Banque des eaux souterraines - Groundwater banking
Le stockage des eaux souterraines est un mécanisme de gestion de l'eau conçu pour augmenter la fiabilité de l'approvisionnement en eau. L'eau souterraine peut être créée en utilisant l' espace aquifère asséché pour stocker l'eau pendant les années où les précipitations sont abondantes . Il peut ensuite être pompé et utilisé pendant les années sans surplus d'eau. Les gens peuvent gérer l'utilisation des eaux souterraines au profit de la société en achetant et en vendant ces droits sur les eaux souterraines. L'eau de surface doit être utilisée en premier, puis l'eau souterraine sera utilisée lorsqu'il n'y a pas assez d' eau de surface pour répondre à la demande . Les eaux souterraines réduiront le risque de dépendre des eaux de surface et maximiseront les revenus attendus. Il existe des systèmes réglementaires de récupération et de stockage des aquifères de type stockage qui, lorsque de l'eau y est injectée, donnent le droit de retirer l'eau plus tard. Le stockage des eaux souterraines a été mis en œuvre dans les zones semi-arides et arides du sud-ouest des États-Unis, car c'est là que les besoins en eau supplémentaire sont les plus importants. L'objectif global est de transférer l'eau des utilisations à faible valeur vers les utilisations à haute valeur en rassemblant acheteurs et vendeurs.
Concepts de stockage des eaux souterraines
La berge est un aquifère utilisé comme réservoir de stockage souterrain, et la recharge en eau entraîne une augmentation du volume d'eau stockée dans l'aquifère pour augmenter les niveaux d'eau. Dans le cas d'un prélèvement, il y aurait une diminution des niveaux d'eau. La quantité d'eau dépend également de quelques autres facteurs, notamment le pompage des eaux souterraines par d'autres utilisateurs, les fuites et la recharge naturelle. La recharge de l'eau par épandage ou injection augmente le volume d'eau, puis une partie de l'eau sera utilisée ultérieurement. On peut considérer que les entrées d'eau moins les sorties sont égales à la variation du stockage de l'eau.
Un autre aspect est l' hydrologie qui fait la différence entre la réponse dynamique et statique à la recharge et à l'abstraction. Les niveaux d'eau augmenteront ou diminueront dans le puits pendant la recharge et la récupération. Une fois que la recharge et la récupération ont cessé, les niveaux d'eau reviennent aux niveaux de fond, et l'un des principaux problèmes est le changement des niveaux d'eau statiques après la disparition de la réponse dynamique de la recharge ou de la récupération.
Il peut y avoir des problèmes techniques avec la réponse de l'aquifère pour gérer la recharge et la récupération. Si l'aquifère est relié hydrauliquement à une masse d'eau en surface, l'élévation de la nappe phréatique augmente en raison de la gestion de la recharge. Cela pourrait augmenter le taux de décharge ou diminuer la quantité de recharge induite, et ces deux facteurs font que l'eau quitte le bassin. La recharge et la récupération pourraient également affecter l'écoulement latéral et vertical des eaux souterraines dans l'aquifère. Il n'y a pas toujours de correspondance biunivoque entre le volume d'eau et le changement de stockage.
Méthodes de mise en banque des eaux souterraines
La mise en réserve des eaux souterraines se fait de deux manières: grâce à une recharge en remplacement et directe. La recharge en remplacement consiste à stocker l'eau en utilisant l'eau de surface «au lieu» du pompage des eaux souterraines, stockant ainsi une quantité égale dans le bassin des eaux souterraines. La recharge en remplacement est l'eau de surface renouvelable utilisée pour irriguer les terres agricoles au lieu d'utiliser l'eau souterraine ordinaire. Cela permet d'économiser davantage d'eau souterraine car l'eau reste dans l'aquifère pour être utilisée plus tard. La recharge directe consiste à stocker l'eau en lui permettant de percoler directement vers le stockage dans le bassin des eaux souterraines. Avec une recharge directe, il inonde une zone de sorte que l'eau s'infiltre à travers le sol pour atteindre les aquifères . L'eau est ensuite pompée lorsqu'il y a plus de demande avec l'utilisation de puits de récupération.
