Летний водопровод на даче из колодца: Летний водопровод на даче из колодца

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

И мы уже задействуем наши резервы. Осушаются водоносные горизонты, пористые породы и отложения, в которых хранится огромное количество воды под землей.Почти 165 миллионов американцев используют подземные воды для получения питьевой воды, фермеры используют их для орошения; 37 процентов нашего общего объема воды используется для сельского хозяйства, а промышленность нуждается в ней для производства. Подземные воды перекачиваются быстрее, чем могут быть восполнены естественным путем. Водоносный горизонт Центральной долины в Калифорнии лежит в основе одного из наиболее продуктивных в сельском хозяйстве регионов страны, но он находится в резком упадке и всего за четыре года потерял около десяти кубических миль воды.

Снижение предложения и увеличение спроса создают идеальный шторм, последствия которого уже ощущаются.Река Колорадо проложила себе путь на 1450 миль от Скалистых гор до Калифорнийского залива за миллионы лет, но теперь больше не достигает моря. В 2018 году в некоторых частях реки Рио-Гранде был зафиксирован самый низкий уровень воды за всю историю; Аризона в основном живет в условиях постоянной засухи; а пресноводные водоносные горизонты Южной Флориды становятся все более восприимчивыми к проникновению соленой воды из-за чрезмерной добычи.

В связи с надвигающейся угрозой стихийного бедствия есть сомнения в эффективности и воздействии на окружающую среду традиционных ответных мер, включая расширение резервуаров и разработку новых водоносных горизонтов.Нужны новые решения. Опреснительные установки могут производить до 50 миллионов галлонов пресной воды в день — в Калифорнии есть 11 опреснительных заводов, и еще 10 планируются. Но, несмотря на половину стоимости опресненной воды, опресненная вода по-прежнему примерно в два раза дороже добытой пресной. Перекачивание воды из влажных регионов в засушливые, например из бассейна реки Колорадо в Калифорнию, является еще одним дорогостоящим вариантом, который уже используется. Предложения периодически направлялись по водопроводу к югу от Аляски и Канады, но стоимость и сложность препятствовали дальнейшему планированию или развитию.

Атлантический океан — огромный источник воды, но его обработка, чтобы сделать его пригодным для использования, требует больших затрат. Несмотря на это, в США в ответ на надвигающийся водный кризис появляются заводы по опреснению воды.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Возможно, самое простое решение — использовать меньше воды. С 1970-х годов Лос-Анджелес вырос на миллион человек, но потребление воды осталось прежним. Счетчики воды и осторожное ценообразование помогают предотвратить расточительство, в то время как ремонт стареющей инфраструктуры позволит сохранить больше воды в системе — разрыв водопровода в U.С. примерно каждые две минуты. В сельскохозяйственном секторе сокращение орошения всего на два процента могло бы предотвратить нехватку воды в одной трети пострадавших бассейнов; Фермеры могут экономить воду, используя капельное орошение, датчики влажности почвы и высаживая более засухоустойчивые культуры. И каждый американец может сэкономить больше воды дома разными способами: от более короткого душа до отказа от ополаскивания посуды под краном перед загрузкой в ​​посудомоечную машину — практика, при которой тратится около 20 галлонов воды на каждую загрузку.Это такие незначительные действия, но, предпринятые многими, они могут привести к наибольшей экономии воды ―, и нам понадобится каждая капля.

С началом жаркого и засушливого лета в Калифорнии выходит из строя все больше колодцев

Государственные учреждения и некоммерческие группы готовятся к предстоящим трудным месяцам.

Гильермина Андраде (слева) и Висенте Тапиа наполняли бочки из водохранилища возле пожарного депо Ист-Портервилля, Калифорния. Когда в апреле 2015 года была сделана эта фотография, колодец в их соседнем доме был сухим в течение 18 месяцев, и они дважды в неделю приходили на склад за водой.Фото © Дж. Карл Гантер / Голубой круг

• В этот бурный год в Калифорнии все больше и больше иссякают колодцы с питьевой водой, возрождая воспоминания об исторической засухе 2012–2016 годов.
• Калифорния еще не достигла такого уровня чрезвычайной ситуации. Но поскольку линии тренда не выглядят многообещающими, правительственные учреждения и некоммерческие группы готовятся к тяжелому лету, когда тысячи скважин могут выйти из строя.
• Однако эксперты и официальные лица говорят, что на этот раз государственные учреждения и некоммерческие группы лучше подготовлены к реагированию.У них больше данных, более четкое понимание, а раны предыдущей засухи еще свежи.
• По оценке PPIC, компенсация воздействия на домовладельцев путем углубления их колодцев, предоставления временной бутилированной воды и резервуаров и бурения новых скважин обойдется всего в десятки миллионов долларов, а также сохранит занятость на фермах.

Бретт Уолтон, Circle of Blue — 17 июня 2021 г.

В День поминовения, когда многие калифорнийцы праздновали неофициальное начало лета, владельцы дома на Каунти-роуд 200 подумывали о потере.

В тот день домовладельцы в северном округе Гленн подали анонимный отчет в базу данных штата, в котором указывалось, что их колодец с питьевой водой был на грани разбрызгивания. Течение неглубокого колодца глубиной всего 75 футов замедлилось до тонкой струйки. Отель расположен за пределами города Орланд, в сельскохозяйственной долине, примерно в 100 милях к северу от Сакраменто, области, покрытой миндальными, ореховыми и оливковыми садами.

Пробойный колодец не был единичным случаем — и его нельзя было быстро исправить, как продолжалось в отчете об инциденте:

«У всех вокруг нас и у соседей одни и те же проблемы, и из-за того, что уровень грунтовых вод настолько низок, нам придется пробурить скважину глубже, но лист ожидания в Орланде и округе Гленн истекает через несколько месяцев, и мы не можем позволить себе такие затраты.В другом отчете об инциденте из Орланда в этом месяце стоимость бурения новой скважины оценивается в 20 000 долларов.

В этот бурный год в Калифорнии количество колодцев с питьевой водой становится все больше и больше, возрождая воспоминания об исторической засухе 2012–2016 годов, когда более 2600 колодцев по всему штату перестали добывать воду. В 2014 году в городе Ист-Портервилль высохло так много колодцев, что в округе Тулар были поставлены портативные общественные душевые.

Калифорния еще не достигла такого уровня чрезвычайной ситуации.В государственную базу данных по вопросам бытового водоснабжения за первые 12 дней июня поступило 38 отчетов о сухих скважинах, что является максимальным показателем за любой месяц с октября 2016 года. Но поскольку линии тренда не выглядят многообещающими, государственные учреждения и некоммерческие группы готовятся лето, когда могут выйти из строя тысячи колодцев.

По приблизительной оценке Калифорнийского института государственной политики, если уровень грунтовых вод снизится с той же скоростью, что и во время последней засухи, около 2700 колодцев могут высохнуть в 2021 году.Проблема растет так быстро в округе Гленн не только из-за впечатляющей засушливости в последние месяцы, но и из-за того, что этот район не оправился от предыдущих засушливых лет.

«У нас более низкий уровень грунтовых вод, чем раньше», — сказала Circle of Blue Эми Трэвис, заместитель директора Управления по чрезвычайным ситуациям округа Гленн. «Мы видим последствия намного быстрее».

Подобные условия установились по всему штату, который только что пережил третью по засухе зиму за всю историю наблюдений и в настоящее время выпекает при температурах, превышающих 100 градусов по Фаренгейту.Основные водохранилища составляют менее половины от среднего исторического показателя на середину июня, и штат начал прекращать подачу поверхностной воды фермерам. Восемьдесят пять процентов Калифорнии — и все долины Сакраменто и Сан-Хоакин — находятся в условиях сильной или исключительной засухи — двух худших категорий для мониторинга засухи в США. Хотя долина Сан-Хоакин была эпицентром кризиса «сухих колодцев» во время последней засухи, на этот раз последствия ощущаются в северных графствах долины Сакраменто, таких как Гленн.

Отчеты о перебоях в водоснабжении домохозяйств ежемесячно передаются в государственную базу данных. Большинство отчетов относится к сухим скважинам. Графика создана Кэти Райлз / Circle of Blue

Эксперты и официальные лица, опрошенные для этой статьи, считают, что на этот раз государственные учреждения и некоммерческие группы лучше подготовлены для реагирования. У них больше данных, более четкое понимание, а раны предыдущей засухи еще свежи.

