지하수은행

Groundwater banking

지하수 뱅킹은 물 공급의 신뢰성을 높이기 위해 고안된 물 관리 메커니즘이다.[1] 지하수는 비가 많이 오는 해 동안 물을 저장하기 위해 이슬에 젖은 대수층 공간을 사용함으로써 만들어질 수 있다. 그런 다음 잉여 수량이 없는 기간 동안 양수하여 사용할 수 있다.[1] 사람들은 이러한 지하수 권리의 구매와 판매를 통해 사회에 이익을 주기 위해 지하수 사용을 관리할 수 있다. 먼저 지표수를 사용하고, 그 다음 지하수는 수요를 충족시킬 수 있는 지표수가 충분하지 않을 때 사용한다.[2] 지하수는 지표수에 의존하는 위험을 줄이고 기대수익을 최대화할 것이다.[2] 물을 주입하면 나중에 물을 빼낼 수 있는 규제 저장형 대수층 회수 및 저장 시스템이 있다.[2] 지하수 뱅킹은 반건조 및 건조된 미국 남서부에 시행되었는데, 이곳은 여분의 물이 가장 많이 필요한 곳이기 때문이다.[2] 구매자와 판매자를 하나로 묶어 저부가가치 사용에서 고부가가치 사용으로 물을 이전하는 것이 전반적인 목표다.[2]

지하수 저장 개념

둑은 지하 저장 탱크로 사용되는 대수층으로, 물을 재충전하면 대수층에 저장되는 물의 양이 증가하여 수위가 높아진다.[2] 철수의 경우 수위가 낮아질 것이다.[2] 물의 양은 또한 다른 사용자의 지하수 펌프, 누출, 자연 재충전 등 몇 가지 다른 요인에 따라 달라진다.[2] 토지 도포나 주입에 의한 물의 재충전은 물의 양을 증가시키고, 그 후에 그 물의 일부는 미래에 사용될 것이다.[2] 그것은 물의 입력에서 출력을 뺀 값이 저수지의 변화와 동일하다고 볼 수 있다.[2]

또 다른 측면은 재충전과 추상화에 대한 동적 반응과 정적 반응의 차이인 수문학이다.[2] 재충전 및 복구 시 우물물의 수위가 상승 또는 하락할 것이다.[2] 일단 재충전 및 복구가 중단되면 수위는 배경 수준으로 복귀하며, 주요 이슈 중 하나는 재충전 또는 복구의 동적 반응이 사라진 후 정전기 수위의 변화다.[2]

재충전 및 회수를 관리하기 위한 대수층 응답에 기술적 문제가 있을 수 있다.[2] 대수층이 수압으로 표면의 물체와 연결되면 관리 재충전의 결과로 물 테이블의 고도가 증가한다.[2] 이것은 방전 속도를 증가시키거나 유도 충전량을 감소시킬 수 있으며, 이 두 가지 모두 물을 분지 밖으로 나오게 한다.[2] 재충전 및 회복은 대수층으로의 횡방향 및 수직 지하수 흐름에도 영향을 미칠 수 있다.[2] 물의 양과 저장소의 변화 사이에는 항상 일대일 관계가 있는 것은 아니다.[2]

지하수은행법

지하수 뱅킹은 두 가지 방법으로 이루어진다: 인리우스와 직접 재충전을 통해서.[1] 인리유 재충전은 펌핑 지하수의 지표수 '인리유'를 활용해 물을 저장해 지하수 유역에 동일한 양을 저장하는 것이다.[1] 온리유 재충전은 일반 지하수를 사용하는 대신 농지에 물을 공급하기 위해 사용되는 재생 가능한 지표수다.[3] 이것은 나중에 사용될 대수층에 물이 남아있기 때문에 더 많은 지하수를 절약하는데 도움을 주고 있다.[3] 직접 충전은 지하수 유역의 저장소에 직접 상이하도록 함으로써 물을 저장하는 것이다.[1] 직접 재충전을 통해 한 지역에 홍수를 일으켜 물이 땅으로 스며들어 수족관까지 이르게 된다.[3] 그 다음 회수용 우물을 사용하여 더 많은 수요가 있을 때 물을 퍼낸다.[3]

장단점

이 지하수를 회수하는 데는 몇 가지 단점이 있다. 지하수가 지표면 아래로부터 빠져나가면서, 위의 땅은 가라앉는다.[4] 침하로 알려진 이러한 토지의 정착은 도로와 건축기반을 파괴할 수 있고 상하수도 가스관을 폭파시킬 수 있다.[4] 이 방법은 아직 제대로 테스트되지 않았기 때문에 환경에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 물은 공공 자원이고 이것은 물을 민간 산업으로 만들 수 있다.[5]

