Odată cu creșterea inundațiilor și a secetei, comunitățile aruncă o privire nouă asupra stocării apei subterane

11 iunie 2019 — Houston, Texas, a inundat în fiecare an în ultimii cinci ani. În același timp, Texas este, de asemenea, cunoscut pentru lipsa de apă cumplită. Ce s — ar întâmpla dacă oamenii ar captura apa inundabilă și ar păstra-o pentru mai târziu în acvifere-straturi subterane de rocă permeabilă, pietriș și nisip care permit trecerea apei?

un studiu recent realizat de cercetători de la Universitatea Texas din Austin a constatat că acviferele de coastă din care apa a fost pompată pentru a fi utilizate în ferme și orașe, au suficient spațiu pentru a stoca două treimi din apa din evenimentele cu debit mare din 10 râuri din Texas, reducând impactul atât al inundațiilor, cât și al secetei-dacă găsim o modalitate de a obține excesul de apă în ele.

mișcarea activă a apei subterane, o practică cunoscută sub numele de reîncărcare acviferă gestionată (MAR), este din ce în ce mai populară astăzi. Există aproximativ 1.200 de proiecte de reîncărcare a acviferelor gestionate în 62 de țări, potrivit Centrului Internațional de evaluare a resurselor de apă subterană (IGRAC) cu sediul în Delft, Olanda. Pe lângă faptul că ajută la gestionarea supra – și sub-aprovizionării apei, MAR poate fi utilizată pentru a restabili acviferele epuizate, pentru a reabilita ecosistemele și pentru a curăța apa poluată. Dar există și provocări.

apa din bancă

stocarea apei subterane pentru utilizare ulterioară este din ce în ce mai populară din cauza volatilității crescânde a aprovizionării din cauza schimbărilor climatice, precum și a dezavantajelor alternativei: râuri de baraj pentru a crea rezervoare de suprafață.

În primul rând, în țările dezvoltate, multe râuri sunt deja îndiguite. Pentru altul, Barajele provoacă nenumărate probleme de mediu, cum ar fi prevenirea sedimentelor de la refacerea coastelor, blocarea migrațiilor peștilor și distrugerea habitatului râului prin încetinirea apei și lăsarea acesteia să se încălzească. Rezervoarele pierd până la un sfert din apa stocată la evaporare și, uneori, trebuie să elibereze apă pentru a face loc furtunilor mari. Iar depozitarea la suprafață poate duce la utilizarea excesivă a apei, deoarece vederea acesteia oferă oamenilor un fals sentiment de securitate a apei. De asemenea, costă aproximativ dublul prețului reîncărcării apelor subterane.

salvarea fluxurilor grele subterane pentru perioade mai mari de cerere a fost practica pentru insula barieră Wildwood, New Jersey, încă din anii 1960, spune Steven Phillips, specialist în hidrologie și ape subterane la U. S. Geological Survey Din Sacramento. O zonă populară stațiune, Wildwood găzduiește numeroși vizitatori în timpul verii. Managerii de apă stochează excesul de apă de iarnă în subteran și apoi îl pompează pentru utilizare în timpul sezonului de vârf.

California este în căutarea de a extinde această strategie. Se preconizează că stratul de zăpadă care a furnizat apă în primăvara și vara uscată va dispărea în mare măsură odată cu criza climatică. Iar furtunile sale de iarnă sunt prezise să crească mai intense. Managerii de apă și oamenii de știință, conduși de Departamentul de resurse de apă din California, caută cele mai bune locuri pentru a muta apa din furtunile de iarnă în subteran pentru a fi utilizate în timpul verilor uscate.

alte beneficii

tendința naturală a apei, în multe locuri în multe anotimpuri, este să zăbovească pe uscat. Când apele de suprafață încetinesc, unele se pot infiltra în subteran și pot reîncărca acviferele.

dar în multe locuri am blocat oportunitatea de reaprovizionare naturală a acviferelor. Am tăiat râurile din luncile inundabile cu canale și diguri de beton; am drenat zonele umede și am pavat peste ele cu orașe întinse și impermeabile; și am eliminat castorii. Drept urmare, apa pluvială ajunge să curgă în apele de suprafață și departe de regiune, în loc să se înmoaie în acvifere.

