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流向美国各地地下含水层的广泛潜在损失

摘要

大多数河流与周围的含水层交换水12.当地下水位低于附近的溪流时,溪水可以渗入河床,减少水流,并补充含水层3..这些“失去”的溪流对水的可用性、河岸生态系统和环境流动具有重要意义45678910但是,在全大陆范围内的原位观测仍然不能很好地限制丢失河流的流行程度。在这里,我们分析了美国境内420万口井的水位,结果表明,近三分之二(64%)的井位于附近的溪流表面以下,这意味着如果这些溪流具有足够的渗透性,这些溪流将渗入地下。由于缺乏足够的渗透率数据,我们无法量化这些地下流量的大小,但我们的分析仍然表明,水流可能会大量流失到地下含水层。这些可能流失的河流在气候干燥、地势平坦和地下水大量抽取的地区更为常见。因此,我们的研究结果表明,气候因素、地质条件和历史上的地下水抽取共同导致了河流流向周围含水层的普遍风险,而不是从周围含水层获得流量。最近的模型研究10已经表明,在未来几十年里,河流流失可能会变得普遍,但我们的直接观察表明,美国各地的许多河流已经在潜在地失去流量,这突出了协调地下水和地表水政策的重要性。

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图1:河流-含水层交换的局部尺度研究。
图2:井水与河面标高对比。
图3:美国境内河流流失和增加的概率。
图4:与气候干旱、地形坡度和地下水抽取有关的损失情况的普遍程度。

数据可用性

井水位数据集可从州和次州机构获得。一些州只通过向各个机构提出请求或通过公共记录请求来共享他们的地下水数据。我们有权共享加利福尼亚州、科罗拉多州、爱达荷州、肯塔基州、密西西比州、蒙大拿州、内华达州、俄克拉何马州、南卡罗来纳州、德克萨斯州、犹他州和华盛顿州的地下水井建设数据补充信息.参考文献中详细列出了直接下载的网站和要求访问所有州完井报告原始数据的联系信息。262728并汇总在《补充表》中5.监测井水位的数据可从美国地质调查局(https://waterdata.usgs.gov/nwis/inventory)和加州的GAMA计划(https://gamagroundwater.waterboards.ca.gov/gama/gamamap/public).我们包含了用于生成图中所示空间数据的表。3.而且4(见源数据).

代码的可用性

对所述地理空间分析的链接代码的请求可以直接发送到H.S. (hansjoerg.seybold@usys.ethz.ch)。

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贡献

s.j., h.s., d.p., Y.F.和J.W.K.设计了方法,讨论了结果,并为撰写手稿做出了贡献。s.j.、h.s.、D.P.和J.W.K.完成了地理空间分析。

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道德声明

相互竞争的利益

作者声明没有利益竞争。

额外的信息

同行评审信息自然感谢Jan Fleckenstein, Michael Gooseff和其他匿名审稿人对这项工作的同行评审所做的贡献。同行评审报告是可用的。

出版商的注意施普林格自然对出版的地图和机构从属关系中的管辖权主张保持中立。

补充信息

补充信息

包含“补充图1-25”、“补充表1-16”和“补充参考”。

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S.雅瑟科,H.西博尔德,D.佩罗内。et al。流向美国各地地下含水层的广泛潜在损失。自然591, 391-395(2021)。https://doi.org/10.1038/s41586-021-03311-x

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