Table of Contents

Долина Сакраменто: Отличительный пейзаж Северной Калифорнии

Долина Сакраменто занимает северную треть Великой Центральной долины Калифорнии, простираясь примерно на 250 миль от гор Техачапи на юге до Каскадного хребта и гор Кламат на севере. Это аллювиальное желоб определяется рекой Сакраменто, которая истощает примерно 27 000 квадратных миль водораздела, когда она течет на юг к дельте Сакраменто-Сан-Хоакин. Дно долины удивительно плоское, с высотами от уровня моря в дельта-регионе до около 400 футов около Реддинга. Этот мягкий градиент произвел одну из самых обширных и продуктивных пойменных систем в западной части Северной Америки.

Физическая география долины определяется её положением между Сьерра-Невадой на востоке и Береговыми хребтами на западе. Сьерра-Невада, массивный гранитный блок, поднятый за последние 10 миллионов лет, снабжает основную часть осадка и воды, которая строит дно долины. Побережные хребты, геологически более молодые и сложные, создают эффект дождевой тени, который уменьшает количество осадков на западной стороне долины. Это взаимодействие горных хребтов и речных систем создает фундаментальную структуру, которая управляет потоком воды, формированием почвы и землепользованием по всему региону.

Структурная геология и формирование

Долина Сакраменто — это форексовый бассейн, образованный субдукцией Тихоокеанской плиты под Североамериканской плитой. Эта тектоническая обстановка породила глубокий осадочный бассейн, заполненный тысячами футов морских и наземных отложений. В меловой и ранний третичный периоды большая часть долины была погружена под Тихий океан, накапливая толстые слои морских отложений. По мере того, как Сьерра-Невада поднималась и появлялись Береговые хребты, бассейн переходил в наземную среду, с реками, откладывающими аллювиальные вентиляторы, пойменные отложения и дельтаические последовательности по всему дну долины.

Современная поверхность долины состоит в основном из четвертичного аллювиума — песка, гравия, ила и глины, отложенных рекой Сакраменто и ее притоками. Эти отложения варьируются от крупнозернистых материалов вблизи горных фронтов до мелкозернистых илов и глин в центральной пойме и дельте. Распределение этих отложений контролирует дренаж почвы, плодородие и сельскохозяйственный потенциал. Хорошо дренированные песчаные суглинки вдоль восточной стороны долины поддерживают сады и рядовые культуры, в то время как более тяжелые глинистые почвы западной поймы лучше подходят для риса и пастбищ.

Последовательность Великой долины

Под дном долины находится Великая Долина Последовательность, густая последовательность Юрского периода через меловые морские осадочные породы. Эти породы обнажаются в предгорьях Береговых хребтов и вдоль западной окраины долины Сакраменто. Последовательность включает песчаник, сланец и конгломерат, которые фиксируют историю осаждения древнего бассейна форекс. Эти образования важны для хранения подземных вод и разведки нефти, с несколькими нефтяными и газовыми месторождениями, развитыми в северной части долины.

Климат и гидрологический режим

Долина Сакраменто испытывает средиземноморский климат, характеризующийся жарким, сухим летом и прохладной, влажной зимой. Среднегодовые осадки колеблются от приблизительно 20 дюймов в южной долине около Сакраменто до более чем 40 дюймов в северной долине около Реддинга. Более 80 процентов годовых осадков выпадает в период с ноября по март, создавая выраженный сезонный гидрологический цикл. Летние температуры регулярно превышают 90 ° F, с случайными тепловыми волнами, толкающими температуры выше 110 ° F во внутренней долине.

Этот сезонный характер осадков приводит к циклу наводнений и засух. Зимние штормы, часто подпитываемые атмосферными реками, происходящими в Тихом океане, могут доставлять огромное количество осадков в течение коротких периодов. Когда эти штормы совпадают с таянием снега из Сьерра-Невады, река Сакраменто и ее притоки могут испытывать экстремальные наводнения. Департамент водных ресурсов Калифорнии управляет обширной сетью инфраструктуры контроля за наводнениями для смягчения этих рисков, включая водохранилища, дамбы и обходные каналы.

