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气候变化和水资源短缺是美国西部的前沿和中心问题气候变暖，一场持续多年的严重干旱正在上演而且地下水供应被过度抽取在很多地方。
西方国家正在采取许多策略适应这些压力，为未来做好准备．这些措施包括促进可再生能源发展、节约用水以及以更可持续的方式管理自然和耕作用地。
作为致力于气候智能型解决方案的工程师，我们在加州发现了一种简单的水和气候双赢方案，我们称之为“太阳能运河解决方案”。关于4000英里的运河向3500万加州居民和全州570万英亩农田输水。用太阳能电池板覆盖这些运河将减少珍贵水资源的蒸发，这是加州最重要的资源之一，有助于实现该州的可再生能源目标，同时还可以节省资金。
节约用水和土地
加州是易发生干旱在美国，水是一个持续的问题。现在，气候变化带来了更热、更干燥的天气。
过去10到30年的严重干旱干涸的水井，引起官员执行水的限制，加油大规模的森林大火．截至2021年4月中旬，整个州都是正式经历干旱．
与此同时，加州有雄心勃勃的保护目标。国家有义务这样做减少抽取地下水同时保持对农场，城市，野生动物和生态系统．作为广泛的气候变化倡议的一部分，2020年10月，加文·纽森州长指示加州自然资源局带头努力到2030年，保护30%的土地和沿海水域．
冬天，加州大部分的雨雪都落在萨克拉门托北部，而该州80%的用水量主要发生在南加州主要是在夏天。这就是为什么运河蜿蜒穿过这个州。这是世界上最大的此类系统。我们估计，它们携带的水分中约有1%-2%在加利福尼亚炎热的阳光下蒸发掉了。
在最近的一项研究中，我们表明，用太阳能电池板覆盖加州所有4000英里的运河每年节约超过650亿加仑的水通过减少蒸发。这足以灌溉5万英亩农田，或满足200多万人的居住用水需求。通过将太阳能装置集中在已经被使用的土地上，而不是在未开发的土地上建造，这种方法将帮助加州实现其在这两个方面的可持续管理目标水而且土地资源。
气候友好型的权力
用太阳能电池板为加州的运河遮阳将产生大量的电力。我们的估计显示，它可以提供大约13千兆瓦的可再生能源容量，这大约是该州需要增加的新能源的一半清洁电力目标:到2030年60%来自无碳能源，到2045年100%来自可再生能源。
在运河上安装太阳能电池板使这两个系统更有效率。太阳能电池板将减少运河的蒸发，尤其是在加州炎热的夏天。由于水的升温速度比陆地慢，流经电池板下方的运河水可以将其冷却10华氏度，将发电量提高3%．
这些面板也可以本地发电在加州的许多地方，两者都降低了输电损耗以及消费者的成本。将太阳能与电池存储相结合，可以帮助农村地区和服务不足的社区建立微电网，使电力系统更高效、更有弹性。这将减轻极端天气、人为失误和野火造成的电力损失风险。
我们估计，使用太阳能电池板跨越运河的成本高于建造地面安装的系统。但是，当我们加上一些共同的好处，比如避免土地成本、节约用水、减少水生杂草和提高光伏效率时，我们发现太阳能运河是一项更好的投资，在太阳能装置的使用寿命内提供的电力成本更低。
土地效益
太阳能运河的意义远不止产生可再生能源和节约用水。建造这些又长又薄的太阳能电池阵列可以防止超过8万英亩的农田或自然栖息地被改造成太阳能农场。
加州为不断增长的全球人口种植食物生产50%以上的水果、坚果和蔬菜美国消费者吃的食物。然而，高达50%的新可再生能源产能可以满足脱碳目标坐落在农业地区包括大片的优质农田。
太阳能运河装置还将保护野生动物、生态系统和具有重要文化意义的土地。大规模的太阳能开发会导致栖息地丧失、退化和破碎化，这可能会伤害濒危物种，例如莫哈韦沙漠乌龟．
他们也可以危害沙漠灌丛植物群落包括在文化上对土著部落很重要的植物。作为一个例子，构造创世太阳能中心在索诺兰沙漠和莫哈韦沙漠毁坏步道和墓葬遗址，破坏重要文物，引发了旷日持久的法律冲突。
清除空气
通过产生清洁电力，太阳能运河可以改善空气质量——这是加州中部的一个严重问题美国最脏的空气之一太阳能发电可以帮助淘汰排放颗粒物的柴油发动机，这些发动机在加州的农业山谷中抽水。它还可以帮助充电越来越多的轻型和重型电动汽车在全州范围内运送人员和货物。
还有一个好处是可以抑制堵塞运河的水生杂草。在印度在美国，开发商自2014年以来一直在修建太阳能运河，太阳能板的遮阳可以抑制杂草的生长，杂草会堵塞下水道，限制水流。
用除草剂和机械设备来对付这些杂草是昂贵的，除草剂威胁着人类健康和环境。对于加州100英尺宽的大型运河，我们估计遮阳运河每英里可节省约4万美元。全州每年可节省6900万美元。
将太阳能运河引入加州
印度已经在运河上建造太阳能电池阵列，美国也在开发浮动太阳能项目在美国，加州缺乏可供本地研究的原型。
中央谷地和南加州大大小小的示范项目正在讨论中。构建原型将有助于运营商、开发商和监管机构完善设计，评估环境影响，衡量项目成本和效益，并评估这些系统的性能。有了更多的数据，规划者就可以制定出在全州范围内，甚至可能在整个西部扩展太阳能运河的策略。
它将需要十几个或更多的合作伙伴来规划、资助和实施加州的太阳能运河项目。公私合作伙伴关系可能包括联邦、州和地方政府机构、项目开发商和大学研究人员。
加州老化的电力基础设施也是原因之一灾难性的大火而且持续多日的中断．在运河和其他受干扰的土地上建设智能太阳能开发项目，可以使电力和水利基础设施更具弹性，同时节约用水，降低成本，并有助于应对气候变化。我们相信，这是一种应该在全国乃至全球范围内被考虑的模式。
罗杰包是工程学杰出教授，加州大学默塞德分校．布McKuin是环境研究领域的博士后研究员，加州大学圣克鲁兹分校．本文转载自谈话在创作共用许可下
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14日的评论
难道他们不应该种树遮阳，沿着运河修一条走道吗?把一个结构直接放在水面上或水中会捕获各种碎片，更不用说用于框架或漂浮在水中的任何材料的浸出。冷却风也会减少。筑巢的动物和昆虫也可能造成问题。文章提到了安装的一些缺点，那么在水上安装会有什么不同，如果不是更差的话?维护也会更加困难。如果这是他们的目标，太阳能电池板可以安装在两侧。太阳是天然的消毒剂，你为什么要阻挡它呢?