«У нас определенно больше ресурсов, и знание ключевых игроков позволяет нам сотрудничать лучше и быстрее», — написала Circle of Blue Тами МакВей из некоммерческой группы Self-Help Enterprises.Базирующиеся в Visalia предприятия самопомощи помогают домовладельцам, когда их колодцы пересыхают.

«Я думаю, что мы лучше понимаем, что нам нужно искать и что мы оцениваем», — сказал Circle of Blue Кен Остин, менеджер Управления экстренных служб округа Фресно. По его словам, растет осведомленность о финансовых ресурсах и собирается больше данных. «Я думаю, нам лучше только потому, что мы через это прошли».

По общему мнению, общение и разъяснительная работа являются основой ответа.И это раннее действие превосходит реакцию после отказа.

Уезды, а не штат регулируют новые скважины. Но округа часто не имеют возможности проводить аварийные работы. Вместо этого они действуют как посредники, связывая нуждающихся людей с некоммерческими группами, которые могут помочь с государственными и федеральными грантами.Но агентства не могут предоставить помощь, если они не знают, кому она нужна, — сказал Сардж Грин, консультант Партнерства по долине Сан-Хоакин, форума для регионального сотрудничества. Вот почему так важны такие инструменты, как государственная система отчетности.

Партнерство, которое провело свое первое заседание рабочей группы по борьбе с засухой на этой неделе, берет на себя инициативу по координации ответных мер в восьми округах долины Сан-Хоакин. Он пытается достучаться до людей, которые могут опасаться вмешательства правительства.

«На самом деле речь идет о том, чтобы сделать его простым, плавным, неконфронтационным процессом, в котором они могут получить необходимую помощь», — сказал Грин Circle of Blue.

Во время последней засухи государство профинансировало программу по предоставлению резервуаров для воды домохозяйствам с сухими колодцами. Грузовики приезжали домой каждую неделю или две, чтобы заправить баки. Остин сказал, что в настоящее время программа резервуаров не разработана, хотя губернатор Гэвин Ньюсом действительно предложил 27 миллионов долларов в своем бюджетном запросе для реагирования на чрезвычайные ситуации с питьевой водой во время засухи.

Хотя такие некоммерческие организации, как Self-Help Enterprises, координируют программы резервуаров и доставку бутилированной воды для домов с сухими колодцами, Остин сказал, что он не верит, что местные органы власти сделают то же самое, если штат не справится с этим в этом году. «Еще предстоит решить, какова ответственность правительства за удовлетворение всех потребностей», — сказал Остин.

Калифорнийский институт государственной политики подсчитал, что в этом году в долинах Сакраменто и Сан-Хоакин могут высохнуть около 2700 колодцев, если падение уровня грунтовых вод будет таким же, как во время засухи 2012-2016 годов.Рисунок Кэти Райлс / Circle of Blue

Может ли государственный закон о регулировании подземных вод, принятый в 2014 году, помешать фермерам, которые отрезаны от поверхностных вод, откачивать столько грунтовых вод, что их колодцы пересыхают? Теоретически да, — говорит Эллен Ханак из Калифорнийского института государственной политики. Но местные регулирующие органы недавно сформированы и могут не иметь данных или полномочий для установления ограничений. Тогда есть издержки и выгоды. Стоимость ограничений на откачку может привести к потерям продукции на сотни миллионов или миллиардов долларов.По оценкам PPIC, компенсация воздействия на домовладельцев — углубление их колодцев, предоставление временной бутилированной воды и резервуаров и бурение новых скважин — обойдется всего в десятки миллионов долларов, а также сохранит занятость на фермах.

Недостатком является то, что бурильщики уже имеют такой большой спрос, что есть листы ожидания. Во время последней засухи официальные лица Калифорнии ослабили это давление, пригласив лицензированных бурильщиков из других штатов.

Для таких людей, как домовладельцы с Каунти-Роуд 200, временные решения должны быть оплачены в промежуточный период.Например, город Орланд предлагает доставку воды наливом в автоцистернах. Люди с сухими колодцами платят 10 долларов за 1000 галлонов плюс плату за доставку, установленную транспортными компаниями.

Даже это могло быть временным соглашением. Пит Карр, городской менеджер, сказал Circle of Blue, что он надеется, что другой город в южной части графства, где иссякло меньше колодцев, возьмет на себя ответственность за поставку воды. Большинство сухих колодцев в округе Гленн расположено в районе Орланда, и Карр не хочет подвергать шесть колодцев Орланда риску из-за повышенного спроса.

«Мы не хотим торопить наши скважины», — сказал Карр.

Обращение с колодцами во время засухи

Засуха может стать стрессом для трех миллионов сельских жителей Пенсильвании, которые используют частные колодцы для водоснабжения. Эти отдельные колодцы отбирают подземные водоносные горизонты, которые трудно увидеть или контролировать. Невидимая природа грунтовых вод вызывает беспокойство среди домовладельцев, полагающихся на колодцы, что их запасы воды могут внезапно иссякнуть во время засухи.

Нормальный цикл уровней грунтовых вод

Уровень воды в колодце с грунтовыми водами будет естественным образом колебаться в течение года (Рисунок 1). Уровни грунтовых вод, как правило, самые высокие в марте и апреле в связи с таянием снега зимой и весенними дождями. Попадание дождя и таяния снега в грунтовые воды известно как подпитка. Уровень грунтовых вод обычно начинает падать в мае и продолжает снижаться летом.

Рис. 1. Естественные колебания грунтовых вод в течение года в типичном колодце Пенсильвании.

Пополнение подземных вод ограничено в конце весны и летом, потому что деревья и другие растения используют доступную воду для роста. Естественный уровень грунтовых вод обычно достигает минимума в конце сентября или октябре. Поздней осенью, после того, как деревья и растения перестанут расти и до того, как начнется выпадение снега, уровень грунтовых вод может повыситься в ответ на выпадение дождя и подпитку. Пополнение запасов подземных вод продолжается до тех пор, пока низкие температуры не вызовут снегопад и мерзлую почву, которые ограничивают способность воды проникать в землю.Уровни грунтовых вод зимой могут быть стабильными или немного падать до тех пор, пока весеннее таяние снегов не начнется, а годовой цикл снова не начнется из-за ливней. Учитывая этот естественный круговорот грунтовых вод, большинство проблем с колодцами, как правило, возникает в конце лета или в начале осени, когда уровень грунтовых вод естественным образом достигает минимального уровня.

Естественные колебания уровня грунтовых вод, показанные на Рисунке 1, как правило, наиболее выражены в неглубоких скважинах. В результате неглубокие колодцы обычно более подвержены засухе, чем более глубокие колодцы.Например, неглубокие колодцы, вырытые вручную, часто первыми пересыхают во время засухи. Хотя более глубокие колодцы могут медленнее страдать от засухи, им также может потребоваться больше времени для восстановления после того, как засуха произошла.

Могут ли изменения в землепользовании повлиять на подверженность моего колодца засухе?

Существенные изменения произошли с ландшафтом многих сельских районов Пенсильвании. В некоторых частях Пенсильвании в будущем, вероятно, продолжится ускорение развития и рост сельского населения.

Существующие сельские жители часто обеспокоены тем, что эти изменения могут создать конкуренцию за грунтовые воды, что может повысить подверженность их колодцев засухе. Маловероятно, что небольшое количество новых домов вызовет значительные изменения уровня грунтовых вод. Однако более радикальные изменения в землепользовании, которые включают большие объемы грунтовых вод или предотвращают их пополнение на большой территории, могут сделать существующие колодцы более подверженными засухе. Это особенно верно в районах, где ведется добыча полезных ископаемых или где большие площади с твердым покрытием предотвращают подпитку грунтовых вод дождями и таянием снега.

Как я могу контролировать уровень грунтовых вод?

Прямое определение уровня грунтовых вод в вашем колодце затруднено и обычно требует использования измерителя уровня воды. Эти измерители состоят из электрического зонда, прикрепленного к концу измерительной ленты. Зонд опускается в колодец до тех пор, пока дисплей или свет не укажут, что он достиг воды. Затем глубина до воды считывается непосредственно с рулетки. Эти инструменты обычно стоят 300 долларов или больше в зависимости от предполагаемой длины необходимой ленты.