de fapt, un studiu din 2015 al datelor satelitare NASA a constatat că mai mult de jumătate din acviferele majore din lume au fost depășite sau suprasolicitate.Combinată cu faptul că, în multe locuri, apa subterană este elaborată pentru utilizări de suprafață, această situație a produs o pierdere netă de apă subterană. De fapt, un studiu din 2015 al datelor satelitului NASA a constatat că mai mult de jumătate din acviferele majore din lume au fost depășite sau suprasolicitate.

Acest lucru nu numai că amenință securitatea apei, dar poate provoca și scufundarea terenului de deasupra, așa cum s-a întâmplat în Valea San Joaquin din California, Beijing și Mexico City. Și pomparea dintr-un acvifer din apropierea coastei poate scădea presiunea apei până la punctul în care apa sărată poate împinge în subteran, pătând apa dulce.

MAR poate ajuta la reducerea acestor probleme. San Jose, California, a început să folosească MAR cu multe decenii în urmă, după ce centrul orașului s-a scufundat în jur de 13 picioare (4 metri). Și Los Angeles și Orange județe au fost printre primele locuri pentru a utiliza MAR pentru a împinge înapoi intruziune de apă sărată. În zona Hampton Roads din Virginia, oficialii planifică o” reîncărcare a apelor subterane la scară destul de mare pentru a împinge înapoi apa sărată care intră în apele subterane”, spune Bill Alley, director de știință și tehnologie pentru Asociația Națională a apelor subterane. Pătrunderea apei sărate se datorează parțial creșterii rapide a nivelului mării.deoarece apa de suprafață și apa subterană sunt adesea legate de gravitație și presiunea hidraulică, reîncărcarea poate aduce, de asemenea, o nouă viață zonelor umede, izvoarelor, pârâurilor și altor ecosisteme de apă de suprafață care se usucă, se încălzesc prea mult sau se sufocă de alge după ce oamenii epuizează apa de suprafață sau apa subterană care le hrănește. În Valea Sacramento, Conservarea Naturii a tăiat un decalaj într-un dig, astfel încât fluxurile fluviale mari ar inunda din nou conservarea râului Cosumnas și s-ar scurge în acvifer, unde apa ar putea oferi hrană continuă pentru ecosistem.

mutarea apei în pământ o poate curăța adesea, în funcție de poluanți și de compoziția substratului.Dar uneori e prea târziu. În unele părți ale Văii San Joaquin, pânzele freatice au căzut la mai mult de 500 de picioare (150 de metri) sub pământ din cauza supraaglomerării, spune Phillips. „Nivelul apei este suficient de adânc încât este puțin probabil ca râurile să beneficieze de aportul de apă subterană pentru totdeauna.”Astfel de acvifere ar putea fi utilizate în continuare pentru stocarea apei — deși acest lucru nu este întotdeauna posibil, deoarece uneori surparea provoacă pierderea permanentă a capacității într-un acvifer.

mutarea apei în pământ o poate curăța adesea, în funcție de poluanți și de compoziția substratului. Gilbert, Arizona, deversează apele uzate în iazurile de reîncărcare, inclusiv o rezervație riverană care oferă spațiu de recreere pentru oameni și habitat pentru viața sălbatică, unde se percolează în acvifer pentru utilizare ulterioară. Apa din iaz este, de asemenea, utilizată direct pentru irigații și alte utilizări nepotabile, reducând cererea de apă potabilă.

cum se face

o abordare folosită de mult timp pentru a muta apa subterană, practicată încă în locuri rurale din întreaga lume, este de a recolta sau de a canaliza precipitațiile într-un bazin sau șanț superficial și de a le permite să se înmoaie în sol.

