Una vista de los modelos de tipo de sedimento resultantes de la transformación de los modelos de resistividad invertidos cortados a la mitad del almendro, sustentada por una imagen satelital del área de estudio. La escala de colores abarca desde un cero por ciento de material dominado por gruesos (azul) hasta un cien por ciento de material dominado por gruesos (rojo). La línea blanca discontinua muestra una ruta de recarga potencial desde la superficie hasta la parte superior de la zona saturada. Crédito:Goebel &Knight, Diario Vadose Zone 2021
Gran parte de la industria agrícola de $ 50 mil millones de California depende del agua subterránea. Por lo general, solo vemos lo que esta agua hace posible sobre el suelo:arboledas de almendros y pistachos, huertos de cítricos, hileras de lechugas y vides y rebaños de ganado en un valle que suministra una cuarta parte de los alimentos de la nación incluso cuando el agua superficial es escasa.
Pero están sucediendo muchas cosas debajo de la superficie. Profundo bajo tierra, intrincados canales de arena y grava se entrelazan a través de arcillas y limos compactados, permitiendo que la Tierra retenga el agua como una esponja.
El bombeo excesivo puede exprimir la esponja, agotando permanentemente la capacidad de almacenamiento de un acuífero y liberando arsénico tóxico en los suministros de agua. En el fértil Valle Central de California, años de sobregiro desenfrenado han provocado escasez en muchos países de bajos ingresos, comunidades predominantemente latinas y provocó que los pozos se secasen y la superficie de la tierra se hundiera, Dañando la infraestructura.
"Por el tiempo más largo, se descuidó la gestión de nuestros sistemas de aguas subterráneas, ", dijo Rosemary Knight, geofísica de la Universidad de Stanford." La gente realmente no entendía lo que estaba sucediendo y no reconocía la necesidad de un manejo cuidadoso ".
Estructuras ocultas
En medio de una sequía que empeora rápidamente y un mandato de California de equilibrar las extracciones y depósitos de los acuíferos para 2040, ahora existe una creciente urgencia por comprender mejor las estructuras ocultas de las cuencas de agua subterránea.
Un estanque de recarga de agua subterránea ubicado en los terrenos del Stockton East Water District (SEWD), una planta de tratamiento de agua potable en el condado de San Joaquín que proporciona agua superficial para usos agrícolas y urbanos, en marzo de 2017. Crédito:Departamento de Recursos Hídricos de California
Una posible solución para equilibrar el presupuesto de agua del acuífero implica inundar estratégicamente un campo, huerto o estanque de recarga dedicado y dejar que el agua se filtre a través de canales arenosos. En una investigación publicada a principios de este mes en Diario de Vadose Zone , Knight y la erudita postdoctoral Meredith Goebel demuestran una nueva forma de evaluar sitios para este tipo de recarga de acuíferos administrada utilizando mediciones del suelo y un sistema geofísico remolcado por un vehículo todo terreno.
El sistema geofísico se basa en un proceso similar a las imágenes médicas del cuerpo e implica sondear el subsuelo hasta una profundidad de 200 pies con un campo magnético. Esto produce una medida de resistividad eléctrica, que tiende a ser más alta en arenas y gravas que en arcillas que pueden impedir que el agua llegue a los acuíferos. Próximo, la misma franja de tierra se inspecciona utilizando un método conocido como prueba de penetrómetro de cono, en el que los técnicos empujan un cono de acero cargado de sensores 70 pies más o menos en el suelo en varios lugares alrededor del sitio para determinar los tipos de sedimentos.
Armado con ambos conjuntos de datos, Knight y Goebel muestran cómo transformar matemáticamente las medidas de resistividad en tipo de sedimento, proporcionando efectivamente las claves para desbloquear un mapa 3D de lo que se encuentra debajo de los sitios de recarga potenciales. "Esto proporciona una forma para que los administradores del agua evalúen la tierra antes de comprometerse con el gasto de adquirirla y poner en marcha una operación de recarga". "dijo Knight, el profesor George L. Harrington en la Escuela de la Tierra de Stanford, Energía y Ciencias Ambientales (Stanford Earth).
Goebel dice que ahora es el momento de construir estos mapas. "Para muchas de estas operaciones de recarga en el Valle Central, están hablando de intentar capturar las aguas de la inundación durante los años húmedos. Tienen que hacer mucho trabajo preliminar ahora para estar listos cuando llegue el agua, " ella dijo.
También podría ayudar a calmar las preocupaciones de los productores sobre la inundación de sus tierras. Añadió Knight. "Lo último que queremos es inundar un campo y perder mucha agua por evaporación. O peor aún, tienen un suelo anegado que daña las raíces de los árboles en un huerto de almendros o aumenta el riesgo de que los árboles se vuelquen, ", dijo Knight, quien también es investigador principal del Instituto para el Medio Ambiente de Stanford Woods.
Instalación de Reabastecimiento de Agua Subterránea Thomas E. Levy del Distrito de Agua del Valle de Coachella en Coachella, Calif. Percolates importó agua del río Colorado en la subcuenca oriental del acuífero del valle de Coachella en julio de 2014. Crédito:Kelly M. Grow, Departamento de Recursos Hídricos de California
Empeoramiento de la sequía
La investigación se produce cuando la sequía se intensifica una vez más en California y el oeste, con aproximadamente el 87 por ciento de la región experimentando ahora algún nivel de sequía y la mayoría de los condados de California enfrentando condiciones de sequía extrema o peores. En todo el mundo, Una investigación reciente sugiere que hasta uno de cada cinco pozos en todo el mundo corre el riesgo de secarse si los niveles de agua subterránea descienden incluso unos pocos metros. "La gestión sostenible de nuestros recursos de agua subterránea es esencial para apoyar tanto las necesidades humanas como el funcionamiento de los ecosistemas naturales, "No podemos seguir bombeando agua subterránea hasta el punto en que los arroyos ya no fluyan y los peces ya no desoven", dijo Knight.
Knight ha trabajado durante mucho tiempo para expandir los estudios electromagnéticos aéreos de los sistemas de aguas subterráneas en California, y este verano, la agencia estatal del agua está programado para comenzar un proyecto de $ 12 millones para mapear las cuencas de agua subterránea en toda California mediante la interpretación de los datos adquiridos por un circuito transmisor suspendido de un helicóptero, un enfoque que Knight ayudó a refinar para su aplicación en California a través de su liderazgo de dos Proyecto piloto de un año.
El nuevo método trae el sistema aerotransportado a la Tierra, transmitir señales electromagnéticas desde un dispositivo, desarrollado durante los últimos cinco años en la Universidad Aarhus de Dinamarca, que encaja perfectamente entre hileras de almendros. Knight y Goebel trabajaron con un cultivador de almendras y administradores de agua regionales para enviar el sistema rebotando en un remolque remolcado por un vehículo todo terreno a través de una arboleda en el condado de Tulare en California. que ahora se encuentra casi en su totalidad en un estado de "sequía extrema".
A largo plazo, Knight prevé que la recarga de agua subterránea se incluya en la zonificación. "Si hay una propuesta de desarrollo para un área, este nuevo sistema podría utilizarse para evaluar el área en términos de su contribución a la recarga del sistema de aguas subterráneas, ", dijo." Si resulta que, Oye, este es uno de esos puntos dulces con vías de recarga, no deberías pensar en pavimentarlo. O, si piensa en el desarrollo en esa área, lo hace de tal manera que maximice la protección de su función en la recarga ".
