오갈랄라 대수층

Ogallala Aquifer
지난 1997년 오갈랄라 대수층의 포화 두께는 수십 년 동안 집중적으로 철수한 후입니다.대수층의 폭과 깊이는 일반적으로 북쪽에서 남쪽으로 감소한다.
1980-1995년 동안 수위가 감소한 지역은 노란색과 빨간색으로 표시되며, 증가된 지역은 파란색으로 표시된다.USGS로부터의 데이터
2000년 카운티별 지하수 배출율(민물, 모든 수원).출처:내셔널 아틀라스

오갈랄라 대수층(oh-guh-LAH-lah)은 미국 대평원 아래에 위치한 모래, 실트, 점토, 자갈로 둘러싸인 얕은 수층이다.세계에서 가장 큰 대수층 중 하나인 그것은 8개 주(South Dakota, 네브래스카, 와이오밍, 콜로라도, 캔자스, 오클라호마, 뉴멕시코,[1] 텍사스)의 일부에 약 174,000 평방 미(4502,000 km)의 면적에 있습니다.1898년 지질학자 N. H. Darton이 네브래스카 오갈랄라 마을 근처의 모식 지역에서 이름을 붙였다.대수층은 하이플레인 대수층의 일부이며 하이플레인 [2][3]80%의 기초에 있는 주요 지질 단위인 오갈랄라 층에 있습니다.

농업용 대규모 채취는 제2차 세계대전 이후 부분적으로 중앙 피벗 관개 및 지하수 [4]우물용 자동차 엔진의 적용으로 시작되었다.오늘날 미국 전체 관개지의 약 27%가 대수층 위에 있으며,[5] 대수층은 미국 관개용 지하수의 약 30%를 산출한다.그 대수층은 과도한 추출과 오염의 위험이 있다.1950년 이후 농업용 관개로 대수층의 포화 부피가 약 9% 감소했습니다.일단 고갈되면,[6] 대수층은 강우량을 통해 자연적으로 보충되는 데 6,000년 이상이 걸릴 것이다.

대수층 시스템은 하이플레인 연구 지역 [7]경계 내에 사는 230만 인구(1990년 인구 조사)의 82%에 식수를 공급한다.

일반적인 특징

대수층 물질의 퇴적은 남부 로키 산맥이 여전히 구조적으로 활동하던 마이오세 말기부터 플리오세 초기까지 2백만 년에서 6백만 년 전으로 거슬러 올라간다.고지에서 서쪽으로 흐르는 강과 하천은 일반적으로 서쪽에서 동쪽 또는 남동쪽으로 수로를 끊는다.로키 산맥의 침식은 고대 수로를 가득 채운 충적과 풍기 퇴적물을 제공했고, 결국 현재의 대수층 전체를 뒤덮어 물을 머금은 오갈랄라 [8][9]층을 형성했다.그런 점에서 이 과정은 캔자스강과 그 지류 등 현재 이 지역의 다른 현대 하천에 널리 퍼져 있는 것과 유사하다.주요 차이점은 시간과 깊이입니다.

오갈랄라의 깊이는 당시 지배적인 지표면의 모양에 따라 달라지는데, 고대 계곡과 수로를 채우는 가장 깊은 곳에 있다.오갈랄라 층은 대부분 더 깊은 단면의 거친 퇴적암으로 이루어져 있으며, 이 암석들은 입자가 더 고운 물질로 위쪽으로 변합니다.

오갈랄라 층의 수포화 두께는 수 피트부터 1,000 피트 이상까지 다양합니다.그것의 가장 깊은 부분은 1200피트이다.(300m)로 일반적으로 북부 [10]평원에서 더 크다.육지 표면 아래의 물의 깊이는 북쪽의 거의 400피트(120m)에서 남쪽의 많은 부분에서 100에서 200피트(30에서 61m) 사이이다.오늘날 대수층의 담수 재충전은 매우 느린 속도로 이루어지는데, 이는 대수층의 모공 공간에 있는 물의 대부분이 가장 최근의 빙하기와 아마도 더 이른 시기까지 거슬러 올라간다는 것을 암시한다.

