Brug af oversvømmelser til at klare tørke

Oversvømmelser er ikke, hvad de fleste mennesker betragter som en velsignelse. Men de kunne hjælpe med at afhjælpe Californiens stadig mere udtørrede grundvandssystemer, ifølge en ny Stanford-ledet undersøgelse. Forskningen, udgivet i Videnskab fremskridt , udvikler en ramme til at beregne fremtidige oversvømmelsesmængder under et skiftende klima og identificerer områder, hvor investeringer i Californiens aldrende vandinfrastruktur kan forstærke genopfyldningen af ​​grundvandet. Mens staten kæmper med mere intense storme og tørker, At stuve oversvømmelser væk ville ikke kun reducere risikoen for oversvømmelser, men også opbygge flere vandreserver til mere tørre tider.

"Dette er den første omfattende vurdering af potentialet til genopladning af oversvømmelser i Californien under klimaændringer, " sagde studielederforfatter Xiaogang He, en assisterende professor i civil- og miljøteknik ved National University of Singapore, der forfulgte forskningen som postdoc ved Stanfords Program on Water in the West.

Uanset om det er floder, der flyder over i Central Valley-fladen, højvandestorme, der rammer lavlandets kystområder, oversvømmelser, der gennemsyrer sydlige ørkener eller uigennemtrængelige betonfyldte byer, der samler sig med vand, Californien er modtagelig for oversvømmelser. Skiftevis, truende tørker vækker ofte bekymring for vandforsyning, som formindsket grundvand synker land, forurener drikkevandet og reducerer overfladeforsyningen. Disse faldende reserver hæmmer også klimaets modstandsdygtighed - i perioder med tørke kommer op til 60 procent af statens vand fra grundvand, og 85 procent af californierne er afhængige af ressourcen for mindst en del af deres vandforsyning.

Vandbanker

Efterhånden som klimaændringerne intensiverer sværhedsgraden og hyppigheden af ​​disse ekstreme begivenheder, øgede genopfyldningsrater kunne hjælpe staten med at nå et mere balanceret grundvandsbudget. En øvelse, kaldet vandbanking eller styret vandførende genopladning, involverer udbygning af overfladeinfrastruktur, såsom reservoirer eller rørledninger, med underjordisk infrastruktur, såsom grundvandsmagasiner og brønde, at øge overførslen af ​​højvandsvand til opbevaring i grundvandsbassiner.

En nyere strategi for håndtering af overfladevand, sammenlignet med mere traditionelle metoder som reservoirer og dæmninger, vandbanker indebærer flere fordele, herunder reduktion af oversvømmelsesrisiko og forbedrede økosystemtjenester. Mens grundvandsbassiner tilbyder et stort netværk til opbevaring af vand, udpege områder, der er prime til genopfyldning, at måle den nødvendige infrastruktur, og mængden af ​​tilgængeligt vand er fortsat nøglen, især i et opvarmende og usikkert klima.

"Integration af administreret akvifer-genopladning med oversvømmelsesvand i allerede kompleks vandforvaltningsinfrastruktur giver mange fordele, men kræver nøje overvejelse af usikkerheder og begrænsninger. Vores voksende forståelse af klimaændringer gør dette til et passende tidspunkt at undersøge potentialet for disse fordele, " sagde seniorforfatter David Freyberg, en lektor i civil- og miljøteknik ved Stanford.

Forskerne designede en ramme til at estimere fremtidig tilgængelighed af oversvømmelsesvand i hele staten. Udvikling af en hybrid computermodel ved hjælp af hydrologiske og klimasimuleringer og statistiske værktøjer, holdet beregnede vand tilgængeligt til genopladning under forskellige klimaændringsscenarier frem til 2090. De identificerede også områder, hvor infrastrukturinvesteringer skulle prioriteres for at udnytte oversvømmelsespotentialet og øge genopladningen.

Fremtidige oversvømmelser

Holdet fandt, at Californien vil opleve øget oversvømmelsesvand fra både kraftigere regnmønstre og tidligere snesmeltning på grund af varmere temperaturer, under et indsnævrende vindue af koncentreret vådt vejr. I særdeleshed, Sacramento-floden og nordkysten, sammen med den nordlige og centrale Sierra Nevada-region, vil se mere betydelige oversvømmelser. Disse syndfloder kan overbelaste den nuværende vandinfrastruktur, såsom reservoirer og akvædukter. Imidlertid, hvis regionen står klar med yderligere infrastruktur til afledning af oversvømmelser, såsom kanaler eller rørledninger, det kunne maksimere genopladningspotentialet og overføre mere af det mod det tørre sydlige Californien.

Fremtidige fremskrivninger finder uændrede eller i nogle tilfælde endda tørrere forhold i det sydlige Californien. Denne voksende kløft er dårlige nyheder for regionen, som i dag har større grundvandsnedbrydning og genopladningsbehov end sin nordlige pendant. Dette misforhold mellem vandoverflod og behov afslører en dyb udfordring for genopladningspraksis, med hensyn til at flytte store mængder vand fra, hvor det vil være tilgængeligt i det nordlige Californien, til det sted, hvor det vil være nødvendigt sydpå.

Forskerne fandt også, at genopladningsestimater for San Joaquin-dalen - en af ​​verdens mest produktive landbrugsregioner - kunne hjælpe med at genopbygge en stor del af udtømte grundvandsmagasiner. Sidder ved bunden af ​​Sierra Nevada-bjergene, denne region bliver nødt til at rumme større mængder vand både over og under overfladen for at maksimere genopfyldningspotentialet. Vandforvaltere bliver nødt til at udvide transportprojekter og genåbne reservoirer der.

Mens klimapåvirkninger er den mest dominerende indflydelse, forskerne peger på, at andre faktorer, herunder infrastrukturkapacitet, politiske begrænsninger, økonomiske og miljømæssige hensyn skal overvejes i fællesskab under planlægningsprocessen.

Undersøgelsens rammer er tilpasningsdygtige og skalerbare til håndtering af tørke, oversvømmelser og udtømte grundvandsmagasiner på verdensplan.

"På global skala sker kun 1 procent af grundvandsgenopladningen fra administreret grundvandsopladning, " sagde han. "Dette arbejde kan bruges til at hjælpe andre udtømte grundvandsmagasiner, såsom den nordkinesiske sletten eller Indiens øvre Ganges, nå og opretholde bæredygtige grundvandsniveauer."