Существуют и другие менее прямые, но более практичные методы определения состояния водоснабжения вашей скважины. Геологическая служба США (USGS) предоставляет простой веб-сайт, который объединяет различные измерения засухи (осадки, поверхностные воды, грунтовые воды и Индекс засухи Палмера) в один графический объект на веб-сайте USGS. Круговая диаграмма в каждом округе предоставляет дополнительную информацию о текущем состоянии индикаторов засухи в этом округе. Щелкнув вкладку «Подземные воды» (нижняя правая часть кругового графика в любом округе), вы можете получить доступ к дополнительной информации о текущем состоянии и тенденциях в области грунтовых вод в вашем округе.

Вы также можете узнать больше о местных условиях подземных вод, связавшись с местными бурильщиками скважин и соседями. Бурильщики постоянно бурят новые скважины и, следовательно, могут знать уровень грунтовых вод рядом с вашей скважиной. Возможно, они также установили новые погружные насосы в близлежащие скважины, что позволит им задокументировать существующий уровень грунтовых вод. Подобные обсуждения с соседями, у которых были установлены новые насосы или пробурены новые скважины, могут предоставить ценную информацию об уровне грунтовых вод.

Как сэкономить воду?

Меры по сохранению водных ресурсов становятся критически важными во время засухи. Домовладельцы, полагающиеся на частные колодцы, должны начать экономить воду, как только наступит засуха. Использование воды в доме можно значительно сократить за счет изменения привычек и установки водосберегающих устройств. В чрезвычайных ситуациях изменение привычек водопользования может привести к быстрому сокращению водопотребления. Примеры могут включать реже смывать воду в туалете, принимать более короткие душевые, мыть только полную загрузку посуды или белья, а также собирать воду из желобов на крыше для использования вне помещений.Также важно отметить, что некоторые объявления о засухе могут также требовать сокращения водопользования или ограничения водопользования. Например, объявление о «чрезвычайной засухе» запрещает несущественное использование воды, такое как мытье автомобилей и полив газонов. Эти правила распространяются на всех, включая домовладельцев с частными колодцами. Для получения дополнительной информации о способах экономии воды в домашних условиях см. 20 способов экономии воды в чрезвычайной ситуации и Домашнее водосбережение .

Что делать, если моя скважина пересыхает?

Есть ряд причин, по которым скважина может перестать добывать воду.Наиболее частая причина — неисправный или изношенный погружной насос. Другие электрические проблемы, такие как неисправный электрический выключатель на напорном баке, также могут вызвать потерю воды. Резервуары высокого давления также необходимо время от времени заменять. Проблемы с качеством воды, такие как железные бактерии и отложения, также могут засорить колодец и сильно ограничить поток воды из колодца. Для определения точной причины проблемы следует проконсультироваться с бурильщиком или квалифицированным сантехником.

В постоянно засушливых погодных условиях уровень воды в вашем колодце может упасть ниже погружного насоса, что приведет к потере воды.В некоторых случаях уровень воды может только временно опускаться ниже насоса, когда вода часто перекачивается из колодца во время душа или стирки. В этих условиях вы можете продолжить использование скважины, приняв экстренные меры по экономии воды и используя воду только для основных целей.

Если уровень воды постоянно опускается ниже погружного насоса, возможно, окажется возможным опустить погружной насос в существующий колодец. В большинстве случаев это дает лишь краткосрочное решение проблемы.Более постоянные решения требуют либо углубления существующей скважины, либо бурения новой скважины. Имейте в виду, что углубление существующей скважины может не увеличить дебит скважины и может дать воду с разными характеристиками качества воды. Вам следует проконсультироваться с местным бурильщиком или профессиональным гидрогеологом, чтобы определить лучшее решение для вашей ситуации.

Правильное управление частными колодцами во время засухи станет более важным, поскольку конкуренция за воду в сельских районах Пенсильвании возрастет.Контролируя близлежащие уровни грунтовых вод в режиме онлайн, вы сможете своевременно обнаружить потенциальные проблемы и реализовать стратегии экономии воды, которые могут предотвратить пересыхание вашего колодца.

Подготовлено Брайаном Р. Свистоком, научным сотрудником, и Уильямом Э. Шарпом, почетным профессором лесной гидрологии.

Ресурсы пресной воды — Германия

Ресурсы пресной воды в цифрах — Германия

Германия — страна, богатая водой; 2.2% его поверхности покрыто водой. Водная поверхность состоит из одиннадцати крупных рек (Эльба, Дунай, Рейн, Везер, Эмс, Варнов / Пене, Элдер, Шиль / Траве, Одер, Рона, Маас). Природные озера составляют около 0,85% площади поверхности. Кроме того, в Германии 291 плотина. Примерно 11,7% площади отведено для защиты питьевой воды и лежат в основе ограничений использования для защиты существующих водных ресурсов (1).

Наибольшее количество воды, примерно 56%, используется властями в качестве охлаждающей воды.Горнодобывающая промышленность и промышленность вместе используют около 18%. Примерно 13% водопотребления идет на коммунальное водоснабжение. Сельское и лесное хозяйство использует менее 1% воды (1).

На мгновение водные ресурсы Германии считаются достаточными, поскольку используется только около 24% имеющихся ресурсов (UBA, 2001). Однако даже сегодня нехватка воды регулярно возникает в регионах с неблагоприятным водным балансом (особенно в Бранденбурге). В частности, в этом регионе не хватает воды для поддержания постоянного уровня воды в реках и для затопления карьеров, оставшихся после вскрышных работ (1).

Уязвимости — Германия — высокие и низкие потоки

Среди потенциальных негативных последствий изменения климата первостепенное значение имеют повышенный риск наводнений и сокращение водоснабжения летом. Эти воздействия являются результатом наблюдаемого сдвига, который, как ожидается, станет более заметным в будущем, выпадения осадков с лета на зиму, а также более высокого испарения из-за повышения температуры. Кроме того, увеличивается вероятность экстремальных дождей, особенно зимой, и прогнозируется сокращение продолжительности снежного покрова (1).

Центральные и восточные районы Германии особенно пострадают от сокращения водоснабжения в летние месяцы. Риск засухи увеличивается и сопровождается ограничениями в сельском и лесном хозяйстве, энергоснабжении и судоходстве, а также, возможно, в питьевом водоснабжении. Уменьшение пополнения запасов подземных вод является еще одним потенциальным негативным воздействием изменения климата. До сих пор не ожидалось ограничений в снабжении питьевой водой из-за изменения климата, несмотря на усиление эвтрофикации во многих областях (1).

В настоящее время система водоснабжения и распределения не подготовлена ​​к летнему дефициту воды. Если не будут приняты меры по адаптации, уязвимость пострадавших регионов (восточная Германия) будет «высокой». В остальных районах уязвимость к нехватке воды «умеренная» (1).

Качество грунтовых и поверхностных вод находится под угрозой. Интенсивные дожди и наводнения могут привести к смыву пестицидов, удобрений, промышленных химикатов и патогенов из канализационных систем в озера и реки (7).

Водосборный бассейн Рейна — прошлое (20 век)

В течение 20 ^{-х годов} века количество осадков в зимний период увеличилось на всем водосборе Рейна (от + 10 до + 20%) (11). В Альпах прирост был немного меньше. В течение зимнего сезона (ноябрь-апрель) средний расход имеет тенденцию к увеличению: от + 10 до + 15% для большинства гидропостов вдоль основного течения Рейна (12). То же самое и для самого низкого 7-дневного среднего зимнего стока: от + 15 до + 20%. Летом эти параметры снижаются до 8%, в основном из-за повышения температуры (большего испарения) в сочетании с застойными осадками и одновременным уменьшением количества снега в Альпах.Летние осадки практически не изменились в 20, ^-м, годах (от -5 до + 5%) (12).

Водосборный бассейн Рейна — будущее (2050 г.)

В период с 2021 по 2050 год по сравнению с 1961-1990 годами прогнозируется непрерывное повышение температуры до +1 — + 2 ° C для всего водосбора Рейна. На юге (Альпы) он будет больше, чем на севере. В этот период не прогнозируется никаких значительных изменений количества осадков летом, тогда как зимой прогнозируется их увеличение от 0% до + 15% (11).

В период с 2021 по 2050 год по сравнению с 1961-1990 годами прогнозируемый средний расход и самый низкий 7-дневный средний сток летом остаются практически неизменными. Повышенное количество осадков зимой, которые из-за повышения температуры все чаще выпадают в виде дождя, приведет к увеличению среднего расхода на 0% до + 20% и к увеличению низкого стока зимой на 0% до + 15% (12).

Водосборный бассейн Рейна — будущее (2100)

В отличие от изменений в количестве осадков, заявленных до 2050 г., количество осадков в бассейне Рейна во второй половине 21 ^-го века значительно упадет в летние месяцы, в основном на -10% и -30% (11).Исходя из этого, падающий средний сток и низкий расход летом моделируются в сопоставимых порядках величин (12).

Увеличение количества осадков в зимние месяцы, прогнозируемое до 2100 года для всего Рейна, в основном колеблется от + 5% до + 20%. Он находится выше значений, указанных на ближайшее будущее (от 0% до 15%) (11). Увеличение среднего и меженного стока зимой в значительной степени соответствует увеличению количества атмосферных осадков (12).

Верхний Дунай — прошлое (20 век)

Не было обнаружено значительных тенденций к увеличению и / или уменьшению среднегодового расхода в 20 ^-м веках.Для самого низкого 7-дневного среднего расхода было обнаружено значительное увеличение для зимы, тогда как для лета статистически значимой тенденции не обнаружено (13).

Верхний Дунай — будущее (21 век)

Модельные прогнозы показывают умеренное уменьшение расхода летом в ближайшем будущем (2021-2050) и явное уменьшение в отдаленном будущем (2071-2100). Однако диапазон неопределенности для далекого будущего значительно шире, чем для ближайшего будущего.Прогнозы модели показывают изменение режима разряда от снежного режима к режиму с преобладанием осадков. Это связано с изменениями процессов снегонакопления и таяния снега в результате прогнозируемого повышения температуры и прогнозируемого изменения режима осадков (более высокое количество осадков в зимнее время) в будущем (13).

Уязвимые места — Германия — Температура воды в реке

Температура воды в Рейне повышается. В период с 1978 по 2011 год она повышалась более чем на 2 ° C летом (около Кобленца) (15), что вызвано увеличением среднегодовой температуры воздуха и тепловыми выбросами.Температура воды будет продолжать расти в ответ на прогнозируемое изменение климата.

Набор (глобальных и региональных) климатических моделей использовался для создания вероятного диапазона прогнозов будущей температуры воды в Рейне. Эти прогнозы основаны на промежуточном сценарии изменения климата (так называемый сценарий SRES A1B) на ближайшее будущее (2021-2050) и далекое будущее (2071-2100). Прогнозы на будущее сравнивались с периодом 1961-1990 гг. (Ссылка) (16).

Что касается 1961-1990 гг., То средняя годовая температура воды в Рейне повысится из-за изменения климата между +0.От 6 до +1,4 ° C в ближайшем будущем и от +1,9 до +2,2 ° C в далеком будущем. Прирост наиболее высок летом, а наименьший — весной. В конце этого столетия прогнозируемое повышение температуры составит от +2,7 до +3,4 ° C в конце лета и от +0,4 до +1,3 ° C весной (16).

Максимальное количество последовательных дней с температурой воды выше 27 ° C увеличивается с 4 дней в базисный период (в Кобленце) до 10 дней в ближайшем будущем и 17 дней в далеком будущем. Эти продолжительные периоды с необычно высокими температурами воды могут спровоцировать изменения в пищевой сети и скорости биологических процессов в Рейне (16).

В будущем могут потребоваться меры или новые правила в отношении плана тепловой нагрузки для Рейна, поскольку максимально допустимая температура воды в Рейне ниже тепловых сбросов в настоящее время составляет 28 ° C (17), и следует добавить влияние теплового загрязнения. к упомянутому выше эффекту изменения климата. В настоящее время несколько электростанций и промышленных предприятий сбрасывают свои тепловые сбросы в Рейн, что приводит к повышению температуры воды до 1,4 ° C (15). Повышение температуры воды может негативно повлиять на экологию реки (18).

Уязвимости Альпы

Наблюдаемые изменения гидрологического режима альпийских рек

Глобальное потепление влияет на количество осадков в Альпах, на долю дождя и снега в этих объемах и на сроки таяния снегов. Общее уменьшение снежного покрова наблюдается в течение 20 века для низких и средних высот. Тенденции менее значительны на больших высотах, а снежный покров даже увеличился из-за более высоких сумм осадков. Эти изменения влияют на сток горных водосборов.Эти изменения были исследованы для большого количества водосборов за период 1961–2005 гг. В шести альпийских странах (Австрия, Франция, Германия, Италия, Словения и Швейцария), при этом размер водосбора варьировался в основном от 100 до 1000 км ² (14).

За последние десятилетия изменился гидрологический режим альпийских рек. Эти изменения меняются в зависимости от характера гидроклиматических режимов. В течение 1961–2005 гг. Все режимы демонстрируют постоянный сдвиг в сторону более раннего начала таяния снега с величиной тренда 11 дней, а также увеличением продолжительности сезона таяния снега на 18 дней.Кроме того, наблюдаются явные различия между режимами с преобладанием ледникового покрова и снеготаяния, а также смешанными режимами снеготаяния и дождя (14):

• Чистые режимы с преобладанием ледников и таяния снегов находятся в самом сердце Альп. Эти гидрологические режимы в основном контролируются накоплением осадков в виде снега и льда в холодные месяцы. Наименьший сток приходится на период с декабря по февраль, наибольший — на весну и лето. Для этих режимов зимние засухи стали менее суровыми: продолжительность засух сократилась в среднем на 25 дней за период 1961–2005 гг., А дефицит объема уменьшился в среднем на 47%.В частности, ледниковые режимы демонстрируют последовательное поведение со смещением сезона таяния на неделю раньше, увеличением объема таяния снега на 29% и повышенным вкладом ледника в общий водоток соответствующих водосборов.
• Смешанные режимы снеготаяния и дождя встречаются в предальпийских регионах. Они демонстрируют два сезона низкого стока: зимой, когда часть осадков сохраняется в виде снежного покрова, и летом из-за сочетания нехватки снежного покрова ранее, отсутствия осадков и высокого эвапотранспирации.Для этих режимов высокие потоки в основном вызваны таянием снегов весной и обильными осадками осенью. Для этих режимов зимние засухи, кажется, стали более суровыми: дефицит объемов в Юго-Восточных Альпах (в основном в Словении) увеличился на 10%.

Связаны ли эти тенденции с изменением климата или с его десятилетней изменчивостью, остается открытым вопросом (14).

Ресурсы пресной воды в цифрах — Европа

Общие возобновляемые ресурсы пресной воды в стране — это общий объем речного стока и пополнения запасов подземных вод, ежегодно образующихся за счет атмосферных осадков внутри страны, плюс общий объем фактического стока рек, поступающих из соседних стран.Этот ресурс дополняется водой, хранящейся в озерах, водохранилищах, ледяных шапках и ископаемых подземных водах. Разделение общих возобновляемых ресурсов пресной воды на количество жителей приводит к наличию воды на душу населения. В 13 странах имеется менее 5 000 м 3 ³ на душу населения в год, в то время как страны Северной Европы, как правило, имеют самые высокие водные ресурсы на душу населения. Средиземноморские острова Мальта и Кипр, а также густонаселенные европейские страны (Германия, Польша, Испания, Англия и Уэльс) имеют самую низкую доступность воды на душу населения.Доступность воды — это годовые данные, которые поэтому не отражают всех сезонных колебаний (5).

Европа: пять категорий озер

В Европе почти полтора миллиона озер, с учетом малых водоемов площадью до 0,001 км ² . Общая площадь озер более 200 000 км. ² ; Кроме того, искусственные водохранилища покрывают почти 100 000 км ² . Реакцию европейских озер на изменение климата можно обсудить, разделив озера на пять категорий (4):

Глубокие озера умеренного пояса

Типичными представителями этого класса являются e.грамм. Озера Маджоре, Охрид, Женева и Констанц со средней глубиной 177, 164, 153 и 90 метров соответственно. Из-за большой глубины и относительно мягкой зимы здесь обычно нет ледяного покрова. Будущее изменение климата в Европе может снизить оборот в глубоких озерах. Это означает усиление аноксических условий на дне и повышенный риск эвтрофикации. Также можно ожидать ухудшения кислородных условий из-за повышенной активности бактерий в глубоких водах и поверхностных донных отложениях.

Мелководные озера умеренного пояса

Балатон (600 км ² , 3 м) в Венгрии и Мюриц (114 км ² , 8 м) в Германии. Повышение температуры воды может привести к усилению первичной продукции и бактериального состава. Вероятность опасных экстремальных явлений, например увеличится массовое производство сине-зеленых водорослей. Воздействие может распространяться на жизнь рыб; ожидаются изменения в видовом составе и сокращение уловов рыбы. Использование выражения «тепловое загрязнение» для этих озер вполне оправдано.

Северные озера

Ладожское (17 670 км2, 51 м), Онежское (9670 км2, 30 м) и Венерн (5670 км2, 27 м) являются крупнейшими в этом классе, а также тремя крупнейшими озерами в Европе. В эту группу входит около 120 озер площадью более 100 км ² . Большинство озер бореальной зоны перемешиваются сверху вниз в течение двух периодов перемешивания каждый год. Сокращение периода ледникового покрова будет наиболее очевидным последствием изменения климата в этих озерах. Это может улучшить кислородные условия зимой и весной.

Арктические озера

В основном это небольшие водоемы в горах северной Скандинавии и в тундровой зоне. Обычно считается, что арктические озера особенно чувствительны к изменениям окружающей среды. Таяние вечной мерзлоты может серьезно угрожать экосистемам арктических озер. В некоторых случаях все озеро может исчезнуть в результате таяния грунта и усиленного испарения.

Горные озера

К этому классу относятся все высокогорные озера в Центральной Европе, а также в южной Скандинавии.Даже если горные озера были соединены каналами, физические и экологические ограничения ограничивают миграцию видов между ними. В теплом климате нет выхода; единственная возможность выжить — это адаптация.

Стратегии адаптации — Обзор

Политические ориентиры ЕС для будущих действий

По данным ЕС, политические ориентиры для продвижения вперед следующие (6):

• Ставим правильный ценник на воду;
• Более эффективное распределение финансирования и финансирования, связанного с водой: Улучшение планирования землепользования и Финансирование эффективности использования водных ресурсов;
• Улучшение управления рисками засухи: разработка планов управления рисками засухи, развитие наблюдательного центра и системы раннего предупреждения о засухах, а также дальнейшая оптимизация использования Фонда солидарности ЕС и Европейского механизма гражданской защиты;
• С учетом дополнительных инфраструктур водоснабжения;
• Поощрение водосберегающих технологий и практик;
• Содействие появлению культуры экономии воды в Европе;
• Улучшение знаний и сбора данных: информационная система о нехватке воды и засухе по всей Европе, а также возможности исследований и технического развития.

Управляемая подпитка водоносного горизонта

Комплексные подходы к управлению водными ресурсами, объединяющие подземные и поверхностные воды, могут значительно снизить уязвимость человека к экстремальным климатическим явлениям и изменениям и способствовать глобальной водной и продовольственной безопасности. Совместное использование грунтовых и поверхностных вод, которые используют поверхностные воды для орошения и водоснабжения во время влажных периодов, а также грунтовые воды во время засухи (8), вероятно, окажется важным. Управляемое пополнение водоносного горизонта, при котором избыточная поверхностная вода, опресненная вода и очищенные сточные воды хранятся в истощенных водоносных горизонтах, также может дополнять запасы грунтовых вод для использования во время засух (9,10).Действительно, использование водоносных горизонтов в качестве естественных резервуаров-хранилищ позволяет избежать многих проблем, связанных с потерями в результате испарения и воздействием на экосистемы, связанными с большими построенными резервуарами поверхностных вод.

Стратегии адаптации — Германия

Состояние адаптации к изменению климата в Германии

Существуют очень большие различия между отдельными землями в том, что касается реализации мер адаптации. Меры, которые уже реализованы, составляют меньшинство.Их, вероятно, будет недостаточно для решения будущих проблем в секторе управления водными ресурсами, поскольку вряд ли какие-либо из них были введены — даже частично — на основе соображений изменения климата. Поскольку до настоящего времени последствия изменения климата играли незначительную роль или не играли никакой роли в планировании мер, сектор измерения воды в большинстве земель еще не адаптирован к изменению климата (3).

В целом водный сектор должен быть в состоянии адаптироваться к будущим воздействиям климата, поскольку доступен полный спектр достаточных вариантов адаптации, даже если их реализация в большинстве случаев считается сложной.Экономия воды и восстановление естественных рек считаются наиболее эффективными для адаптации к множеству неопределенных воздействий изменения климата. Однако меры адаптации в сфере водоснабжения и водоснабжения, по-видимому, не могут быть реализованы без специальной поддержки (особенно финансовых ресурсов). Если будут реализованы необходимые меры адаптации, можно ожидать снижения до «низкой» уязвимости водного сектора к изменению климата (1).

Экосистемы в Германии

Поверхностные воды должны управляться с ориентацией на природу и, при необходимости, восстанавливаться (e.грамм. путем создания поймы или возрождения залива), чтобы поддерживать естественную способность экосистем. Чувствительность водных экосистем к воздействиям изменения климата снижается с улучшением качества воды и экологического состояния поверхностных вод, как это уже предусмотрено Европейской рамочной директивой по водным ресурсам (1).

Инфраструктура в Германии

Инфраструктура необходима для того, чтобы дождевая вода могла просачиваться локально, могла использоваться для орошения дождеванием или сбрасываться в водные объекты через отдельную канализационную сеть и без смешивания с загрязненной или загрязненной водой (2).

Водохранилища, водохранилища и водохранилища являются важными компонентами инфраструктуры управления водными ресурсами. Такие удерживающие системы многофункционально интегрированы в общую систему управления водными ресурсами и в пределах водосборных бассейнов питьевого водоснабжения, гидроэлектрических систем и управления стоками (закачка воды в периоды маловодья; защита от наводнений) (2).

Однако для многофункционального использования водных ресурсов в рамках адаптации к изменению климата необходимо применять адаптивные методы управления водохранилищами.Такие методы включают в себя хронологически и пространственно дифференцированное управление удерживающими сооружениями с учетом потребностей в природных территориях и водных ресурсах пользователей, находящихся ниже по течению (2).

Эффективность водопользования в Германии

Методы и приемы повышения эффективности водопользования (2):

• «Серая вода», вода с крыш и техническая вода должна использоваться для технических и производственных целей, не требующих воды питьевого качества;
• Методы экономии воды должны быть усовершенствованы, особенно в контексте коммерческих / промышленных производственных процессов;
• Необходимо принять меры для предотвращения потерь воды в распределительной сети;
• Следует использовать более эффективные методы охлаждения электростанций и орошения сельскохозяйственных угодий;
• Очищенные микробиологически чистые сточные воды следует использовать для орошения сельскохозяйственных угодий.

Список литературы

Ссылки ниже полностью цитируются на отдельной карте «Ссылки». Щелкните здесь, если вы ищете полные справочные материалы по Германии.

1. Zebisch et al. (2005)
2. Правительство Федеративной Республики Германии (2010)
3. Правительство Федеративной Республики Германии (2006)
4. Куусисто (2004)
5. Европейская комиссия (ГД по окружающей среде) (2007)
6. Комиссия Европейских сообществ (2007)
7. Федеральное министерство окружающей среды, охраны природы и безопасности ядерных реакторов (2009 г.)
8. Faunt (2009), в: Taylor et al.(2012)
9. Scanlon et al. (2012), в: Taylor et al. (2012)
10. Sukhija (2008), в: Taylor et al. (2012)
11. Belz et al. (2007), в: Международная комиссия по защите Рейна (ICPR) (2011)
12. Görgen et al. (2010), в: Международная комиссия по защите Рейна (ICPR) (2011)
13. Klein et al. (2012)
14. Bard et al. (2015)
15. ICPR (2013a), в: Hardenbicker et al.(2017)
16. Hardenbicker et al. (2017), в: Hardenbicker et al. (2017)
17. LAWA-AO (2007), в: Hardenbicker et al. (2017)
18. Hilton et al. (2006), в: Hardenbicker et al. (2017)

Водоносный горизонт Огаллала: спасение жизненно важного источника воды в США

На высоких равнинах Америки урожай в начале лета простирается до горизонта: поле за зеленым полем кукурузы, сорго, сои, пшеницы и хлопка. Окруженное огромным небом, то синим, то с алыми прожилками, это 800-мильное пространство сельского хозяйства выглядит так, как будто оно может продолжаться вечно.