Атмосферные реки и риск наводнений

Атмосферные реки представляют собой узкие полосы концентрированной влаги, которые переносят водяной пар из тропических регионов в средние широты. Когда эти системы выпадают на сушу в Калифорнии, они могут производить интенсивные и длительные осадки. Долина Сакраменто особенно уязвима к атмосферным речным явлениям из-за своего расположения у западного подножия Сьерра-Невады. Орографический подъем заставляет влагозагруженный воздух подниматься, охлаждаясь и конденсируясь в сильные осадки. Новогоднее наводнение 1997 года, которое вызвало обширный ущерб через долину, было вызвано серией атмосферных рек, которые насыщали регион и перегружали системы контроля за наводнениями.

Геоморфология поймы

Пойма долины Сакраменто — динамическая геоморфическая особенность, сформированная веками миграции каналов, осаждения осадков и наводнений.Река Сакраменто исторически извивалась по широкой пойме шириной в несколько миль, создавая озёра овец, сляпы и природные дамбы.Эти особенности до сих пор видны в районах, где пойма не была сильно спроектирована, таких как заповедник реки Косумнес и обход Йоло.Натуральные дамбы, образованные осаждением грубых осадков во время наводнений над берегами, создают возвышенные хребты, которые поддерживают прибрежные леса дуба долины, хлопкового дерева Фремонта и сикамора.

За природными дамбами лежат бассейны наводнений — низменные районы, которые собирают мелкозернистые отложения во время крупных наводнений. Эти бассейны характеризуются богатыми глиной почвами, которые плохо стекают и остаются насыщенными в течение длительных периодов. Исторически эти районы поддерживали обширные сезонные водно-болотные угодья и болота туле, которые обеспечивали критическую среду обитания для водоплавающих птиц, береговых птиц и рыб. Сегодня большая часть этой поймы была преобразована в сельское хозяйство, с рисовыми полями, занимающими многие из бывших бассейнов наводнений в северной и центральной долине.

Канал Морфология и миграция

Река Сакраменто демонстрирует малосинуозность, извилистость канала, которая была значительно изменена вмешательством человека. Перед обширным строительством контроля за наводнениями река мигрировала боком через пойму, размывая берега снаружи извилин и откладывая точечные бары внутри. Эта боковая миграция создала сложную мозаику каналов, баров и пойменных мест обитания. Строительство дамб и защитных сооружений банков в значительной степени остановило эту естественную миграцию, заперев реку в фиксированное выравнивание и уменьшив разнообразие пойменных мест обитания.

Почвы и сельскохозяйственная производительность

Аллювиальные почвы долины Сакраменто являются одними из самых продуктивных в Калифорнии, поддерживая разнообразный ассортимент культур, включая рис, помидоры, миндаль, грецкие орехи и люцерну. Типы почв систематически варьируются по всей долине, отражая среду осаждения и исходный материал. Восточная сторона долины, где река Сакраменто и ее притоки Сьерра-Невада отложили хорошо дренированные песчаные суглинки, является страной основного сада. Западная сторона, в которой преобладают мелкозернистые отложения из прибрежных хребтов, поддерживает обширное производство риса и пастбища.

Содержание органического вещества почвы, как правило, низкое в долине Сакраменто, начиная от менее 1 процента в некоторых песчаных почвах до 2-3 процентов в более тонких текстурированных почвах бассейна паводка. Поддержание органического вещества почвы является постоянной проблемой для фермеров, особенно в жарких, сухих летних условиях, которые ускоряют разложение органического вещества. Охрана почвы, покрытие обрезки и применение компоста все чаще используются для улучшения здоровья почвы и поглощения углерода. Лаборатория почв Калифорнии в UC Davis предоставляет подробные исследования почвы и картографические данные, которые поддерживают сельскохозяйственное планирование и управление земельными ресурсами по всей долине.

