Ogallala Aquifer - Ogallala Aquifer

Mättad tjocklek på Ogallala Aquifer 1997 efter flera decennier av intensiva uttag. Akviferens bredd och djup minskar i allmänhet från norr till söder.
Regioner där vattennivån har sjunkit under perioden 1980-1995 visas i gult och rött; regioner där det har ökat visas i blå nyanser. Data från USGS
Grundvattenuttag (sötvatten, alla källor) efter län 2000. Källa: National Atlas

Den Ogallala akvifer ( oh-guh- LAH -lah ) är ett grunt vattennivån akvifer omgiven av sand, silt, lera och grus placerad under Great Plains i USA. En av världens största akviferer, ligger under ett område på cirka 450 000 km2 i delar av åtta stater ( South Dakota , Nebraska , Wyoming , Colorado , Kansas , Oklahoma , New Mexico och Texas ). Det namngavs 1898 av geologen NH Darton från sin typort nära staden Ogallala, Nebraska . Akvifären är en del av High Plains Aquifer System och finns i Ogallala -formationen , som är den huvudsakliga geologiska enheten som ligger bakom 80% av High Plains .

Storskalig utvinning för jordbruksändamål startade efter andra världskriget på grund av delvis pivotbevattning i centrum och anpassning av bilmotorer för grundvattenbrunnar. Idag ligger cirka 27% av den bevattnade marken i hela USA över vattendragaren, vilket ger cirka 30% av grundvattnet som används för bevattning i USA. Akvifären riskerar överuttag och föroreningar. Sedan 1950 har jordbruksbevattning minskat den mättade volymen av akvifer med uppskattningsvis 9%. När vattendraget är uttömt tar det över 6000 år att fylla på naturligt genom nederbörd.

Akvifersystemet levererar dricksvatten till 82% av de 2,3 miljoner människor (1990 års folkräkning) som bor inom gränserna för High Plains -studieområdet.

Generella egenskaper

Avsättningen av akvifermaterial sträcker sig tillbaka två till sex miljoner år, från den sena Miocenen till den tidiga Pliocen -åldern då de södra Rocky Mountains fortfarande var tektoniskt aktiva. Från höglandet till väst skär floder och vattendrag kanaler i en väst- till öst- eller sydöstlig riktning. Erosion av Rockies gav alluvialt och eoliskt sediment som fyllde de gamla kanalerna och så småningom täckte hela området i dagens akvifer och bildade den vattenbärande Ogallala-formationen. I det avseendet liknar processen de som för närvarande råder i andra moderna floder i området, till exempel Kansas River och dess bifloder. De största skillnaderna är tid och djup.

Djupet på Ogallala varierar med formen på den då rådande ytan, som är djupast där den fyller gamla dalar och kanaler. Ogallala-formationen består mestadels av grova sedimentära bergarter i dess djupare sektioner, som övergår uppåt till finkornigare material.

Den vattenmättade tjockleken på Ogallala-formationen sträcker sig från några fot till mer än 1000 fot. Dess djupaste del är 300 m och är i allmänhet större på Northern Plains. Vattendjupet under landytan sträcker sig från nästan 400 fot (120 m) i delar av norr till mellan 100 och 200 fot (30 och 61 m) i stora delar av söder. Dagens påfyllning av akvifären med färskvatten sker vid en ytterst långsam takt, vilket tyder på att en stor del av vattnet i sina porer utrymmen är paleowater , med anor från senaste istiden och förmodligen tidigare.

Grundvattnet i Ogallala rinner i allmänhet från väst till öst med en genomsnittlig hastighet på en fot per dag. Hydraulisk konduktivitet , eller förmågan för en vätska (vatten) att röra sig genom poröst material, sträcker sig från 25 till 300 fot (7,6 till 91,4 m) per dag. Vattenkvaliteten inom Ogallala varierar med den högsta kvaliteten för dricka och bevattning i norra regionen medan den södra regionen hade de fattigaste. Mänskliga och naturliga processer under de senaste 60 till 70 åren, inklusive bevattningstäthet, klimat och kväveapplikationer, har orsakat högre koncentrationer av föroreningar inklusive nitrater. Nitratnivåerna uppfyller i allmänhet USGS: s vattenkvalitetsstandarder, men fortsätter gradvis att öka med tiden. Denna trend kan påverka den framtida grundvattnets hållbarhet för delar av vattenledaren.