오갈랄라의 지하수는 일반적으로 하루 평균 1피트의 속도로 서쪽에서 동쪽으로 흐른다.유압 전도율, 즉 유체(물)가 다공질 물질을 통과하는 능력은 하루에 25~[11]300피트(7.6~91.4m)에 이른다.오갈랄라 내 수질은 북부 지역에서 가장 높은 식수 및 관개 품질에 따라 다르며, 남부 지역에서는 가장 [12]낮은 수질을 보였다.관개 밀도, 기후 및 질소 응용을 포함한 지난 60~70년 동안의 인간과 자연 공정은 질산염을 포함한 더 높은 농도의 오염 물질을 야기했습니다.질산염 수치는 일반적으로 USGS 수질 기준을 충족하지만 시간이 [12]지남에 따라 점차적으로 증가하고 있습니다.이러한 추세는 대수층 일부의 미래 지하수 지속 가능성에 영향을 미칠 수 있다.

대수층수평형

대수층은 물의 순환에서 지하수를 저장하는 저수지이다.지하수는 재생 가능한 원천이지만, 매장량은 상대적으로 천천히 보충된다.USGS는 유입되는 것(지하수 재충전), 유출되는 것(펌프된 물 및 하천으로의 기저류) 및 저장의 순 변화(상승, 하강 또는 변화 없음)를 결정하기 위해 대수층에 대한 여러 연구를 수행했다.

USGS는 2005년 총 저수량이 약 2,925,000,000 에이커 피트(3,608 km3)였다고 추정했다.2000년 오갈랄라 대수층에서 관개를 위한 철수는 26km3(2100만 에이커)에 달했다.1940년대 후반부터 주요 지하수 펌핑이 시작된 이래, 하이 플레인즈 대수층으로부터의 초과 인출량은 3억3200만 에이커 피트(410km3)에 달해,[13] 에리호 면적의 85%에 달했다.특히 지하수에 의존하는 텍사스 하이플레인스의 많은 농부들은 펌핑 비용이 상승하고 과잉 [14]펌핑의 위험을 인식하면서 관개 농업에서 눈을 돌리고 있다.

지하수 충전

지하수가 재충전되는 속도는 몇 가지 요인에 의해 제한된다.평원의 대부분은 반건조 기후로 지표수의 증발과 강수량을 촉진하는 바람이 꾸준히 분다.많은 장소에서 대수층은 바도스 지역에서 실질적으로 투과할 수 없는 얕은 칼리쉬 층으로 덮여 있습니다. 이는 지표면에서 대수층을 재충전할 수 있는 물의 양을 제한합니다.하지만, 플라야 호수의 토양은 다르고 칼리쉬로 둘러싸여 있지 않아서 대수층이 재충전할 수 있는 몇 안 되는 지역 중 일부가 되었다.농가에 의한 플레이아 파괴와 개발은 이용 가능한 충전 공간을 감소시킨다.캘리쉬의 유행은 부분적으로 토양 수분의 증발과 반건조 기후에 기인한다; 건조함은 증발의 양을 증가시키고, 다시 토양에서 캘리쉬의 양을 증가시킨다.두 메커니즘 모두 물 테이블에 도달하는 충전수의 양을 줄입니다.

텍사스와 뉴멕시코의 일부에서는 연간 0.024인치(0.61mm)에서 캔자스 [15]중남부에서는 연간 6인치(150mm)까지 대수층의 재충전이 가능하다.

지하수 방류

중앙 피벗 관개 시스템을 갖춘 오갈랄라 대수층에서 물을 공급받은 캔자스 주의 약 557mi의2 들판(1443km2)의 NASA ASTER 이미지

오갈랄라 대수층 위에 있는 지역은 미국에서 가축을 목축하고 옥수수, 밀, 콩을 재배하는 가장 생산적인 지역 중 일부입니다.강수량이 충분하지 않고 항상 기분전환을 위해 지표수가 없는 지역에서 대규모 농업의 성공은 관개용 지하수를 펌핑하는 것에 크게 좌우되어 왔다.