Основные заказы на почву

  • Альфизолы — умеренно выветрившиеся почвы с накоплением глины в недрах, распространенные на старых аллювиальных террасах и вентиляторах.Эти почвы поддерживают широкий спектр сельскохозяйственных культур и имеют умеренную и высокую естественную плодородность.
  • Моллизолы — Темные, богатые органическими веществами почвы, образующиеся под лугопастбищной растительностью, встречающиеся в бассейнах паводков и впадинах долины. Эти почвы высокопродуктивны, но могут потребовать улучшения дренажа для выращивания рядовых культур.
  • Энтизолы — молодые, минимально развитые почвы на недавних аллювиальных отложениях, найденные вдоль активных речных каналов и пойм. Эти почвы хорошо дренированы, но могут подвергаться наводнениям и эрозии.
  • Вертизолы — богатые глиной почвы, которые сжимаются и набухают с изменениями содержания влаги, распространенными в бассейнах наводнений западной долины. Эти почвы сложно управлять для сельского хозяйства, но поддерживают производство риса.

Водно-болотные угодья и прибрежные экосистемы

Пойма Сакраменто исторически поддерживала обширные водно-болотные угодья и прибрежные экосистемы, которые обеспечивали критическую среду обитания для перелетных птиц, рыб и других диких животных. Тихоокеанский маршрут, основной миграционный маршрут для водоплавающих птиц, проходит непосредственно через долину, а водно-болотные угодья региона являются основными зонами остановки и зимовки для миллионов птиц. Государственный парк Больших равнинных болот и область дикой природы Грей Лодж являются примерами сохранившихся водно-болотных угодий, которые продолжают поддерживать эту экологическую функцию.

Рипарийские леса вдоль реки Сакраменто и ее притоков являются одними из наиболее угрожающих экосистем в Калифорнии.Дуб долины (]Quercus lobata) и хлопковое дерево Фремонта (]Populus fremontii) являются доминирующими видами деревьев, обеспечивая гнездовую среду обитания птиц и тень до умеренной температуры воды для рыб. Эти леса были сокращены до менее чем 5 процентов от их исторической степени из-за сельскохозяйственной конверсии, борьбы с наводнениями и городского развития.Усилия по восстановлению такими организациями, как River Partners некоммерческая организация работает над восстановлением прибрежных мест обитания вдоль ключевых районов реки.

Сезонные водно-болотные угодья и водоплавающие среды обитания

Сезонные водно-болотные угодья, также известные как весенние бассейны, образуются в мелководных впадинах на дне долины, где богатые глиной почвы создают стол с водой в течение зимних и весенних месяцев. Эти эфемерные водно-болотные угодья поддерживают уникальные растительные сообщества, адаптированные к чередующимся циклам затопления и засухи. Такие виды, как сказочные креветки из весеннего бассейна и дельта-зеленый жук, являются эндемичными для этих мест обитания и защищены в соответствии с законами штата и федеральными законами о вымирающих видах. Сохранение весенних бассейнов стало важным фактором в планировании землепользования и управлении сельским хозяйством по всей долине.

Инфраструктура и инженерия управления наводнениями

Современная система контроля за наводнениями в долине Сакраменто является одной из самых обширных в Соединенных Штатах, включающей более 1000 миль дамб, десятки плотин и водохранилищ, а также сеть обходных каналов, предназначенных для передачи паводковых вод от развитых районов. Система была задумана в результате катастрофических наводнений в конце 19-го и начале 20-го веков, в первую очередь наводнения 1861-62 годов, затопившего большую часть долины и принудившего к временному переселению столицы штата из Сакраменто в Сан-Франциско.Федеральный закон о контроле за наводнениями 1917 года санкционировал строительство проекта по контролю за наводнениями в реке Сакраменто, который был изменен и расширен в течение последующего века.

