我写这封信是为了回应 2024 年 4 月 25 日 PCAST 就国家地下水危机提出建议的请求,这场危机对美国人民的生活质量构成了日益严重的威胁。我是明尼苏达大学的教授,也是国际地球科学信息委员会的主席。我曾担任明尼苏达州地质学家二十年,担任州地质学家协会主席,并担任国家地理空间咨询委员会六年成员。我曾担任加拿大地质调查局的研究科学家近二十年,并担任加拿大地球科学联合会主席。我拥有科罗拉多大学的博士学位。你问题的答案就是以上所有。我们需要概念性的研究、空间性的制图、时间性的监测和将前述内容组合在一起的建模,以支持管理,确保可持续的抽水率和保护地下水质量。我们正在做所有这些,但我们忘了做一件事——制图。哎呀。地下水建模者将制图称为概念模型和网格。我们有许多精美的 2D 和 3D 地图,它们大概涵盖了全国四分之一的地区。太棒了。这就像用四分之一的碎片拼凑起来的拼图。我这封信的结论是,我们需要全面绘制美国的地质图。没有地图,你就会迷路。没有人认为飞行员不需要地图。没有人会在没有地图的情况下驾车穿越州。没有人说我们不需要谷歌地图,因为我们已经有了折叠的纸质地图。但对于地下水,我们只能即兴发挥。这是因为地下水是看不见也想不到的。地质学家无法想象水,水文学家无法想象地质。这是个问题。我们需要像对待天气、气候、地表水和土壤一样对待地下水。我们需要一个针对每个州、州级模型和国家模型的多县地下水模型网络。我们需要将地下水完全添加到国家水模型中。这是一个数字孪生——一个无限期持续的预测系统,它接收数据并支持干预。缺少的部分是绘图。20 世纪 90 年代,我被要求发明绘制区域地下水系统地图的程序。尽管这个试点项目已经存在多年,但它仍然很有名。二十多年来,我一直在共同领导关于这些方法的国际研讨会,尽管这些方法的采用速度很慢。“如果它没有出现在报纸上,那就不是问题。”现在,区域地下水可持续性已经出现在报纸上。是时候采取行动了。
加入我们,以激动人心地潜入地下水权利退休计划小组,在这里我们将探索在内华达州的节水和基础设施倡议(NWCII)下实施的各种地下水权利退休计划的来龙去脉。我们的小组成员将分享他们的成功故事,经验教训以及这些计划的未来。有了高达2500万美元的赠款资金,这些计划将彻底改变过度拨款和过度抽水的地下水盆地的水管理。在节水中占有很大的影响。无论您是在这里取得胜利,水权的挑战还是未来,这个小组肯定是一种令人耳目一新的体验!
管理或监管地下水不是联邦政府的职责。几十年来,各州、部落和地方政府一直在有效管理地下水和供水,无需联邦政府干预。这方面的例子包括但不限于州和地区水资源计划、水井钻探的监管和认证以及干旱预防。这些非联邦实体是地下水的主要管理者,在管理其州和社区的地下水资源方面拥有丰富的经验。PCAST 成立的一个工作组表明,拜登总统和他的顾问认为联邦政府应该更多地参与地下水的监管。作为代表农村和西部地区的国会议员,我们坚决反对这种阻碍州、地方和部落监管权力的行为。
由于在估计许多含水层的地下水补给和跨边界性质的困难引起的摘要,因此已经提出了大规模估算地下水补给的摘要。已经建立了基于过程的模型以及数据驱动的模型,以满足这一需求。同时,随着可解释的人工智能(XAI)方法的出现,数据驱动的机器学习模型可以利用增强的解释性,同时保持高灵活性。在这项研究中,建立了一个集成神经网络模型,以检查该模型以预测地下水充电的适用性,并有可能从大型数据集中获得新的见解。最近的大量地下水补给数据输入和本研究中整理的阿拉伯半岛的其他投入被送入了该模型,该模型具有与气候,土壤和植物特征,地形和水文地质学有关的多种预测因素。该模型显示出比最近基于全球过程的模型预测地下水充值的模型更高的性能(调整后的R 2:0.702,RMSE:193.35 mm -yr -1)。使用XAI方法作为个人条件期望和沙普利添加说明相互作用值,分析了模型行为,并发现了预测因子和地下水补给率之间可能的线性和非线性关系。长期平均降水量和增强的植被指数显示出与地下水充电率的非线性关系,而坡度,化合物地形指数和地下水位深度对模型结果的重要性较低。大多数模型行为遵循域知识,而预测因子和数据偏斜之间的多相关阻碍了模型的学习。
项目的一般概述:地球的气候是一个耦合的系统,在不同组件之间相互作用。这些组件之间的相对重要性取决于它们的特征,例如热容量和所考虑的相互作用时间范围。气候模型只有在准确“建模”气候的所有相关组件时,才能实际模拟这种相互作用。但是,其中许多模型仅包括表面成分,并且没有地下水室。由于地下水的变化直接与土地表面联系在一起,并在调节土地 - 大气相互作用中起着重要作用,因此将动态地下水(GW)组件掺入气候模型将打开
ACWD 的水源有三个:当地供水、州水利工程 (SWP) 和旧金山区域供水系统。当地供水包括来自 Niles Cone Subbasin 的淡水地下水、来自之前受海水入侵影响的地下水盆地部分的淡化咸水地下水以及来自 Del Valle 水库的地表水。ACWD 目前约 40% 的供水来自 SWP,20% 来自旧金山区域供水系统,40% 来自当地供水。3 SWP 和旧金山区域供水分别通过南湾渡槽和赫奇赫奇渡槽输入 ACWD 服务区。由于水文条件和其他因素,这些水源提供的水量在任何一年中都是变化的。
