Акведук губернатора Эдмунда Г. Брауна в Калифорнии — это система каналов, туннелей и трубопроводов, которая транспортирует воду, собранную с гор Сьерра-Невада и долин Северной и Центральной Калифорнии, в Южную Калифорнию . [4] Названный в честь губернатора Калифорнии Эдмунда Джеральда «Пэта» Брауна-старшего , этот акведук протяженностью более 400 миль (640 км) является главной особенностью проекта водоснабжения штата Калифорния .
Акведук начинается в заливе Клифтон-Корт в юго-западном углу дельты реки Сакраменто-Сан-Хоакин . Затем акведук направляется на юг, в конечном итоге разделяясь на три ветви: прибрежную ветвь, заканчивающуюся у озера Качума в округе Санта-Барбара ; западную ветвь, транспортирующую воду в озеро Кастаик в округе Лос-Анджелес ; и восточную ветвь, соединяющую озеро Сильвервуд в округе Сан-Бернардино .
Департамент водных ресурсов (DWR) управляет и обслуживает Калифорнийский акведук, включая одну гидроэлектростанцию с гидроаккумулированием , электростанцию Джианелли . Джианелли расположена у основания плотины Сан-Луис , которая образует водохранилище Сан-Луис , крупнейшее водохранилище в Соединенных Штатах. [5]
Электростанция Кастаик, хотя и похожа и принадлежит Департаменту водных ресурсов и энергетики Лос-Анджелеса и управляется им , расположена на северном конце озера Кастаик , в то время как плотина Кастаик расположена на южном конце.
Просадка грунта произошла вдоль акведука и неуклонно росла с момента его относительно стабильного состояния после строительства акведука.
Акведук обслуживает 35 миллионов человек и 5,7 миллионов акров сельскохозяйственных угодий [6] и начинается в дельте реки Сан-Хоакин-Сакраменто на насосной станции Banks , которая качает воду из залива Клифтон-Корт . Вода перекачивается насосной станцией Banks в водохранилище Бетани . Водохранилище служит в качестве залива для акведука South Bay через насосную станцию South Bay . Из водохранилища Бетани акведук течет самотеком приблизительно 60 миль (97 км) до залива O'Neill в водохранилище Сан-Луис . Из залива O'Neill он течет приблизительно 16 миль (26 км) до насосной станции Dos Amigos . После Dos Amigos акведук течет приблизительно 95 миль (153 км) до места, где прибрежная ветвь отделяется от «главной линии». Разделение происходит примерно в 16 милях (26 км) к юго-юго-востоку от города Кеттлман . После прибрежного ответвления линия продолжается самотеком еще 66 миль (106 км) до насосной станции Буэна-Виста. От Буэна-Висты она течет примерно 27 миль (43 км) до насосной станции Тиринк. После Тиринк она течет примерно 2,5 мили (4,0 км) до насосной станции Крисман. Крисман — последняя насосная станция перед насосной станцией Эдмонстон , которая находится в 13 милях (21 км) от Крисмана. К югу от станции западная ветвь разделяется в юго-западном направлении, чтобы обслуживать бассейн Лос-Анджелеса . На насосной станции Эдмонстон она перекачивается на высоту 1926 футов (587 м) через горы Техачапи . [7]
Вода течет по акведуку серией резких подъемов и постепенных падений. Вода течет вниз по длинному участку, построенному под небольшим уклоном, и поступает на насосную станцию, работающую по пути 66 или пути 15. Насосная станция поднимает воду, где она снова постепенно течет вниз по склону к следующей станции. Однако там, где есть существенные перепады, потенциальная энергия воды возвращается гидроэлектростанциями . Первоначальная насосная станция, питаемая дельтой реки Сакраменто, поднимает воду на 240 футов (73 м), в то время как серия насосов, достигающая высшей точки на насосной станции Эдмонстона, поднимает воду на 1926 футов (587 м) над горами Техачапи.