반건조성 하이 플레인스의 초기 정착민들은 가뭄의 순환으로 인한 흉작에 시달렸고, 1930년대의 재앙적인 더스트 보울로 절정에 달했다.제2차 세계대전이 끝난 후에야 중심축 관개를 이용할 수 있게 되었고, 하이플레인 대수층 시스템의 땅은 세계에서 가장 농업적으로 생산성이 높은 지역 중 하나로 변모되었다.

지하수 저장량 변경

관개에 의한 추출 속도가 재충전 속도를 초과할 경우 지하수 수위가 감소한다.일부 장소에서는 최대 추출 시 연간 5피트(1.5m) 이상 떨어지는 것으로 측정되었다.극단적인 경우 지속적으로 떨어지는 수위에 도달하기 위해서는 유정을 깊게 해야 했다.21세기에는 대수층의 중요성을 인식하면서 지역 및 국제 [16][17][18][19]언론인들의 취재가 확대되었다.

물을 보존하는 방법(경지 및 작물 순환), 보다 효율적인 관개 방법(중앙 피벗 및 드립), 관개 면적 감소는 대수층의 고갈을 늦추는 데 도움이 되었지만, 캔자스 남서부와 텍사스 팬핸들을 포함한 지역에서는 여전히 수위가 떨어지고 있다.네브라스카 동부와 중부 일부와 텍사스 주 러벅 남쪽 지역과 같은 다른 지역에서는 1980년 이후 수위가 상승했다.

중심 피보트 자극기는 2013년 뉴욕타임즈 기사 "우물 건조, 비옥한 평원이 먼지로 변하는 것"에서 오갈랄라 대수층 일부의 끊임없는 감소에 대해 "빌레인"[20]으로 묘사되었다.거대한 중앙 관개기를 사용한 60년간의 집중적인 농업으로 하이플레인 [20]대수층의 일부가 비었습니다.고갈된 대수층의 지하수를 대체하기 위해서는 수백 년에서 수천 년의 비가 필요할 것이다.1950년 캔자스 주에서는 관개 농경지가 25만 에이커(10만 에이커)에 달했고, 중앙 관개 용수로 거의 3백만 에이커의 땅이 [20]관개되었습니다.텍사스 팬핸들의 일부 장소에서는 물 테이블이 배수(탈수)되었습니다.그는 대수층 위에 펼쳐진 텍사스 농지는 관개 기능을 지원하지 않는다.캔자스 중서부에서는 대수층 100마일(160km)을 따라 관개된 농지의 5분의 1이 이미 [20]말라버렸습니다.

중앙 관개 시스템은 물 절약에 도움이 되는 매우 효율적인 시스템으로 여겨진다.그러나 2013년까지 중앙 관개기의 물 소비 효율이 개선됨에 따라 농부들은 물 소비를 줄이기보다는 더 집중적으로 심고, 더 많은 땅을 관개하고, 더 목마른 작물을 재배하는 방법을 택했다. 이는 실제로 [20]제본스 패러독스의 한 예이다.지하수 사용량을 줄이기 위한 한 가지 접근법은 관개를 위해 처리된 재활용수를 사용하는 것이고,[21] 또 다른 접근법은 해바라기와 같이 물을 덜 필요로 하는 작물로 바꾸는 것이다.

Platte와 같은 몇몇 강은 대수층의 수위 아래로 흐른다.이 때문에 강은 지하수 흐름(기류)을 받아 대수층을 재충전하지 않고 지역 밖으로 내보낸다.

오클라호마 서부에 있는 4,610만 달러 규모의 옵티마 호수 댐은 대수층 감소로 호수의 의도된 [22]수원인 비버 강의 흐름이 급격히 줄어들면서 무용지물이 되었다.