树木用根部吸收水分，然后水分从树叶中进入空气。这只会增加水分的流失，而不是减少。
树根也会不可避免地破坏运河的结构。
法国人似乎已经做到了:
https://cromwell-intl.com/travel/france/boat/
我接受纠正。我接下来关心的是时间或成本。如果你在那里种正常大小的树，那要花一大笔钱。如果你种小一点的树，那么你要等几年或几十年才能得到你想要的树荫。当然，树木本身也会消耗水分。
特雷弗,
我不知道沿着灌溉渠种树是否是个好主意，也不知道它们是否能在没有水的干旱气候中生存。我确实认为，任何基础设施都应该考虑到它如何也能给周围地区带来好处，就像欧洲曾经纯粹功利的运河一样。
我也有同样的想法。这篇文章缺乏对其他地方建造太阳能的比较，这对所提出的论点至关重要。他们在当地覆盖了运河。对于住在河边的人来说(我没有)，把太阳能电池板放在他们原来的河景上只是在伤口上撒盐。看起来是公园和自行车道的好地方。停车场和田野似乎是太阳能的好去处。
住在水源充足的可爱运河附近的人可能会有一个与实际情况不同的心理形象。它们是丑陋的工业基础设施，与沙漠景观相冲突。加上太阳能也不会让它们看起来更糟。
查理，这可能是常态。但就当地来说，它们其实很不错，而且我住在干燥的沙漠气候中。一开始我误以为是一条河。看不到混凝土。其中许多已经有了步行/自行车道。不过，这一切都是有争议的，因为他们已经覆盖了它们，我相信种草会让它们看起来更自然。
当然，像你所说的这种短时间的伸展不会是放置这些东西的地方。
面板本身的成本占总成本的一小部分，支架和安装的成本很高。这是极简主义的观点。
这似乎是一种使太阳能电池板的建造和维护成本大幅提高的方法。
加州有很多土地。缺少的是水。在中央谷地周围的山麓上，你们在一百年前把它们变成了沙化，以便更有效地灌溉那些被你们改造成农田的低地沼泽，并在那里建造太阳能。
这是一个很棒的想法，我这么说是因为我已经思考了很多年。据说，由于表面暴露在阳光下和泄漏造成的蒸发占了运河中近50%的水分损失。遮阳可以减少水的蒸发。我们目前在加州覆盖了大片土地来种植太阳能农场，我认为这是对宝贵资源的浪费。让我们覆盖现有的基础设施，并获得2 - 3 -for。种植树木为运河遮荫将增加运河的用水和损失。树根会寻找裂缝，渗进裂缝里生长。州水利工程使运河上没有植被，这样就不会发生这种情况。我发现令人惊讶的是，关于这一点的每一条评论都是对这个想法的批评，没有一个令人信服的理由(至少在我心中)来解释为什么不这么做。
批评更多的是，与其他选择相比，他们没有提供一个很好的量化理由，并且有合理的担忧，安装和维护成本与无数其他地方可以安装。我认为每个人都在节约用水和安装太阳能电池板，但这两件事已经越来越多地在做了。为了论证在运河上建造太阳能电池板，需要对现有方法进行成本效益分析。
他们如何用太阳能维护运河?运河需要定期清洗，修复，检查。这些运河大多是工业规模的混凝土衬砌运河，而不是200年前由牛拉着小驳船在法国乡村蜿蜒的运河。为什么不简单地利用数千平方英里被遗弃的灌溉不良的农田，这些农田现在因为太咸而无法种植作物?或者在沙漠中禁止愚蠢的水稻和棉花农场，在那里建造太阳能农场?加州大约95%的水用于农业，而农业仅占加州GDP的5%，在沙漠中种植水稻和棉花是对宝贵资源的犯罪浪费。
沿着数千英里的运河运行太阳能电池板带似乎非常昂贵且不切实际。
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