Avantages et inconvénients
Il y a quelques inconvénients à récupérer cette eau souterraine. Au fur et à mesure que l'eau souterraine est prélevée sous la surface, le sol au-dessus se dépose. Ce tassement des terres, appelé affaissement, peut fracturer les routes et les fondations des bâtiments et peut faire éclater les conduites d'eau, d'égout et de gaz. Cette méthode n'a pas encore été bien testée, il pourrait donc y avoir des impacts négatifs sur l'environnement. L'eau est une ressource publique et cela pourrait faire de l'eau une industrie privée.
Le stockage des eaux souterraines peut être comparé et mis en contraste avec l'utilisation de réservoirs de surface. Le stockage des eaux souterraines présente de nombreux avantages par rapport à l'utilisation de réservoirs de surface. Les projets ne coûtent pas autant à construire et à stocker le même montant, sinon plus, que les réservoirs de surface. La berge aura moins d'impact sur l'environnement qu'un réservoir de surface. L'eau qui se trouve dans la berge ne sera plus exposée à l' évaporation , mais plusieurs pieds d'eau par an sont perdus dans les réservoirs. Il est plus fiable à utiliser lorsque le climat change et peut mieux répondre aux changements saisonniers pour gérer l'eau que les réservoirs de surface.
Il existe également certains inconvénients à la mise en banque des eaux souterraines sur les réservoirs de surface. Il y a des coûts énergétiques pour récupérer l'eau et ces coûts sont généralement plus élevés que les réservoirs. Il existe également une capacité de pompage et lorsque les demandes changent au cours de l'année, la productivité peut être limitée.
Toutes les eaux souterraines ne sont pas utilisées lorsqu'elles sont vendues. Certaines eaux souterraines sont étudiées pour leurs avantages. Des systèmes de stockage des eaux souterraines et de stockage dans les aquifères sont à l'étude pour contrôler les inondations pendant les périodes de fortes précipitations.
Les eaux souterraines sont commercialisées dans de nombreuses régions. Il y a des métiers même aux États-Unis. La ville de San Antonio , au Texas, est la plus grande ville des États-Unis qui dépend uniquement des eaux souterraines pour son approvisionnement municipal.
Faisabilité de la recharge des eaux souterraines sur les terres agricoles
Il n'y a pas eu beaucoup d'essais réussis de mise en réserve des eaux souterraines sur les terres agricoles car la terre est généralement la propriété privée. Les propriétaires doivent être d'accord avec la pratique de la mise en banque des eaux souterraines en sachant quels sont les risques et les meilleures pratiques. Une étude a été menée pour trouver un indice de stockage des eaux souterraines agricoles du sol (SAGBI) qui évalue l' aptitude du sol à l'utilisation des réserves d'eaux souterraines en Californie . Il existe cinq facteurs qui déterminent la faisabilité de la recharge des eaux souterraines sur les terres agricoles: la percolation profonde, le temps de séjour dans la zone racinaire, la topographie , les limites chimiques et les conditions de surface du sol. Les cinq facteurs ont été modélisés à l'aide des données d'enquête numérique des sols du Département de l'agriculture des États-Unis d'Amérique (USDA-NRCS).
Pour le facteur de percolation profonde, un taux élevé de transmission de l'eau à travers le profil du sol et dans l'aquifère en dessous est la clé du succès de la mise en réserve des eaux souterraines. Il devient plus important en cas d'inondation car il pourrait être utilisé comme principale source d'eau. Il est dérivé de la conductivité hydraulique saturée de la couche limite. La conductivité hydraulique saturée mesure la perméabilité du sol lorsque le sol est saturé.
En examinant le facteur de temps de séjour dans la zone racinaire, il a été constaté qu'une durée prolongée de conditions saturées dans la zone racinaire peut causer des dommages aux cultures pérennes. Si le sol provoque un débourrement, il est plus probable que la culture soit endommagée. La plupart des cultures ne sont pas capables de résister à de longues périodes de conditions saturées dans la zone racinaire. Le temps de séjour dans la zone racinaire estime la probabilité d'avoir un drainage suffisamment bon dans la zone racinaire une fois l'eau appliquée.
