S povodní a sucha zvýšení, společenství přijmout nový pohled na ukládání vody v podzemí

11. června 2019 — Houston, Texas, zaplavila každý rok za posledních pět let. Ve stejnou dobu, Texas je také známý pro katastrofální nedostatek vody. Co kdyby lidé zachytili povodňovou vodu a uložili ji později do zvodnělých vrstev-podzemních vrstev propustné horniny, štěrku a písku, které umožňují průchod vody?

nedávná studie výzkumníků z University of Texas v Austinu zjistili, že pobřežních zvodní, ze které byla voda čerpána pro použití v zemědělských podnicích a městech, mají dostatek místa pro uložení dvou třetin z vody z high-flow události z 10 Texasu řek, snížení dopadů obou povodní a sucha, — pokud přijdeme na způsob, jak se dostat přebytečnou vodu do nich.

aktivní pohyb vody pod zemí, praxe známá jako řízené dobíjení vodonosné vrstvy (MAR), je dnes stále populárnější. Podle Mezinárodního centra pro hodnocení zdrojů podzemních vod (IGRAC) se sídlem v nizozemském Delftu existuje asi 1200 řízených projektů doplňování vodonosných vod v 62 zemích. Kromě toho, že pomáhá řídit nadměrné a nedostatečné zásoby vody, lze MAR použít k obnově vyčerpaných kolektorů, rehabilitace ekosystémů a čištění znečištěné vody. Ale jsou tu i výzvy.

voda v bance

skladování vody v podzemí pro budoucí použití je stále populárnější kvůli rostoucí volatilitě nabídky kvůli změně klimatu a nevýhodám alternativy: přehrazování řek k vytvoření povrchových nádrží.

za prvé, ve vyspělých zemích je mnoho řek již přehrazeno. Pro další, přehrady způsobují nesčetné problémy životního prostředí, jako prevence sedimentu z doplňování pobřeží, blokování rybí migrace, a ničí river habitat tím, že zpomaluje vody a umožní v teple. Nádrže ztrácejí až čtvrtinu uložené vody na odpařování a někdy musí uvolňovat vodu, aby vytvořily prostor pro velké bouře. A povrchové skladování může vést k nadužívání vody, protože pohled na ni dává lidem falešný pocit bezpečnosti vody. Stojí také zhruba dvojnásobek ceny za dobití podzemní vody.

Ukládání těžkých podzemní tok pro vyšší poptávka dobách byla praxe pro barrier island of Wildwood, New Jersey, od roku 1960, říká Steven Phillips, hydrolog a podzemních vod specialista s US Geological Survey v Sacramentu. Oblíbená rekreační oblast, Wildwood hostí mnoho návštěvníků v létě. Vodohospodáři ukládají přebytečnou zimní vodu pod zemí a poté ji čerpají pro použití v hlavní sezóně.

Kalifornie se snaží tuto strategii rozšířit. Předpokládá se, že sněhová pokrývka, která historicky dodávala vodu do suchého jara a léta, do značné míry zmizí s klimatickou krizí. A předpokládá se, že jeho zimní bouře budou intenzivnější. Vodohospodáři a vědci, vedeni Kalifornským Ministerstvem vodních zdrojů, hledají nejlepší místa pro přesun vody ze zimních bouří do podzemí pro použití během suchých let.

další výhody

přirozenou tendencí vody na mnoha místech v mnoha ročních obdobích je přetrvávat na zemi. Když povrchové vody zpomalí, některé mohou prosakovat do podzemí a dobíjet zvodnělé vrstvy.

ale na mnoha místech jsme zablokovali příležitost k doplnění přirozené zvodnělé vrstvy. Máme odříznout řeky od niv s betonovými kanály a hráze; odvodněné mokřady a zpevněné nad nimi s rozléhající se, nepropustné měst; a odstraněny bobři. Jako výsledek, dešťové skončí běh do povrchových vod a daleko od kraje, místo namáčení do zvodně.

Ve skutečnosti, 2015 studie NASA satelitní data, zjistil, že více než polovina světových zvodní byli na dně nebo ve stresu.V kombinaci se skutečností, že na mnoha místech jsou podzemní vody čerpány pro povrchové použití, tato situace způsobila čistou ztrátu podzemní vody. Ve skutečnosti, 2015 studie NASA satelitní data, zjistil, že více než polovina světových zvodní byli na dně nebo ve stresu.

to nejen ohrožuje bezpečnost vody, ale může také způsobit potopení výše uvedené země, jako tomu bylo v kalifornském údolí San Joaquin, Pekingu a Mexico City. A čerpání z vodonosné vrstvy poblíž pobřeží může snížit tlak vody do bodu, kdy se slaná voda může tlačit do podzemí a poskvrnit sladkou vodu.

