Find de søde pletter til genopladning af administreret akvifer

Meget af Californiens $ 50 milliarder landbrugsindustri afhænger af grundvand. Vi ser typisk kun, hvad dette vand muliggør over jorden:mandel- og pistacie lunde, citrusplantager, rækker af salat og vinstokke og kvægbesætninger i en dal, der leverer en fjerdedel af landets mad, selv når overfladevand er sparsomt.

Men der sker meget under overfladen. Dybt under jorden, indviklede kanaler af sand og grus væver gennem tætpakket ler og silte, tillader Jorden at holde vand som en svamp.

Overdreven pumpning kan presse svampen ud, permanent nedbryder en akvifers lagerkapacitet og frigiver giftigt arsen til vandforsyninger. I Californiens frugtbare Central Valley, år med voldsom kassekredit har ført til mangel på mange lavindkomst, overvejende latino -samfund og fik brønde til at tørre og jordoverfladen synke, skadelig infrastruktur.

"For længst, forvaltning af vores grundvandssystemer blev ignoreret, "sagde Stanford University geofysiker Rosemary Knight." Folk forstod ikke rigtigt, hvad der skete, og erkendte ikke behovet for omhyggelig ledelse. "

Skjulte strukturer

Midt i en hurtigt forværret tørke og et californisk mandat til at bringe udtagninger og aflejringer af akvifer i balance inden 2040, der er nu stigende hast til bedre at forstå de skjulte strukturer i grundvandsbassiner.

En mulig løsning til at balancere budgetterne for akvifervand involverer strategisk oversvømmelse af et felt, frugtplantage eller dedikeret genopladningsdam og lade vandet sive ned gennem sandede kanaler. I forskning offentliggjort tidligere på måneden i Vadose Zone Journal , Ridder og postdoktor Meredith Goebel demonstrerer en ny måde at vurdere lokaliteter for denne type administreret akviferopladning ved hjælp af jordmålinger og et geofysisk system bugseret af et terrængående køretøj.

Det geofysiske system er afhængig af en proces, der ligner medicinsk billeddannelse af kroppen og involverer sondering af undergrunden ned til en dybde på 200 fod med et magnetfelt. Dette giver et mål for elektrisk modstand, som har en tendens til at være højere i sand og grus end i ler, der kan blokere vand for at nå akviferer. Næste, det samme areal undersøges ved hjælp af en metode kendt som keglepenetrometertest, hvor teknikere skubber en sensorbelastet stålkegle 70 fod eller deromkring i jorden flere steder rundt om stedet for at bestemme sedimenttyper.

Bevæbnet med begge datasæt, Knight og Goebel viser, hvordan man matematisk omdanner resistivitetsmålingerne til sedimenttype, effektivt at levere nøglerne til at låse et 3D -kort op over, hvad der ligger under potentielle genopladningssteder. "Dette giver vandforvaltere en måde at vurdere jord, før de forpligter sig til bekostning af at erhverve det og indføre en genopladningsoperation, "sagde Knight, George L. Harrington -professoren i Stanford's School of Earth, Energi- og miljøvidenskab (Stanford Earth).

Goebel siger, at nu er det tid til at bygge disse kort. "For mange af disse genopladningsoperationer i Central Valley, de taler om at forsøge at fange oversvømmelserne i våde år. De er nødt til at gøre en masse benarbejde nu for at være klar, når vandet kommer, " hun sagde.

Det kan også hjælpe med at dæmpe avlernes bekymringer om oversvømmelse af deres jord, Ridder tilføjet. "Det sidste, vi ønsker, er at oversvømme en mark og miste meget af det vand ved fordampning. Eller endnu værre, have vandloget jord, der skader trærødderne i en mandelhave eller øger risikoen for, at træerne blæser over, "sagde Knight, der også er seniorkarl ved Stanford Woods Institute for the Environment.

Forværrende tørke

Forskningen kommer, da tørken igen intensiveres i Californien og Vesten, med omkring 87 procent af regionen nu oplever et vist niveau af tørke og de fleste Californien amter står over for ekstreme tørkeforhold eller værre. I hele verden, nyere forskning tyder på, at op til hver femte brønd globalt risikerer at tørre ud, hvis grundvandsstanden falder med selv et par meter. "Bæredygtig forvaltning af vores grundvandsressourcer er afgørende for at understøtte både menneskelige behov og funktionen af ​​naturlige økosystemer, "Sagde Knight." Vi kan ikke blive ved med at pumpe grundvand til det punkt, at vandløb ikke længere flyder, og fisk ikke længere gyder. "

Knight har længe arbejdet på at udvide luftbårne elektromagnetiske undersøgelser af grundvandssystemer i Californien, og til sommer planlægger statens vandagentur at starte et projekt på 12 millioner dollars, der kortlægger grundvandsbassiner i hele Californien ved at fortolke data, der er indsamlet af en sendersløjfe, der er suspenderet fra en helikopter - en tilgang, som Knight hjalp med at forfine til anvendelse i Californien gennem hendes ledelse af en to -årig pilotprojekt.

Den nye metode bringer det luftbårne system ned til jorden, transmittere elektromagnetiske signaler fra en enhed - udviklet i løbet af de sidste fem år på Danmarks Aarhus Universitet - der tilfældigvis passede pænt mellem rækker af mandeltræer. Knight og Goebel arbejdede sammen med en mandelavler og regionale vandforvaltere for at sende systemet hoppe på en trailer, der blev trukket af et terrængående køretøj gennem en lund i Californiens Tulare County, som nu næsten helt er i en tilstand af "ekstrem tørke."

Langsigtet, Knight forestiller sig, at grundvandsopladning finder sted i zoneinddeling. "Hvis der er et udviklingsforslag til et område, dette nye system kunne bruges til at vurdere området med hensyn til dets bidrag til genopladning af grundvandssystemet, "sagde hun." Hvis det viser sig, at Hej, dette er en af ​​de søde pletter med veje til genopladning, du skal ikke tænke på at banere det. Eller, hvis du tænker på udvikling på det område, du gør det på en sådan måde, at du maksimerer beskyttelsen af ​​dets rolle i genopladning. "