科学政策
第一天项目

减少, Repurpose, Recharge: Establishing a Collaborative Doctrine of Groundwater Management in the Ogallala Aquifer

05.04.22 | 7分钟阅读 | Text byZoe Kanavas

概括

气候变化导致了美国的极端和不规则的降雨事件。因此,高平原地区的农民越来越多地依赖Ogallala含水层进行水供应。该含水层的估计价值为350亿美元支持五分之一的小麦,玉米,棉花和牛。Ogallala曾经拿着足够的水来填充芝加哥的Sears Tower超过2,000次。今天,含水层丢失了它的供应量的30% - 它以耗尽的速度为一半。无所作部的结果是到2060年的含水层70%,会减少作物产量增加30–40%。

Figure 1. Changes in groundwater levels in the Ogallala Aquifer from predevelopment to 2015. Adapted in the Fourth National Climate Assessment from McGuire et al. (2017).

高平原农业生产的140亿美元损失可能会减慢,并最终因(1)减少Ogallala使用,(2)重新利用现有供应物,以及(3)为含水层充电。美国农业部(USDA)与内政部(DOI)和联邦紧急事务管理局(FEMA)合作,应相应地创建旨在保持旨在保持旨在保持的自愿计划(RRRI)的减少,再利用,补给计划(RRRI)农民从事地下水保护。该多国家计划将为参与的农民提供经济激励措施,以换取限制地下水撤离并参加培训的承诺,这将使他们掌握满足这些承诺所需的知识。RRRI还将使专家顾问可以就与地下水保护有关的政策和资金机会咨询。最后,该计划将把农民跨国公司联系起来,使他们可以互相学习,并共同努力在Ogallala的可持续管理方面。该计划应通过DOI和USDA的各种可耐水性预算以及FEMA的建筑物弹性基础设施和社区赠款计划来资助。

挑战和机会

气候变化引起的干旱增加了美国对地下水的依赖,作为农业,工业和家庭用途的来源。过多的地下水泵送导致土地沉降和水质恶化,增加了水的成本和危害农作物的产量。在高平原地区的Ogallala含水层中,问题尤其急切。含水层是该国八个州的面包板的基础,包括内布拉斯加州,堪萨斯州和德克萨斯州,并跨越了175,000平方英里。如图1所示,对Ogallala的依赖性已将其供应量减少了30%。从Ogallala撤出90%的水用于农业灌溉。

USDA和DOI的战略计划明确表明,准备干旱和节水/可持续性是国家的重点。有多种联邦努力来提高这些优先事项。美国地质调查局(USGS),美国国家食品与农业研究所(NIFA)以及跨机构国家综合干旱信息系统(NIDIS)合作伙伴关系,拥有可公开访问的平台托管和提供地下水数据。2018年的农场法案加强了技术和财务辅助计划,以帮助各个农场实施保存技术;该法案还为农业到韦特兰的转换创建了一个激励计划。From 2011–2018, the USDA’s Natural Resources Conservation Service (NRCS) ran the Ogallala Aquifer Initiative (OAI) to “support targeted, local efforts to conserve the availability of water, both its quantity and quality, in each of the States” covering the Ogallala. The OAI was successful in meeting its water-conservation goals. Recent surveys found that 93% of agricultural producers in the High Plains region believe that water conservation is important.

These past and ongoing initiatives demonstrate that federal will and stakeholder buy-in for aquifer conservation and restoration are there. The key need is for a program that provides farmers the incentives and technical assistance needed to minimize groundwater reliance, ending the tragedy of the commons in the Ogallala once and for all.

Plan of Action

USDA, DOI, and FEMA should launch a joint program designed to embed the three pillars of groundwater conservation — Reduce, Repurpose, and Recharge — into the practices of farmers in Ogallala states. The RRRI will provide a financial incentive to farmers in exchange for farmer commitments to:

  1. 达到指定的保水目标。
  2. 参加培训机会和研讨会,教授节水和含水层补给的最佳实践。

为了取得成功,RRRI将需要高平原地区农民的热情自愿参与。参与应该是自愿的,因为研究表明,自愿计划在实现保存目标方面的效率要比任务更有效。在一项有关实施的比较案例研究中

在一项有关实施的比较案例研究中a voluntary versus mandated water restriction, farmers under the voluntary restriction conserved more water relative to the mandatory regulation. A survey of these farmers attributed the group-education component of the voluntary program as the driving force for their restriction. Another survey similarly found that farmers’ altruistic views of water conservation led to longer-lasting participation in water-conservation activities. A comprehensive review of the outcomes of different water policies found that educational programs about water conservation were more effective in water use reduction and improving attitudes towards water conservation relative to mandatory water use restrictions.

