Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья о добыче подземных вод. Для финансового использования этого термина см. Овердрафт .

Овердрафтинг - это процесс извлечения грунтовых вод сверх равновесного выхода водоносного горизонта .

Подземные воды - это пресная вода, которую можно найти под землей; это также один из крупнейших источников. Истощение подземных вод можно сравнить с «деньгами в банке» [1] . Основная причина истощения подземных вод - это откачка или чрезмерный подъем грунтовых вод из подземных водоносных горизонтов.

Есть два набора урожайности: безопасный урожай и устойчивый урожай . Безопасный урожай - это количество воды, которое можно вынуть из земли без каких-либо нежелательных результатов. Устойчивый урожай - это добыча, учитывающая как скорость пополнения, так и воздействие поверхностных вод .

Водоносные горизонты бывают двух типов: напорные и безнапорные. В замкнутых водоносных горизонтах есть верхний слой, называемый аквитардом , который содержит непроницаемые материалы, через которые грунтовые воды не могут быть извлечены. В неограниченных водоносных горизонтах нет водоупоров, и грунтовые воды могут свободно извлекаться с поверхности. Извлечение грунтовых вод из неограниченных водоносных горизонтов похоже на заимствование воды, ее необходимо пополнять в надлежащем количестве. Если перезарядка не производится в надлежащих количествах, может произойти множество ударов. Подзарядка может происходить путем искусственной подзарядки и естественной подзарядки. [2]

Естественный процесс подпитки происходит за счет просачивания поверхностных вод. Искусственный процесс подпитки водоносного горизонта заключается в перекачивании очищенной воды из проектов по управлению сточными водами непосредственно в водоносный горизонт. Примером может служить водный район округа Ориндж в штате Калифорния. [3] Эта организация принимает сточные воды, очищает их до должного уровня, а затем систематически закачивает их обратно в водоносные горизонты для искусственного пополнения.

При добыче грунтовых вод вода в основном забирается из водоносного горизонта, который создает конусообразную депрессию вокруг колодца. При продолжении напора воды конус впадины увеличивается в ширину. Увеличение ширины приводит к негативным воздействиям, вызванным овердрафтом, таким как падение уровня грунтовых вод, проседание земли и потеря поверхностных вод, достигающих ручьев. В крайних случаях вода для естественного пополнения водоносных горизонтов поступает непосредственно из ручьев и рек, что приводит к снижению уровня воды в ручьях и реках. Истощение запасов воды в реках и ручьях сказывается на дикой природе, а также на людях, которые могут использовать воду для других целей. [2]

Поскольку каждый бассейн подземных вод пополняется с разной скоростью в зависимости от количества осадков , растительного покрова и методов защиты почвы , количество подземных вод, которые можно безопасно перекачивать, сильно различается между регионами мира и даже в пределах провинций. Некоторым водоносным горизонтам требуется очень много времени для подпитки, и, таким образом, процесс овердрафта может иметь последствия для эффективного высыхания определенных запасов подземных вод . Проседание происходит, когда чрезмерное количество грунтовых вод извлекается из пород, которые выдерживают больший вес при насыщении. Это может привести к снижению емкости водоносного горизонта. [4]


По всему миру [ править ]

Смотрите также: Воздействие орошения на окружающую среду
Рейтинг стран, использующих подземные воды для орошения . [5]
СтранаМиллион гектаров (1 × 10 6  га (2,5 × 10 6 акров)), орошаемых грунтовыми водами^^
Индия26,5
Соединенные Штаты Америки10,8
Китай8,8
Пакистан4.9
Иран3,6
Бангладеш2,6
Мексика1,7
Саудовская Аравия1.5
Италия0,9
индюк0,7
Сирия0,6
Бразилия0,5

Рейтинг основан на количестве подземных вод, которые каждая страна использует для сельского хозяйства. Эта проблема становится довольно большой в Соединенных Штатах (особенно в Калифорнии ), но также стоит отметить, что она была проблемой в других частях мира, как это было зарегистрировано в Пенджабе , Индия, в 1987 году [6]

Ускоренное снижение подземных резервуаров [ править ]

Согласно отчету 2013 года гидролога-исследователя Леонарда Ф. Коникова [7] из Геологической службы США (USGS), истощение водоносного горизонта Огаллала в период 2001–2008 гг. Включительно составляет около 32 процентов совокупного истощения за период весь 20-й век (Konikow 2013: 22). » [7] В Соединенных Штатах крупнейшими потребителями воды из водоносных горизонтов являются сельскохозяйственное орошение и добыча нефти и угля . [8]«Кумулятивное общее истощение подземных вод в Соединенных Штатах ускорилось в конце 1940-х годов и продолжалось почти с постоянной линейной скоростью до конца столетия. Помимо широко признанных экологических последствий, истощение подземных вод также отрицательно сказывается на долгосрочной устойчивости запасов подземных вод. чтобы помочь удовлетворить потребности страны в воде ". [7]

Согласно другому исследованию USGS водозаборов из 66 основных водоносных горизонтов США, три основных вида использования воды, добываемой из водоносных горизонтов, - это сельское хозяйство ( ирригация ) (68%), общественное водоснабжение (19%) и самообеспечение промышленности (4%). Оставшиеся около 8% заборов подземных вод приходятся на «самообеспечение бытовых нужд , аквакультуры , животноводства , горнодобывающей промышленности и использования термоэлектрической энергии ». [9]

Воздействие на окружающую среду [ править ]

Воздействие на окружающую среду из overdrafting включает в себя:

  • Проседание земли - обрушение земли из-за отсутствия опоры (из-за истощения воды). Первый зарегистрированный случай проседания земли был в 1940-х годах. Проседание земли может быть как незначительным, как обрушение местной земли, так и большим, как опускание земли всего региона. Оседание может привести к повреждению инфраструктуры и экосистемы.
  • Понижение уровня грунтовых вод затрудняет попадание воды в ручьи и реки.
  • Уменьшение объема воды в ручьях и озерах, поскольку их запасы воды уменьшаются за счет подпитки водоносных горизонтов поверхностными водами.
  • Пострадают животные, которые зависят от ручьев и озер в качестве пищи, воды и среды обитания.
  • Ухудшение качества воды
  • Стоимость воды потребителя повышается. Это происходит из-за понижения уровня грунтовых вод, поэтому требуется больше энергии для дальнейшей откачки, и чтобы покрыть эту потребность насосным компаниям больше прибыли.
  • Снижение урожайности из-за нехватки воды (60% ирригации в США полагаются на грунтовые воды, поэтому это большая потеря)
  • Истощение подземных вод также нарушает круговорот воды .

Воздействие на климат [ править ]

Снижение или чрезмерная выработка водоносного горизонта, а также откачка ископаемой воды могут быть фактором, способствующим повышению уровня моря. [10] Увеличение количества влаги, выпадающей в виде осадков, повышает вероятность возникновения суровых погодных явлений. В некоторой степени влажность атмосферы увеличивает вероятность глобального потепления . Коэффициент корреляции еще научно не определен.

Социально-экономические эффекты [ править ]

Десятки стран перекачивают водоносные горизонты, пытаясь удовлетворить свои растущие потребности в воде, включая каждого из трех крупнейших производителей зерна - Китай , Индию и Соединенные Штаты . В этих трех странах, а также в ряде других стран, где уровень грунтовых вод падает, проживает более половины населения мира.

Вода является неотъемлемой частью биологического и экономического роста , а овердрафт ограничивает ее доступное предложение. Следовательно, согласно закону минимума Либиха рост тормозится. По мере падения уровня грунтовых вод необходимо бурение более глубоких скважин , что может стать дорогостоящим. Кроме того, энергия, необходимая для извлечения заданного объема воды, увеличивается по мере истощения водоносного горизонта. Чем глубже добывается вода, тем хуже становится качество воды, что увеличивает стоимость фильтрации. Вторжение соленой воды - еще одно последствие овердрафта, приводящее к снижению качества воды .

Возможные решения [ править ]

  • Искусственное пополнение [11]. Поскольку подпитка - это естественное пополнение воды, искусственное пополнение - это искусственное или искусственное пополнение подземных вод. Это более эстетичный вариант, хотя существует ограниченное количество воды, которое можно использовать для пополнения, что является проблемой.
  • Сниженное потребление воды [11] - это можно использовать в сочетании с решением, указанным выше. Потребление воды относится к воде, которая забирается из системы естественным путем (например, испарение ). Таким образом, сокращение этого использования - это то, что должно произойти в областях, где одна подзарядка не будет работать. Это требует таких вещей, как переход на менее водоемкие культуры.

См. Также [ править ]

  • Конус депрессии
  • Пополнение подземных вод
  • Проседание, связанное с грунтовыми водами
  • Питьевая вода
  • Чрезмерная эксплуатация
  • Водный кризис
  • Человеческое перенаселение

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Истощение подземных вод, наука о воде USGS" . water.usgs.gov . Проверено 31 декабря 2015 .
  2. ^ a b Ласситер, Эллисон (июль 2015 г.). Устойчивые проблемы водоснабжения и решения из Калифорнии . Калифорнийский университет. ISBN 9780520285354.
  3. ^ "Водный район округа Ориндж" .
  4. ^ "Проседание земли" . Школа водных наук Геологической службы США . Геологическая служба США. 2015-08-20.
  5. ^ Блэк, Мэгги (2009). Атлас воды . Беркли и Лос-Анджелес, Калифорния: Калифорнийский университет Press. п. 62. ISBN 9780520259348.
  6. ^ Dhawan, BD (1993). «Истощение грунтовых вод в Пенджабе». Экономический и политический еженедельник . 28 (44): 2397–2401. JSTOR 4400350 . 
  7. ^ a b c Коников, Леонард Ф. Истощение подземных вод в Соединенных Штатах (1900–2008 гг.) (PDF) (Отчет). Отчет о научных исследованиях. Рестон, Вирджиния: Министерство внутренних дел США, Геологическая служба США. п. 63.
  8. ^ Zabarenko, Deborah (20 мая 2013). «Падение уровня подземных вод в США ускорилось: Геологическая служба США» . Вашингтон, округ Колумбия: Рейтер.
  9. ^ Maupin, Молли А. & Barber, Нэнси Л. (июль 2005). «Оценка изъятия воды из основных водоносных горизонтов в США, 2000 г.» . Геологическая служба США. Циркуляр 1279.
  10. ^ «Повышение уровня моря приписывается глобальной добыче подземных вод» . Утрехтский университет . Проверено 8 февраля 2011 года .
  11. ^ a b Ласситер, Эллисон (2015). Устойчивая вода . Окленд, Калифорния: Калифорнийский университет Press. п. 186.

Внешние ссылки [ править ]

  • Опасности откачки подземных вод , проблемы науки и техники