Ливесы являются основой системы управления наводнениями, ограничивая реку Сакраменто и ее притоки инженерными каналами. Эти насыпи земли построены из уплотненного заполнения и предназначены для выдерживания конкретных наводнений. Однако сбои леви во время крупных наводнений остаются значительным риском. Неудача леви в районе Линды в 1986 году нанесла значительный ущерб, а в 1997 году наводнение проверило систему до пределов. Калифорнийский департамент водных ресурсов и Инженерный корпус армии США проводят регулярные инспекции и программы реабилитации для поддержания целостности леви. Район Сакраменто ОСАС предоставляет подробную информацию об управлении рисками наводнений и безопасности леви.

Yolo Bypass: инженерная пойма

Йоло Байтпасс — это 59 000-акровый канал управления наводнениями, который отводит паводковые воды от реки Сакраменто к западу от города Сакраменто. Построенный в 1930-х годах и расширенный в последующие десятилетия, обход функционирует как система передачи большого объема во время крупных наводнений. При нормальных условиях потока обход остается в основном сухим и используется для сельского хозяйства и среды обитания диких животных. Во время наводнений обход может нести более 500 000 кубических футов в секунду воды, уменьшая стадию наводнения в главном канале на несколько футов. Область обитания водно-болотных угодий, созданная в 1997 году, обеспечивает важную среду обитания водно-болотных угодий в обходе и является моделью для управления поймами с несколькими выгодами.

Ресурсы и управление подземными водами

Долина Сакраменто лежит над одним из крупнейших в Калифорнии бассейнов подземных вод, с предполагаемой емкостью хранения более 50 млн. акров. Система подземных вод включает в себя несколько водоносных горизонтов, разделенных слоями мелкозернистых отложений, которые ограничивают вертикальный поток. Первичные водоносные горизонты состоят из плейстоценовых и голоценовых аллювиальных отложений, которые дают большие объемы воды в колодцы. Подземные воды обеспечивают примерно 30 процентов от общего объема водоснабжения долины, а остальная часть поступает из поверхностных источников воды.

В некоторых районах уровень грунтовых вод в долине Сакраменто снизился из-за перекачки для сельского хозяйства и городского использования. В периоды засухи увеличение добычи подземных вод может снизить уровень грунтовых вод и уменьшить поток в реках и ручьях, которые гидрологически связаны с системой водоносных горизонтов. Закон об устойчивом управлении подземными водами (SGMA), принятый в 2014 году, требует от местных агентств по устойчивому использованию подземных вод разрабатывать и реализовывать планы по достижению долгосрочной устойчивости подземных вод. В долине Сакраменто находится несколько агентств по устойчивому использованию подземных вод, которые работают над балансом использования воды с пополнением водоносного горизонта и потребностями экосистем.

Зарядка водоносного горизонта и конъюнктивное использование

Совместное использование — скоординированное управление поверхностными водами и ресурсами подземных вод — является важной стратегией надежности водоснабжения в долине Сакраменто. В течение влажных лет избыточные поверхностные воды могут использоваться для подпитки бассейнов подземных вод через инфильтрационные бассейны, инъекционные скважины или подзарядку в водоемах. В течение сухих лет накопленные подземные воды могут быть извлечены для удовлетворения потребностей в воде. Город Сакраменто и Региональное управление водных ресурсов Сакраменто осуществляют несколько проектов подзарядки, которые помогают стабилизировать уровни подземных вод и обеспечить устойчивость к засухе.

Планы землепользования и поселений

В землепользовании в долине Сакраменто преобладает сельское хозяйство, занимающее более 60 процентов дна долины. Рис является единственной крупнейшей культурой по площади, сосредоточенной в бассейнах наводнений северной и центральной долины. Орчарды — включая миндаль, грецкие орехи, персики и чернослив — сосредоточены на хорошо дренированных почвах восточной долины. По всей долине выращиваются сельскохозяйственные культуры, такие как помидоры, кукуруза и пшеница, часто в ротации с рисом в районах бассейна наводнений. Долина также поддерживает обширные пастбища на менее продуктивных почвах и в районах, подверженных наводнениям.

