Проседание грунтовых вод

Проседание грунтовых вод — это проседание (или опускание) земли в результате нерационального извлечения подземных вод . Это растущая проблема в развивающемся мире, поскольку в городах увеличивается население и увеличивается потребление воды без надлежащего регулирования и обеспечения соблюдения требований по откачке воды. По одной из оценок, 80% серьезных проблем проседания земель в США связаны с чрезмерным извлечением грунтовых вод. ^[1]

Грунтовые воды можно считать одним из последних бесплатных ресурсов, поскольку любой, кто может позволить себе бурение, обычно может забирать воду только в зависимости от своих способностей откачивать воду (в зависимости от местных правил). Однако, как видно на рисунке, депрессия, вызванная закачкой, вызывает депрессию поверхности грунтовых вод вокруг добывающей скважины. В конечном итоге это может повлиять на большой регион, поскольку будет сложнее и дороже перекачивать более глубокие воды. Таким образом, добыча подземных вод становится трагедией общего пользования , что приводит к экономическим последствиям .

Механизм

Причина долговременных изменений поверхности, связанных с этим явлением, достаточно хорошо известна. ^[2] Как показано на рисунке Геологической службы США , водоносные горизонты часто связаны со сжимаемыми слоями ила или глины .

По мере откачивания грунтовых вод эффективное напряжение меняется, ускоряя консолидацию , которая часто необратима. Таким образом, общий объем илов и глин уменьшается, что приводит к понижению поверхности. Ущерб на поверхности намного больше, если есть неравномерная осадка или крупномасштабные образования, такие как провалы и трещины.

Уплотнение водоносного горизонта является серьезной проблемой наряду с оседанием земли, вызванным откачкой. Большая часть потенциала хранения подземных вод во многих водоносных горизонтах может быть значительно уменьшена, когда долгосрочная добыча подземных вод и, как следствие, снижение уровня подземных вод вызывают постоянное уплотнение тонких слоев отложений (ил и глина). Исследование в засушливом сельскохозяйственном регионе Аризоны. ^[3] показали, что даже при восстановлении уровня воды на 100 футов после прекращения откачки грунтовых вод поверхность земли продолжала опускаться в течение десятилетий. Это результат продолжающегося обезвоживания аквитардов (мелкозернистых слоев, замедляющих движение грунтовых вод) от напряжений, упомянутых в предыдущем пункте.

Единственный известный способ предотвратить это состояние – это откачивать меньше грунтовых вод, что чрезвычайно сложно обеспечить, когда многие люди владеют водяными колодцами. Предпринимаются попытки напрямую пополнить запасы водоносных горизонтов , но это все еще предварительные усилия. ^{[ нужна ссылка ]}

Затронутые географические регионы

Засушливые районы мира требуют все больше и больше воды для растущего населения и сельского хозяйства . В долине Сан-Хоакин в США откачка грунтовых вод для сельскохозяйственных культур ведется на протяжении нескольких поколений. Это привело к тому, что вся долина затонула на невероятную величину, как показано на рисунке. ^[4] Это не обошлось без последствий. Любое крупномасштабное изменение топографии, каким бы незначительным оно ни казалось, может радикально изменить гидрологию поверхностных вод. Это произошло в долине Хоакина и других регионах мира, таких как Новый Орлеан и Бангкок . Эти районы в настоящее время подвержены сильным наводнениям из-за проседания, связанного с удалением грунтовых вод. ^[5]^[6] высот земной поверхности Общее оседание обычно можно определить с помощью исследований и измерений GPS . Потенциальное воздействие на водоносные горизонты и другие связанные с этим геологические опасности, такие как трещины, можно оценить с помощью долгосрочных гидрологических исследований и моделей.

Проседание грунтовых вод часто приводит к серьезному ущербу городским территориям. В Мехико здания взаимодействуют с поселением и вызывают растрескивание, наклон и другие серьезные повреждения. ^[7] Во многих местах крупные провалы открываются , а также поверхностные полости. Ущерб от урагана Катрина усугубился из-за опускания побережья, связанного с отводом грунтовых вод.

Основные пострадавшие районы включают долину Сан-Хоакин в Калифорнии , ^[8] Центральная Аризона, ^[2] Мехико , ^[9] и Джакарта , Индонезия. ^[10]

См. также

Артезианский водоносный горизонт – замкнутый водоносный горизонт, содержащий грунтовые воды под положительным давлением.
Проседание земель Центральной долины
Рабочая группа ЮНЕСКО по оседанию земель
Повышение уровня моря
Список водоносных горизонтов в США

Ссылки

^ Информационный бюллетень Геологической службы США-165-00, декабрь 2000 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Геологическая служба США: Проседание земли из-за откачки грунтовых вод, утечка в ЮАР, август 2013 г.
^ Эванс и Пул (1999). «Уплотнение водоносного горизонта и уровни грунтовых вод в южно-центральной Аризоне». Геологическая служба США WRIR (99–4249): 1.
↑ Линь II, Ронг-Гонг (14 мая 2014 г.) «Истощение грунтовых вод Центральной долины может вызывать землетрясения» Los Angeles Times
^ Тимоти Х. Диксон (2006) Космическая геодезия: оседание и наводнение в Новом Орлеане. Природа 441, 587-588 (1 июня 2006 г.)
^ Дхира Фантумванит (1989) Решение экологических проблем Бангкока. Окружающая среда и урбанизация, апрель 1989 г., том. 1 нет. 1 31–39
^ Затопление титанического города, Geotimes.org, июль 2001 г.
^ Серна, Джозеф (9 февраля 2017 г.). «Долина Сан-Хоакин продолжает тонуть из-за выкачивания грунтовых вод, — сообщает НАСА» . Лос-Анджелес Таймс . Проверено 8 февраля 2018 г.
^ Кэтрин Корней (20 декабря 2017 г.). «Затопление Мехико связано с аварией в метро, и это еще не все» . Наука . Проверено 22 декабря 2017 г. опускается до 30 сантиметров в год по мере извлечения грунтовых вод
^ Майкл Киммельман (21 декабря 2017 г.). «Джакарта тонет так быстро, что может оказаться под водой» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 22 декабря 2017 г.

[1] