В Калифорнии за последние несколько недель выпало так много дождей, что поля ферм были затоплены, а обычно пересохшие ручьи и дренажные канавы превратились в потоки воды, несущиеся к океану. Тем не менее, большая часть штата по-прежнему страдает от сильной засухи.
Все эти стоки посреди засухи вызывают вопрос: почему нельзя собрать больше дождевой воды и сохранить ее на долгую сухую весну и лето, когда это необходимо?
Как гидрогеолог из Калифорнийского университета в Санта-Круз, я заинтересован в том, что можно сделать для сбора стоков от таких штормов в больших масштабах. Есть два основных источника крупномасштабного хранения воды, которые могут помочь предотвратить засуху: удерживать эту воду за плотинами и закапывать ее в землю.
Почему Калифорния сейчас не собирает больше воды?
Когда в Калифорнии случаются штормы, подобные атмосферным рекам, обрушившимся в декабре 2022 года и январе 2023 года, водные менеджеры по всему штату, вероятно, качают головами и спрашивают, почему они не могут удержать больше этой воды. Дело в том, что это сложный вопрос.
В Калифорнии есть большие плотины и водохранилища, которые могут хранить большие объемы воды, но они, как правило, находятся в горах. И как только они достигают предела своих возможностей, необходимо спустить воду, чтобы подготовиться к следующему шторму. Если ниже по течению нет другого водохранилища, большая часть этой воды уходит в Тихий океан.
В более населенных районах одна из причин, по которой ливневые стоки не собираются автоматически для использования в больших масштабах, заключается в том, что первый сток с дорог часто бывает загрязненным. Наводнение также может вызвать переполнение септической системы. Значит, эту воду нужно очищать.
Вы можете сказать, что пойманная вода не обязательно должна быть питьевой; мы могли бы просто использовать его на полях для гольфа. Но тогда вам понадобится место для хранения воды, и вам понадобится способ ее распределения с отдельными трубами и насосами, потому что вы не можете направить ее в те же трубы, что и питьевую воду.
Закапывание воды в землю
Есть еще один вариант - закопать его в землю, где он поможет пополнить запасы грунтовых вод.
Управляемое пополнение запасов, как известно, десятилетиями использовалось во многих областях для активного пополнения запасов подземных вод. Но в последнее время этим методам уделяется все больше внимания, поскольку колодцы пересыхают из-за продолжительной засухи. Местные агентства предложили более 340 проектов пополнения запасов в Калифорнии, и, по оценкам штата, они могли бы пополнять запасы воды в среднем на 500 000 акров-футов в год, если бы все они были построены.
Одним из методов, обсуждаемых Департаментом водных ресурсов штата и другими организациями, является Flood-MAR, или управляемое наводнением пополнение водоносного горизонта. Во время больших потоков в реках водные менеджеры потенциально могут отвести часть этого потока на большие участки ландшафта и затопить тысячи акров, чтобы пополнить нижележащие водоносные горизонты. Идея состоит в том, чтобы затопить землю зимой, а затем заняться сельским хозяйством летом.
Flood-MAR многообещающа, если мы сможем найти людей, которые захотят затопить свою землю и смогут обеспечить права на воду. Кроме того, не каждая часть ландшафта готова принять эту воду.
Вы можете затопить 1000 акров (404,6 га) на ранчо, и большая его часть может оставаться затопленной в течение нескольких дней или недель. В зависимости от того, как быстро вода впитается, некоторые культуры будут в порядке, но другие культуры могут пострадать. Есть также опасения по поводу создания среды обитания, которая поощряет появление вредителей или создает угрозу безопасности пищевых продуктов.
Еще одна проблема заключается в том, что большая часть стока крупных рек находится в северной части штата, а многие районы, испытывающие наибольшую нехватку грунтовых вод, находятся в центральной и южной Калифорнии. Чтобы доставить избыток воды туда, где она нужна, требуется транспорт и распределение, что может быть сложным и дорогим делом.
Поощрение участия землевладельцев
В долине Пахаро, важном сельскохозяйственном регионе на краю залива Монтерей, мы с региональными коллегами пробуем другой тип проекта пополнения запасов подземных вод, где во время сильных штормов со склонов холмов стекает много стока.
Идея состоит в том, чтобы откачать часть этого стока и направить его в инфильтрационные бассейны, занимающие несколько акров, где вода может скапливаться и просачиваться в землю. Это может быть сельскохозяйственная земля или открытое пространство с подходящими почвенными условиями. Мы ищем грубые почвы, которые облегчают просачивание воды через промежутки между зернами. Но большая часть ландшафта покрыта или подстилается более мелкими почвами, которые не допускают быстрой инфильтрации, поэтому важен тщательный выбор места.
Одна из программ в долине Пахаро побуждает землевладельцев участвовать в проектах пополнения запасов, предоставляя им скидку на плату, которую они платят за использование воды, с помощью механизма «чистого учета пополнения».
Мы провели анализ рентабельности этого подхода и обнаружили, что даже если добавить все капитальные затраты на строительство и вывоз грунта, затраты конкурентоспособны по сравнению с поиском альтернативных источников воды, и это дешевле. чем опреснение или переработка воды.
Достаточно ли дождя, чтобы положить конец засухе?
Потребуется множество методов и несколько дождливых лет, чтобы компенсировать длительный период с низким уровнем осадков в регионе. Один шторм точно этого не сделает, и даже один дождливый год этого не сделает.
Для бассейнов, зависящих от подземных вод, процесс пополнения занимает годы. Если это последний ливень в этом сезоне, через месяц у нас снова могут быть проблемы.
Эндрю Фишер - профессор наук о Земле и планетах Калифорнийского университета в Санта-Круз. Он получает финансирование от Национального научного фонда США, Министерства сельского хозяйства США, Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства, Фонда Гордона и Бетти Мур, Водного округа Санта-Клара-Вэлли, Геологической службы США.