Типичная секция имеет бетонный канал 40 футов (12 м) у основания и среднюю глубину воды около 30 футов (9,1 м). Самая широкая часть акведука составляет 110 футов (34 м), а самая глубокая — 32 фута (9,8 м). Пропускная способность канала составляет 13 100 кубических футов в секунду (370 м 3 /с), а наибольшая производительность насосной станции в Дос Амигос составляет 15 450 кубических футов в секунду (437 м 3 /с).
Исследование 2021 года, опубликованное в Nature Sustainability, подсчитало, что установка солнечных панелей над каналом может потенциально сократить ежегодное испарение воды на 11–22 миллиона галлонов США на милю (27 000 000–51 000 000 л/км) канала. В то время как электроэнергия, вырабатываемая солнечными панелями, может использоваться насосными системами акведука, исследование также рассматривало возможность подачи электроэнергии в ирригационные системы в Центральной долине , чтобы снизить зависимость от дизельных ирригационных насосов. Аналогичные солнечные установки, охватывающие канал, были продемонстрированы в Индии, включая конструкцию стальной фермы в Гуджарате и конструкцию подвесного троса в Пенджабе . [8]
От начала до первой ветви акведук проходит через части округов Контра-Коста, Аламеда, Сан-Хоакин, Станислаус, Мерсед, Фресно и Кингс. Затем акведук разделяется на три ветви: прибрежную в Центральной долине, а также восточную и западную ветви после прохождения через горы Техачапи .
Прибрежная ветка ответвляется от основной линии в 11,3 милях (18,2 км) к юго-юго-востоку от города Кеттлман, проходя через округа Кингс , Керн , Сан-Луис-Обиспо и Санта-Барбара , чтобы доставлять воду в прибрежные города Сан-Луис-Обиспо , Санта-Мария и Санта-Барбара . [9] Прибрежная ветка составляет 116 миль (187 км) и имеет пять насосных станций. Фаза I, надземный акведук общей протяженностью 15 миль (24 км) от места, где он ответвляется от Калифорнийского акведука, была завершена в 1968 году. Со строительством, начавшимся в 1994 году, Фаза II состоит из 101 мили (163 км) подземного трубопровода диаметром 42–57 дюймов (1,07–1,45 м), идущего от насосной станции Devils Den и заканчивающегося в резервуаре 5 на базе космических сил Ванденберг в округе Санта-Барбара . Расширение Центрального прибрежного водного управления (CCWA), завершенное в 1997 году, представляет собой трубопровод диаметром (30–39 дюймов) (76–99 см), который проходит 42 мили (68 км) от Ванденберга через деревню Ванденберг , Ломпок , Буэллтон и Солванг , где он заканчивается у озера Качума в Национальном лесу Лос-Падрес . [10]
В состав прибрежного отделения входят: [11]
Акведук разделяется на Восточную и Западную ветви в крайней южной части округа Керн, к северу от границы округа Лос-Анджелес. Восточная ветвь снабжает озеро Палмдейл и заканчивается в озере Перрис , в районе перевала Сан-Горгонио . Он проходит через части округов Керн, Лос-Анджелес, Сан-Бернардино и Риверсайд.
В состав Восточного филиала входят: [11]
Западная ветвь продолжает двигаться к своей конечной точке в Пирамид-Лейк и Кастаик-Лейк в Национальном лесу Анджелеса , чтобы снабжать западный бассейн Лос-Анджелеса. Она проходит через части округов Керн и Лос-Анджелес.
В состав Западного отделения входят [11]
На момент открытия California Aqueduct Bikeway была самой длинной из асфальтированных дорожек в районе Лос-Анджелеса , длиной 107 миль (172 км) от озера Куэйл около Гормана в горах Сьерра-Пелона через пустыню до озера Сильвервуд в горах Сан-Бернардино . Эта дорожка была закрыта в 1988 году из-за проблем с безопасностью и ответственностью велосипедистов. Ожидается, что она останется закрытой на неопределенный срок из-за продолжающихся проблем с ответственностью и повышенного внимания к безопасности, особенно после атак 11 сентября 2001 года .