MAR může pomoci tyto problémy snížit. San Jose, Kalifornie, začal používat MAR před mnoha desítkami let poté, co se centrum potopilo kolem 13 stop (4 metry). A Los Angeles a Orange kraje byly mezi prvními místy, které MAR využily k potlačení vniknutí slané vody. V Hampton Roads oblasti Virginie, úředníci plánují „poměrně rozsáhlých podzemních vod, aby se zasadila zpět se slanou vodou přichází do jejich podzemních vod,“ říká Bill Uličky, ředitel vědy a techniky pro Národní Sdružení Podzemních vod. Vniknutí slané vody je částečně způsobeno rychlým vzestupem hladiny moře.

Protože povrchové a podzemní vody jsou často spojeny gravitace a hydraulický tlak, dobíjení může také přinést nový život do mokřady, prameny, potoky, a další povrchové vody, ekosystémy, které suché, příliš teplé nebo stát se dusil s řasami poté, co lidé poškozují povrchové nebo podzemní vody, která je krmí. V Údolí Sacramento, The Nature Conservancy prořezat hráz tak vysoká, říční toky by opět povodeň Cosumnas River Zachovat a prosakovat do podzemní vody, kde voda by mohla poskytnout pokračující výživu pro ekosystém.

pohybující se voda do země ji může často vyčistit v závislosti na znečišťujících látkách a složení substrátu.Ale někdy je pozdě. V některých částech údolí San Joaquin klesly vodní stoly více než 500 stop (150 metrů) pod zemí z přeplnění, říká Phillips. „Hladiny vody jsou dostatečně hluboké, že pravděpodobně neuvidíme řeky, které by mohly těžit ze vstupu podzemní vody.“Tyto kolektory stále mohou být použity pro skladování vody — i když to není vždy možné, protože někdy pokles způsobuje trvalou ztrátu kapacity ve zvodni.

pohybující se voda do země ji může často vyčistit v závislosti na znečišťujících látkách a složení substrátu. Gilbert, Arizona, vypouštění odpadních vod do doplňování rybníků včetně břehových zachovat který nabízí rekreační prostor pro lidi a stanoviště pro volně žijící živočichy, kde to prosakuje dolů do podzemní vody pro budoucí použití. Voda v jezírku se také používá přímo k zavlažování a jiným nepoužitelným účelům, což snižuje poptávku po pitné vodě.

Jak na To

dlouhá-používá se přístup k tekoucí vody podzemní, stále praktikuje ve venkovských místech po celém světě, je sklizeň nebo trychtýř dešťové srážky do mělké pánve nebo příkop a nechte ji vsáknout do půdy.

V roce 2011, na projekt v Tigrajové, Etiopie, horské, venkovské oblasti, IGRAC hydrogeologist Arnaud Sterckx viděl lidi, budovy zkontrolovat přehrady v roklemi, opětovné zalesňování strmé údolí boky, stavba terasy pro zemědělství, a kopání rybníků na zachycení dešťové vody. Takové projekty se obvykle neobjevují v MAR globální inventář, on říká, protože tyto tradiční metody nevyžadují povolení, studie proveditelnosti nebo posuzování vlivů na životní prostředí.

Sterckx říká, že corralled voda ani nemusí filtrovat dolů do zvodnělé vody, aby se to užitečné praxe. Tím, že přetrvává v půdě, může pomoci plodinám růst se sníženou potřebou zavlažování.

městskou verzí tohoto přístupu je rostoucí využívání zelené infrastruktury městy. Přídavky, jako jsou zelené střechy, bioswales, propustná dlažba a parky podél břehů řek absorbují dešťovou vodu, snížení záplav a zadržování vody lokálně pro budoucí dodávky.

Vodou manažeři jsou také budovy velké infiltrační povodí, jako je Arizona je 38-akr (15 ha) Hieroglyfické Hory Dobíjení zařízení, která ukládá Řece Colorado vody pro pozdější použití. Takové pánve jsou postaveny nad vhodnou geologií pro infiltraci, typicky směs písku, štěrku a jílu. Dobíjecí nádrže se však mohou ucpat, pokud má voda hodně sedimentu, a proto je třeba je pravidelně čistit, varuje Sterckx.

přirozenějším způsobem, jak ukládat vodu pod zemí, je pomoci potokům a řekám, které byly navrženy tak, aby zůstaly v jejich březích, aby se rozšířily zpět do svých historických NIV.

