新研究表明，改变用水和蓄水的激励机制，可以减轻干旱带来的压力。
人类将水用于多种不同的用途，但河流同样需要水流经其中，以确保鱼类和其他野生动物的生存。事实上，《濒危物种法》（ESA）要求某些河流保持最低水流量，以保护受威胁的鱼类。在俄勒冈州的威拉米特河，这还与渔业直接相关。没有水就没有鲑鱼，没有鲑鱼就没有渔业。
安德鲁·普兰廷加（Andrew Plantinga）是加利福尼亚大学圣巴巴拉分校布伦环境科学与管理学院的环境经济学家，他与太平洋西北地区各机构的同事合作，调查威拉米特河流域的用水动态。研究目标是找出如何在严重干旱期间满足人类用水需求，同时达到最低水流量要求。
研究团队建立了一个空间模型，用于模拟人为因素和自然因素。该模型由覆盖整个流域的160,000个独立单元格组成，并设定了规定系统随时间变化的规则。他们在模拟中选取了流域遭遇严重干旱的一个特定年份，并聚焦于可能使该地区同时满足人类需求和《濒危物种法》要求的短期干预措施。
福斯特水库是为威拉米特河流域供水的几座水库之一。（图片来源：美国陆军工程兵团）
以收费应对干旱的影响
研究团队将流域水经济的三个主要方面作为目标：城市用水、农业用水和水库供水。通过提高城市水价，可以降低城市用水量。在该地区，农业用水量高于城市，但据普兰廷加表示，这并非只顾眼前的小利而忽视大局。
调整城市水价制度是一项合理的策略。他表示，这也是加利福尼亚州在2014年后应对干旱的措施之一。在威拉米特流域的模拟中，根据变化幅度的不同，这些干预措施可节约320亿至840亿升水。
由于农业部门的用水量超过城市地区，因此其节水潜力更大。与城市不同，威拉米特河流域的农业用水受“优先占用原则”约束，该原则为农民设定了用水量上限，并确立了用水优先顺序。因此，研究团队模拟了按每英亩征收灌溉费将如何影响农业用水。
“俄勒冈州西部与加利福尼亚州的中央谷地不同，在那里如果不灌溉，就无法种植作物，”普兰廷加解释道，“而在威拉米特流域，无需灌溉也能种植作物。因此，真正起作用的是激励机制的改变，即决定你是否进行灌溉。”
收费调整使灌溉引水量减少了180亿至3090亿升。之所以差异较大，是因为干预的规模不同。
威拉米特河流域约占俄勒冈州土地面积的12%，居住着该州70%以上的人口。（图片来源：安德鲁·普兰廷加／美国地质调查局）（查看大图）
风险与收益
改变水库的管理规则，为影响这一问题的供应端提供了一种途径。在太平洋西北地区，水库具有两项功能：一是储存水以供日后使用，二是通过吸纳季节后期强降雨带来的水流来防止洪涝。遗憾的是，这两项功能相互矛盾，因为已满的水库无法再容纳多余的降雨。管理人员需要平衡这两项任务，这意味着在多雨的冬季，他们不能将水库完全蓄满。
“所以现在请思考这个问题，”普兰廷加说，“冬季气温偏高，但你并不知道三月会是什么样的情况。你不能把所有的水都储存在水库里，因为你可能突然遭遇一场巨大的风暴，而你必须留有防洪的库容。”然而，如果春季风暴始终没有到来，那么你就错失了本可以储存的水。
普兰廷加及其同事决定测试，如果改变水库的运行规则会发生什么。研究团队允许水库在干旱年份提前开始蓄水，并允许水库在水位降至缓冲区时仍继续向河流放水。而通常情况下，当水位降至缓冲区时，水库会保留剩余的储水以供人类使用。他们发现，在模拟中，这些调度规程的改变可使可用蓄水量增加340亿至870亿升。
普兰廷加承认，总体而言，风险更高的政策具有更大的潜力。如果提前开始蓄水，你将面临无法容纳春季大型风暴水流的风险，但在干燥的冬季，你却能储存更多的水。如果在水库水位较低时仍继续放水，你将面临无法满足人类用水需求的风险，但能更好地满足《濒危物种法》规定的水流量要求。
仍有不足
遗憾的是，即使是最具进取性的干预措施，在满足《濒危物种法》规定方面也只取得了部分成功。这些措施能够节约足够的水量，弥补最低水流量要求与现状之间81%的差距，但仍有一些时段的水流量不足。
那么，这些措施为何未能成功？
简而言之，并非所有节约下来的水都能用于满足《濒危物种法》的要求。干旱期间满足用水需求，关键在于时间与地点。“例如，在萨勒姆通过节约下游波特兰的水，是无法满足该地的最低水流量要求的，”普兰廷加表示，“同样，如果五月份的水流量未达标，那么在八月节约大量的水也没有太大用处。”
“节水可以非常有效，但它也必须在正确的时间将水输送到正确的地点，”他补充道。因此，尽管这些举措能够极大地影响节水效果，但它们也说明了在严重干旱年份，满足生态需求与人类用水需求所面临的挑战。
气候变化使情况更加恶化
尽管太平洋西北地区的气候比加利福尼亚州更为温和，但两者降水模式相同，均属地中海式气候：大部分降水集中在冬季，该地区依赖厚实的积雪来储存水资源，并在整个春季和夏季缓慢释放。
“然而，在这类地中海式气候系统中，降水到来的时间与你需要用水的时间存在错位，”普兰廷加解释道。虽然降雨在冬季到来，但大部分用水需求出现在夏季。例如，在干燥的夏季生长季，农民需要大量的水来灌溉作物。
据普兰廷加表示，气候变化从两个方面加剧了这一挑战：降水在时间和总量上变得更加多变，并且降水更多地以雨而非雪的形式出现。干旱很可能会成为全球日益严重的问题，美国西部尤其如此。事实上，威拉米特河流域在2015年就曾经历过严重干旱，与本研究团队模拟的情况颇为相似。
在此背景下，普兰廷加计划将研究重点转向地下水管理，尤其是加利福尼亚州的地下水管理。2014年，该州通过了《可持续地下水管理法》，该法为地下水开采设定了可持续产量目标。然而，该法并未规定如何实现这些目标，因此普兰廷加计划研究实现这些目标的不同方法。
