Подземные воды
Механизм управления водными ресурсами

Создание запасов грунтовых вод — это механизм управления водными ресурсами, призванный повысить надежность водоснабжения. [1] Грунтовые воды можно создавать, используя осушенное водоносное пространство для хранения воды в годы с обильными осадками . Затем их можно откачивать и использовать в годы, когда нет избытка воды. [1] Люди могут управлять использованием грунтовых вод на благо общества посредством покупки и продажи этих прав на грунтовые воды. Сначала следует использовать поверхностные воды, а затем, когда поверхностных вод будет недостаточно для удовлетворения спроса, будут использоваться грунтовые воды. [2] Грунтовые воды снизят риск зависимости от поверхностных вод и максимизируют ожидаемый доход. [2] Существуют системы восстановления и хранения водоносных горизонтов регулирующего типа, которые при закачке в них воды дают право на последующий забор воды. [2] Создание запасов грунтовых вод было реализовано в полузасушливых и засушливых районах юго-запада США, поскольку именно там существует наибольшая потребность в дополнительной воде. [2] Общая цель — перевести воду из малоценных в высокоценные виды использования путем объединения покупателей и продавцов. [2]

Концепции хранения подземных вод

Берег представляет собой водоносный горизонт, используемый в качестве подземного резервуара для хранения, и пополнение воды приводит к увеличению объема воды, хранящейся в водоносном горизонте, что приводит к повышению уровня воды. [2] В случае изъятия произойдет снижение уровня воды. [2] Количество воды также зависит от нескольких других факторов, включая откачку грунтовых вод другими пользователями, утечку и естественное пополнение. [2] Пополнение воды путем внесения в почву или инъекции увеличивает объем воды, и затем часть воды будет использована в будущем. [2] Это можно рассматривать как поступление воды за вычетом выхода, что равно изменению в запасах воды. [2]

Другим аспектом является гидрология , которая представляет собой разницу между динамической и статической реакцией на подпитку и забор. [2] Уровень воды в скважине будет повышаться или понижаться во время подпитки и восстановления. [2] После прекращения подпитки и восстановления уровень воды возвращается к фоновому уровню, и одной из главных проблем является изменение статического уровня воды после исчезновения динамической реакции на подпитку или восстановление. [2]

Могут возникнуть некоторые технические проблемы с реакцией водоносного горизонта на управление подпиткой и восстановлением. [2] Если водоносный горизонт гидравлически связан с водоемом на поверхности, происходит увеличение уровня грунтовых вод в результате управляемой подпитки. [2] Это может увеличить скорость сброса или уменьшить объем индуцированной подпитки, и оба эти фактора приводят к тому, что вода покидает бассейн. [2] Подпитка и восстановление также могут повлиять на боковой и вертикальный поток грунтовых вод в водоносный горизонт. [2] Не всегда существует однозначное соответствие между объемом воды и изменением в хранилище. [2]

Методы

Подземные воды накапливаются двумя способами: путем подпитки и прямой подпитки. [1] Подпитка вместо — это хранение воды путем использования поверхностных вод «вместо» откачки грунтовых вод, тем самым сохраняя равное количество в бассейне грунтовых вод. [1] Подпитка вместо — это возобновляемая поверхностная вода, используемая для орошения сельскохозяйственных угодий вместо использования обычных грунтовых вод. [3] Это помогает экономить больше грунтовых вод, поскольку вода остается в водоносном горизонте для дальнейшего использования. [3] Прямая подпитка — это хранение воды путем ее просачивания непосредственно в хранилище в бассейне грунтовых вод. [1] При прямой подпитке она затапливает территорию, так что вода просачивается сквозь землю, чтобы попасть в водоносные горизонты . [3] Затем вода откачивается, когда возникает больший спрос, с использованием скважин для восстановления. [3]

Плюсы и минусы

Есть некоторые недостатки в извлечении этих грунтовых вод. Поскольку грунтовые воды извлекаются из-под поверхности, земля над ними оседает. [4] Это оседание земли, известное как просадка, может привести к разрушению дорог и фундаментов зданий, а также к разрыву водопроводных, канализационных и газовых линий. [4] Этот метод еще не был хорошо протестирован, поэтому могут быть некоторые негативные последствия для окружающей среды. Вода является общественным ресурсом, и это может сделать воду частной отраслью. [5]

