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洪水与旱灾的夹击:极端气候下的加州
2017年11月29日 00:00 来源:光明日报 作者:埃丽卡·吉斯 张涵 字号

内容摘要:特别是,美国自身也面临着巨大的环境问题挑战,美国的加州就在洪水与干旱的极端气候之间摇摆,这对当地的生态保护提出了严峻挑战。在干旱时期,加利福尼亚州60%的供水都来自地下水,平时也有30%的供水来自地下水。加利福尼亚州拥有515个地下水流域,但是96%的地下水抽取自其中127个流域。每个地下水流域都要配备地下水可持续发展机构,到2022年要制定好地下水可持续发展计划,到2040年开始对地下水进行可持续管理。可持续地下水管理实施方案要求城市和灌区都停止耗尽地下水的行为,恢复地下水补给。在最近的干旱中,地下水补给的确显示了它的价值, 2014年,尽管整个加利福尼亚州的水资源短缺非常严重,圣克拉拉河谷全区仍有51%的用水是抽自地下水。

关键词:地下水;加利福尼亚州;干旱;洪水;地表水;水资源;补给;水库;气候变化;水位

作者简介:

  自美国政府宣布退出《巴黎协定》以来,美国在全球应对气候变化的问题上将何去何从引发了全世界的担忧。特别是,美国自身也面临着巨大的环境问题挑战,美国的加州就在洪水与干旱的极端气候之间摇摆,这对当地的生态保护提出了严峻挑战。然而,气候变化不只是某个国家的内部事务,它给全人类的生存和发展带来了严重的威胁。

  积极应对气候变化、推动绿色低碳的发展是全球共识和大势所趋。世界上各个干旱地区都在密切地关注彼此在水资源利用方式上的创新,而本文提到的新方法就是加利福尼亚州的选择。

 

  1.这片土地还能生存吗

  去年冬天,猛烈的暴风雨袭击了加利福尼亚州,山坡上的石块在雨水的冲刷下滚到公路上,切断了村庄之间的道路。2016年10月到2017年2月,美国境内的降水量几乎是当季平均年降水量的2倍。当时,萨克拉门托北部奥罗维尔大坝中的洪水已经溢出,在泄洪道上侵蚀出了一个大坑,这使得容量巨大的水库出现了溃坝泄洪的风险。

  与过去的5年相比,加利福尼亚州经历了一次让人难以置信的大反转。这5年间,整个州都处于干旱的状态。空空如也的水库,干枯的草坪都敲响了警钟:这是匮乏,不足和萧条的样子!人们的心中开始恐惧,我们还能继续在这片土地上生存吗?我们还能供养新的生命吗?我们还能继续为世界提供粮食吗?起初,大量的降雨和随之而来的洪水还给人们带来了安慰,可现在,这种安慰慢慢变成了不安。尽管如此,加利福尼亚州的水利部门在遭遇多年干旱的创伤后,还是看到了机会。他们在思考,能不能把多余的水收集和储存起来,应对下一次的干旱?

  这个问题反映出了一个现实。尽管在历史上,加利福尼亚州时常处于干旱与洪涝相互交替的状态,但科学家相信,气候变化正在使这两种灾害变得更加严重。同时,气温上升还会使内达华山脉的积雪减少,据预测最多会减少90%。在全美范围内,大部分地区都是冬季降水丰富,夏季相对干旱。总的来看,降雪提供的水源满足了加利福尼亚州30%居民的用水需求。在春夏时期,山上的积雪会慢慢融化,供给居民使用,这也恰好是最需要用水的季节。但是,未来的降雪可能会像降雨一样,冬季洪涝的现象严重,夏季干旱时供水也更紧张。人口快速增长使得这种自然的波动复杂化:越来越多的人生活在洪水泛滥的地方,干旱时对供水的需求也在增长。水利管理部门意识到,他们必须要改变现有的策略了。

  在全世界,降水模式的变化和人口的增长都在要求人们采取措施适应变化。有数百万人依赖着积雪和冰川,例如居住在喜马拉雅山周围的亚洲人、阿尔卑斯山沿线的欧洲人和安第斯山畔的美洲人,他们都需要新的方法来积蓄洪水,以保护基础设施,并留待以后使用。

