1.8: Водопостачання

Last updated
Save as PDF

Page ID: 105250

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Ми вже обговорювали наше водопостачання в декількох розділах. Пам'ятайте, два основних джерела постачання для використання - це поверхневі водопостачання і запаси підземних вод. І, як ви побачите в Главі 10, є й інші джерела води, які використовуються для доповнення цих двох основних джерел. Якщо згадати, поверхневі води отримують свій запас від опадів у вигляді дощу, мокрого снігу, снігу і т.д. вологе тепле повітря піднімається вгору і конденсується на схилах вгору. На західному узбережжі дощ випадає здебільшого на західні гори, і коли сухе повітря падає, ефект дощової тіні виникає на схилах, звернених на схід. Значна частина цих опадів стікає в струмки, річки та озера. Випаровування відбувається конденсації води назад в атмосферу. Частина його просочується в грунт і стає грунтовими водами. Коріння рослин також забирають трохи води і відбувається транспірація. Процес потрапляння і випаровування води назад в атмосферу називають випаровуванням. При випаданні опадів весь цикл продовжується. Цей цикл відомий як гідрологічний цикл.

Велика частина води на землі - солона вода. Насправді 97% земної води - це морська вода і лише 3% - прісна вода. Це означає, що з усієї води на планеті ми отримуємо нашу прісну воду з 3% її. Історія триває. Приблизно 69% всієї прісної води знаходиться у вигляді льодовиків і крижаних шапок. Грунтові води становлять приблизно 30%, а поверхневі води менше 1%. Це досить вражаюче, враховуючи, що більша частина води, яку ми використовуємо щодня, надходить з частки прісної води на землі. Переважна більшість цієї дрібної фракції зустрічається в озерах. Деякі з цих озер є природними, а деякі - рукотворні резервуари для зберігання за дамбами. Значна частина води, яка постачає Каліфорнію, сидить у цих «рукотворних» резервуарах для зберігання, коли вода рухається через кілька систем акведуків.

Каліфорнійські поверхневі води

Різноманітний клімат і географія Каліфорнії представляє цікаву ситуацію, коли мова йде про водопостачання. Приблизно 2/3 опадів штату припадає на верхню 1/3 штату, тоді як 2/3 використання припадає на нижню 1/3 штату. Іншими словами, вода використовується більше в районах, де вона природним чином не падає з неба. Тому поверхневі запаси води височіють тисячі миль по всій Каліфорнії. Існує 6 основних систем акведуків, що забезпечують поверхневу воду по всій державі. До них відносяться:

Державний водний проект
Акведук Лос-Анджелеса
Проект річки Колорадо
Акведук Гетча Гетчі
Акведук Мокелумне

Ці системи акведуків походять від центральної до північної частини штату і експлуатуються різними установами.

Державний водний проект

Водний проект штату Каліфорнія (SWP) бере свій початок з приток озера Оровілл, на північ від Сакраменто. Він проходить відстань приблизно 600 миль і включає двадцять дев'ять (29) гремінь/резервуарів для зберігання, вісімнадцять (18) насосних установок та п'ять (5) гідроелектростанцій. Вона проходить через дельту Каліфорнійської затоки. Дельта затоки є однією з найбільших і найскладніших систем доставки води в країні і відома своєю сільськогосподарською продуктивністю, екологічною різноманітністю та складністю. SWP також включає найбільший у світі водний підйомник. Насосний завод Едмонстон біля основи гір Техачапі насосів (підйомників) води 2,000 футів над цим гірським хребтом. Більше 2/3 каліфорнійців отримують воду через SWP. Каліфорнійський департамент водних ресурсів (DWR) здійснює державний водний проект.

Акведук Лос-Анджелеса

На відміну від цього, Акведук Лос-Анджелеса належить і управляється Департаментом води та енергетики Лос-Анджелеса. На початку 1900-х років Вільям Малхолланд і Фред Ітон подорожували на північ, щоб знайти додаткові джерела постачання для Лос-Анджелеса. Те, що вони виявили, - це Долина Оуена, в якій було більше води, ніж район знав, що робити. Вони побудували акведук приблизно в 223 милі від Долини, що відводить воду вниз до Лос-Анджелеса. Унікальна річ у цій системі акведуків полягає в тому, що вона тече повністю самопливом. Книга і фільм під назвою Cadillac Desert документує величезне починання Вільяма Малхолланда.

Акведук річки Колорадо

Акведук річки Колорадо починається на дамбі Паркер вздовж річки Колорадо і подорожує приблизно 242 милі на захід від Каліфорнії. По дорозі є два (2) резервуари для зберігання та п'ять (5) насосних станцій для проходження пустелі. Столичний водний округ Південної Каліфорнії володіє пріоритетними водними правами на акведук річки Колорадо.