Строительство подземных водохранилищ можно сравнить и противопоставить использованию поверхностных водохранилищ. Строительство подземных водохранилищ имеет много преимуществ по сравнению с использованием поверхностных водохранилищ. Строительство проектов не требует таких же больших затрат, а хранение такого же количества, если не больше, чем у поверхностных водохранилищ. [6] Строительство водохранилища будет иметь меньшее воздействие на окружающую среду, чем поверхностное водохранилище. [6] Вода, находящаяся в водохранилище, больше не будет подвергаться испарению , но несколько футов воды в год теряется в водохранилищах. [6] Его более надежно использовать, когда меняется климат , и он может лучше реагировать на сезонные изменения, управляя водой, чем поверхностные водохранилища. [6]

Также есть некоторые недостатки в создании подземных водохранилищ по сравнению с поверхностными водохранилищами. Существуют энергетические затраты на восстановление воды, и эти затраты обычно превышают затраты на водохранилища. [6] Также есть мощность насоса, и когда спрос меняется в течение года, производительность может быть ограничена. [6]

Не все грунтовые воды используются при продаже. Некоторые грунтовые воды изучаются на предмет их преимуществ. Системы накопления грунтовых вод и хранения водоносных горизонтов изучаются для контроля за наводнениями во время обильных осадков. [7]

Грунтовые воды торгуются во многих регионах. Торговля ведется даже в Соединенных Штатах. Город Сан-Антонио , штат Техас, является крупнейшим городом в Соединенных Штатах, который полагается исключительно на грунтовые воды для своего муниципального снабжения. [7]

Возможность пополнения запасов грунтовых вод на сельскохозяйственных землях

Было проведено не так много успешных испытаний по созданию резервов грунтовых вод на сельскохозяйственных землях, поскольку земля обычно находится в частной собственности. [8] Владельцы должны быть в курсе практики создания резервов грунтовых вод, зная, какие риски и передовые методы влекут за собой. [8] Было проведено исследование с целью найти Индекс создания резервов грунтовых вод в сельском хозяйстве (SAGBI), который оценивает пригодность почвы для использования резервов грунтовых вод в Калифорнии . [8] Существует пять факторов, которые определяют осуществимость пополнения запасов грунтовых вод на сельскохозяйственных землях: глубокая фильтрация, время пребывания в корневой зоне, топография , химические ограничения и состояние поверхности почвы. [8] Пять факторов были смоделированы с использованием цифровых данных исследования почвы Службы охраны природных ресурсов Министерства сельского хозяйства США (USDA-NRCS). [8]

Для глубокого фактора фильтрации высокая скорость передачи воды через почвенный профиль и в водоносный горизонт ниже является ключом к успешному созданию подземных вод. [8] Это становится более важным, когда происходит наводнение, поскольку это может быть использовано в качестве основного источника воды. [8] Он выводится из насыщенной гидравлической проводимости ограничивающего слоя. [8] Насыщенная гидравлическая проводимость измеряет проницаемость почвы, когда почва насыщена. [8]

При рассмотрении фактора времени пребывания в корневой зоне было обнаружено, что длительная продолжительность насыщенных условий в корневой зоне может нанести ущерб многолетним культурам. [8] Если почва вызывает распускание почек, то более вероятно, что урожай будет поврежден. [8] Большинство культур не способны выдерживать длительные периоды насыщенных условий в корневой зоне. [8] Время пребывания в корневой зоне оценивает вероятность наличия достаточно хорошего дренажа в корневой зоне после внесения воды. [8]

Топография земли для распределения воды по полям имеет наилучший результат, когда она ровная. [8] Ровная топография работает лучше всего, потому что она лучше удерживает воду на ландшафте, что позволяет просачиваться на большие площади. [8] Инфильтрация уменьшает запруживание и минимизирует эрозию от стока. [8]

Фактор химических ограничений связан с засоленностью , которая представляет угрозу для устойчивости сельского хозяйства и грунтовых вод. [8] Этот фактор был определен с помощью электропроводности (EC) почвы, которая измеряет засоленность почвы . [8] Лучшая почва имеет самые низкие уровни засоленности. [8] В почве также есть пестициды и нитраты, но их невозможно оценить из-за зависимости от истории управления. [8]