La topographie des terres pour répandre l'eau à travers les champs a le meilleur résultat quand il y a une topographie de niveau. La topographie de niveau fonctionne le mieux car elle retient mieux l'eau sur le paysage, ce qui permet une infiltration sur de grandes surfaces. L'infiltration réduit la formation de flaques et minimise l' érosion par ruissellement.
Le facteur de limitations chimiques est lié à la salinité qui menace la durabilité de l' agriculture et des eaux souterraines. Ce facteur a été déterminé par la conductivité électrique (CE) du sol qui mesure la salinité du sol . Le meilleur sol a les niveaux de salinité les plus bas. Le sol contient également des pesticides et des nitrates, mais il ne peut pas être évalué en raison de la dépendance vis-à-vis de l'historique de gestion.
Le facteur d'état de surface est le moment où l'inclinaison par propagation des crues peut modifier les conditions physiques de la surface du sol. Les limites d'infiltrations peuvent être causées par la qualité et la profondeur de l'eau qui pourraient entraîner la destruction des agrégats, la formation de croûtes physiques et le compactage. Pour déterminer l'état du sol, deux facteurs ont été examinés: le facteur d'érosion du sol et le rapport d'absorption du sodium (DAS).
Pour déterminer la faisabilité de la mise en réserve des eaux souterraines, chacun des cinq facteurs a été pondéré en fonction de son importance, puis un score SAGBI a été calculé. Les poids étaient de 27,5% de percolation profonde, 27,5% de temps de séjour dans la zone racinaire, 20% de topographie, 20% de limitations chimiques et 5% de conditions de surface. Sur les 17,5 millions d'acres de terres agricoles examinées, seuls 5 millions d'acres étaient considérés comme des sols présentant une aptitude excellente, bonne et modérément bonne.
La mise en réserve des eaux souterraines agricoles peut être associée à un risque financier qui peut entraîner des pertes de récolte, de sorte qu'en fin de compte, la perte peut dépasser les avantages de l'économie d'eau. L'adoption de cette pratique nécessiterait un soutien pour protéger les producteurs contre le risque de mauvaises récoltes.
Système de comptabilité des eaux souterraines
Le système comptable suit la recharge et les prélèvements d'eau stockée et peut inclure un système de marché pour réserver le stockage de l'eau. Les déposants pourraient gagner des crédits pour la recharge de l'eau qui pourront être utilisés plus tard pour l'eau récupérée de la berge. Le système bancaire pourrait alors être mis en place pour permettre l'échange de crédits. Le système de comptabilité de la banque d'eau a plusieurs objectifs: suivre les dépôts d'eau, les prélèvements et contrôler le montant, le calendrier et l'emplacement des prélèvements par les participants. Si les eaux souterraines ne sont pas réglementées, il y a plus de risques de freeride et de surutilisation . Le système doit être durable pour continuer à fonctionner, sinon il ne servirait à rien de l'utiliser.
La méthode comptable qui sera utilisée est la méthode comptable en partie double, de sorte que chaque transaction est enregistrée comme un débit et un crédit dans des comptes de grand livre séparés . Cela permet également de suivre l' inventaire dans les comptes d'actifs et les réclamations d'inventaire dans les comptes de propriété. Les dépôts se produisent lorsque plus d'eau est stockée dans un aquifère qu'il ne devrait y en avoir. La recharge d'eau par un membre serait un crédit sur le compte d'un membre et un passif sur le compte de la banque. Pour que la banque réussisse, les deux registres doivent être équilibrés, de sorte que le droit à l'eau dans les comptes d'un membre doit être égal à la quantité d'eau qui peut être récupérée du système. Si le droit à l'eau est supérieur au passif, la banque est insolvable et cela deviendra un problème en cas de sécheresse.