Городское развитие сосредоточено в городах Сакраменто, Вудленд, Дэвис, Юба-Сити и Реддинг. Район Сакраменто с населением более 2,5 млн. быстро растет и превращает сельскохозяйственные земли в жилые и коммерческие цели. Этот рост городов создает напряженность между интересами сохранения сельского хозяйства и развития, а также проблемами управления рисками наводнений. Совет правительств Сакраментского района координирует усилия по региональному планированию для управления ростом при сохранении сельскохозяйственных земель и открытого пространства.

Сельскохозяйственное использование и эффективность воды

Сельское хозяйство составляет большую часть использования воды в долине Сакраменто, с орошением, применяемым к более чем 1,5 миллионам акров пахотных земель. Методы применения воды варьируются в зависимости от типа урожая и почвы, с орошением наводнений, распространенным для риса, орошением борозд для рядовых культур и капельным или микро-спринлерным орошением для садов. Эффективность использования воды значительно улучшилась за последние два десятилетия, что обусловлено достижениями в области ирригационных технологий, более совершенными инструментами планирования и программами стимулирования. Долина Сакраменто является частью более широких усилий по улучшению управления сельскохозяйственной водой при сохранении экономической производительности и качества окружающей среды.

Риск наводнений и устойчивость сообщества

Риск наводнений в долине Сакраменто является значительным и растет по мере того, как развитие продолжается в районах, подверженных наводнениям, и изменение климата усиливает гидрологический цикл. 100-летняя пойма - область с 1-процентной годовой вероятностью наводнения - охватывает более 500 000 акров в долине Сакраменто. Более 200 000 домов и коммерческих зданий расположены в этой пойме, что представляет собой миллиарды долларов потенциального ущерба от наводнений. Совет по защите от наводнений Центральной долины и местные агентства по борьбе с наводнениями работают над снижением риска наводнений путем улучшения levee, зонирования пойм и планирования реагирования на чрезвычайные ситуации.

Ожидается, что изменение климата увеличит риск наводнений в долине Сакраменто за счет изменения характера осадков и ускорения таяния снега. Более высокие температуры вызовут выпадение большего количества осадков в виде дождя, а не снега, что сократит естественную емкость для хранения воды в снежном покрове Сьерра-Невады. Этот сдвиг увеличит объемы зимнего стока и потенциально перегрузит существующую инфраструктуру контроля за наводнениями. Проекты оценки изменения климата в Калифорнии, которые могут увеличить ущерб от наводнений в Центральной долине на 50 процентов или более к середине века в сценариях с высоким уровнем выбросов.

Защита и страхование от наводнений в сообществе

Сообщества в долине Сакраменто участвуют в Национальной программе страхования от наводнений Федерального агентства по чрезвычайным ситуациям (FEMA), которая предоставляет страхование от наводнений владельцам имущества в участвующих сообществах. Чтобы претендовать на программу, сообщества должны принять и обеспечить соблюдение правил управления поймой, которые соответствуют минимальным федеральным стандартам. Многие сообщества в долине Сакраменто приняли более строгие стандарты, включая требования к возвышению нового строительства над базовым возвышением от наводнений. Калифорнийский департамент страхования предоставляет ресурсы и рекомендации для владельцев недвижимости, ищущих страхование от наводнений.

Восстановление экосистем и реабилитация пойменных

Восстановление экосистем в пойме Сакраменто набрало обороты в последние десятилетия, поскольку экологические и гидрологические преимущества восстановления пойм стали более широко признанными. Проекты восстановления направлены на восстановление естественных процессов пойм при сохранении или улучшении защиты от наводнений для развитых районов. Заповедник реки Косумнес, созданный в 1987 году, является одним из крупнейших и наиболее успешных проектов восстановления пойм в долине. Заповедник защищает более 50 000 акров прибрежных лесов, водно-болотных угодий и среды обитания пойм, демонстрируя совместимость управления наводнениями и экологического восстановления.

