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秘魯?shù)难睾5貐^(qū)位于太平洋和安第斯山脈之間,依靠安第斯山脈的地表水來提供飲用水,工業(yè),動(dòng)物和農(nóng)作物。
包括秘魯首都利馬在內(nèi)的該地區(qū)在雨季經(jīng)常會(huì)下雨- 但到旱季來臨時(shí),水資源稀缺。
這些因素加上利馬快速增長的人口,意味著該城市在5月至10月的干旱月份努力為其1200萬居民供水。
現(xiàn)在,帝國研究人員和他們在南美洲安第斯生態(tài)系統(tǒng)水文監(jiān)測區(qū)域倡議的同事已經(jīng)概述了恢復(fù)古老的水系統(tǒng)如何幫助在干旱季節(jié)保存濕季水,這是迫切需要的。
為此,他們在秘魯?shù)腍uamantanga 研究了一個(gè)水系統(tǒng) - 這是最后一個(gè)。
沿海秘魯持續(xù)受到壓力的系統(tǒng)難以應(yīng)對(duì)不斷增長的需求并且很脆弱 - 例如,山體滑坡可能很容易切斷利馬的供水。
帝國土木與環(huán)境工程系的資深作者Wouter Buytaert博士說:“利馬人生活在世界上最不穩(wěn)定的水域之一。在潮濕的季節(jié)里有太多的水,在干燥的季節(jié)里有太多的水。 。
“秘魯土著人民知道如何解決這個(gè)問題,所以我們期待他們尋求答案。”
公元600年的古代秘魯文明在山區(qū)內(nèi)建立了系統(tǒng),將來自溪流的多余雨水轉(zhuǎn)移到山坡和巖石上。
水需要幾個(gè)月的時(shí)間才能穿過系統(tǒng)并重新浮出水面 - 正好趕上旱季。
為了研究這一點(diǎn),研究人員研究了華馬湯加的一個(gè)這樣的系統(tǒng)。他們使用染料示蹤劑和水文監(jiān)測來研究從2014-2015和2015-2016的潮濕季節(jié)到系統(tǒng)。參與的社會(huì)科學(xué)家還與Huamantanga的當(dāng)?shù)厝撕献?,了解這種做法并幫助繪制景觀圖。
他們發(fā)現(xiàn)水重新出現(xiàn)需要兩周到八個(gè)月,平均時(shí)間為45天。從這些時(shí)間尺度來看,他們計(jì)算出,如果政府對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)以滿足當(dāng)今的人口規(guī)模,他們就可以重新路由并延遲35%的濕季水,相當(dāng)于每年9900萬立方米的水通過利馬的自然地形。
這可能會(huì)使旱季的可用水量在最初幾個(gè)月增加33%,其余月份平均增加7.5%。該方法可以基本上延長雨季,為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民提供更多的飲用水和更長的作物生長期。
該研究發(fā)表在Nature Sustainability上,是第一個(gè)在這個(gè)細(xì)節(jié)中檢查前印加系統(tǒng)以尋找現(xiàn)代問題答案的研究。作者說他們的研究表明土著系統(tǒng)如何能夠補(bǔ)充秘魯沿海水資源安全的現(xiàn)代工程解決方案。
第一作者,來自帝國土木與環(huán)境工程系的Boris Ochoa-Tocachi博士說:“隨著現(xiàn)代科學(xué)的出現(xiàn),你會(huì)想知道古代方法如何應(yīng)用于現(xiàn)代問題。但是,它變成了現(xiàn)實(shí)。我們可以從祖先的創(chuàng)造性解決問題的技巧中學(xué)到很多東西。“
Buytaert博士說:“像許多熱帶城市一樣,利馬的人口增長速度太快 - 水資源儲(chǔ)備太快,無法在干旱季節(jié)保持增長。
“增加現(xiàn)有的前印加系統(tǒng)可以幫助減輕秘魯潮濕的月份,并熄滅干燥的水。”
秘魯沿海地區(qū)典型的季節(jié)變化因人類影響而惡化 - 特別是全球變暖導(dǎo)致的冰川融化。人類也會(huì)造成土壤侵蝕,使土壤變得太弱而無法支撐大到足以容納所有水的水壩。
氣候變化也使潮濕的季節(jié)更加潮濕,干燥的季節(jié)越來越干燥 - 使秘魯對(duì)有效蓄水的需求更加迫切。
此外,我們氣候未來的不確定性使得設(shè)計(jì)和構(gòu)建旨在持續(xù)數(shù)十年未來的系統(tǒng)變得困難。
作者說,將印加前系統(tǒng)與經(jīng)典結(jié)構(gòu)(如較小的水壩)相結(jié)合,可以在不同方法中擴(kuò)展工作量,并在不可預(yù)測的氣候條件下提高適應(yīng)性。
Buytaert博士解釋說:“因?yàn)槲覀儾荒芡耆蕾囈环N方法,所以我們必須心胸開闊,富有創(chuàng)造力 - 但我們的研究表明,我們可以從1400年前秘魯土著人口智能管理其景觀的方式中學(xué)到很多東西。”
研究人員只關(guān)注一個(gè)系統(tǒng),因此秘魯沿海地區(qū)的類似工作結(jié)果可能會(huì)有所不同。然而,他們表示,他們的工作為使用基于自然的解決方案改善水安全提出了強(qiáng)有力的論據(jù),目前這些解決方案在當(dāng)?shù)睾腿蚨际撬Y源議程的首要議題。
他們繼續(xù)研究該地區(qū),以了解更多有關(guān)土著知識(shí),實(shí)踐和系統(tǒng)如何幫助在水不穩(wěn)定,干燥的環(huán)境中為大城市人口供水的信息。通過這樣做,他們希望改善沿海秘魯?shù)乃Y源安全和對(duì)不斷變化和不可預(yù)測的氣候的適應(yīng)能力。
Ochoa-Tocachi博士總結(jié)道:“這是當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)獨(dú)創(chuàng)性的一個(gè)有趣例子,展示了土著知識(shí)在補(bǔ)充現(xiàn)代科學(xué)方面的巨大潛力。
“除了這個(gè)巧妙解決問題的迷人例子,我們的研究顯示了土著知識(shí)和農(nóng)村科學(xué)對(duì)現(xiàn)代科學(xué)的補(bǔ)充的巨大潛力”。
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