Две основные речные системы дренируют и определяют две части Центральной долины . Их влияние на Калифорнийский акведук является как прямым, так и косвенным. Река Сакраменто , вместе со своими притоками рекой Фезер и рекой Американ , течет на юг через долину Сакраменто на протяжении около 447 миль (719 км). [13] В долине Сан-Хоакин река Сан-Хоакин течет примерно на северо-запад на протяжении 365 миль (587 км), собирая притоки, такие как река Мерсед , река Туолумне , река Станислаус и река Мокелумне . [14]
В южной части долины Сан-Хоакин аллювиальный конус реки Кингс и еще один из потоков Берегового хребта создали водораздел и в результате нынешний сухой бассейн Туларе Центральной долины, в который впадают четыре основные реки Сьерра-Невада: Кингс, Кавеа , Туле и Керн . Этот бассейн, обычно бессточный , раньше заполнялся во время сильного таяния снегов и выливался в реку Сан-Хоакин. Называемое озером Туларе , в настоящее время оно обычно сухое, потому что реки, питающие его, были отведены для сельскохозяйственных целей. [15]
Реки Центральной долины сходятся в дельте Сакраменто-Сан-Хоакин , сложной сети болотистых каналов, рукавов и топей, которые извиваются вокруг островов, в основном используемых в сельском хозяйстве. Здесь пресная вода рек сливается с приливной водой и в конечном итоге достигает Тихого океана , пройдя через залив Суисан , залив Сан-Пабло , верхний залив Сан-Франциско и, наконец, Золотые Ворота . Многие из островов сейчас лежат ниже уровня моря из-за интенсивного сельского хозяйства и имеют высокий риск затопления, что может привести к обратному течению соленой воды в дельту, особенно когда из долины поступает слишком мало пресной воды. [16]
Река Сакраменто несет гораздо больше воды, чем Сан-Хоакин, с предполагаемым 22 миллионами акро-футов (27 км 3 ) нетронутого годового стока, по сравнению с приблизительно 6 миллионами акро-футов (7,4 км 3 ) Сан-Хоакин. Интенсивное сельскохозяйственное и муниципальное потребление воды снизило нынешнюю скорость оттока до примерно 17 миллионов акро-футов (21 км 3 ) для Сакраменто и 3 миллионов акро-футов (3,7 км 3 ) для Сан-Хоакин; однако эти цифры все еще сильно различаются из года в год. Более 25 миллионов человек, живущих как в долине, так и в других регионах штата, зависят от воды, переносимой этими реками. [17]
Проседание почвы происходит, когда земля постепенно или внезапно погружается или оседает из-за движения или удаления природных материалов, таких как вода, минералы, нефть и природные газы. [18] Чаще всего проседание происходит, когда большие объемы грунтовых вод удаляются из осадка или горных пород. [19] По мере того, как грунтовые воды извлекаются из глубоких подземных слоев глины, глина сжимается, вызывая проседание. [20] В случаях удаления грунтовых вод нарушение поверхности земли и подземного водохранилища может быть либо эластичным, то есть восстанавливаемым, либо неэластичным, то есть постоянным. [21] Крупнозернистый осадок, который удерживает грунтовые воды, можно осушить и пополнить с минимальным ущербом подземному и поверхностному уровням, и изменение, которое происходит, считается сезонным проседанием. [21] Однако мелкозернистому осадку требуется больше времени, чтобы извлечь воду и пополнить ее, и если уровень грунтовых вод остается низким слишком долго, уплотнение осадка становится постоянным и вызывает необратимое проседание почвы. [21] Это часто происходит из-за вмешательства человека, но может также произойти из-за природных явлений. Проседание может произойти на очень больших территориях или на небольших участках земли. [18] Это произошло вдоль Калифорнийского акведука Государственного водного проекта с момента строительства.