지하수 뱅킹은 표면 저장소의 사용과 비교 및 대조될 수 있다. 지하수 뱅킹은 지표면 저수지 이용에 비해 장점이 많다. 이 프로젝트들은 표면 저장고보다 많지는 않더라도 같은 양의 저장소를 건설하는 데 많은 비용이 들지 않는다.[6] 은행은 지표면 저수지보다 환경에 미치는 영향이 적을 것이다.[6] 둑에 있는 물은 더 이상 증발에 노출되지 않을 것이지만, 저수지에서 1년에 몇 피트씩 물이 손실된다.[6] 기후가 변화할 때 사용하는 것이 신뢰성이 높고 계절 변화에 잘 대응해 지표 저수지에 비해 물 관리를 잘할 수 있다.[6]

지표면 저수지 위에 지하수 은행을 하는 것에도 몇 가지 불이익이 있다. 물을 복구하는 데는 에너지 비용이 들고 이러한 비용은 보통 저수지보다 더 많다.[6] 또한 펌핑 용량도 있으며 연중 수요가 변화할 경우 생산성이 제한될 수 있다.[6]

모든 지하수가 팔릴 때 사용되는 것은 아니다. 몇몇 지하수는 그것의 이익을 위해 연구되고 있다. 강수량이 많은 시간대에는 홍수 조절을 위해 지하수 은행과 대수층 저장 시스템을 연구하고 있다.[7]

지하수는 많은 지역에서 거래되고 있다. 미국에서도 무역이 있다. 텍사스 주 샌안토니오 시는 도시 공급을 위해 지하수에만 의존하는 미국에서 가장 큰 도시다.[7]

농경지 지하수 재충전의 타당성

농경지 지하수 뱅킹의 성공적 시도는 많지 않았다. 왜냐하면 농경지는 보통 사유지이기 때문이다.[8] 소유주들은 지하수 은행 업무와 관련된 위험과 모범 사례가 무엇인지 알아야 한다.[8] 캘리포니아주 지하수은행 이용에 대한 토양 적합성을 평가하는 토양농업지하수은행지수(SAGBI)를 찾기 위한 연구가 진행됐다.[8] 농경지 지하수 재충전의 타당성을 결정하는 요인은 심층화합, 뿌리구역 거주시간, 지형, 화학적 한계, 토양표면 조건 등 5가지다.[8] 이 다섯 가지 요인은 미국 농무부 천연자원 보존서비스(USDA-NRCS) 디지털 토양 조사 데이터를 사용하여 모델링되었다.[8]

깊은 침식 인자의 경우 토양 프로파일을 통해 아래 대수층으로의 높은 물 전달 속도가 성공적인 지하수 은행화의 핵심이다.[8] 그것은 주요 상수원으로 사용될 수 있기 때문에 홍수가 있을 때 더 중요해진다.[8] 제한층의 포화수압전도도에서 도출된다.[8] 포화수압전도도는 토양이 포화상태일 때의 토양투과성을 측정한다.[8]

뿌리 구역 거주 시간 요인을 살펴보면 뿌리 구역의 포화 상태가 장기간 지속되면 다년생 작물에 피해를 줄 가능성이 있는 것으로 나타났다.[8] 토양이 싹을 틔우면 농작물이 피해를 입을 가능성이 높다.[8] 대부분의 농작물은 뿌리 지역에서 장기간 포화 상태를 견디지 못한다.[8] 뿌리 구역 거주 시간은 일단 물을 가하면 뿌리 구역 내에서 충분한 배수가 이루어질 가능성을 추정한다.[8]

평지 지형이 있을 때 밭에 물을 뿌릴 수 있는 토지의 지형이 가장 좋은 결과를 가져온다.[8] 수평 지형은 넓은 지역에 걸쳐 침투할 수 있는 경관에 물을 더 잘 담기 때문에 가장 효과가 좋다.[8] 침투는 연못을 줄이고 유출에 의한 침식을 최소화한다.[8]

화학적 한계인자는 농업과 지하수의 지속가능성을 위협하는 염분과 관련이 있다.[8] 이 인자는 토양 염도를 측정하는 토양의 전기 전도도(EC)에 의해 결정되었다.[8] 가장 좋은 토양은 염도가 가장 낮다.[8] 토양에도 농약과 질산염이 들어 있지만 관리 이력에 의존해 평가할 수 없다.[8]

