Проседание земель Центральной долины
Центральная долина в Калифорнии оседает , когда грунтовые воды откачиваются быстрее, чем подземные водоносные горизонты успевают пополниться . Центральная долина опускалась ( оседала ) с разной скоростью с 1920-х годов и, по оценкам, опустилась на 28 футов. [1] В засушливые годы долина склонна к ускоренному оседанию из-за добычи грунтовых вод . Калифорния периодически испытывает засухи различной продолжительности и силы.
Центральная долина - это продуктивный сельскохозяйственный регион, зависящий от больших объемов оросительной воды. Этот регион считается засушливым или полузасушливым и зависит от инфраструктуры доставки воды. Центральная долина подвержена чрезмерным наводнениям из-за таяния снегов на окружающем горном хребте Сьерра-Невада весной. Контролируемая система плотин и каналов была построена государственными и федеральными агентствами, чтобы обеспечить постоянный приток воды в долину, прежде всего для поддержки сельского хозяйства. Проект водоснабжения штата Калифорния и Проект Центральной долины - два основных проекта, отводящих поверхностные воды в долину. Эта система помогает предотвратить весенние паводки, а также летнюю и осеннюю нехватку воды.
Фермеры используют для орошения сочетание поверхностных и грунтовых вод . В засушливые годы фермерам подается меньше поверхностной воды, и они полагаются на откачку большего количества грунтовых вод. В Калифорнии существует иерархия прав на воду, в которой те, у кого есть права на воду, имеют приоритет в получении и использовании поверхностных вод. [2] Фермеры, не имеющие прав на воду, не всегда могут получать поверхностную воду в засушливые годы. Фермеры, не получающие поверхностных вод, могут предпочесть использовать для орошения грунтовые воды. Годы засухи ускоряют оседание земель в Центральной долине из-за коллективных усилий по увеличению откачки грунтовых вод без пополнения подземных водоносных горизонтов. [3]
Откачка грунтовых вод
[ редактировать ]Грунтовые воды в Центральной долине в основном используются для ирригационных нужд в сельском хозяйстве и добываются с помощью колодцев . В засушливые годы откачка грунтовых вод увеличивается из-за нехватки поверхностных вод, доступных фермерам. Наиболее быстро земля оседает в засушливые годы из-за увеличения откачки и отсутствия достаточного пополнения подземных вод . Водоносные горизонты не пополняются в достаточной степени из-за уменьшения количества осадков и чрезмерного использования поверхностных вод. [4]
По мере откачки грунтовых вод водоносные горизонты истощаются, а уровень грунтовых вод падает. Когда уровень грунтовых вод падает, между фермерами может возникнуть конкуренция за бурение глубже под землей, чтобы избежать высыхания колодцев. Сельскохозяйственные колодцы могут простираться на глубину до 2000 футов под землей. [5]
Засушливые годы увеличивают использование подземных вод, что создает большой спрос на предприятия по бурению скважин. Во время пикового спроса стоимость бурения возрастает, и клиенты могут стоять в очереди на период времени, превышающий вегетационный период. [6] Существуют различные методы орошения, которые могут сократить потери воды и предотвратить чрезмерное использование грунтовых вод. Например, миндальные сады требуют больших объемов воды, но из-за более широкого использования капельных лент фермеры резко сократили потребление воды. [7]
Губернатор Калифорнии Джерри Браун также ввел ограничения на ненужное использование воды во время засухи в Калифорнии, которая началась в 2012 году. Меры включали засухоустойчивое озеленение, программы скидок на покупку водосберегающей техники и постановку цели по сокращению потребления воды на 25% для всего штата. Браун также подписал законопроект, позволяющий налагать штрафы в размере 500 долларов на жителей, которые использовали воду без необходимости во время объявленной чрезвычайной ситуации, связанной с засухой. Ненужное использование включает полив тротуаров и превышение лимитов использования, установленных городскими поставщиками воды. [8]
Мониторинг
[ редактировать ]Проседание земель в Центральной долине контролируется различными правительственными агентствами, включая НАСА , Департамент водных ресурсов Калифорнии , Геологическую службу США , а также различными местными агентствами или предприятиями в долине.