Человеческие причины включают: откачку, добычу полезных ископаемых и фрекинг. [18]
К естественным причинам относятся: землетрясения, эрозия, движение ледников, уплотнение почвы и образование карстовых воронок. [18]
Использование и откачка грунтовых вод в этом районе были основным видом водопользования для фермеров и сельского хозяйства в 1920-х годах, и со временем эта чрезмерная откачка привела к проседанию почвы и снижению уровня ресурсов грунтовых вод. Со временем это привело к крупному проседанию почвы к 1970-м годам, когда местные районы имели просадку от 1 до 28 футов. С созданием и использованием Калифорнийского акведука вдоль этих регионов транспортировка поверхностных вод остановила значительное уплотнение и восстановление уровня грунтовых вод теперь с меньшей откачкой грунтовых вод. [22] Акведук быстро увеличивал скорость проседания, хотя он был относительно стабильным в течение многих лет после строительства. [23] Бассейн Туларе просаживается со скоростью около одного фута в год, как измерено спутником GRACE НАСА. [24] Центральная долина, где проходит большая часть Калифорнийского акведука, пострадала от откачки грунтовых вод и последующего проседания почвы. [25] Фермеры в Центральной долине и ее окрестностях стали зависеть от грунтовых вод, особенно в связи с недавними засухами, повлиявшими на количество легкодоступных поверхностных вод. [20] Однако чрезмерное использование грунтовых вод может нанести непоправимый ущерб. Во время засухи в Калифорнии 2011–2017 годов , рекордно высокой засухи, грунтовые воды и их возможности хранения в долине Сан-Хоакин резко сократились. [26] С октября 2011 года по сентябрь 2015 года измерения, проведенные на уровне грунтовых вод в водоносных горизонтах долины Сан-Хоакин, зафиксировали потерю 14 км 3 /год, в общей сложности 56 км 3 . [26] За этот же период в долине Сан-Хоакин было измерено до 1000 мм проседания земли. [26] Опасения по поводу истощения грунтовых вод способствовали принятию законодательства, направленного на сокращение спроса на грунтовые воды и стимулирование фермеров к использованию устойчивых методов орошения. [20]
Измерение этого оседания выполняется несколькими способами. Первоначально оседание регистрировалось на основе топографической съемки, повторной съемки и мониторинга уплотнения путем записи данных с экстензометров на нескольких участках. С тех пор для регистрации оседания и уплотнения наряду с топографической съемкой использовались системы глобального позиционирования (GPS). [18] Совсем недавно для мониторинга оседания наряду с GPS использовался интерферометрический радиолокатор с синтезированной апертурой (InSAR). InSAR используется для воссоздания карт, чтобы внимательно следить за ходом движения земли вокруг акведука. [27]
Просадка может подвергнуть землю, как частную, так и государственную, риску повреждения инфраструктуры. Мосты, дамбы, дороги и скважины грунтовых вод либо находятся под угрозой повреждения, либо уже повреждены. С прогрессированием просадки подземные водоносные слои могут оказаться под угрозой, а хранение воды в них может оказаться под угрозой. [27] Повреждение и затопление канала акведука уже произошло из-за просадки, что сделало канал менее надежным. Пропускная способность была поставлена под угрозу из-за повреждения каналов и, следовательно, вызвала проблемы и задержки с доставкой воды по всему штату, а также более высокие тарифы и затраты на электроэнергию и эксплуатацию. [19]
Документальный фильм об упадке инфраструктуры Соединенных Штатов, The Crumbling of America [28], был заказан американской сетью A&E в конце 2000-х годов. Документальный фильм обычно показывают на телеканале History в Соединенных Штатах, хотя другие образовательные вещатели по всему миру показывали его. В нем представлен Clifton Court Forebay (основной пункт забора для Калифорнийского акведука) как «стратегическая часть пресноводной инфраструктуры Калифорнии», подлежащая закрытию на срок до двух лет в случае землетрясения магнитудой 7,5 или более.
Акведук показан в эпизоде « Золота Калифорнии» с Хьюэллом Хаузером . [29]