Агентство по борьбе с наводнениями Сакраменто (SAFCA) реализовало несколько проектов по борьбе с наводнениями с несколькими выгодами, которые интегрируют восстановление экосистем с уменьшением риска наводнений. Эти проекты включают в себя откат дамб для создания дополнительной площади поймы, строительство объектов рыболовства и восстановление прибрежной растительности. Проекты с несколькими выгодами все чаще рассматриваются как предпочтительный подход для управления рисками наводнений в долине Сакраменто, обеспечивая ценность как для человеческих сообществ, так и для природных экосистем.

Проход рыбы и восстановление лосося

Лосось Чинук, стальной голова и другие анадромные виды рыб зависят от реки Сакраменто и её притоков для нереста и выращивания среды обитания. Дамбы и водоотводные сооружения исторически блокировали доступ к важным нерестилищам и деградировали среду обитания выращивания. Улучшение рыбопропускных путей на плотине Красный Блафф, удаление плотины Дагерр-Пойнт и строительство рыбопропускного сооружения Фремонт-Вейр являются примерами проектов, направленных на восстановление доступа рыб к местам обитания выше по течению. Эти проекты являются частью более широких усилий в соответствии с Законом об улучшении проектов Центральной долины и Законом об исчезающих видах для восстановления популяций лосося в системе реки Сакраменто.

Интерфейс Sacramento-San Joaquin Delta

Южный конец долины Сакраменто переходит в дельту Сакраменто-Сан-Хоакин, сложную сеть каналов, островов и приливных водно-болотных угодий, соединяющую долину с заливом Сан-Франциско.Дельта является критическим центром водоснабжения Калифорнии, с крупными насосными установками вблизи Трейси и Клифтон-Корт-Форебай, отводящими воду в Проект Центральной долины и Государственный водный проект.Физическая география дельты характеризуется субсидируемыми островами, органическими торфяными почвами и системой дамб, которые защищают сельскохозяйственные и городские земли от приливного и речного наводнения.

Дельта сталкивается со значительными проблемами, связанными с повышением уровня моря, нехваткой воды и снижением экосистемы. Опустынивание островов дельты, некоторые из которых находятся более чем на 20 футов ниже уровня моря, создает риск крупномасштабного наводнения, если дамбы потерпят неудачу. Крупный провал в дельте может нарушить водоснабжение, повредить инфраструктуру и выпустить запасенную соленую воду в пресноводную систему. Калифорнийский департамент водных ресурсов проводит долгосрочный план управления водными ресурсами дельты и восстановления экосистемы, который уравновешивает конкурирующие потребности в водоснабжении, защите от наводнений и качестве окружающей среды.

Вывод: Балансировка развития и естественной функции

Физическая география долины Сакраменто и её поймы представляет собой сложное взаимодействие природных процессов и человеческого вмешательства. Аллювиальные почвы долины, средиземноморский климат и динамичная речная система создали продуктивный сельскохозяйственный регион и растущий городской населенный центр. Однако те же особенности, которые делают долину привлекательной для заселения и сельского хозяйства, также создают присущие рискам наводнений и экологическим проблемам. Управление этими конкурирующими требованиями требует всестороннего понимания базовой физической географии и приверженности устойчивому управлению водными ресурсами, восстановлению пойм и восстановлению экосистем.

По мере того, как изменение климата усиливает гидрологический цикл, а городское развитие продолжает расширяться, долина Сакраменто столкнется с растущим давлением, чтобы поддерживать и улучшать свою инфраструктуру контроля за наводнениями, защищать свои ресурсы подземных вод и сохранять свое экологическое наследие. Уроки, извлеченные в долине Сакраменто - от строительства Обхода Йоло до восстановления заповедника реки Косумнес - предоставляют ценные модели для управления поймами, которые могут быть применены в других регионах, сталкивающихся с аналогичными проблемами. Будущее долины Сакраменто зависит от нахождения устойчивого баланса между развитием и естественными функциями ее чрезвычайного ландшафта поймы.