НАСА Лаборатория реактивного движения использует InSAR для дистанционного измерения топографических изменений с течением времени. В ходе мониторингового исследования, проводившегося с мая 2015 года по сентябрь 2016 года, НАСА обнаружило области, которые опускались со скоростью два фута в год. Данные также показали, что южные районы Эль-Нидо и Коркоран в Калифорнии переживали наиболее быстрое погружение в форме чаши. [9]
В долине Сакраменто DWR сообщает об использовании GPS- съемок для изучения изменений высоты в рамках исследования, известного как «Проект модернизации высоты долины Сакраменто». Их исследование включает в себя 339 обзорных памятников по всей долине. У ДВХ также имеется одиннадцать скважинных экстензометров для сбора подробной информации в определенных местах. GPS-съемка дает широкую картину изменений, а скважинные экстензометры могут сосредоточиться на ключевых областях. [10]
Геологическая служба США собирает и обобщает данные других агентств, чтобы составлять отчеты об оседании земель в долине. Они используют данные InSAR из Лаборатории реактивного движения НАСА в сочетании с интерферограммами для интерпретации топографических изменений, зафиксированных спутниковыми изображениями. Данные станций непрерывного глобального позиционирования от UNAVCO , Scripps Orbit and Permanent Array Center, Caltrans и других получены для изменений топографии в большом регионе. Данные Spirit Leveling, полученные от DWR, Управления водного хозяйства Дельта-Мендота, Ирригационного округа Центральной Калифорнии и других организаций, используются для измерения изменения высоты на меньшей территории. Геологическая служба США использует данные скважинных экстензометров, предоставленные DWR, а также использует информацию пьезометров для отслеживания изменений в грунтовых водах. [11]
С 2018 года Геологическая служба США использует большой датчик шестиугольной формы, установленный на вертолете, для измерения солености грунтовых вод и составления карт подземных водоносных горизонтов в долине Сан-Хоакин. Эти датчики работают, посылая небольшие электромагнитные волны на подповерхностный уровень и получая информацию по мере возвращения этих волн. [12]
Ключевые компоненты изучения проседания земель в Центральной долине включают крупномасштабный и мелкомасштабный мониторинг, изучение топографии в отношении грунтовых вод и межведомственный подход. Открытия, сделанные в ходе мониторинга, могут позволить улучшить методы и политику смягчения последствий для предотвращения оседания.
Специально для системы акведука Центральной долины Геологическая служба США внедрила Гидрологическую модель Центральной долины (CVHM) для тщательного анализа и прогнозирования изменений уровня грунтовых вод и последующего оседания земли. CVHM учитывает запасы поверхностных вод для оценки использования подземных вод, а также мониторинга скорости пополнения запасов. Обновления и улучшения были внесены в CVHM с момента его создания. Например, вклад пополнения подземных вод из неизмеренных водоразделов в водоносный горизонт Центральной долины ранее не учитывался в модели для анализа данных за 1961–2009 годы. [13] Подобные изменения вносятся для повышения точности модели.
Ущерб инфраструктуре
[ редактировать ]Ущерб инфраструктуре, вызванный ускоренным оседанием земель, ставит под угрозу эффективность многих плотин и каналов, доставляющих поверхностные воды в центральную долину. отмечены повреждения. Калифорнийского акведука В системе [14] и объясняется скоростью оседания дна долины. В исследовании 2019 года исследователи обнаружили, что участки Калифорнийского акведука затонули таким образом, что это привело к потере до 20% пропускной способности воды. [15] Фундаменты зданий, трубопроводы и другая инфраструктура также могут подвергаться риску повреждения. Районы со значительным проседанием могут подвергаться более высокому риску затопления. Во многом это связано с тем, что дамбы, предназначенные для предотвращения риска наводнений, обычно располагаются в районах с сильным проседанием. Об этом свидетельствуют канал Дельта-Мендота и бассейн Чочилла в Центральной долине. [16] После того, как в 2014 году Калифорния приняла Закон об устойчивом управлении подземными водами, новые оценки оседания, основанные на планах использования воды, показали, что участки Калифорнийского акведука по-прежнему подвергаются значительно высокому риску оседания. Эти прогнозы варьируются от 10 до 15 футов оседания в наиболее подверженных риску районах. [16]
Канал Фриан-Керн и канал Дельта-Мендота — два из четырех проектов, которые рассматриваются для ремонта после повреждений, нанесенных оседанием. Например, сенатский законопроект № 559 стремился выделить более 400 миллионов долларов на ремонт канала Фриан-Керн. Однако губернатор Ньюсом наложил вето на законопроект в поисках более широких решений проблемы ущерба от проседания в масштабе всего штата. [17] Поскольку некоторые объекты и инфраструктура водного транспорта находятся в федеральной собственности и эксплуатации, а некоторые принадлежат и управляются государством, часто требуется сотрудничество Государственного управления водного хозяйства и DWR для организации и финансирования ремонтных проектов.
