Центральная долина в Калифорнии проседает , когда грунтовые воды откачиваются быстрее, чем подземные водоносные слои могут пополняться. Центральная долина проседает с разной скоростью с 1920-х годов и, по оценкам, просела на 28 футов. [1] В засушливые годы долина склонна к ускоренному проседанию из-за откачки грунтовых вод . Калифорния периодически переживает засухи разной продолжительности и силы.
Центральная долина — это сельскохозяйственный продуктивный регион, зависящий от больших объемов оросительной воды. Этот регион считается засушливым или полузасушливым и зависит от инфраструктуры для доставки воды. Центральная долина подвержена чрезмерному наводнению из-за таяния снегов с окружающего горного хребта Сьерра-Невада весной. Контролируемая система плотин и каналов была построена государственными и федеральными агентствами для обеспечения постоянного притока воды в долину, в первую очередь 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 наводнения и нехватку воды летом и осенью.
Фермеры используют комбинацию поверхностных и грунтовых вод для орошения. В засушливые годы фермерам предоставляется 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 на получение и использование поверхностной воды. [2] Фермеры без прав на воду не всегда могут получать поверхностную воду в засушливые годы. Фермеры, не получающие поверхностную воду, могут выбирать грунтовые воды для орошения. Засушливые годы ускоряют оседание земли в Центральной долине из-за коллективных усилий по увеличению откачки грунтовых вод без пополнения подземных водоносных горизонтов. [3]
Подземные воды в Центральной долине в основном используются для нужд орошения в сельскохозяйственной отрасли и извлекаются с помощью скважин . В засушливые годы откачка подземных вод увеличивается из-за нехватки поверхностных вод, доступных фермерам. Земля проседает быстрее всего в засушливые годы из-за увеличения откачки и отсутствия достаточного пополнения подземных вод . Водоносные горизонты недостаточно пополняются из-за уменьшения количества осадков и чрезмерного использования поверхностных вод. [4]
По мере откачки грунтовых вод водоносные слои истощаются, а уровень грунтовых вод падает. По мере падения уровня грунтовых вод между фермерами может возникнуть конкуренция за бурение скважин глубже под землей, чтобы их скважины не пересохли. Сельскохозяйственные скважины могут простираться на глубину до 2000 футов под землей. [5]
Засушливые годы увеличивают использование грунтовых вод, что создает большой спрос на предприятия по бурению скважин. Во время пикового спроса стоимость бурения увеличивается, и клиенты могут быть поставлены в списки ожидания на периоды времени, превышающие 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 капельной ленты 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 водосберегающих приборов и установление общештатной цели по сокращению потребления воды на 25%. Браун также подписал законопроект, позволяющий штрафовать жителей на 500 долларов за ненужное использование воды во время объявленных чрезвычайных ситуаций, связанных с засухой. Ненужное использование включает полив тротуаров и превышение лимитов использования, установленных городскими поставщиками воды. [8]
Проседание грунта в Центральной долине отслеживается различными государственными учреждениями, включая НАСА , Департамент водных ресурсов Калифорнии , Геологическую службу США , а также различными местными агентствами и предприятиями в долине.
Лаборатория реактивного движения NASA использует InSAR для дистанционного измерения топографических изменений с течением времени. В ходе мониторингового исследования с мая 2015 года по сентябрь 2016 года NASA обнаружило области, которые опускались со скоростью два фута в год. Данные также показали, что южный Эль-Нидо и Коркоран , Калифорния, испытывали самое быстрое опускание в форме чаши. [9]
В долине Сакраменто DWR сообщает об использовании GPS- съемок для изучения изменений высоты в исследовании, известном как Проект модернизации высоты долины Сакраменто. Их исследование включает 339 памятников обследования по всей долине. DWR также имеет одиннадцать скважинных экстензометров для сбора подробной информации в обозначенных местах. GPS-съемка дает общую картину изменений, а скважинные экстензометры могут сосредоточиться на ключевых областях. [10]
USGS собирает и синтезирует данные из других агентств для составления отчетов о проседании земли в долине. Они используют данные InSAR из Лаборатории реактивного движения NASA в сочетании с интерферограммами для интерпретации топографических изменений, зафиксированных спутниковыми снимками. Данные станций непрерывного глобального позиционирования от UNAVCO , Scripps Orbit and Permanent Array Center, Caltrans и других получены для топографических изменений в большом регионе. Данные нивелирования Spirit Leveling от DWR, Delta-Mendota Water Authority, Central California Irrigation District и других используются для измерения изменения высоты на меньшей площади. USGS использует данные от скважинных экстензометров, предоставленных DWR, а также использует информацию от пьезометров для отслеживания изменений в грунтовых водах. [11]
С 2018 года Геологическая служба США (USGS) использует большой шестиугольный датчик, установленный на вертолете, для измерения солености грунтовых вод и картирования подземных водоносных горизонтов в долине Сан-Хоакин. Эти датчики работают, посылая небольшие электромагнитные волны в подземный уровень и получая информацию по мере того, как эти волны возвращаются. [12]
Ключевые компоненты изучения проседания земли 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 смягчения и политику для предотвращения проседания.