Не может.

Водоносный горизонт Огаллала, огромный подземный резервуар, дающий жизнь этим полям, исчезает. Кое-где грунтовых вод уже нет. Это житница Америки — региона, который дает не менее пятой части общего годового сельскохозяйственного урожая США. Если водоносный горизонт высохнет, с мировых рынков исчезнут продукты питания и волокна на сумму более 20 миллиардов долларов. Ученые говорят, что естественным процессам потребуется 6000 лет, чтобы заполнить резервуар.

Задача Огаллала состоит в том, как удовлетворить потребности людей в слое воды, растянувшемся под частями восьми штатов от Южной Дакоты до Техаса. По мере того как землевладельцы стремятся сохранить то, что осталось, они сталкиваются с проблемой перетягивания каната между экономическим ростом и сокращением природных ресурсов. То, что здесь происходит — проблемы и решения — является сигналом для остальной части планеты.

Фермеры Высоких равнин еще поколение назад были в блаженном неведении о том, что дилемма уже разворачивается.В начале 1950-х годов, когда Роджер Функ начал заниматься сельским хозяйством недалеко от Гарден-Сити, штат Канзас, все считали, что вода неисчерпаема. «Люди бурили скважины», — говорит он. «Вы можете перекачивать всю воду, которую хотите перекачивать».

И они сделали. Что изменило все для Фанка, которому сейчас 81 год, так это публичное собрание в конце 1960-х годов в муниципальном колледже Гарден-Сити. Геологи штата и федеральные геологи, которые изучали, откуда берется вся эта вода, объявили мрачные выводы. «Они сказали, что это геологическая вода.Когда его нет, его уже нет, — говорит Функ. «Я помню, как приходил домой и чувствовал себя таким подавленным».

Сегодня его община на юге Канзаса, в 180 милях к западу от Уичито, является одним из районов Высоких равнин, наиболее пострадавших от истощения водоносного горизонта. Уровень грунтовых вод упал на 150 футов и более, что вынудило многих фермеров отказаться от колодцев. Причина очевидна, говорит Марк Руд, исполнительный директор Юго-Западного округа Канзаса по управлению подземными водами: чрезмерное использование.

Располагая жидкими сокровищами под ногами и глобальным рынком, жаждущим их продукции, фермеры здесь и по всему региону заключили фаустовскую сделку, отказавшись от долгосрочного сохранения в пользу краткосрочной выгоды.Чтобы извлечь выгоду из экономических возможностей, землевладельцы сознательно «добывают» ограниченный ресурс.

Решение использовать воду из одного из крупнейших водоносных горизонтов в мире, а не оставлять ее в земле, не является безответственным, говорит Эндрю Стоун, исполнительный директор Американского фонда подземных вод в Конкорде, штат Нью-Хэмпшир.Как уголь или природный газ, подземные воды являются ценным ресурсом. «Человечеству нет никакой пользы в том, чтобы хранить его неиспользованным в холодильнике», — говорит Стоун. Задача состоит в том, чтобы продлить жизнь водоносного горизонта на благо будущих поколений фермеров и тех, кто зависит от их продукции.

Однако в Гарден-Сити серьезность обстоятельств уже заставляет фермеров действовать. По словам Руде, они пытаются решить, как поддерживать успешные сельскохозяйственные операции, полагаясь на все меньшее и меньшее количество воды — проблема, с которой в конечном итоге должны столкнуться водопользователи во всем регионе и во всем мире. «Сообщество водопользователей должно в этом разобраться», — добавляет он. «Мы так или иначе добьемся устойчивости, но это может поддерживать экономику без водоносного горизонта Огаллала.”

Врезка в водоносный горизонт
На гидрографической карте Огаллала — это чернильное пятно Роршаха, которое некоторые описывают как форму гриба, другие — южноамериканский континент. Миллионы лет назад, когда южные Скалистые горы все еще извергали лаву, реки и ручьи прорезали каналы, которые несли каменистые куски гор на восток. Осадки в конечном итоге покрыли территорию и заполнили древние каналы, образовав обширные равнины. Вода, которая проникает в погребенный гравий, в основном из исчезнувших рек.Он находится там по крайней мере три миллиона лет, медленно просачиваясь в насыщенный гравийный слой, толщина которого варьируется от более 1000 футов на севере до нескольких футов на юго-западе.

До недавнего времени на большей части территории не было постоянных поселений. Племена коренных американцев, которые использовали открытые равнины для сезонной охоты, отступили в долины рек, чтобы разбить свои палатки. Когда испанский конкистадор Франсиско Васкес де Коронадо прибыл в 1541 году в поисках золотых городов Сибола, он довел своих одетых в железо людей до грани изнеможения, никогда не зная, что вода для утоления их почти безумной жажды лежит всего в ярдах под их ботинками.Точно так же поголовье крупного рогатого скота в 1860-х и 1870-х годах рухнуло из-за идеального шторма засухи, чрезмерного выпаса скота и падения цен на мясо. А первые попытки ведения сельского хозяйства были затруднены эрозией почвы и циклами засухи, кульминацией которых стали Пыльная чаша 1930-х годов.

Промышленная добыча водоносного горизонта началась только после Второй мировой войны. Дизельные насосы заменили ветряные мельницы, увеличив производительность с нескольких галлонов в минуту до сотен. В течение следующих 20 лет Высокие равнины превратились из коричневых в зеленые.Количество ирригационных колодцев в одном только Западном Техасе резко возросло с 1166 в 1937 году до более чем 66000 в 1971 году. К 1977 году один из беднейших сельскохозяйственных регионов страны превратился в один из самых богатых, что привело к увеличению сельскохозяйственного экспорта страны и откорму. 40 процентов говядины зернового откорма.

Но чудо новой насосной техники сказывалось ниже прерии. К 1980 году уровень воды упал в среднем почти на 10 футов по всему региону. В центральной и южной частях Высоких равнин некоторые спуски превышали 100 футов.Обеспокоенные государственные чиновники обратились к Геологической службе США, которая изучает водоносный горизонт с начала 1900-х годов. Совместно со своими государственными и местными коллегами официальные лица Геологической службы США начали мониторинг более 7000 скважин для оценки ежегодных изменений уровня воды.

То, что они обнаружили, вызывало тревогу: годовой забор грунтовых вод в период с 1949 по 1974 год увеличился в пять раз. В некоторых местах фермеры забирали от четырех до шести футов в год, в то время как природа откладывала полдюйма. В 1975 году овердрафт был равен расходу реки Колорадо.Сегодня водоносный горизонт Огаллала истощается с годовым объемом, эквивалентным 18 рекам Колорадо. Хотя атмосферные осадки и речные системы подпитывают некоторые части северного водоносного горизонта, в большинстве мест природа не может удовлетворить потребности человека. «У нас есть оптимистичные места. В других местах мы можем увидеть конец », — говорит Дэвид Поуп, который с 1983 по 2007 год руководил правилами подземных вод в Канзасе в качестве главного инженера штата.

Устойчивые решения
Для Фанка удручающие данные, которые он принес домой с встречи в Гарден-Сити, меняли.В то время как другие фермеры отреагировали на снижение уровня воды, добавив колодцы, Функ устранил их: «Мы решили поехать в засушливые районы». Сегодня он почти не качает воду на своих 6000 акрах, которые в основном засажены пшеницей и зерновым сорго. Эти культуры, как правило, не так прибыльны, как кукуруза, но они поддерживают семью Функ. Чтобы заниматься сельским хозяйством без грунтовых вод, Функ изменил некоторые из своих методов. Вместо того, чтобы вспахивать поля после сбора урожая, он оставляет стерню в земле и сажает на пожнивные остатки новый урожай.Этот метод не только снижает эрозию почвы, но также уменьшает испарение и улавливает больше метель, чем на голой земле. Ученые говорят, что оставление растительных остатков на поле может снизить потерю влаги на один дюйм или более ежегодно. Функ стремится запечатлеть каждую частичку 18 дюймов осадков, выпадающих на юго-западе Канзаса. «Надо, — говорит он. «Это все, что у нас есть здесь».

