地下水抽水显着减少了美国的河流流量

根据亚利桑那大学水文学家领导的一项新研究，上个世纪的地下水抽取了美国一些河流流量下降的50%。

这项新研究对管理美国水资源具有重要意义。规范地下水和地表水使用的法律因州而异。其中一些西部州，其中包括亚利桑那州，分别管理地下水和地表水。

“我们正在试图弄清楚地下水枯竭实际上是如何重塑我们的水文景观的，”第一作者，亚利桑那大学水文和大气科学助理教授Laura Condon说。“这对我们意味着什么，以及持久的影响是什么?”

康登表示，这是第一项研究过去地下水对整个美国的影响的研究。其他研究人员研究了地下水如何影响地表水，但规模较小。

使用计算机模型，康登和她的合着者，金矿科罗拉多矿业学院的里德麦克斯韦确定了美国地表水没有显着消耗用途的情况，并将其与地表水变化进行了比较，因为开始大规模地下水开采在20世纪50年代。

科学家们特别关注科罗拉多州和密西西比河流域，并专门研究过去地下水抽水的影响，因为这些损失已经发生。

美国地质调查局计算出20世纪地下水损失为800立方千米，即649万英亩 - 英尺。这一数量的水将覆盖蒙大拿州，爱达荷州，怀俄明州，内华达州，犹他州，科罗拉多州，亚利桑那州和新墨西哥州以及加利福尼亚州的大部分地区，水深一英尺。

“我们证明了这一点，因为我们已经将所有这些水从地下采集出来，这对我们的地表水文行为的表现产生了很大的影响，”她说。“我们可以在我们的模拟中表明，通过取出这些地下水，我们已经在美国各地干掉了许多小溪，因为这些河流将由地下水排放。”

康登说，地下水有助于为包括农作物在内的现有植被提供水源。

水位下降和溪流逐渐减少会使灌溉作物变得更加困难和昂贵。如果地下水位低于根部，一些原生植被，包括三叶杨树最终会死亡。

康登说，地下水通常是陆地水文系统中最慢的一部分，可以从损失中恢复过来。

麦克斯韦说：“通过这项研究，我们不仅能够重建历史抽水对河流枯竭的影响，而且我们还可以在预测意义上使用它，以帮助可持续地管理地下水向前推进。”

Condon和Maxwell的文章“模拟蒸发蒸腾和流量对大规模地下水枯竭的敏感性”计划于6月19日在Science Advances上发表。美国能源部资助了这项研究。

该团队的计算机模型将地下水和地表水映射到一个0.6英里的广场网格上，该网格覆盖了大部分连续的美国。该模型不包括沿海地区，包括所有地下水，最低可达328英尺(100米) )在地表以下。

麦克斯韦说：“我们可以用这些在现实生活中无法做到的模型模拟来做。我们可以问，'如果我们根本没有抽水怎么办?有什么区别?'”

康登表示，仅仅进行一年前后地下水抽水方案，就会从超级计算机中获得大量的计算能力。

“我们在模型中需要解决大约3200万个网箱，”她说。

她说，对降低地下水位最敏感的地区位于落基山脉以东，最初地下水位较浅，深度为6-33英尺(2-10米)。在这些地区，地下水和地表水的联系更紧密，地下水枯竭对植被，溪流和河流的破坏更大。

在美国西部，地下水已经很深，因此减少地下水对地表水没有那么大的影响。

他说，其他研究表明，中西部地区的降水量与蒸发需求量相等 - 意味着植物不需要灌溉 - 正在变得更加干旱。这些是地下水抽取减少地表水的一些地区。

“在西方，我们担心水的供应很多，并且有许多系统来处理和管理缺水问题，”康登说。“当你搬到东方，那里的东西更潮湿，我们没有那么多的系统。”