Дэвид Стюард, профессор гражданского строительства, и Эндрю Аллен, докторант гражданского строительства, Манхэттен, опубликовали эти выводы в недавнем исследовании управления водными ресурсами в сельском хозяйстве «Пиковое истощение подземных вод в водоносном горизонте Высоких равнин, проекты с 1930 по 2110 год». Это первая статья, в которой рассматривается и количественно определяется пиковое истощение водоносного горизонта.Исследователи изучили исторические и прогнозируемые будущие показатели использования подземных вод в восьми штатах, составляющих водоносный горизонт Высоких равнин.
Водоносный горизонт проходит под Южной Дакотой, Вайомингом, Небраской, Колорадо, Канзасом, Оклахомой, Нью-Мексико и Техасом — восемью важными с точки зрения сельского хозяйства штатами. Он обеспечивает 30 процентов орошаемой воды для сельского хозяйства страны и играет ключевую роль в производстве продуктов питания.Это последнее исследование основывается на исследовании Proceedings of the National Academy of Sciences за 2013 год, в котором Стюард и его коллеги спрогнозировали будущее водоносного горизонта Огаллала в Канзасе.
Исследователи расширили свои прогнозы, включив в них колодцы в Канзасе, которые были истощены и стабильны по своему историческому уровню грунтовых вод, а также восемь штатов, которые полагаются на водоносный горизонт Высоких равнин. В общей сложности 3200 скважин Канзаса и 11000 скважин из других семи штатов были изучены, чтобы понять процессы истощения их воды.Аллен написал компьютерный код, необходимый для анализа огромного количества данных географических информационных систем о более чем 14 000 скважин, использующих водоносный горизонт.
Логистическое уравнение было разработано для применения более 300000 измерений в скважинах для создания исторических данных об уровне воды, а также о прогнозируемом уровне воды до 2110 года.«Когда мы проводили исследование в Канзасе, оно действительно фокусировалось на тех колодцах в Канзасе, которые истощались», — сказал Стюард. «Мы разработали ряд прогнозов, которые смотрели на то, как долго продержится вода и как будет развиваться процесс истощения с течением времени. В этом исследовании мы хотели узнать, как истощение в различных местах влияет на более широкую картину водоносный горизонт ".
Стюард и Аллен обнаружили, что истощение водоносного горизонта Высоких равнин следовало с юга на север, причем его истощение достигло пика в 2006 году для всего водоносного горизонта Высоких равнин. В целом исследователи увидели, что одни части водоносного горизонта истощаются, а другие — нет. Техас достиг пика в 1999 году, Нью-Мексико в 2002 году, Канзас в 2010 году, Оклахома в 2012 году и Колорадо, по прогнозам, достигнет пика в 2023 году. Небраска, Южная Дакота и Вайоминг, по прогнозам, достигнут пика не ранее 2110 года.
«Сейчас мы наблюдаем тенденцию к снижению использования воды в орошаемом земледелии», — сказал Стюард. «Поскольку мы прогнозируем, что произойдет в будущем в соответствии с существующими схемами водопользования, объем истощения и количество воды, которая выходит из водоносного горизонта, уменьшится примерно вдвое в течение следующих 100 лет».Кроме того, исследователи увидели, что темпы истощения запасов воды для каждого штата в водоносном горизонте Высоких равнин имеют колоколообразную кривую, аналогичную кривой истощения запасов нефти в США, моделируемой теорией пика Хабберта.
Хотя вода является ограниченным ресурсом, Стюард сказал, что цель исследования не поднимать тревогу, а скорее поощрять инициативу по управлению и сохранению этого ресурса.«Это исследование помогает дополнить диалог о том, как мы распоряжаемся водой, и о последствиях выбора, который мы делаем сегодня», — сказал Стюард. "В нем та же идея, что и в нашей предыдущей статье, а именно, что наше будущее не определено; оно не составлено.
Представленные нами прогнозы являются прогнозами, основанными на имеющихся у нас данных, которые показывают тенденции, основанные на том, как мы использовали воду. У людей есть возможность делать выбор в отношении того, как все делается, и результаты этого исследования помогают внести вклад в диалог ".