Funk — это часть небольшого, но устойчивого движения от зависимости от грунтовых вод.Научная уверенность в упадке Огаллалы вызвала интерес к сохранению во всем регионе. Исследователи разрабатывают менее жаждущие культуры, в том числе устойчивую к засухе кукурузу. Их цель — сократить количество воды, необходимой для выращивания кукурузы, по крайней мере, на 10 процентов, — говорит Вэньвэй Сюй, научный сотрудник Texas A&M. Инициатива Огаллала, проект Министерства сельского хозяйства США, финансирует исследования, призванные сделать сельскохозяйственную промышленность и сельские общины, которые от нее зависят, более устойчивыми.Ежегодные ассигнования Конгресса в размере 3,6 миллиона долларов США поддерживают исследования, начиная от методов орошения и управления осадками до операций по откорму животных.

На исследовательской станции Министерства сельского хозяйства США недалеко от Амарилло, штат Техас, ученые собирают данные, которые побуждают Функ и других фермеров использовать методы низкой или нулевой обработки почвы (например, оставлять растительные остатки для разложения), — говорит Нолан Кларк, директор станции и сельскохозяйственный инженер. Другие проекты нацелены на внедрение высоких технологий. Инженеры установили 16 беспроводных инфракрасных датчиков на рычаге центральной системы, используемой для орошения хлопка на исследовательском участке.Датчики откалиброваны для измерения температуры листьев, что позволяет самим растениям сообщать управляемому компьютером ирригационному оборудованию, когда они хотят пить. При достижении научно установленного порога оросители включаются автоматически. По словам Кларка, поскольку эти роботизированные ирригационные системы применяют воду только тогда, когда это необходимо, на испытательных полях они экономят два дюйма на урожай за сезон.

Эвапотранспирация — это еще один способ связи растений с высокотехнологичными системами орошения. Исследователи разрабатывают оборудование, в котором используются лазеры для измерения турбулентности, вызванной тепловыми волнами над посевами.Чем сильнее турбулентность, тем больше воды нужно растениям. Лазерное оборудование в конечном итоге позволит оценить суточные показатели эвапотранспирации в региональном масштабе. Они будут размещены в Интернете, давая фермерам информацию, которую они могут использовать, чтобы приспособить свой полив к потребностям своих культур.

Такие устройства не могут сэкономить значительное количество воды, но в Западном Техасе, где Огаллала быстро сокращается, они критически важны. Экономия от 10 до 15 процентов на урожай за сезон на миллионах акров — «это значительный объем воды», — говорит Кларк.«Мы можем не сделать водоносный горизонт устойчивым, но мы можем дать ему еще 100 лет».

Новые заявки
Тем не менее, даже когда эти инновации переходят с экспериментальных участков на производственные поля, повышение эффективности может быть компенсировано новыми потребностями в грунтовых водах. Биотопливо — это последний соблазн выращивать кукурузу, которая приносит более высокую прибыль, но требует больше воды, чем большинство других культур. Планы по удвоению количества предприятий по производству этанола в регионе Хай-Плейнс побуждают фермеров увеличивать производство кукурузы, несмотря на и без того дефицит подземных вод.Согласно отчету Фонда защиты окружающей среды (EDF), для этого может потребоваться до 120 миллиардов дополнительных галлонов воды Огаллала ежегодно.

Растущее население региона Великих равнин также требует больше муниципальной воды из единственного доступного источника: водоносного горизонта. Т. Бун Пикенс, миллиардер-нефтяник и недавний защитник альтернативных источников энергии, входит в число предпринимателей, которые вышли на рынок бытовой воды. Закон Техаса, предоставляющий землевладельцам неограниченные права на воду под их собственностью, позволяет Пикенсу продавать грунтовые воды со своего ранчо Mesa Vista в штате Техас, занимающего площадь 24 000 акров, в мегаполисы, вплоть до Далласа и Эль-Пасо.654-мильный трубопровод, который он планирует построить до Эль-Пасо, будет стоить 2,1 миллиарда долларов. Но с учетом того, что продажи воды оцениваются более чем в 1000 долларов за акр-фут, прибыль ждет своего часа.

Над этими новыми требованиями к ограниченному водоснабжению Огаллала нависает изменение климата. Хотя количество осадков в Небраске в северной части водоносного горизонта, вероятно, увеличится, ученые предсказывают, что в южных частях региона выпадет даже меньше 16 дюймов годовых осадков, которые они получают сейчас.

Перед лицом этих комбинированных требований к уже перекрытому водоносному горизонту многие водопользователи Высоких равнин присоединяются к Funk, чтобы пересмотреть свое будущее.Независимо от того, насколько эффективно они его используют, они знают, что грунтовые воды в конечном итоге исчезнут, оставив их, их общины и большую часть региона высокими и сухими. Как и Функ, они начинают строить планы на время, когда Огаллала не сможет удовлетворить их экономические потребности. Некоторые производители присоединяются к Funk и переходят на засушливые земли — выращивают пшеницу и другие культуры, не требующие орошения. В восточном Колорадо фермеры сажают выносливые подсолнухи, которым требуется на 30 процентов меньше воды, чем кукурузе.

Другие фермеры обращаются к местным пастбищам в поисках экономических альтернатив.До прибытия европейских поселенцев миллиард акров травы, покрывающей Высокие равнины, были домом для вилорогих антилоп и быстрых лисиц, малых прерийных кур и роющих сов, а также буйволов. Голубая грама, зеленая хвоя и другие засухоустойчивые растения процветали за короткий вегетационный период. Согласно исследованию Главного бухгалтерского управления 2007 года, более половины этих естественных пастбищ были превращены в сельскохозяйственные культуры, в том числе почти 25 миллионов акров с 1982 года.

Возвращение к пастбищам могло бы стать потенциальным источником дохода, говорит Эми Хардбергер, поверенный EDF в Остине, штат Техас.В проекте, который она координирует, фермеры экспериментируют с восстановлением пастбищ на полях, которые им пришлось покинуть из-за истощения грунтовых вод. Помимо обеспечения среды обитания диких животных, пастбища могут быть пастбищами для крупного рогатого скота или даже буйволов. Охота, экотуризм и «ранчо для парней» — другие потенциальные источники дохода от пастбищ. И как только будет создан национальный углеродный рынок, фермеры смогут продавать кредиты на хранение углерода в почвах пастбищ. «Это сложная группа людей», — говорит Хардбергер, чей дед выращивал хлопок недалеко от Лаббока, штат Техас.«Они не хотят покидать свою землю — да и не должны».

Несколько программ федерального правительства предоставляют экономические стимулы для сохранения существующих пастбищ, признавая их роль в сокращении эрозии, секвестрации углерода и обеспечении среды обитания для более мелких прерийных кур и других видов, находящихся под угрозой исчезновения. Но эти программы часто противоречат целям федерального правительства по поддержанию цен на производство кукурузы и других товаров. Субсидии на выращивание сельскохозяйственных культур обычно выше, чем субсидии на сохранение пастбищ, что упрощает выбор для большинства производителей.

Противоречия в этих федеральных программах отражают двойственное отношение Америки к водоносному горизонту Огаллала. В конечном итоге нации потребуется стратегия, чтобы положить конец ее зависимости от этого ограниченного ресурса, — говорит Стоун, руководитель фонда Groundwater Trust. Но пока что на большей части Высоких равнин это обычное дело: бурение и откачка воды, орошение и выращивание сельскохозяйственных культур, как будто эра Огаллала никогда не закончится.

Для Funk в Garden City уже есть. Используя технологии и дальновидность, он превратил свою ферму в бизнес, который, по его мнению, может продолжаться в далеком будущем, не истощая Огаллалу.»Навсегда? Мы на это надеемся », — говорит он. «Это была наша цель».

Примечание: эта статья изначально была напечатана под названием «Спасение водоносного горизонта Огаллала».

Дело не только в водоснабжении: засуха вредит и качеству воды

Июньская волна тепла вызвала раньше, чем ожидалось, цветение водорослей в пострадавшем от засухи резервуаре питьевой воды в Прайсе, штат Юта, что является признаком изменения климата На засушливом, как трут, Западе ждут проблемы с качеством воды.