  和其他地方一样,在加利福尼亚州新建水库也不能完全解决冬季洪水夏季干旱的问题。作为巨大的储水空间,地下的含水层已经被越打越深的农业水井消耗殆尽,这里可以提供天然的储水空间,容量大概是加利福尼亚州1400个水库蓄水量的10倍。此外,地下储水也经济适用,成本仅为修建水库的五分之一。一些有远见的人士正在设计全新的方案:以前所未有的规模将降水有效地注入地下含水层,从而减轻洪水的危害,增加抗击干旱时的水资源储备量。

  从前,冬季的洪水和春季的融雪流经中央谷地,慢慢地渗透到地下含水层中。然而在20世纪,一切都变了。有证据表明,如今加利福尼亚州在水利工程的开发上已达到了巅峰。大量的大坝、水库、引水渠、水渠、水堤和抽水井从根本上改变了全州的水道系统,由此也造成了大量让人意想不到的后果。密集的水利设施成就了现代化的加利福尼亚州,但是近年来的洪涝和干旱却显示,目前的系统存在很多问题。建造水利工程的一个关键因素就是把河流和河漫滩分隔开,保护城市和村庄,而这样的工程却大量削减了地下水的补给量。

  现在,管理者和工程师正在尝试在某种程度上回归自然之道,就是以一种可控的方式让洪水淹没土地。科学家和当地的管理者也在开展一些试点项目,试图研究每个片区不同的水文、土地利用及经济方面的特点。他们希望找到各种问题的应对方案,例如,如何在不妨碍田间作物生长和野生动物栖息的同时,把水从农田补给到地下含水层中。

  世界上各个干旱地区都在密切地关注彼此在水资源利用方式上的创新,而上面提到的新方法就是加利福尼亚州的选择。

  2.开发水源

  项目之所以能取得成功,是因为我们已经开始纠正一些长期存在的基础水文问题。今年4月,在经历4个月的暴雨后,加利福尼亚州全境只剩下9%的土地尚未摆脱干旱。州长杰里·布朗宣布干旱问题已经过去,但自然保护协会加利福尼亚水资源保护项目的副主任松本珊迪却认为:“说干旱过去,只是以地表水为标准来看待这个问题。”要知道,含水层及上方的水资源,包括湖泊、河流以及溪流中的水,实际上是同一类水,通过重力和水压错综复杂地关联在一起。松本说,即便今年的地表水看起来得到了充分的补充,但是几十年来农业用水及市政用水对地下水的破坏,使加利福尼亚州地下含水层仍处于亏空状态。她也指出,由于我们的所作所为,要想恢复地下含水层,即使不要半个世纪,也要几十年的时间。

  我们把储存在地下的水,称为地下水。在干旱时期,加利福尼亚州60%的供水都来自地下水,平时也有30%的供水来自地下水。这样的用水方式是不可持续的,因为地表水渗入地下补充地下水的速度跟不上这样的消耗。2015年美国航空航天局卫星数据显示,地球上有一半以上的大含水层都已经超过可持续开发的临界点了。

  更令人担忧的是,抽出来的大多数水都用于粮食生产。如果地下水枯竭导致耕作无法维系,就可能出现灾难性的事件。联合国粮食及农业组织估计:全球粮食产量需增加70%才能满足2050年91亿人口的需求。

  近百年来,加利福尼亚州只管理了地表水,地下水却像是一种私产。你只要在自己的土地上挖井,就可以在不考虑如何影响邻里用水的情况下,抽取所需的地下水。这种管理模式把地表水与地下水分离开来,看成了两套独立的水资源系统。然而,旱季时饱和的含水层可以给河流提供补给保持流量;当地下水位下降时,河水也会反过来给含水层补水。

  从已经下降的含水层中大量抽水,会导致地表水耗尽。而地表水出现问题又会让农民和市民优先考虑抽取地下水。在圣华金山谷,地下水水位已经下降得非常厉害,如果水位下降到了与溪流断开的深度,就会出现问题。湿地、渗水坑和泉水就会干涸,水生生物也会因此受害。补充地下水可以使这些含水层和河流系统重新连接起来,从而使整个水文系统更具弹性。

  新的观念也使加利福尼亚州设置了一些新的试验项目。为了实现新的愿景,加利福尼亚州的人们必须更新原有的水权观念,把水看作更具公用性的资源。

 

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