Фактор состояния поверхности заключается в том, что насыпь, образованная при распространении наводнения, может изменить физические условия поверхности почвы. [8] Ограничения инфильтрации могут быть вызваны качеством и глубиной воды, что может привести к разрушению агрегатов, образованию физических корок и уплотнению. [8] Для определения состояния почвы были рассмотрены два фактора: фактор эрозии почвы и коэффициент поглощения натрия (SAR). [8]

Для определения возможности создания подземных водохранилищ каждому из пяти факторов был присвоен вес, указывающий на его значимость, а затем был рассчитан балл SAGBI. [8] Веса составили 27,5% глубокая фильтрация, 27,5% время пребывания в корневой зоне, 20% топография, 20% химические ограничения и 5% поверхностные условия. [8] Из 17,5 миллионов акров обследованных сельскохозяйственных земель только 5 миллионов акров были признаны почвами с отличной, хорошей и умеренно хорошей пригодностью. [8]

Сельскохозяйственное накопление грунтовых вод может быть связано с финансовым риском, который может привести к потере урожая, поэтому в конечном итоге потери могут превысить выгоды от экономии воды. [8] Принятие этой практики потребует поддержки для защиты производителей от риска неурожая. [8]

Система учета подземных вод

Система учета отслеживает пополнение и изъятие хранимой воды и может включать рыночную систему для резервирования хранения воды. [2] Вкладчики могли бы зарабатывать кредиты за пополнение воды, которые могут быть использованы позже для воды, извлеченной из банка. [2] Затем банковская система могла бы быть настроена для торговли кредитами. [2] Существует несколько целей системы учета водного банка: отслеживать депозиты воды, изъятия и контролировать объем, время и место изъятия участниками. [2] Если грунтовые воды не регулируются, больше шансов на безбилетный проезд и чрезмерное использование . [2] Для продолжения работы системы должна быть обеспечена устойчивость системы, иначе не будет смысла ее использовать. [2]

Метод учета, который будет использоваться, — это метод двойной записи, поэтому каждая транзакция регистрируется как дебет и кредит на отдельных счетах бухгалтерской книги . [2] Это также позволяет отслеживать инвентарь на счетах активов и требования к инвентарю на счетах собственности. [2] Депозиты возникают, когда в водоносном горизонте хранится больше воды, чем предполагается. [ 2 ] Пополнение запасов воды членом будет кредитом на счете члена и обязательством на счете банка. [2] Для того чтобы банк был успешным, обе книги должны быть сбалансированы, поэтому право на воду на счетах члена должно быть равно количеству воды, которое может быть извлечено из системы. [2] Если право на воду больше обязательств, то банк неплатежеспособен, и это станет проблемой, когда наступит засуха. [2]

Есть некоторые проблемы, которые могут возникнуть при использовании этой системы учета запасов воды. Эти проблемы были оценены для банка грунтовых вод бассейна Лас-Посас, и Агентство по управлению грунтовыми водами Фокс-Каньона (FCGMA) имеет юрисдикцию над проектом. [2] FCGMA сообщило, что накопление кредитов для банков увеличивается. [2] Что может произойти, так это то, что накопленные кредиты могут стать больше, чем годовой уровень забора. [2] Объем накапливаемых кредитов превысит количество воды, которое может быть взято в течение короткого периода времени. [2] Это вызовет угрозу региональным ресурсам грунтовых вод или даже понижения в уровнях грунтовых вод, проседание земли и вторжение морской воды. [2]

Нормативная база

Банковским системам необходим регулирующий контроль над бассейном для реализации ставок изъятия и обеспечения того, чтобы другие участники не извлекали слишком много хранимой воды. [2] Лучшим сценарием было бы, если бы владелец или участники банка были основными пользователями, чтобы гарантировать, что заборы контролируются. [2] Если это не так, то должен быть другой способ контролировать количество и объем происходящих заборов. [2] Необходимо четко определить, кто имеет приоритет над хранимой водой, чтобы при ограничении заборов было известно, кто получит воду первым. [2] Могут возникнуть проблемы, когда несколько субъектов имеют юрисдикцию над проектом, и это может вызвать нормативные и организационные проблемы. [2] Существуют некоторые общепринятые правила, а также многие вопросы решаются с помощью концепций, специфичных для штата. [2] Одним из основных требований является необходимость принятия мер, чтобы хранимая вода не извлекалась другими пользователями, которые не участвуют в системе. [2] Эти структуры опираются на знание гидрогеологии для определения успешности системы, и системы должны предоставлять преимущества, чтобы доказать, что ее стоило строить. [2]