Пополнение подземных вод
[ редактировать ]Пополнение подземных вод — это процесс перехода излишков поверхностных вод в подземные водоносные горизонты. Пополнение подземных вод имеет жизненно важное значение для смягчения последствий проседания и сведения к минимуму косвенного ущерба. Объем пополнения запасов воды в долине Сан-Хоакин во многом зависит от количества осадков, выпадающих в зимние и весенние месяцы, а также от политики округа. Примерно 55% подземных вод в долине Сан-Хоакин пополняется за счет местных осадков, а 45% пополняется за счет пополнения речной воды. Различные агентства центральной долины используют бассейны для искусственного пополнения водоносного горизонта. Прототипом этого метода стала станция перезарядки Leaky Acres во Фресно. [18]
Ирригационный округ Мадеры сообщил, что в 2017 году им удалось восстановить 2500 акров футов (3,1 миллиона кубических метров ) воды в водоносных горизонтах путем сброса неиспользованной оросительной воды на доступные им пойменные земли. Они сообщили, что некоторые производители также сбрасывали отведенную им лишнюю воду на пойменные земли, чтобы помочь восстановить водоносные горизонты. Эта практика снижает чрезмерное использование поверхностных вод. [19]
См. также
[ редактировать ]- Тонущие города – городам угрожает опасность из-за изменения окружающей среды
- Рабочая группа ЮНЕСКО по оседанию земель
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Долина Сан-Хоакин все еще тонет» . Earthobservatory.nasa.gov . 5 марта 2017 г.
- ^ «Процесс прав на воду» . www.waterboards.ca.gov .
- ^ Галлоуэй, Девин; Райли, Фрэнсис. «Долина Сан-Хоакин, Калифорния: крупнейшее антропогенное изменение поверхности Земли» (PDF) . Геологическая служба США .
- ^ Джеймс, Ян (8 мая 2024 г.). «Влажный год увеличил уровень грунтовых вод в Калифорнии, но не настолько, чтобы справиться с долгосрочным спадом» . Лос-Анджелес Таймс . Проверено 12 мая 2024 г.
- ^ Ховард, Брайан (16 августа 2014 г.). «Засуха в Калифорнии спровоцировала бум бурения подземных вод в Центральной долине» . Нэшнл Географик . Архивировано из оригинала 16 августа 2014 года.
- ^ Ховард, Брайан (16 августа 2014 г.). «Засуха в Калифорнии спровоцировала бум бурения подземных вод в Центральной долине» . Нэшнл Географик . Архивировано из оригинала 16 августа 2014 года.
- ^ «Краткий обзор исследований Калифорнийского университета по управлению орошением миндальных деревьев в условиях засухи» . Калифорнийский университет в Дэвисе .
- ^ Санчес, Рэй (2 апреля 2015 г.). «Низкий снежный покров в Калифорнии приводит к обязательным ограничениям на воду» . CNN .
- ^ «Данные НАСА показывают, что долина Сан-Хоакин в Калифорнии все еще тонет» . jpl.nasa.gov . 28 февраля 2017 г.
- ^ «Мониторинг проседания земель» . Ca.gov .
- ^ «Измерение оседания земли» . ca.water.usgs.gov .
- ^ «Низколетящий вертолет в южной долине Сан-Хоакин исследует подземные воды и геологию | Геологическая служба США» . www.usgs.gov . Проверено 13 мая 2022 г.
- ^ Фаунт, Клаудия К.; Снид, Мишель; Траум, Джон; Брандт, Джастин Т. (1 мая 2016 г.). «Доступность воды и проседание земель в Центральной долине, Калифорния, США» . Гидрогеологический журнал . 24 (3): 675–684. Бибкод : 2016HydJ...24..675F . дои : 10.1007/s10040-015-1339-x . ISSN 1435-0157 . S2CID 55962937 .
- ^ «Современное оседание земель в долине Сан-Хоакин» . ca.water.usgs.gov .
- ^ «Проседание земли в долине Сан-Хоакин, Калифорния, по состоянию на 1983 год» . 1986. дои : 10.3133/wri854196 . hdl : 2027/mdp.39015037725648 .
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Jump up to: а б «Опускающиеся земли, поврежденная инфраструктура: поможет ли улучшение управления подземными водами положить конец проседанию?» . Калифорнийский институт государственной политики . Проверено 13 мая 2022 г.
- ^ «КМУА» . www.cmua.org . Проверено 13 мая 2022 г.
- ^ Виссер, Ате; Моран, Джин Э.; Синглтон, Майкл Дж.; Эссер, Брэдли К. (15 февраля 2018 г.). «Важность пополнения речной воды для системы подземных вод долины Сан-Хоакин» . Гидрологические процессы . 32 (9): 1202–1213. Бибкод : 2018ГиПр...32.1202В . дои : 10.1002/hyp.11468 . ISSN 0885-6087 . S2CID 133845074 .
- ^ Рипинг, Джон (25 февраля 2017 г.). «Местные земли еще больше оседают, поскольку фермеры недостаточно используют MID» . Мадера Трибьюн .