Overstromingen zijn niet wat de meeste mensen als een zegen beschouwen. Maar ze kunnen helpen de steeds meer uitgedroogde grondwatersystemen van Californië te verhelpen, volgens een nieuwe door Stanford geleide studie. Het onderzoek, gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang , ontwikkelt een raamwerk om toekomstige overstromingsvolumes in een veranderend klimaat te berekenen en identificeert gebieden waar investeringen in de verouderde waterinfrastructuur van Californië de grondwateraanvulling zouden kunnen versterken. Terwijl de staat worstelt met intensere stormen en droogtes, het opbergen van hoogwater zou niet alleen het overstromingsrisico verminderen, maar ook meer waterreserves bouwen voor drogere tijden.

"Dit is de eerste uitgebreide beoordeling van het potentieel voor het aanvullen van overstromingswater in Californië onder klimaatverandering, " zei hoofdauteur Xiaogang He, een assistent-professor in civiele en milieutechniek aan de National University of Singapore, die het onderzoek voortzette als postdoctoraal onderzoeker bij Stanford's Program on Water in the West.

Of het nu rivieren zijn die overstromen in de vlaktes van Central Valley, vloedstormen die laaglandkustgebieden treffen, plotselinge overstromingen die zuidelijke woestijnen of ondoordringbare, met beton beladen steden doordrenken met water, Californië is gevoelig voor overstromingen. Afwisselend, dreigende droogtes geven vaak aanleiding tot bezorgdheid over de watervoorziening, als verminderd grondwater land zinkt, vervuilt het drinkwater en vermindert de oppervlaktevoorraden. Deze afnemende reserves belemmeren ook de klimaatbestendigheid - tijdens perioden van droogte komt tot 60 procent van het water van de staat uit grondwater en 85 procent van de Californiërs is voor ten minste een deel van hun watervoorziening afhankelijk van de hulpbron.

Waterbankieren

Aangezien klimaatverandering de ernst en frequentie van deze extreme gebeurtenissen intensiveert, het verhogen van de bijvulpercentages zou de staat kunnen helpen een evenwichtiger grondwaterbudget te bereiken. een oefening, waterbankieren of beheerde watervoerende laag genoemd, omvat het vergroten van de oppervlakte-infrastructuur, zoals reservoirs of pijpleidingen, met ondergrondse infrastructuur, zoals watervoerende lagen en putten, om de overdracht van hoogwater voor opslag in grondwaterbassins te vergroten.

Een nieuwere strategie voor het beheer van oppervlaktewater, vergeleken met meer traditionele methoden zoals reservoirs en dammen, waterbankieren biedt meerdere voordelen, waaronder vermindering van het overstromingsrisico en verbeterde ecosysteemdiensten. Terwijl grondwaterbassins een uitgebreid netwerk bieden voor het bewaren van water, lokaliseren van gebieden prime voor aanvulling, het meten van de benodigde infrastructuur en de beschikbare hoeveelheid water blijft cruciaal, vooral in een opwarmend en onzeker klimaat.

"Het integreren van beheerde watervoerende lagen met hoogwater in de toch al complexe infrastructuur voor waterbeheer biedt veel voordelen, maar vereist een zorgvuldige afweging van onzekerheden en beperkingen. Ons groeiend begrip van klimaatverandering maakt dit een geschikt moment om het potentieel voor deze voordelen te onderzoeken, " zei senior auteur David Freyberg, een universitair hoofddocent civiele en milieutechniek aan Stanford.

De onderzoekers ontwierpen een raamwerk om de toekomstige beschikbaarheid van overstromingswater in de staat te schatten. Het ontwikkelen van een hybride computermodel met behulp van hydrologische en klimaatsimulaties en statistische hulpmiddelen, het team berekende het beschikbare water voor aanvulling onder verschillende klimaatveranderingsscenario's tot 2090. Ze identificeerden ook gebieden waar infrastructuurinvesteringen prioriteit moeten krijgen om het overstromingswaterpotentieel af te tappen en de aanvulling te vergroten.

Toekomstige overstromingen

Het team ontdekte dat Californië meer overstromingswater zal ervaren door zowel zwaardere regenpatronen als eerdere sneeuwsmelt als gevolg van warmere temperaturen, onder een kleiner wordend venster van geconcentreerd nat weer. Vooral, de Sacramento-rivier en de noordkust, samen met de noordelijke en centrale regio van de Sierra Nevada, grotere hoeveelheden overstromingswater zullen zien. Deze zondvloeden kunnen de huidige waterinfrastructuur overbelasten, zoals reservoirs en aquaducten. Echter, als de regio klaar staat met extra overstromingswateromleidingsinfrastructuur, zoals kanalen of pijpleidingen, het zou het oplaadpotentieel kunnen maximaliseren en er meer van kunnen overbrengen naar het droge Zuid-Californië.

Toekomstige projecties vinden onveranderlijke of in sommige gevallen zelfs drogere omstandigheden in Zuid-Californië. Deze groeiende kloof is slecht nieuws voor de regio, die momenteel een grotere behoefte heeft aan uitputting en aanvulling van het grondwater dan zijn noordelijke tegenhanger. Deze mismatch van waterovervloed en -behoefte onthult een grote uitdaging voor oplaadpraktijken, in termen van het verplaatsen van grote hoeveelheden water van waar het beschikbaar zal zijn in Noord-Californië naar waar het naar het zuiden nodig zal zijn.

De onderzoekers ontdekten ook dat heraanvullingsschattingen voor de San Joaquin-vallei - een van 's werelds meest productieve landbouwregio's - kunnen helpen bij het aanvullen van een groot deel van de uitgeputte grondwaterlagen. Zittend aan de voet van de bergen van de Sierra Nevada, deze regio zal zowel boven als onder het oppervlak grotere hoeveelheden water moeten opvangen om het hervulpotentieel te maximaliseren. Waterbeheerders zullen transportprojecten moeten uitbreiden en reservoirs daar moeten heropenen.

Hoewel klimaateffecten de meest dominante invloed zijn, wijzen de onderzoekers erop dat andere factoren, inclusief infrastructuurcapaciteit, beleidsbeperkingen, financiële en milieuoverwegingen moeten tijdens het planningsproces gezamenlijk worden overwogen.

Het raamwerk van de studie is aanpasbaar en schaalbaar voor het beheersen van droogte, overstromingen en uitgeputte grondwaterlagen wereldwijd.

"Op wereldschaal vindt slechts 1 procent van de grondwateraanvulling plaats door beheerde wateraanvulling, "Hij zei. "Dit werk kan worden toegepast om andere uitgeputte watervoerende lagen te helpen, zoals de Noord-Chinese vlakte of de Boven-Ganges in India, duurzame grondwaterstanden te bereiken en te behouden."