Экономика

Различные проекты могут стать экономически эффективными за счет максимизации выгод от ограниченного ресурса (воды). [9] Чтобы максимизировать эффективность, пользователям необходимо найти, где предельные издержки равны предельной выгоде . [9] Важно, чтобы предложение было равно спросу, как на рисунке ниже. Использование воды становится отрицательным внешним эффектом , когда есть конкуренция, а права собственности не определены четко. [9] Способ устранения некоторых отрицательных внешних эффектов заключается в том, что можно ввести налог на ресурс, чтобы увеличить предельные издержки. [9] Когда они облагают налогом правильную сумму, пользователь будет использовать ресурс на социально приемлемом уровне. [9] Другой способ повлиять на внешние эффекты — создать субсидию . Субсидия увеличит предельную выгоду, чтобы достичь социально приемлемого уровня использования ресурса. [9]

Простой спрос и предложение

Вода не является однородным товаром по нескольким причинам, которые включают чувствительность к местоположению, времени использования, форме воды и административным мерам. [9] Использование подземных вод может сделать воду более однородным товаром. Это может создать рыночную стоимость, которая увеличит частные инвестиции, увеличивая выгоды. [9] Это также приведет в соответствие предельную выгоду с предельной стоимостью, заставив рынок выйти на экономически эффективный уровень. [9]

Вода имеет высокие транзакционные издержки и создает рыночные барьеры, которые обесценивают использование для общества, ограничивая перераспределение ресурсов. [9] Спрос не меняется, когда есть рыночный барьер, поэтому будет много неприятных людей, если они не получат свою долю воды. [9] Если банк находится в процессе создания, устранение барьеров доступа к рынку может быть частью переговоров, но не обязательно сам банк является причиной. [9] Банкирование грунтовых вод может снизить транзакционные издержки, поскольку каждому человеку не придется анализировать каждую транзакцию. [9]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcde Район хранения воды Semitropic. Часто задаваемые вопросы. <http://www.semitropic.com/GndwtrBankFAQs.htm>.
  2. ^ abcdefghijklmnopqrstu vwxyz aa ab ac ad ae af ag ah ai aj ak al am an ao ap aq Малива, Роберт Г. «Банкинг грунтовых вод: возможности и проблемы управления». Водная политика 16.1 (2014): 144-156. Академический поиск завершен. Веб. 18 ноября 2015 г.
  3. ^ abcd "Пополнение и услуги". www.azwaterbank.gov . Получено 21.10.2015 .
  4. ^ ab "Бесшовная система для инфраструктуры Америки" (PDF) . Национальная геодезическая служба . Архивировано из оригинала (PDF) 2013-09-07 . Получено 2014-01-26 .
  5. ^ "Groundwater Banking – Water Education Foundation". www.watereducation.org . Получено 28.09.2015 .
  6. ^ abcdef mavensnotebook.com http://mavensnotebook.com/the-notebook-file-cabinet/groundwater-banking/ . Получено 21.10.2015 . {{cite web}}: Отсутствует или пусто |title=( помощь ) [ постоянная мертвая ссылка ‍ ]
  7. ^ ab http://www.cpo.noaa.gov/sites/cpo/Projects/SARP/CaseStudies/2013/russian%20River%20Basin%20CA_Case%20Study%20Factsheet_Extreme%20Weather%20Events_2013-2-6v1.pdf [ пустой URL PDF ]
  8. ^ abcdefghijklmnopqrstu vwxyz aa ab O'Greene, AT (апрель 2015 г.). «Индекс пригодности почвы определяет потенциальные области для накопления грунтовых вод на сельскохозяйственных землях». California Agriculture . 69 (2): 75– 84. doi : 10.3733/ca.v069n02p75 . S2CID  53658437 – через Калифорнийский университет, Отдел сельского хозяйства и природных ресурсов.
  9. ^ abcdefghijklm Контор, Брайс (август 2009 г.). «Бункерование грунтовых вод и совместное управление грунтовыми и поверхностными водами в верхнем бассейне реки Снейк в Айдахо». Отчет о техническом завершении Института исследований водных ресурсов Айдахо .
  • Как осуществляется строительство подземных водохранилищ: обзор трех операций по строительству подземных водохранилищ
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Groundwater_banking&oldid=1250257695"