Les eaux de crue ne sont pas ce que la plupart des gens considèrent comme une bénédiction. Mais ils pourraient aider à remédier aux systèmes d'eaux souterraines de plus en plus desséchés de la Californie, selon une nouvelle étude menée par Stanford. La recherche, Publié dans Avancées scientifiques , développe un cadre pour calculer les futurs volumes d'eaux de crue dans un climat changeant et identifie les domaines où les investissements dans les infrastructures hydrauliques vieillissantes de la Californie pourraient amplifier la recharge des eaux souterraines. Alors que l'État est aux prises avec des tempêtes et des sécheresses plus intenses, Le stockage des eaux de crue réduirait non seulement les risques d'inondation, mais constituerait également davantage de réserves d'eau pour les périodes plus sèches.

"Il s'agit de la première évaluation complète du potentiel de recharge des eaux de crue en Californie dans le cadre du changement climatique, " a déclaré Xiaogang He, auteur principal de l'étude, un professeur assistant en génie civil et environnemental à l'Université nationale de Singapour qui a poursuivi la recherche en tant que boursier postdoctoral au programme de Stanford sur l'eau dans l'Ouest.

Qu'il s'agisse de rivières débordant dans les plaines de la vallée centrale, les tempêtes de marée haute frappent les zones côtières des basses terres, des crues soudaines inondant les déserts du sud ou des villes imperméables et chargées de béton s'accumulant dans l'eau, La Californie est sujette aux inondations. Alternativement, les sécheresses imminentes soulèvent souvent des inquiétudes concernant l'approvisionnement en eau, à mesure que la diminution des eaux souterraines fait couler la terre, contamine l'eau potable et réduit les apports de surface. Ces réserves en baisse entravent également la résilience climatique :pendant les périodes de sécheresse, jusqu'à 60 % de l'eau de l'État provient des eaux souterraines et 85 % des Californiens dépendent de la ressource pour au moins une partie de leur approvisionnement en eau.

Banque d'eau

Alors que le changement climatique intensifie la gravité et la fréquence de ces événements extrêmes, l'amplification des taux de remplissage pourrait aider l'État à atteindre un budget des eaux souterraines plus équilibré. Une pratique, appelé réserve d'eau ou recharge gérée de l'aquifère, consiste à augmenter les infrastructures de surface, tels que des réservoirs ou des canalisations, avec des infrastructures souterraines, comme les aquifères et les puits, augmenter le transfert des eaux de crue pour le stockage dans les bassins d'eaux souterraines.

Une nouvelle stratégie de gestion des eaux de surface, par rapport aux méthodes plus traditionnelles comme les réservoirs et les barrages, Les réserves d'eau présentent de multiples avantages, notamment la réduction des risques d'inondation et l'amélioration des services écosystémiques. Alors que les bassins souterrains offrent un vaste réseau de sauvegarde de l'eau, identifier les zones de prédilection pour le réapprovisionnement, jauger les infrastructures nécessaires et la quantité d'eau disponible reste la clé, surtout dans un climat chaud et incertain.

« L'intégration de la recharge gérée de l'aquifère avec les eaux de crue dans une infrastructure de gestion de l'eau déjà complexe offre de nombreux avantages, mais nécessite un examen attentif des incertitudes et des contraintes. Notre compréhension croissante du changement climatique en fait un moment opportun pour examiner le potentiel de ces avantages, " a déclaré l'auteur principal David Freyberg, professeur agrégé de génie civil et environnemental à Stanford.

Les chercheurs ont conçu un cadre pour estimer la disponibilité future des eaux de crue à travers l'État. Développer un modèle informatique hybride utilisant des simulations hydrologiques et climatiques et des outils statistiques, l'équipe a calculé l'eau disponible pour la recharge selon différents scénarios de changement climatique jusqu'en 2090. Ils ont également identifié les domaines où les investissements dans les infrastructures devraient être prioritaires pour exploiter le potentiel des eaux de crue et augmenter la recharge.

Les futures crues

L'équipe a découvert que la Californie connaîtra une augmentation des eaux de crue à la fois en raison de pluies plus abondantes et d'une fonte des neiges plus précoce en raison des températures plus chaudes, sous une fenêtre de rétrécissement de temps humide concentré. En particulier, la rivière Sacramento et la côte nord, ainsi que la région du nord et du centre de la Sierra Nevada, connaîtra des volumes d'eau de crue plus importants. Ces déluges pourraient surcharger les infrastructures hydrauliques actuelles, comme les réservoirs et les aqueducs. Cependant, si la région est prête avec des infrastructures supplémentaires de dérivation des eaux de crue, tels que des canaux ou des canalisations, il pourrait maximiser le potentiel de recharge et en transférer davantage vers la Californie du Sud aride.

Les projections futures trouvent des conditions inchangées ou dans certains cas encore plus sèches dans le sud de la Californie. Ce fossé qui se creuse est une mauvaise nouvelle pour la région, qui a actuellement des besoins d'épuisement et de recharge des eaux souterraines plus importants que son homologue du nord. Cette inadéquation entre l'abondance et les besoins en eau révèle un défi profond pour les pratiques de recharge, en termes de déplacement de grands volumes d'eau d'où elle sera disponible dans le nord de la Californie vers où elle sera nécessaire vers le sud.

Les chercheurs ont également découvert que les estimations de recharge pour la vallée de San Joaquin, l'une des régions agricoles les plus productives au monde, pourraient aider à reconstituer une grande partie des aquifères appauvris. Assis au pied des montagnes de la Sierra Nevada, cette région devra accueillir de plus grands volumes d'eau à la fois au-dessus et au-dessous de la surface afin de maximiser le potentiel de remplissage. Les gestionnaires de l'eau devront étendre les projets de transport et y rouvrir les réservoirs.

Alors que les impacts climatiques sont l'influence la plus dominante, les chercheurs soulignent que d'autres facteurs, y compris la capacité des infrastructures, contraintes politiques, les préoccupations financières et environnementales doivent être prises en compte conjointement au cours du processus de planification.

Le cadre de l'étude est adaptable et évolutif pour la gestion de la sécheresse, inondations et épuisement des nappes phréatiques dans le monde.

« À l'échelle mondiale, seulement 1 % de la recharge des eaux souterraines provient de la recharge gérée des aquifères, " Il a dit. " Ce travail peut être appliqué pour aider d'autres aquifères épuisés, comme la plaine de la Chine du Nord ou le Gange supérieur en Inde, atteindre et maintenir des niveaux d'eau souterraine durables.