în 2011, într-un proiect din Tigray, Etiopia, o zonă montană, rurală, hidrogeologul IGRAC Arnaud Sterckx a văzut oameni construind baraje de verificare în rigole, reîmpădurind flancurile abrupte ale văii, construind terase pentru agricultură și săpând iazuri pentru captarea apei de ploaie. Astfel de proiecte nu apar de obicei în inventarul global MAR, spune el, deoarece aceste metode tradiționale nu necesită autorizații, studii de fezabilitate sau evaluări ale impactului asupra mediului.Sterckx spune că apa corralled nici măcar nu trebuie să filtreze până la un acvifer pentru a face acest lucru o practică utilă. Persistând în sol, poate ajuta culturile să crească cu o nevoie redusă de irigare.

o versiune urbană a acestei abordări este utilizarea tot mai mare a infrastructurii ecologice de către orașe. Adăugări precum acoperișuri verzi, bioswales, pavaj permeabil și parcuri de-a lungul malurilor râurilor absorb apa pluvială, reducând inundațiile și pentru a reține apa la nivel local pentru aprovizionarea viitoare.

managerii de apă construiesc, de asemenea, bazine mari de infiltrare, cum ar fi instalația de reîncărcare a munților Hieroglifici de 38 de acri (15 hectare) din Arizona, care stochează apa râului Colorado pentru utilizare ulterioară. Astfel de bazine sunt construite deasupra geologiei adecvate pentru infiltrare, de obicei un amestec de nisip, pietriș și argilă. Dar bazinele de reîncărcare se pot înfunda dacă apa are o mulțime de sedimente și, prin urmare, trebuie curățată periodic, avertizează Sterckx.

o modalitate mai naturală de a stoca apa în subteran este de a ajuta pârâurile și râurile care au fost proiectate să rămână în malurile lor pentru a se răspândi înapoi în zonele lor inundabile istorice.

într-un exemplu timpuriu, liderii locali din Los Gatos, California, au construit baraje parțiale peste un pârâu în anii 1920 folosind saci de pânză umplute cu murdărie pentru a face ca apa să încetinească și să se răspândească în zonele plane adiacente pârâului. Astăzi, Barajele gonflabile sunt desfășurate în mai multe județe din nordul și sudul Californiei pentru a încetini râurile și cursurile de apă în timpul fluxurilor mari pentru a permite o infiltrare mai mare în canalul natural, spune Phillips.

cea mai industrială abordare este de a injecta surplusul de apă în sol printr-un puț sau o gaură de foraj. Este mai costisitoare decât metodele pasive din cauza energiei necesare. Cu toate acestea, poate fi util pentru deplasarea apei printr-un strat de argilă neabsorbant într-un acvifer de dedesubt sau în locuri unde nu există loc pentru un bazin de răspândire. Această abordare a fost utilizată în Rio Rancho, o suburbie din Albuquerque, New Mexico, spune Alley.

o altă metodă MAR se numește filtrare bancară indusă. Oamenii sapă o fântână la câteva zeci de metri distanță de râu, astfel încât presiunea hidraulică va atrage apa din râu, deplasându-l prin nisip și nămol, care au proprietăți bune de filtrare, spune Sterckx. Germania și Olanda au o mulțime de aceste proiecte și de obicei o folosesc ca pretratare pentru apa potabilă. Ungaria primește aproximativ jumătate din aprovizionarea publică în acest fel, spune Alley.

provocări

în ciuda numeroaselor beneficii ale MAR, pot exista și dezavantaje. Principala preocupare este poluarea. Deși punerea apei subterane o poate curăța, în unele cazuri, MAR poate păta apele subterane din cauza poluanților din apă sau sol. „De aceea aveți nevoie de cunoștințe despre acvifere, hidrogeologie, direcția fluxului de apă subterană, calitatea apei pe care o infiltrați”, spune Sterckx. „În caz contrar, este posibil să aveți probleme serioase.”

contaminanții pot proveni din scurgerile urbane sau din utilizarea îngrășămintelor și pesticidelor de către agricultură. În apropiere de Wichita, Kansas, spune Alley, oamenii au tras fluxuri mari din micul râu Arkansas pentru a umple acviferele din paturile Equus din care își trag apa. „Au trebuit să se ocupe de eliminarea atrazinei din apă înainte de a o injecta.”