Aquifer vattenbalans

En akvifer är en grundvattenlagringsreservoar i vattencykeln . Medan grundvatten är en förnybar källa, fylls reserverna relativt långsamt. Den USGS har utfört flera studier av akviferen, för att bestämma vad som kommer i ( grundvattenbildning från ytan), är vad som lämnar (vatten pumpas ut och basflöde till strömmar), och vilka nettoförändringar i lagrings är (stiga, falla eller ingen förändring).

De USGS uppskattar att den totala vattenlagring var cirka 2,925,000,000 tunnland-fot (3608 km 3 ) 2005. Uttag från Ogallala akvifer för bevattning uppgick till 26 km 3 (21 miljoner acre⋅ft) år 2000. Sedan större grundvattenpumpning började i slutet av 1940-talet, har övertrassering från High Plains akvifer uppgick till 332,000,000 tunnland-fot (410 km 3 ), 85% av volymen av Lake Erie. Många bönder i Texas High Plains , som särskilt förlitar sig på grundvatten, vänder sig nu bort från bevattnat jordbruk när pumpkostnaderna har stigit och när de har blivit medvetna om riskerna med överpumpning.

Grundvattenladdning

Hastigheten med vilken grundvattnet laddas begränsas av flera faktorer. Mycket av slättregionen är semiarid , med stadiga vindar som påskyndar avdunstning av ytvatten och nederbörd. På många platser är vattendragaren överlagrad, i vadosezonen , med ett grunt lager av caliche som är praktiskt taget ogenomträngligt ; detta begränsar mängden vatten som kan ladda akvifern från landytan. Dock är playasjöarnas jord annorlunda och inte kantad med kaliche, vilket gör dessa till några av de få områden där vattenmattan kan laddas. Jordbrukarnas förstörelse av playas och utveckling minskar det tillgängliga laddningsområdet. Calicens förekomst beror delvis på att jordfuktigheten avdunstar klart och det halvklara klimatet; torrheten ökar mängden avdunstning, vilket i sin tur ökar mängden kalka i jorden. Båda mekanismerna minskar mängden laddningsvatten som når vattennivån.

Laddning i akvifer varierar från 0,024 tum (0,61 mm) per år i delar av Texas och New Mexico till 6 tum (150 mm) per år i södra centrala Kansas.

Grundvattenutsläpp

NASA ASTER -bild av ett ungefär 557 mi 2 område av fält (1443 km 2 ) i Kansas vattnas från Ogallala Aquifer med centrala pivotbevattningssystem

Regioner som ligger över Ogallala Aquifer är några av de mest produktiva regionerna i USA för odling av boskap och odling av majs , vete och sojabönor . Framgången för storskaligt jordbruk i områden som inte har tillräcklig nederbörd och inte alltid har flerårigt ytvatten för avledning har i hög grad berott på att pumpa grundvatten för bevattning.

Tidiga bosättare på de semiarid High Plains drabbades av grödor på grund av torkcykler , som kulminerade i den katastrofala Dust Bowl på 1930 -talet. Först efter andra världskriget , när bevattning av centrum -pivot blev tillgänglig, förvandlades landmassan i High Plains -vattendragssystemet till en av de mest jordbruksproduktiva regionerna i världen.

Förändring i grundvattenlagring

Grundvattennivåerna sjunker när extraktionshastigheten genom bevattning överstiger laddningshastigheten. Vissa platser uppmättes vattennivån för att sjunka mer än 1,5 fot per år vid maximal extraktion. I extrema fall krävdes fördjupning av brunnar för att nå det stadigt fallande vattennivån. Under 2000 -talet har erkännande av akviferens betydelse lett till ökad täckning från regionala och internationella journalister.

Vattenkonserveringsmetoder ( terrasser och växtföljd ), effektivare bevattningsmetoder (mittenvridning och dropp ) och minskat område under bevattning har bidragit till att bromsa vattendraget, men halterna sjunker i allmänhet fortfarande i områden inklusive sydvästra Kansas och Texas Panhandle . I andra områden, såsom delar av östra och centrala Nebraska och i regionen söder om Lubbock, Texas , har vattennivåerna stigit sedan 1980.

Den mitt pivot irrigator beskrevs som "skurken" i en New York Times artikel, "Wells Torr, bördig Plains Vänd dig till Dust" berätta den obevekliga nedgången i delar av Ogallala akvifer. Sextio års intensivt jordbruk med enorma centrifugalbevattningsanläggningar har tömt delar av High Plains Aquifer. Hundratals till tusentals år av nederbörd skulle behövas för att ersätta grundvattnet i den utarmade akvifern. I Kansas 1950 täckte bevattnade åkermark 250 000 tunnland (100 000 ha); med användning av center-pivot bevattning bevattnades nästan tre miljoner tunnland mark. På vissa ställen i Texas Panhandle har vattennivån tappats (avvattnats). "Stora delar av Texas jordbruksmark som ligger över akvifern stöder inte längre bevattning. I västra centrala Kansas har upp till en femtedel av den bevattnade jordbruksmarken längs en 100 mil sträcka (160 km) av akvifern redan torkat."