Підземні води

Підземні водоносні горизонти утримують величезну кількість води. Пори в грунті і тріщини в скельних утвореннях утримують мільйони галонів води під земною поверхнею. У міру випадання дощів і танення снігу річки наповнюються водою і заряджають ці підземні басейни зберігання. Існує три (3) основних типи водоносних горизонтів, кожен з яких має унікальні геологічні характеристики. Необмежений водоносний горизонт може бути дуже неглибоким, приблизно на 20 футів нижче земної поверхні до глибини декількох сотень футів. Ці водоносні горизонти зазвичай виготовляються з алювієвих відкладень, що складаються з пористих, водоносних матеріалів з піску і гравію. Ці водоносні горизонти здатні давати велику кількість води і покладатися на щорічне підживлення, щоб тримати їх повними водою. Під необмеженими водоносними горизонтами знаходяться приурочені водоносні горизонти. Ці водоносні горизонти розділені непроникним шаром грунту (зазвичай глинистого) з пористим піском і гравієм під глиною. Цей непроникний шар виступає бар'єром між грунтовими відкладеннями вище, виконуючи роль захисного щита. Закриті водоносні горизонти менш схильні до поверхневого забруднення через цього непроникного шару. Тріщинисті гірські водоносні горизонти не дуже поширені, але вони можуть існувати в гірських регіонах, де є тріщини або тріщини в підстилаючій породі. Вода від опадів потім може пробратися в щілини і може бути виведена колодязями. Більшість свердловин вимагають насоса і двигуна, щоб вода потрапляла з-під землі на поверхню. Однак там, де зони підживлення вище висоти, вода може витікати без сторонньої допомоги. Ці типи водоносних горизонтів відносять до артезіанських.

Збереження підземних вод або зберігання та відновлення водоносних горизонтів (ASR) стає все більш популярним, особливо в районах, схильних до посухи. Вода може бути закачана в водоносний шар через нагнітальні свердловини або поширюватися по гектарах землі, що дозволяє воді просочуватися в водоносний шар. Цей тип зберігання води часто робиться за допомогою поверхневих запасів, коли води багато. Замість того, щоб дозволити поверхневим водам стікати в океан, її можна відвести в підземний сховище «банк».

Що таке вода?

Обговорюючи воду, іноді ми часто не звертаємо уваги на самі унікальні якості цього життєво важливого ресурсу. Вода складається з трьох (3) атомів. Є два (2) атоми водню, приєднані до одного (1) атома кисню. Зв'язування цих атомів з утворенням молекули води - це те, що справді надає воді її дивовижні характеристики. Молекула води - це полярна сполука, тобто вона має іонні зв'язки водню під кутом від атома кисню. Атом кисню має спорідненість до позитивно заряджених іонів, тоді як атоми водню притягують негативно заряджені іони. Така полярність дозволяє воді зв'язуватися з різними сполуками, роблячи воду «універсальним» розчинником. Вода знаходиться в трьох різних фазах; рідка, тверда і газ.

C:\Users\johnson_a\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Інтернет-файли\ Зміст.Перспективи\ MUCOC6NG\ Вода 020 Сторінка 71 H2O.jpg — Малюнок\(\PageIndex{1}\): —Молекула води.

Здатність води притягувати інші молекули води називається згуртованістю. Ця характеристика створює поверхневий натяг води. Простий експеримент, щоб побачити поверхневий натяг в дії, - це спливати скріпку на воді. Наповніть склянку і акуратно поставте скріпку на воду. Поверхневий натяг між зв'язками молекул води дозволяє скріпці спливати. Адгезія - це здатність води притягувати інші молекули. Це тяжіння до інших молекул можна побачити по меніску в циліндрі. Вода прикріплюється до боків циліндра, змушуючи його «повзти» вгору по сторонам. Деякі речовини не притягуються до молекул води, перешкоджаючи їх розчиненню у воді. Наприклад, жири та олії вважаються гідрофобними, оскільки вони не розчиняються у воді. І навпаки, гідрофільні речовини, такі як солі і цукру, досить легко розчиняються у воді.

водні права

Чи кожен має право на воду? Ну, на поверхні це здається легкою відповіддю. Кожен повинен мати право на безпечну, чисту та доступну воду. Однак це не завжди так. Закони про права на воду дуже складні, і просто заявляючи, що кожен має право на доступ до пиття, не завжди достатньо. Як правило, у густонаселених містах «право» на воду не є великою проблемою. Однак доступ до безпечного, чистого та надійного постачання у сільській місцевості не завжди можливий, не кажучи вже про можливий. У 2012 році Каліфорнія прийняла законопроект про асамблею 685, що встановлює державну політику, згідно з якою кожен каліфорнієць має право людини на безпечну, чисту, доступну та доступну питну воду. Це звучить чудово, але зробити це реальністю дуже важко, особливо в дуже сільській місцевості, де інфраструктури не існує для забезпечення водою. Хто насправді «володіє» водою, якою ми користуємося щодня?

Водні права належать безлічі різних приватних і державних установ. Окремі фермери можуть володіти правами на воду, а також великі муніципалітети. Права на воду, як правило, є правами на землю. Права можуть бути виділені виходячи з власності на землю або володіння. Інший вид права на воду називається «прибережними» правами. Цей вид земельного права дає власнику земельної ділянки, що прилягає до берега водойми, право на воду, що протікає поруч з їх майном. Права на воду також можуть бути засновані на використанні. Права на основі використання надають користувачеві певні права, засновані на кількості використовуваної раніше води. Використання дається для певних корисних цілей. Це може бути і для муніципалітетів, які обслуговують певне населення. Більшість водних прав пов'язані з поверхневими водопостачанням. Грунтові води часто залишають людям, які володіють грунтовими колодязями і відкачують воду з підстилаючої системи водоносного горизонту. Іноді це може бути спірним, якщо один суб'єкт вважається, що перекачує більше води, ніж інші вважають придатним для області та/або використання. Цей тип суперечок може призвести до чогось, що називається винесенням рішення. Винесення судового рішення - це юридичний процес для визначення того, хто має дійсне право на воду і скільки її може використовувати кожен суб'єкт господарювання.