대수층 저장소 감소 가속화

2001년과 2008년 사이의 고갈은 20세기 [23]전체 누적 고갈의 약 32%입니다.미국에서 대수층의 물을 가장 많이 사용하는 것은 농업용 관개, 석유 및 석탄 [24]추출이다."미국의 누적 지하수 고갈은 1940년대 후반에 가속화되어 세기 말까지 거의 일정한 선형 속도로 지속되었습니다.지하수 고갈은 널리 알려진 환경적 영향 외에도 지하수 공급의 장기적인 지속가능성에 악영향을 미쳐 국가의 물 [23]수요를 충족시키는 데 도움이 됩니다.

1940년대 이후, 오갈랄라에서 펌프로 퍼올려 일부 지역에서 대수층을 300피트 이상 끌어내렸다.생산자들은 관개수에 대한 의존도를 줄이기 위한 조치를 취했다.효율적인 운영을 통해 40년 전과 거의 동일한 양의 물을 사용하여 훨씬 더 많은 생산량을 생산할 수 있습니다.그러나 2001년부터 2011년까지 대수층의 손실은 20세기 동안 누적 고갈의 3분의 1에 해당한다.오갈랄라는 주로 빗물에 의해 재충전되지만, 실제로 연간 약 1인치 정도의 강수량만 대수층에 도달합니다.텍사스 하이플레인 대부분 지역의 강우량은 미미하고, 증발량은 높으며,[25] 침투 속도는 느리다.

1990년대에 이 대수층은 도시 지역의 식수뿐만 아니라 농작물 관개에도 사용되는 약 30억 에이커의 지하수를 보유하고 있었다.물 수요가 보충을 초과하다.특히 텍사스와 뉴멕시코에서는 수위가 낮아지고 있다.러벅에 [26]있는 텍사스 공대 교수이자 에머리투스의 역사학자 폴 H. 칼슨에 따르면 이 대수층을 장기간 사용하는 것은 "어려운 문제이며 중대한 재평가가 필요하다"고 한다.2020년에는 대수층이 20년 [27]이내에 "마르게" 될 것이라고 보고되었다.

환경 문제

제안된 Keystone XL 파이프라인

다음 항목도 참조하십시오.Keystone XL 파이프라인의 환경 리스크
제안된 Keystone XL 파이프라인 경로와 함께 오갈랄라 대수층의 대수층 두께를 나타내는 지도.

2008년 트랜스캐나다사는 앨버타주 아타바스카 오일샌드에서 [28][29]텍사스주 휴스턴 인근 정유공장으로 석유를 운반하기 위해 1,661마일(2,673km)의 키스톤 XL 파이프라인 건설을 제안했다.제안된 파이프라인 경로는 네브라스카 샌드힐스 동부를 가로지른다. 이 경로의 반대자들은 유출된 [30][31]희석 역청으로 인한 오염 가능성으로 인한 오갈랄라 대수층에 대한 위험을 언급한다.

파이프라인 업계 대변인은 와이오밍 남동부, 콜로라도 동부 및 뉴멕시코, 네브래스카 서부, 캔자스, 오클라호마 및 [32][33][34][35][36]텍사스에서 원유와 정제된 액체 탄화수소를 실은 수천 마일의 기존 파이프라인이 오갈랄라 대수층을 지난 몇 년 동안 건넜다고 지적했습니다.파이오니어 원유 파이프라인은 네브라스카를 동서로 가로지르며 콜로라도, 네브라스카, 캔자스의 오갈랄라 대수층을 가로지르는 포니 익스프레스 파이프라인은 연방 에너지 규제 [37]위원회의 허가를 받아 2013년 현재 천연 가스에서 원유로 전환되고 있다.

미 국무부는 월경관 프로젝트의 주도 기관으로서 1969년 국가환경정책법에 따라 환경영향평가를 의뢰했다.그 환경 영향차 진술"불리한 환경적 영향"[30][38]그 보고서 Cardno Entrix 다른 제안된 트랜스 캐나다 프로젝트를 위해 환경 영향 보고서 준비하고 1990년 그는 국무부와 연방 에너지 규제 위원회를 지원한 적이 있는 회사에 선발되었다는 그 프로젝트의 작은 위협이었다 결론을 내렸다.."정부 프로젝트 구축을 신청하는 기업들이 영향 [39]분석을 할당하고 비용을 지불하는 것은 흔한 일"이지만, 프로젝트에 반대하는 몇몇 사람들은 이해 상충이 있을 수 있다고 제안했습니다.이러한 우려에 대해, 감사총국 국무부는 잠재적인 이해 상충에 대한 조사를 실시했다.2012년 2월 조사보고서는 계약자의 선정이나 환경영향보고서 [40]작성에 이해상충이 없었다고 밝히고 있다.