Bevattningssystemet i centrum-svängning anses vara ett mycket effektivt system som hjälper till att spara vatten. Men 2013, när vattenförbrukningseffektiviteten för center-pivot-bevattningsanläggningen förbättrades med åren, valde bönderna att plantera mer intensivt, bevattna mer mark och odla törstigare grödor i stället för att minska vattenförbrukningen-ett exempel på Jevons Paradox i öva. Ett sätt att minska mängden grundvatten som används är att använda behandlat återvunnet vatten för bevattning; ett annat tillvägagångssätt är att byta till grödor som kräver mindre vatten, till exempel solrosor .

Flera floder, såsom Platte , rinner under vattenståndet i akvifern. På grund av detta får floderna grundvattenflöde (basflöde), vilket leder det ut ur regionen i stället för att ladda vattendragaren.

Optima Lake- dammen på 46,1 miljoner dollar i västra Oklahoma gjordes värdelös när vattnets sjunkande nivå drastiskt minskade flödet av Beaver River , sjöens avsedda vattenkälla.

Accelererad nedgång i lagring av akvifer

Utarmningen mellan 2001 och 2008, inklusive, är cirka 32% av den kumulativa utarmningen under hela 1900 -talet. I USA inkluderar de största användarna av vatten från akviferer jordbruksbevattning och olje- och kolutvinning. "Kumulativ total utarmning av grundvatten i USA accelererade i slutet av 1940-talet och fortsatte med en nästan stadig linjär takt genom slutet av seklet. Förutom allmänt erkända miljökonsekvenser påverkar utarmningen av grundvatten också den långsiktiga hållbarheten av grundvattentillförseln att hjälpa till att tillgodose nationens vattenbehov. "

Sedan 1940 -talet har pumpning från Ogallala dragit vattendragaren ner med mer än 300 fot (90 m) i vissa områden. Producenter har vidtagit åtgärder för att minska sitt beroende av bevattnat vatten. Strömlinjeformade operationer gör att de kan producera betydligt större avkastning med ungefär samma mängd vatten som behövdes för fyra decennier sedan. Fortfarande motsvarade förluster för akviferen mellan 2001 och 2011 en tredjedel av dess kumulativa utarmning under hela 1900 -talet. Ogallala laddas i första hand av regnvatten, men bara cirka en centimeter nederbörd når faktiskt vattenledaren årligen. Nederbörden i de flesta av Texas High Plains är minimal, avdunstning är hög och infiltration är långsam.

Under 1990-talet innehöll akvifern cirka tre miljarder tunnland grundvatten som används för bevattning av grödor och för dricksvatten i stadsområden. Efterfrågan på vattnet överträffar dess påfyllning. Vattennivån är särskilt på nedgång i Texas och New Mexico. Fortsatt långsiktig användning av akvifern är "besvärlig och i behov av större omvärdering", enligt historikern Paul H. Carlson , professor-emeritus från Texas Tech University i Lubbock . Det rapporterades 2020 att akvifären skulle vara "torr" inom tjugo år.

Miljökontroverser

Föreslagen Keystone XL -pipeline

Se även: Miljörisker för Keystone XL -rörledningen
En karta som visar vattentjocklekstjockleken på Ogallala Aquifer med den föreslagna Keystone XL -rörledningsvägen läggs över.

År 2008 föreslog TransCanada Corporation byggandet av Keystone XL- rörledningen på 1 661 mil för att transportera olja från Athabasca-oljesanden i Alberta till raffinaderier nära Houston, Texas . Den föreslagna vägen för rörledningen korsar den östra delen av Nebraska Sandhills ; motståndare till sträckan hänvisar till risken för Ogallala Aquifer som orsakas av risken för kontaminering från spilld utspädd bitumen .

Rörledningsindustrins talespersoner har noterat att tusentals miles av befintliga rörledningar som bär råolja och raffinerade flytande kolväten har korsat Ogallala Aquifer i åratal, i sydöstra Wyoming, östra Colorado och New Mexico, västra Nebraska, Kansas, Oklahoma och Texas. Pioneer råoljeledning korsar öst-väst över Nebraska, och Pony Express-rörledningen , som korsar Ogallala Aquifer i Colorado, Nebraska och Kansas, konverterades från 2013 från naturgas till råolja, under tillstånd från Federal Energitillsynsmyndigheten .