Специально для системы акведуков Центральной долины Геологическая служба США (USGS) внедрила гидрологическую модель Центральной долины (CVHM) для тщательного анализа и прогнозирования изменений уровня грунтовых вод и последующего оседания земли. CVHM учитывает запас воды на уровне поверхности для оценки использования грунтовых вод, а также для мониторинга скорости пополнения. С момента ее создания в CVHM вносились обновления и улучшения. Например, вклад пополнения грунтовых вод из неизмеренных водоразделов в водоносный горизонт Центральной долины ранее не учитывался в модели для анализа данных за 1961–2009 годы. [13] Такие изменения вносятся для повышения точности модели.
Ущерб инфраструктуре, вызванный ускоренным оседанием земли, ставит под угрозу эффективность многих плотин и каналов, поставляющих поверхностные воды в центральную долину. Ущерб был отмечен в системе Калифорнийского акведука [14] и объясняется скоростью оседания дна долины. В исследовании 2019 года исследователи обнаружили, что участки Калифорнийского акведука просели таким образом, что это привело к потере до 20% пропускной способности воды. [15] Фундаменты зданий, трубопроводы и другая инфраструктура также могут быть подвержены риску повреждения. Районы со значительным оседанием могут подвергаться более высокому риску затопления. Это во многом связано с тем, что дамба, предназначенная для предотвращения риска наводнения, обычно находится в районах с высоким оседанием. Свидетельством этого в Центральной долине являются канал Дельта-Мендота и бассейн Чоучилла. [16] С введением в Калифорнии Закона об устойчивом управлении грунтовыми водами в 2014 году новые оценки проседания, основанные на планах водопользования, показали, что участки Калифорнийского акведука по-прежнему подвержены значительному высокому риску проседания. Эти прогнозы варьируются от 10 до 15 футов проседания в наиболее подверженных риску зонах. [16]
Канал Фриант -Керн и канал Дельта-Мендота — два из четырех проектов, которые рассматриваются для ремонта от проседания. Например, законопроект Сената 559 предусматривал выделение более 400 миллионов долларов на ремонт канала Фриант-Керн. Однако губернатор Ньюсом наложил вето на законопроект в поисках более широких решений по устранению проседания на уровне штата. [17] Поскольку некоторые объекты и инфраструктура водного транспорта находятся в федеральной собственности и управляются, а некоторые — в собственности и управляются государством, для организации и финансирования проектов по ремонту часто требуется сотрудничество Государственного совета по водным ресурсам и Департамента водных ресурсов.
Подпитка грунтовых вод — это процесс, позволяющий избыточной поверхностной воде перекачиваться в подземные водоносные горизонты. Подпитка грунтовых вод жизненно важна для смягчения проседания и минимизирует косвенный ущерб. Объем подпитки, которая происходит в долине Сан-Хоакин, во многом зависит от количества осадков, выпадающих в зимние и весенние месяцы, и политики округа. Примерно 55% грунтовых вод в долине Сан-Хоакин подпитывается за счет местных осадков, а 45% — за счет подпитки речной водой. Различные центральные агентства долины используют бассейны для искусственной подпитки водоносного горизонта. Прототипом этого метода стал Leaky Acres Recharge Facility во Фресно. [18]
Округ Мадера Ирригация сообщил, что в 2017 году им удалось восстановить 2500 акро-футов (3,1 миллиона кубических метров ) воды в водоносных горизонтах, сбросив неиспользованную оросительную воду на затопляемые земли, доступные им. Они сообщили, что некоторые фермеры также сбросили излишки воды, выделенные им на затопляемые земли, чтобы помочь восстановить водоносные горизонты. Эта практика смягчает чрезмерное использование поверхностных вод. [19]
{{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )