров обследованных сельскохозяйственных угодий только 5 миллионов акров были признаны почвами отличной, хорошей и умеренно хорошей пригодности. [8]
Резервирование подземных вод в сельском хозяйстве может быть связано с финансовым риском, который может привести к потере урожая, поэтому в конечном итоге потери могут превысить выгоды от экономии воды. [8] Внедрение этой практики потребует поддержки для защиты производителей от риска неурожая. [8]
Система учета подземных вод
[ редактировать ]Система учета отслеживает пополнение и забор запасенной воды и может включать рыночную систему резервирования запасов воды. [2] Вкладчики могли получить кредиты на пополнение запасов воды, которые впоследствии можно было использовать для получения воды из банка. [2] Тогда можно было бы создать банковскую систему, позволяющую торговать кредитами. [2] Система учета водного банка преследует несколько целей: отслеживать запасы и заборы воды, а также контролировать количество, сроки и место забора воды участниками. [2] Если грунтовые воды не регулируются, существует больше шансов на фрирайд и чрезмерное использование . [2] Для продолжения работы системы необходима устойчивость системы, иначе не было бы смысла ее использовать. [2]
Используемый метод учета – это метод двойной записи, поэтому каждая транзакция записывается как дебет и кредит на отдельных счетах главной книги . [2] Это также позволяет отслеживать запасы на счетах активов и претензии на запасы на счетах владения. [2] Отложения возникают, когда в водоносном горизонте хранится больше воды, чем должно быть. [2] Пополнение запасов воды участником будет являться кредитом на счете участника и обязательством на счете банка. [2] Чтобы банк был успешным, оба реестра должны быть сбалансированы, поэтому право на воду на счетах участников должно быть равно количеству воды, которое может быть восстановлено из системы. [2] Если право на воду превышает обязательства, то банк неплатежеспособен, и это станет проблемой, когда произойдет засуха. [2]
Есть некоторые проблемы, которые могут возникнуть при использовании этой системы учета водных ресурсов. Эти проблемы были оценены для банка подземных вод бассейна Лас-Посас, и Агентство по управлению подземными водами Фокс-Каньона (FCGMA) обладает юрисдикцией над проектом. [2] В FCGMA сообщили, что накопление кредитов у банков увеличивается. [2] Что может случиться, так это то, что накопленные кредиты могут превысить годовой уровень забора. [2] Объем накапливаемых кредитов превышает количество воды, которое можно забрать за короткий период времени. [2] Это создаст угрозу региональным ресурсам подземных вод или даже понижения уровня грунтовых вод, оседание земель и вторжение морской воды. [2]
Нормативно-правовая база
[ редактировать ]Банковским системам необходим регулирующий контроль над бассейном, чтобы обеспечить норму водозабора и гарантировать, что другие участники не будут извлекать слишком много хранимой воды. [2] Лучшим сценарием было бы, чтобы владелец банка или участники были основными пользователями, гарантирующими контроль над абстракциями. [2] Если это не так, то должен быть другой способ контролировать количество и количество происходящих абстракций. [2] Должно быть ясно, кто имеет приоритет над хранимой водой, чтобы при ограничении забора воды было известно, кто получит воду первым. [2] Могут возникнуть проблемы, когда несколько организаций обладают юрисдикцией над проектом, и это может вызвать нормативные и организационные проблемы. [2] Существуют некоторые общепринятые правила, а также многие вопросы решаются с помощью государственных концепций. [2] Одним из основных требований является необходимость принятия мер, чтобы хранимая вода не забиралась другими пользователями, не участвующими в системе. [2] Эти структуры полагаются на знания гидрогеологии , чтобы определить успех системы, и системы должны предоставлять преимущества, чтобы доказать, что их стоит создавать. [2]
Экономика