Som ledande myndighet i det gränsöverskridande rörledningsprojektet beställde USA: s utrikesdepartement en miljökonsekvensanalys enligt kraven i National Environmental Policy Act från 1969 . Den miljökonsekvensbeskrivning slutsatsen att projektet utgjorde lilla hotet om "negativa miljökonsekvenser", rapporten utarbetades av Cardno Entrix , ett företag som hjälpte både utrikesdepartementet och Federal Energy Regulatory Commission att förbereda miljökonsekvensbeskrivningar för andra föreslagna Trans projekt. Även om det är "vanligt att företag som ansöker om att bygga statliga projekt är involverade i att tilldela och betala för konsekvensanalysen", föreslog flera motståndare till projektet att det kan finnas en intressekonflikt. Som svar på denna oro genomförde Department of State's Office of the General Inspector en undersökning av den potentiella intressekonflikten. I rapporten från februari 2012 från den undersökningen anges att det inte fanns någon intressekonflikt vare sig i valet av entreprenör eller vid utarbetandet av miljökonsekvensbeskrivningen.

USA: s president Barack Obama "avvisade ursprungligen Keystone XL -rörledningen i januari 2012 och sa att han ville ha mer tid för en miljööversyn." Den 17 februari 2013 drog ett sammanträde på National Mall uppskattningsvis 40 000 i protest mot Keystone XL. I januari 2014 släppte det amerikanska utrikesdepartementet sin Keystone -pipeline Slutlig kompletterande miljökonsekvensbeskrivning för Keystone XL Project Executive Summary , som drog slutsatsen att, enligt modeller, ett stort råoljeutsläpp från rörledningen som nådde Ogallala kunde sprida sig så långt som 1270 fot (370 m), med upplösta komponenter som sprider sig så mycket som 1050 fot (320 m) ytterligare.

Tidigt i sitt ordförandeskap upphävde USA: s president Donald Trump USA: s president Barack Obamas beslut genom att underteckna exekutiva promemorior till stöd för Keystone XL -rörledningen i januari 2017. Den 20 januari 2021 undertecknade president Joe Biden ett verkställandeorder för att återkalla det tillstånd som beviljades. till TC Energy Corporation för Keystone XL Pipeline (fas 4). Den 9 juni 2021 övergav TC Energy planer för Keystone XL Pipeline.

Bevarande

Sedan 2010 har North Plains Groundwater Conservation District, som omfattar åtta län norr om Amarillo , inklusive Moore och Dallam Counties, erbjudit ett årligt demonstrationsprojekt på 300 000 dollar för att spara vatten som bönder pumpar från Ogallala Aquifer. Deltagande bönder odlar majs med drygt hälften av vattnet som de normalt skulle behöva för att bevattna åkrarna, eller så planterar de flera veckor senare än vanligt. Pivot sprinklers används i projektet, snarare än den dyrare droppbevattningen. Enligt distriktschef Steve Walthour är bevarande avgörande med tanke på sjunkande nivåer av akvifer. Den lokala ideella organisationen Ogallala Commons, uppkallad efter själva vattendragaren, som inte bara samarbetar och stöder den lokala kommunikationen, arbetar också för att bevara Ogallala Aquifer och det omgivande området.

Elva bönder 2013 deltog i bevarandeprogrammet, med en del plantering i torr jord, snarare än vattnad mark. De lämnar mer utrymme mellan växterna, en teknik som behåller fukt under en längre tid. Jordsensorer gör det möjligt för jordbrukare att samla in korrekt information om fuktnivån i sina grödor. Motivationen att spara vatten kommer från distriktets föreskrifter om utvinning av vatten från akvifern. Den United States Geological Survey bestämt vattennivån i akvifären har sjunkit mer i Texas än någon annan stat i bassängen.

Jordbrukare på egen mark får dra vatten från akvifären utan kostnad. Pumpkostnaderna är låga eftersom bränslet som används, naturgas , är billigt. North Plains -distriktet fastställde först gränser för pumpning 2005 och skärpte regelverket fyra år senare. Vissa brunnar krävs nu för att ha mätare. Ännu en utmaning för distriktet är att högre priser på grödor har fått några att plantera ytterligare åkrar och ytterligare öka användningen av vatten från akviferen.

Se även

Referenser

externa länkar

Koordinater : 36 ° 59′26 ″ N 101 ° 26′52 ″ V / 36.99056 ° N 101.44778 ° W / 36.99056; -101.44778

Miljövetenskap