为了鼓励自愿参与,参加RRRI的农民将获得经济激励。激励措施的确切性质需要由实施机构确定,但可能包括基于农作物类型的优先价格设定,优先市场放置或补贴。作为交换,农民将同意由现场专家(USDA或DOI的员工或承包商)进行的初步水利用评估。然后,任命的顾问(再次是USDA或DOI的承包商)将与每个农民合作,根据评估结果建立长期(5年)的保存目标。每个参与的农民都会与顾问每季度开会,以审查他们的保水计划,评估目标的进度,进行相互同意的目标调整以及讨论挑战和解决方案。顾问也将在季度会议之间提供临时问题和疑虑。

参加RRRI的农民也将承诺参加旨在帮助他们识别和实施最佳水提供惯例的小组培训和讲习班。这些学习机会将由来自现有农业委员会(例如,NRCS保护计划者和技术服务提供商,州技术委员会等)和供水组织(例如Ogallala水协调农业项目,地下水保护委员会等)领导的专家(例如)。小组教育课程将涵盖地下水保护的三个宗旨:减少,重新利用和补给。表1简要说明了每个宗旨,以及对这些活动的一致活动和潜在资金来源的示例。该课程将教导农民每个宗旨如何为农民可以实现的地下水保护,现有和新兴技术和实践做出贡献,以实现每个宗旨,以及可用于资助实施的财务工具。小组教育的额外好处将是在奥加拉拉州建立一个农民社区,可以共享思想和经验。

Tenet 定义 示例活动 潜在的资金来源
减少 最小化现有系统的水需求 More efficient irrigation NRCS的农业管理援助保护创新赠款
重新利用 远离水密集型实践 切换到较少的水密集型作物 NRCS的区域保护合作计划保护管理计划
充电 补充地下水源(含水层) 捕获多余的雨水;将农田转换为湿地 FEMA的Building Resilient Infrastructure and Communities Grant;NRCS的农业保护地役权计划
Table 1. Definition, example activities, and potential funding sources for each groundwater-conservation tenet.

RRRI应作为多机构合作建立。每个参与代理商(USDA,DOI和FEMA)都可以提供独特的专业知识。美国农业部可以利用其研究部门NIFA来提出最新的技术建议和科学评估。USDA的NRCS可以为实现RRRI宗旨提供基本的技术和财务支持。DOI可以依靠USGS现有的地下水数据库和NIDIS的数据科学家专家社区来支持评估水提供进度所需的颗粒状,最新的地下水测量。DOI的土地管理局(BLM)可以确保在高平原地区的公共土地上颁布RRRI宗旨(与对私人农田的实施并行)。最后,FEMA可以与NIDIS以及USDA风险管理机构(RMA)合作,以正式评估干旱和Ogallala Deptetion的风险 - 可用于将RRRRI辩护的评估对农民,资助者和政策制定者。

启动RRRI所需的早期动作包括:

Conclusion

Climate-change-induced droughts have increased farmer dependence on groundwater, resulting in a 30% depletion of the Ogallala Aquifer to date. Under current management practices, depletion of the Ogallala will reach 70% by 2060. We can solve the problem. The technology, technical expertise, programmatic and data infrastructure, and financial support for groundwater conservation exist. The key need is to directly connect farmers with — and motivate them to use — these resources. A joint USDA/DOI/FEMA program founded in the “Reduce, Repurpose, Recharge” tenets of water conservation can do just that for farmers across the High Plains region. By coupling financial incentives with tailored water-conservation targets, technical expertise, and group educational opportunities, the RRRI will meaningfully advance the long-term security of the critically important Ogallala—and the farmers whose livelihoods depend on it.

经常问的问题
该计划的估计成本是多少?

根据预算Ogallala含水层倡议,RRRI在10 - 20年内每年需要2500万美元来支持该计划的员工并支付旅行费用。这笔资金可以从已经分配的水的可持续性可酌情资金中获取USDAdoi以及FEMA的建筑弹性基础设施和社区赠款计划。

哪些现有技术可以促进可持续的地下水管理?

金博宝更改账户来自奥加拉拉水协调农业项目列举了许多现有技术的例子,这些技术可以促进可持续的地下水管理,包括用可回收的水灌溉(即直接不可替代的重复使用)和转移到旱地灌溉。

Ogallala地区的水文学如何为含水层补给吗?

高平原的沙质土壤是托管含水层充电的理想选择,因为它们可以快速渗透。

Why focus on the Ogallala Aquifer when groundwater depletion is an issue across the US?

由于没有关于地下水使用的联邦法规,该国需要一项试点计划来证明州际地下水使用政策的有效性,以创建以后的决策的先例,并开始在如此大规模的情况下优化用水政策。Ogallala含水层是世界上最大,最有生产力的含水层维护其支持的农业是可持续未来所必需的。

联邦政府为什么不只是限制地下水泵送?

While the federal government has regulations in place dictating water quality through the Environmental Protection Agency’sClean Water Act安全饮用水法, water-allocation policy is left up to the states. Between the eight states above the Ogallala Aquifer,有四个不同的学说定义地下水法,有些人彼此直接冲突。国家对水资源的权力使联邦政府难以实施强制性的地下水保护措施。像RRRI这样的自愿计划是达到地下水保护目标而又不侵犯各州水权的有效机制。