표면 상태 요인은 홍수 확산에 의한 은행업이 토양 표면의 물리적 상태를 변화시킬 수 있다는 것이다.[8] 침투 제한은 골재 파괴, 물리적 지각 형성, 압축으로 이어질 수 있는 수질과 수심 때문에 발생할 수 있다.[8] 토양 조건을 결정하기 위해 토양 침식 인자와 나트륨 흡수 비율(SAR)의 두 가지 인자를 조사했다.[8]

지하수 은행화의 실현 가능성을 판단하기 위해 5가지 요인 각각에 그것이 얼마나 중요한지 가중치를 부여한 후, SAGBI 점수를 계산했다.[8] 가중치는 깊이 패혈 27.5%, 루트존 거주시간 27.5%, 지형 20%, 화학적 한계 20%, 표면 상태 5% 등이었다.[8] 1750만 에이커의 농경지 중에서 단지 500만 에이커만이 우수하고, 양호하며, 적당하게 잘 적합된 토양으로 간주되었다.[8]

농업용 지하수 뱅킹은 농작물 손실을 초래할 수 있는 재정적 위험과 연관될 수 있기 때문에 결국 그 손실은 물 절약의 혜택을 초과할 수 있다.[8] 이 관행을 채택하려면 농작물 파괴 위험으로부터 재배자를 보호하기 위한 지원이 필요할 것이다.[8]

지하수회계시스템

회계시스템은 저장된 물의 재충전 및 출하를 추적하며, 이를 통해 저수량을 비축하는 시장시스템을 포함할 수 있다.[2] 예금자들은 나중에 은행에서 회수된 물을 위해 사용할 수 있는 물 재충전에 대한 크레딧을 얻을 수 있다.[2] 그리고 나서 신용 거래를 허용하는 은행 시스템이 구축될 수 있다.[2] 물은행 회계시스템에는 몇 가지 목적이 있는데, 물 예적금 추적, 출금, 참가자의 출금 금액, 시기, 위치 제어 등이 있다.[2] 만약 지하수가 규제되지 않는다면 자유로와 남용의 기회가 더 많아질 것이다.[2] 시스템 운영을 계속하기 위해서는 시스템의 지속가능성이 있어야 한다. 그렇지 않으면 그것을 사용할 필요가 없을 것이다.[2]

사용하게 될 회계방식은 이중 입력회계 방식이므로 모든 거래가 별도의 원장계좌에 차변과 대변으로 기록된다.[2] 이는 또한 자산 계정의 재고 추적과 소유권 계정의 재고에 대한 클레임을 허용한다.[2] 침전물은 원래 있던 것보다 더 많은 물이 대수층에 저장될 때 발생한다.[2] 회원에 의한 물 재충전은 회원의 계좌에서 신용이 되고 은행 계좌에서 부채가 된다.[2] 은행이 성공하기 위해서는 두 대장 모두 균형을 이루어야 하기 때문에, 회원 계좌에 물을 넣을 수 있는 권리는 시스템에서 회수할 수 있는 물의 양과 같아야 한다.[2] 물 사용권이 부채보다 크면 은행이 부실해 가뭄이 발생하면 문제가 된다.[2]

이 물은행 회계 시스템을 사용함으로써 발생할 수 있는 몇 가지 문제들이 있다. 이 문제들은 라스 포사스 분지 지하수 은행과 폭스 캐년 지하수 관리청(FCMA)이 이 프로젝트를 관할하는 것에 대해 평가되었다.[2] FCGMA는 은행의 신용 축적이 증가하고 있다고 보고했다.[2] 발생할 수 있는 것은 누적된 크레딧이 연간 추상화율보다 더 커질 수 있다는 것이다.[2] 크레딧 누적량이 단기간에 반출할 수 있는 물량을 초과한다.[2] 이것은 지역 지하수 자원에 위협을 가하거나 심지어 지하수 상승, 지반 침하, 그리고 바닷물의 침입까지 위협할 것이다.[2]

규제 프레임워크

은행 시스템은 금수율을 이행하고 다른 참여자들이 너무 많은 저장수를 추출하지 않도록 하기 위해 분지에 대한 규제 통제가 필요하다.[2] 가장 좋은 시나리오는 은행 소유주나 참여자가 추상화를 통제할 수 있는 주요 사용자일 것이다.[2] 만약 그렇지 않다면, 추상화의 수와 양을 조절할 수 있는 다른 방법이 있을 것이다.[2] 누가 저장수보다 우선권을 가지고 있는지 명확히 해야 추상화가 제약될 때 누가 먼저 물을 얻을지 알 수 있다.[2] 복수의 주체가 사업을 관할하는 경우 문제가 생길 수 있고, 이로 인해 규제·조직적 난제가 발생할 수 있다.[2] 일반적으로 받아들여지는 규칙들이 있고 또한 많은 문제들이 주별 개념을 통해 처리된다.[2] 주요 요구사항 중 하나는 시스템에 관여하지 않는 다른 사용자에 의해 저장된 물이 추상화되지 않도록 조치를 취해야 한다는 것이다.[2] 이러한 프레임워크는 시스템의 성공을 결정하기 위해 수력 지질학의 지식에 의존하며, 시스템은 그것이 건설할 가치가 있었음을 증명할 수 있는 혜택을 제공할 필요가 있다.[2]