버락 오바마 미국 대통령은 "2012년 1월 환경 [41]검토를 위해 시간을 더 갖고 싶다며 키스톤 XL 파이프라인을 처음 거부했다."2013년 2월 17일, 내셔널 몰에서 키스톤 [41]XL에 항의하는 집회가 약 40,000명을 모았습니다.2014년 1월, 미 국무부는 Keystone XL Project Executive Summary에 대한 Keystone 파이프라인 최종 보완 환경 영향 보고서를 발표했습니다. 모델에 따르면, 오갈랄라에 도달한 파이프라인에서 유출된 대규모 원유가 용해된 구성 요소를 통해 1,214피트(370m)까지 확산될 수 있다는 결론을 내렸습니다.최대 1,050피트(320m)[42]까지 확산됩니다.

도널드 트럼프 미국 대통령은 집권 초기인 2017년 [43]1월 키스톤 XL 파이프라인을 지지하는 임원 메모에 서명해 버락 오바마 대통령의 결정을 뒤집었다.2021년 1월 20일, Joe Biden 대통령은 Keystone XL 파이프라인(4단계)에 대해 TC Energy Corporation에 부여된 허가를[45] 취소하는 행정명령에[44] 서명했습니다.2021년 6월 9일 TC Energy는 Keystone XL [46][47]파이프라인 계획을 포기했습니다.

보존.

2010년 이후 무어와 달람 카운티를 포함한 아마릴로 북쪽 8개 카운티를 아우르는 노스플레인즈 지하수 보존 구역은 농부들이 오갈랄라 대수층에서 퍼내는 물을 보존하기 위해 연간 30만달러의 시범 프로젝트를 제안해 왔다.참여 농부들은 보통 밭에 물을 대는 데 필요한 물의 반 이상을 가지고 옥수수를 재배하거나 관례보다 몇 주 늦게 심는다.프로젝트에는 비용이 많이 드는 드립 관개 대신 피벗 스프링클러가 사용됩니다.지구 관리자인 Steve Walthour에 따르면, 대수층의 [48]수위가 낮아지는 것을 고려하면 보존이 필수적이라고 합니다.지역 비영리 단체인 오갈랄라 커먼스는 지역 통신을 협력하고 지원할 뿐만 아니라 오갈랄라 대수층과 주변 [49][50][51]지역을 보호하기 위해 노력하고 있습니다.

2013년 11명의 농부들이 보존 프로그램에 참여했으며, 일부는 물을 뿌린 흙이 아닌 마른 흙에 심었습니다.그들은 식물 사이에 더 많은 공간을 두고 있는데, 이것은 수분을 더 오랫동안 유지하는 기술이다.토양 센서는 농부들이 농작물의 수분 수준에 대한 정확한 정보를 수집할 수 있게 해준다.물을 절약하는 동기는, 그 지역의 대수층으로부터의 물 추출에 관한 규제에 근거하고 있다.미국 지질조사국(UST)은 텍사스 주에서 이 대수층의 수위가 [48]분지의 다른 어떤 주보다 더 많이 떨어진 것으로 파악했다.

자기 땅의 농부들은 무료로 대수층에서 물을 길어올 수 있다.사용되는 연료인 천연가스가 저렴하기 때문에 펌핑 비용이 낮습니다.노스플레인스 지역은 2005년 처음으로 펌핑 제한을 설정했고 4년 뒤 규제를 강화했다.현재 특정 우물에 미터기가 필요합니다.그러나 곡물가격[when?] 상승으로 일부 농장이 추가 경작되고 대수층의 [48]물 사용이 더욱 증가했다는 점도 이 지역이 직면하고 있는 과제다.

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레퍼런스

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