[ редактировать ]Различные проекты могут стать экономически эффективными за счет максимизации выгод от ограниченного ресурса (воды). [9] Чтобы максимизировать эффективность, пользователям необходимо найти, где предельные издержки равны предельной выгоде . [9] Важно, чтобы предложение равнялось спросу, как показано на рисунке ниже. Использование воды становится отрицательным внешним эффектом , когда существует конкуренция и права собственности не определены четко. [9] Способ устранения некоторых негативных внешних эффектов заключается в введении налога на ресурс для увеличения предельных издержек. [9] Когда они облагают налогом нужную сумму, пользователь будет использовать ресурс на социально приемлемом уровне. [9] Другой способ повлиять на внешние эффекты – это создать субсидии . Субсидия увеличит предельную выгоду, чтобы достичь социально приемлемого уровня использования ресурса. [9]
Вода не является однородным товаром по нескольким причинам, включая чувствительность к местоположению, времени использования, форме воды и административным мерам. [9] Использование запасов подземных вод может сделать воду более однородным товаром. Это может создать рыночную стоимость, которая увеличит частные инвестиции, увеличивая выгоды. [9] Это также приведет в соответствие предельную выгоду с предельными издержками, в результате чего рынок выйдет на экономически эффективный уровень. [9]
Вода имеет высокие транзакционные издержки и создает рыночные барьеры, которые обесценивают ее использование для общества, ограничивая перераспределение ресурсов. [9] Спрос не меняется, когда существует рыночный барьер, поэтому будет много неприятных людей, если они не получат свою долю воды. [9] Если банк находится в процессе создания, устранение барьеров доступа к рынку может быть частью переговоров, но причиной не обязательно является сам банк. [9] Банкинг подземных вод может снизить транзакционные издержки, поскольку каждому человеку не придется анализировать каждую транзакцию. [9]
См. также
[ редактировать ]- Торговля водой
- Хранение и восстановление водоносных горизонтов : хранение воды в водоносных горизонтах с использованием колодцев.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и Район семитропического водохранилища. Часто задаваемые вопросы. < http://www.semitropic.com/GndwtrBankFAQs.htm >.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с т в v В х и С аа аб и объявление но из в ах есть также и аль являюсь а к ап ак Малива, Роберт Г. «Банки подземных вод: возможности и проблемы управления». Водная политика 16.1 (2014): 144-156. Академический поиск завершен. Веб. 18 ноября 2015 г.
- ^ Jump up to: а б с д «Пополнение и удобства» . www.azwaterbank.gov . Проверено 21 октября 2015 г.
- ^ Jump up to: а б «Бесшовная система инфраструктуры Америки» (PDF) . Национальная геодезическая служба . Архивировано из оригинала (PDF) 7 сентября 2013 г. Проверено 26 января 2014 г.
- ^ «Банки подземных вод – Фонд водного образования» . www.watereducation.org . Проверено 28 сентября 2015 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж mavensnotebook.com http://mavensnotebook.com/the-notebook-file-cabinet/groundwater-banking/ . Проверено 21 октября 2015 г.
{{cite web}}: Отсутствует или пусто|title=( помощь ) [ постоянная мертвая ссылка ] - ^ Jump up to: а б http://www.cpo.noaa.gov/sites/cpo/Projects/SARP/CaseStudies/2013/Russian%20River%20Basin%20CA_Case%20Study%20Factsheet_Extreme%20Weather%20Events_2013-2-6v1.pdf [ пустой URL PDF ]
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с т в v В х и С аа аб О'Грин, AT (апрель 2015 г.). «Индекс пригодности почвы определяет потенциальные области для накопления подземных вод на сельскохозяйственных землях» . Калифорнийское сельское хозяйство . 69 (2): 75–84. дои : 10.3733/ca.v069n02p75 . S2CID 53658437 – через факультет сельского хозяйства и природных ресурсов Калифорнийского университета.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м Контор, Брайс (август 2009 г.). «Накопление подземных вод и совместное управление подземными и поверхностными водами в верхнем бассейне реки Снейк в Айдахо». Отчет о техническом завершении работ Института исследований водных ресурсов штата Айдахо .