对含水层热量储存(ATE)中技术的描述,在地下含水层中存储过多的热量,以便在以后恢复热量。热能被存储为温暖的地下水。地下水也被用作载热到地下的载体。因此,热能是通过从含水层从含水层从含水层从含水层中生产和注入地下水来存储和回收的。ATES系统的容量从0.33 MW到20 MW(Fleuchaus等人2018)。通常,ATES是季节性的。在夏季,通过热交换器转移到寒冷的地下水中,来自天然气或燃煤发电厂,太阳能或热电联产厂的过量热量被转移到寒冷的地下水中。由此产生的温暖地下水将热量运输到含热量的含水层中。在冬季,通过逆转生产和注入井的流量,将ATES运行相反的方向。现在,通过热交换器从温暖的地下水中回收了存储的热量,并用于加热目的,而所产生的冷地下水则在含水层中重新注射。通常,注入和生产井之间的距离在1000 m至2000 m之间(Stober and Bucher 2014)。含水层的深度也有所不同。在柏林,例如,在浅水含水层中,ATE的深度在30 m至60 m之间,而在Neuruppin中,它约为1700 m。在荷兰,大多数ATES系统在地下中使用20 m至150 m之间的含水层(Bloemendal和Hartog 2018)。过多热量与深度相对应,在不同温度下进行热量储藏。低温(LT)ate在30°C以下运行,通常位于浅含水层中,中等温度(MT)ates是指在30°C和50°C之间的温度范围和高温(HT)ATES在50°C和更高的温度(Lee 2013)下运行(Lee 2013)。与MT-和HT-ates相比,由于LT-ates的低温,热泵可将温度提高到加热相关建筑物(例如40°C)所需的水平。同时将提取的地下水冷却至5°C和8°C之间的温度。随后,将冷地下水重新注入冷井中。在夏季,可以使用寒冷井中的地下水有效冷却建筑物。由于热泵的冷却过程,该水被加热到14°C和18°C之间的温度范围。随后,加热的地下水是通过LT-ates的温暖井来存储的,以便冬季以后恢复。如果冷却在上一个冬季存储的低温地下水旁边不需要设施,则称为免费冷却。
执行摘要 本研究旨在分析帕索罗布尔斯子流域、AVA 和圣路易斯奥比斯波县的农业和酿酒业的经济影响,并评估帕索罗布尔斯子流域地下水可持续性计划可能对农业行业造成的影响。该计划将在 2020 年至 2040 年及以后减少水分配和/或增加流域的水价。提交给州水资源部的地下水可持续性计划指出,如果用水和降水模式继续下去,根据水文学家的报告,该流域每年将透支 14,000 英亩英尺的水,约占流域总抽水量的 17%。地下水是该子流域农业灌溉水的唯一来源。我们分析了用水量分别减少 10%、17% 和 23% 的情景。我们展示了灌溉农业的经济影响以及该地区酿酒厂水果产量下降的影响。灌溉农业减少给帕索次流域经济造成的损失在 4950 万美元至 1.463 亿美元之间,就业岗位减少在 459 至 1289 个之间,具体取决于水量减少。葡萄酒价值损失的经济影响更为显著,导致次流域整体经济损失 1.834 亿美元至 4.58 亿美元,帕索罗布尔斯酿酒厂产值损失 8380 万美元至 2.156 亿美元。由于种植者、葡萄酒生产商和消费者的销售和支出减少,PR 次流域经济的失业人数估计为 1358 至 3351 人。帕索罗布尔斯葡萄酒行业预计将失去 376 至 967 个工作岗位。本文提供的分析表明,帕索盆地葡萄酒行业的总经济价值和就业岗位可能会损失 12% 至 32%,圣路易斯奥比斯波县所有葡萄酒厂的经济产出和就业岗位可能会损失 10% 至 26%。就整个农业经济的经济价值损失而言,我们的分析和圣路易斯奥比斯波县农业专员办公室赞助的一项独立研究都表明,圣路易斯奥比斯波县葡萄酒厂为整个圣路易斯奥比斯波县经济贡献了近 8.6 亿美元。我们的分析表明,如果发生水资源削减,圣路易斯奥比斯波县葡萄酒行业的总产出价值可能会损失 21% 至 53%。灌溉农业总体上也将遭受重大损失,圣路易斯奥比斯波县生产农业的总价值预计将下降 4% 至 11%。本研究旨在概述灌溉农业地下水使用量减少可能产生的潜在经济影响。水资源减少的经济影响是巨大的,将导致当地商业环境的重组。这项分析可能会促使当地官员寻求其他水源,并找到创造性的解决方案来实现帕索罗布尔斯子流域地下水的可持续性。结果汇总表列于下页。
通知新德里,2020 年 9 月 24 日 SO 3289(E)。——鉴于,根据最高法院 1996 年 12 月 10 日在 1985 年民事令状请愿书第 4677 号、MC Mehta Vs 印度联邦中作出的命令,中央政府成立了中央地下水管理局(以下简称“管理局”),通知编号为 SO 38(E),日期为 1997 年 1 月 14 日,根据《环境(保护)法》第 5 条(1986 年第 29 号)行使权力,用于监管和控制地下水管理和开发,并行使某些权力和履行某些与此有关的职能;鉴于,管理局一直通过向工业或基础设施项目或采矿项目等颁发地下水开采“无异议证书”来规范地下水的开发和管理,并不时在二十二个州和两个联邦属地制定相关指导方针,而这些州政府和联邦属地的有关行政部门并未对这些地区的地下水开发进行监管;鉴于,一些州政府或联邦属地颁布了立法并发布了监管指示或命令,以规范地下水的开发和管理;