V raném příklad, místní vůdci v Los Gatos, Kalifornie, postavený částečné přehrady přes potok v roce 1920 pomocí pytlovina pytle naplněné hlínou způsobit vody, aby zpomalit a šíří se přes ploché oblasti přiléhající k potoku. Dnes, nafukovací přehrady jsou rozmístěny v několika severní a jižní Kalifornii kraje zpomalit řek a potoků během vysoké toky umožnit více infiltrace v přírodní kanál, říká Phillips.

nejvíce průmyslovým přístupem je vstřikování přebytečné vody do země studnou nebo vrtem. Je to nákladnější než pasivní metody kvůli potřebné energii. Nicméně, to může být užitečné pro pohybující se vodu přes nenasákavého vrstvou jílu do podzemní vody níže, nebo v místech, kde není prostor pro šíření povodí. Tento přístup byl použit v Rio Rancho, předměstí Albuquerque, Nové Mexiko, říká Alley.

další metoda MAR se nazývá indukovaná bankovní filtrace. Lidé vykopat studnu několik desítek metrů od řeky, aby hydraulický tlak bude přitahovat vodu z řeky, pohybující se přes písek a bahno, které mají dobré filtrační vlastnosti, říká Sterckx. Německo a Nizozemsko mají mnoho těchto projektů a obvykle je používají jako předběžnou úpravu pitné vody. Maďarsko tímto způsobem získá zhruba polovinu své veřejné nabídky, říká Alley.

výzvy

navzdory mnoha výhodám MAR mohou existovat i nevýhody. Hlavním problémem je znečištění. Ačkoli uvedení vody do podzemí ji může vyčistit, v některých případech může MAR poškodit podzemní vodu kvůli znečišťujícím látkám ve vodě nebo půdě. „Proto potřebujete znalosti o zvodnělých vrstvách, hydrogeologii, směru proudění podzemní vody, kvalitě vody, kterou infiltrujete,“ říká Sterckx. „Jinak můžete mít vážné problémy.“

kontaminanty mohou pocházet z městského odtoku nebo z používání hnojiv a pesticidů v zemědělství. Poblíž Wichity, Kansas, říká Alley, lidé tahali vysoké toky z řeky Little Arkansas, aby doplnili zvodnělé vrstvy Equus Beds, ze kterých čerpají vodu. „Před injekcí se museli vypořádat s odstraněním atrazinu z vody.“

Ostatní znečišťující látky se přirozeně vyskytují, jako je arsen, který se nachází v geologii Floridy. Při dobíjení vody tam je možné zabránit kontaminaci podzemních vod, ale je to komplikované, říká alej. „V Everglades měli tuto masivní myšlenku řízené aquifer dobíjení, a oni nesledovali přes to hlavně kvůli chemickým problémům s Arsenem.“

v některých případech může být znečištěná podzemní voda zředěna dobíjenou sladkou vodou a vyčištěna na úroveň, kde je vhodná pro určité aplikace. V San Joaquin Valley, kde některé podzemní vody znečištěné dusičnany z hnojiv, zemědělci měřit hladinu podzemních vod, jsou čerpání k zavlažování svých plodin a snížit jejich hnojivo aplikací, tedy praxe, které by mohly zlepšit kvalitu podzemních vod v průběhu času. Voda může být také vyčištěna k pití poté, co byla čerpána ze studny, i když „má tendenci být drahá,“ říká Phillips.

dobíjení vody pro pozdější použití může také způsobit zděšení nad vlastnictvím. Získání přístupu k zásobování vodou pro dobití může být dalším problémem. I když mnoho vody, používané k doplňování zvodní pochází z dešťů excesy, v některých jurisdikcích, může být složité vzhledem k právní nebo politické úvahy získat práva na vodu nebo zajistit odpovídající kvalitu, říká Jim LaMoreaux, prezident AMERICKÉ pobočky Mezinárodní Asociace Hydrogeologů.

dobíjení vody pro pozdější použití může také způsobit zděšení nad vlastnictvím. Ostatní lidé mohou vyčerpat vodu, že si aplikujete, jako v El Paso a San Antonio, Texas, kde, říká Alley, to je „zákon z největších čerpadlo“ — což v podstatě znamená, že každý může čerpat podzemní vody, pokud leží pod jejich majetku. Tak tomu bylo donedávna i v Kalifornii. Ale stát je 2014 Udržitelného Podzemních vod Řízení Zákon nyní vyžaduje, aby uživatelé vody v povodí pracovat společně využívat svá podzemní vody trvale, jako výzvu, která je motivující některé okresy použít MAR. Sdílejí zdroj, a proto jsou navzájem odpovědní.

také v závislosti na geologii může být část vody přesunuté pod zemí „ztracena“ do širšího prostředí. Přijetím nějaké ztráty vyžaduje podobný posun v myšlení, z vlastnictví mentalitu zaměřenou udržitelnosti, ve kterém dobíjení vody, podporuje zdraví ekosystému, případně vyžadujících méně lidských zásahů k odvrácení kolapsu. A je to stojí za to o tom znovu, že nadzemní nádrže ztratit až čtvrtinu uloženy vody k odpařování, a někdy k uvolnění vody, aby se prostor pro velké bouře — takže „ztráta“ je již součástí status quo.

světová vzkvétající lidská populace a naše zastavěné prostředí stále více mění přirozený vodní cyklus. Dopady těchto změn se zhoršují, protože klimatický chaos přináší větší povodně a delší sucha. Jako jedna metoda k opravě vodního cyklu, MAR se pravděpodobně rozšíří, zejména proto, že se lidé ze zkušeností učí, jak zmírnit potenciální problémy s procesy.