경제학

서로 다른 사업은 한정된 자원(물)의 이익을 극대화함으로써 경제적으로 효율화될 수 있다.[9] 효율성을 극대화하기 위해 사용자는 한계비용과 한계효익이 동일한 곳을 찾아야 한다.[9] 아래 그림과 같이 공급이 수요와 동등한 것이 중요하다. 물의 사용은 경쟁 관계가 있고 재산권이 잘 정의되지 않을 때 부정적인 외부성이 된다.[9] 부정적인 외부성을 제거하는 방법은 한계비용을 증가시키기 위해 자원에 세금을 부과할 수 있다는 것이다.[9] 사용자가 적절한 금액에 세금을 부과할 때 사용자는 사회적으로 허용되는 수준에서 자원을 사용할 것이다.[9] 외부성에 영향을 미치는 다른 방법은 보조금을 만드는 것이다. 보조금은 사회적으로 인정되는 자원 사용 수준에 도달하기 위해 한계 이익을 증가시킬 것이다.[9]

Simple supply and demand

물은 위치에 대한 민감성, 사용 시간, 물의 형태, 행정적 대응을 포함한 여러 가지 이유로 인해 동질적인 상품이 아니다.[9] 지하수 은행을 이용하면 물을 보다 균일한 상품으로 만들 수 있다. 이것은 이익을 증가시키는 민간 투자를 증진시킬 시장 가치를 창출할 수 있다.[9] 또한 한계효익을 한계비용과 일치시켜 시장이 경제적으로 효율적인 수준에 이르게 할 것이다.[9]

물은 높은 거래 비용을 가지고 있고 자원의 재분배를 제한하는 사회에 대한 사용을 평가절하하는 시장 장벽을 만든다.[9] 시장 장벽이 있을 때 수요는 변하지 않기 때문에 자기 몫의 물을 얻지 못하면 불쾌한 사람이 많을 것이다.[9] 은행이 만들어지는 과정에 있다면 시장접근 장벽 제거도 협상의 일부가 될 수 있지만 반드시 은행 자체가 원인이 되는 것은 아니다.[9] 지하수 뱅킹은 각 개인이 각각의 거래를 분석할 필요가 없기 때문에 거래 비용을 줄일 수 있다.[9]

참고 항목

참조

  1. ^ a b c d e 반방성수저장구. FAQ. http://www.semitropic.com/GndwtrBankFAQs.htm.
  2. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z aa ab ac ad ae af ag ah ai aj ak al am an ao ap aq 말리바, 로버트 G. "지하수 은행: 기회 및 관리 과제." 수도 정책 16.1(2014년): 144-156. 학술 검색 완료. 웹. 2015년 11월 18일.
  3. ^ a b c d "Recharge and Facilities". www.azwaterbank.gov. Retrieved 2015-10-21.
  4. ^ a b http://www.ngs.noaa.gov/PUBS_LIB/thePossibilities/Imagine_08-11.pdf
  5. ^ "Groundwater Banking – Water Education Foundation". www.watereducation.org. Retrieved 2015-09-28.
  6. ^ a b c d e f "http://mavensnotebook.com/the-notebook-file-cabinet/groundwater-banking/". mavensnotebook.com. Retrieved 2015-10-21. 외부 링크 위치 title= (도움말)[영구적 데드링크]
  7. ^ a b http://www.cpo.noaa.gov/sites/cpo/Projects/SARP/CaseStudies/2013/Russian%20River%20Basin%20CA_Case%20Study%20Factsheet_Extreme%20Weather%20Events_2013-2-6v1.pdf
  8. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z aa ab O'Greene, A.T. (April 2015). "Soil suitability index identifies potential areas for groundwater banking on agricultural lands". California Agriculture – via University of California, Division of Agriculture and Natural Resources.
  9. ^ a b c d e f g h i j k l m Contor, Bryce (August 2009). "Groundwater Banking and the Conjunctive Management of Groundwater and Surface Water in the Upper Snake River Basin of Idah". Idaho Water Resources Research Institute Technical Completion Report.

외부 링크