L'utilisation de ce système de comptabilité de banque d'eau pourrait poser certains problèmes. Ces problèmes ont été évalués pour la banque d'eau souterraine du bassin de Las Posas et l'Agence de gestion des eaux souterraines de Fox Canyon (FCGMA) a compétence sur le projet. La FCGMA a signalé que l'accumulation de crédits a augmenté pour les banques. Ce qui peut arriver, c'est que les crédits accumulés peuvent devenir supérieurs au taux de prélèvement annuel. Le volume de crédits accumulés dépasse la quantité d'eau qui peut être prélevée pendant une courte période. Cela entraînera une menace pour les ressources en eaux souterraines régionales ou même des dépressions dans les élévations des eaux souterraines, l'affaissement des terres et l'intrusion d'eau de mer.
Cadre réglementaire
Les systèmes bancaires ont besoin d'un contrôle réglementaire sur le bassin pour mettre en œuvre les taux de prélèvement et s'assurer que les autres participants n'extiront pas trop d'eau stockée. Le meilleur scénario serait que le propriétaire de la banque ou les participants soient les principaux utilisateurs pour s'assurer que les prélèvements sont contrôlés. Si ce n'est pas le cas, il doit y avoir un autre moyen de contrôler le nombre et la quantité d'abstractions qui se produisent. Il doit être clair qui a la priorité sur l'eau stockée, de sorte que lorsque les prélèvements sont limités, on sache qui obtiendra l'eau en premier. Il peut y avoir des problèmes lorsque plusieurs entités ont juridiction sur un projet, ce qui peut entraîner des défis réglementaires et organisationnels. Il existe des règles généralement acceptées et bon nombre des problèmes sont également traités à travers des concepts spécifiques à un État. L'une des principales exigences est qu'une action doit être en place afin que l'eau stockée ne soit pas prélevée par d'autres utilisateurs qui ne sont pas impliqués dans le système. Ces cadres reposent sur la connaissance de l' hydrogéologie pour déterminer le succès d'un système, et les systèmes doivent fournir des avantages pour prouver qu'il valait la peine d'être construit.
Économie
Les différents projets peuvent devenir économiquement efficaces en maximisant les bénéfices de la ressource limitée (eau). Pour maximiser l'efficacité, les utilisateurs doivent trouver où le coût marginal est égal au bénéfice marginal . Il est important que l'offre soit égale à la demande comme dans la figure ci-dessous. L'utilisation de l'eau devient une externalité négative lorsqu'il y a rivalité et que les droits de propriété ne sont pas bien définis. Le moyen d'éliminer une partie de l'externalité négative est qu'il peut y avoir une taxe sur la ressource pour augmenter le coût marginal. Lorsqu'ils taxent le bon montant, l'utilisateur utilisera la ressource au niveau socialement acceptable. L'autre façon d'affecter l'externalité est de créer une subvention . Une subvention augmentera le bénéfice marginal afin d'atteindre le niveau d'utilisation socialement accepté de la ressource.
L'eau n'est pas un produit homogène pour plusieurs raisons, notamment la sensibilité à l'emplacement, le moment d'utilisation, la forme de l'eau et les réponses administratives. L'utilisation de réserves d'eau souterraine peut faire de l'eau une matière première plus homogène. Cela peut créer une valeur marchande qui améliorera l'investissement privé en augmentant les avantages. Cela alignera également le bénéfice marginal sur le coût marginal, ce qui amènera le marché à atteindre un niveau économiquement efficace.
L'eau a des coûts de transaction élevés et crée des barrières commerciales qui en dévalorisent l'utilisation pour la société, limitant la réaffectation des ressources. La demande ne change pas lorsqu'il y a une barrière sur le marché, donc il y aura beaucoup de gens désagréables s'ils n'obtiennent pas leur part d'eau. Si une banque est en train de se faire, la suppression des obstacles à l'accès au marché peut faire partie des négociations, mais ce n'est pas nécessairement la banque elle-même qui en est la cause. La mise en banque des eaux souterraines pourrait réduire les coûts de transaction car chaque individu n'aura pas à analyser chaque transaction.
Voir également
- Commerce de l'eau
- Stockage et récupération des aquifères : stocker l'eau dans les aquifères à l'aide de puits