Сильная жара и лесные пожары охватывают регион из-за исторической засухи, которая, по мнению ученых, может стать самой сильной в регионе как минимум за 1200 лет.В ответ некоторые системы питьевой воды начинают бороться с поддержанием как водоснабжения, так и качества воды, поскольку они имеют дело с потенциальными юридическими и нормативными проблемами.

Жара и засуха, вызванные изменением климата, усугубляют застарелую нехватку воды на Западе, заявила Энн Кастл, старший научный сотрудник юридической школы Университета Колорадо и бывший юрист по водным ресурсам в Holland & Hart LLP.

«Засуха и засушливые условия на Западе снижают уровень грунтовых вод, делают существующие скважины более ненадежными и уменьшают растворение загрязняющих веществ как в поверхностных, так и в грунтовых водах», — сказала она.

Проблема будет возникать только из-за проблем систем водоснабжения, связанных с модернизацией инфраструктуры и обеспечением водоснабжения, поскольку они сокращаются на Западе, сказал Тим Дэвис, директор отдела питьевой воды Юты.

«Это верхушка айсберга относительно того, сколько систем действительно столкнутся с проблемами», — сказал он.

Интенсивная откачка, напряжение водоносного горизонта

В некотором смысле Прайсу — городу в 8265 к юго-востоку от Солт-Лейк-Сити — повезло, потому что менеджеры по водоснабжению смогут переключить источники воды до того, как увеличатся затраты на очистку, а цветение водорослей серьезно повлияет на качество воды. — сказал Майлз Нельсон, городской директор по общественным работам.

Вредные водоросли обычны, но обычно цветут позже летом, когда температура воды повышается.

Но эксперты предупреждают, что другим сообществам не повезет. Хотя остается неопределенность в отношении того, как засуха повлияет на качество питьевой воды, некоторые юристы в области водных ресурсов опасаются, что она может создать ситуацию, аналогичную кризису с загрязнением свинцом в 2014 году во Флинте, штат Мичиган, который вызвал чрезвычайное положение в области общественного здравоохранения.

Следующий Флинт «вероятно, не будет лидером». Это может быть что-то еще, о чем никто не думает », — сказал Андре Монетт, Вашингтон, Д.C. Офис управляющий партнер Best Best & Krieger LLP

Некоторые из наиболее пострадавших от засухи регионов только начинают оценивать, как засуха повлияет на качество воды.

«Засуха вызывает более интенсивную откачку грунтовых вод, что может вызвать нагрузку на неглубокие водоносные горизонты и вызвать загрязнение в более глубокие» водоносные горизонты, — сказал Скотт Сейфрид, начальник отдела мониторинга подземных вод Совета по контролю водных ресурсов штата Калифорния.

Во время засухи сельскохозяйственные пользователи больше полагаются на грунтовые воды, которые могут повлиять на колодцы или потенциально сместить шлейфы загрязнения.Перекачка воды во время засухи также может вызвать проникновение соленой воды в некоторые водоносные горизонты с питьевой водой, но последствия варьируются от места к месту, сказал он.

Изучение связей

Калифорния заключила контракт с Геологической службой США на изучение связи между засухой и качеством воды, сказал Сейфрид. В некоторых системах наблюдалось увеличение содержания нитратов, мышьяка и урана во время последней засухи, и это исследование может дать ответ на вопрос, связаны ли они с дефицитом или другими проблемами.

В рамках исследования изучается уровень грунтовых вод и нитраты в колодцах за более чем 30 лет в Центральной долине Калифорнии, чтобы попытаться понять тенденции качества воды во время засухи, сказал геолог-исследователь Зено Леви.

«Существует большой пробел в знаниях о том, что происходит с грунтовыми водами во время засухи», — сказал он.

Нитраты могут вызывать синдром синего ребенка, когда кровь младенцев не может переносить достаточное количество кислорода. Они часто встречаются вместе с фумигантами, ураном и другими соединениями, относящимися к сельскому хозяйству.

«Мы как бы используем его в качестве общего показателя, чтобы просто посмотреть, как засуха влияет на различные источники воды, поступающие к колодцам», — сказал Леви.

Отчет должен быть опубликован в течение ближайшего месяца.

«То, что мы видим в условиях засухи, усугубляет события, — сказал Бен Стэнфорд, заместитель вице-президента Hazen and Sawyer, инженерной фирмы по очистке воды.

Стэнфорд является соавтором исследования 2014 года, показывающего, что засуха влияет на отложения, вкус, запах, патогены и побочные продукты дезинфекции в питьевой воде. По его словам, тепло приводит к цветению водорослей в водоемах и возможным цианотоксинам в источниках воды. Цианотоксины могут вызвать ряд проблем со здоровьем, от кожной сыпи до смерти.

Последствия лесных пожаров

Жара и засуха также способствуют возникновению угрозы лесных пожаров. По словам Стэнфорда, лесные пожары обжигают водосборные бассейны, отправляя сажу и другие органические вещества вниз по течению, что, возможно, способствует цветению водорослей и делает воду более сложной и дорогостоящей для обработки.

Муниципальный водораздел городов Грили, штат Колорадо, и Форт-Коллинз, штат Колорадо, был сожжен двумя крупнейшими лесными пожарами в Колорадо в 2020 году, которые произошли в условиях экстремальной засухи.Согласно веб-сайту Форт-Коллинза, масштаб и жестокость этого ада серьезно повредят качеству сырой воды в городах на долгие годы.

По оценкам города Форт-Коллинз, борьба с эрозией и стабилизация склонов в выжженном водоразделе могут стоить более 45 миллионов долларов для защиты инфраструктуры водоснабжения. В этом году штат Колорадо инвестировал 30 миллионов долларов в восстановление водосборов, сожженных в результате лесных пожаров 2020 года, которые возникли в лесах, находящихся под федеральным управлением.

По словам Стэнфорда, даже небольшое количество дождя на шрамах от пожаров может привести к попаданию сажи и других органических материалов в водозаборы городов.

«Коммунальные предприятия обычно используют больше химикатов, больше активированного угля для очистки воды», — сказал Стэнфорд. «В краткосрочной перспективе есть немедленные операционные последствия».

В долгосрочной перспективе, по его словам, некоторые коммунальные предприятия начнут пересматривать дизайн своих систем водоснабжения.

Предстоящие нормативные и правовые проблемы

По мере усугубления проблемы возникают нормативные и юридические баталии, поскольку очистка воды становится более дорогостоящей и сложной.

Представители органов здравоохранения штата Колорадо ожидают, что засуха приведет к увеличению загрязнения воды, но местные системы водоснабжения должны гарантировать, что они соответствуют федеральным стандартам питьевой воды, сказала Эрин Гарсия, пресс-секретарь Министерства здравоохранения и окружающей среды штата Колорадо.

«Общественные системы питьевого водоснабжения в Колорадо подчиняются одним и тем же требованиям безопасности независимо от засухи. Если безопасность питьевой воды поставлена ​​под угрозу, они должны проинформировать общественность и принять меры для решения проблемы », — сказал Гарсия.

В июне Калифорния разослала уведомления в общественные системы водоснабжения, в которых говорилось, что они должны оценить свои запасы воды, начать планирование на случай засухи и побудить потребителей беречь воду, сказал Даррин Полхемус, заместитель директора Калифорнийского отдела питьевой воды.По оценкам, 1200 систем в штате полагаются только на одну скважину, что подвергает их опасности.

«Мы не хотим, чтобы кто-то просто сидел без дела, надеясь, что он выживет, а затем оказался в плохой ситуации», — сказал Полхемус о сотрудниках системы водоснабжения.

Представитель EPA Тим Кэрролл сказал, что агентство ожидает, что системы водоснабжения будут соответствовать стандартам питьевой воды, и указывает на программы финансирования инфраструктуры, такие как ссуды по Закону о финансировании инфраструктуры водоснабжения и инновациях, в качестве способов для систем питьевой воды преодолеть проблемы, создаваемые экстремальными климатическими условиями.

EPA «уделяет приоритетное внимание проектам, которые защищают водную инфраструктуру от воздействий изменения климата в уведомлении о наличии финансирования на сумму 6,5 млрд долларов США в рамках WIFIA», — сказал Кэрролл.

Но неясно, готовы ли западные водные менеджеры к тому, что дефицит воды наступит, поскольку изменение климата способствует нарастанию экстремальных условий.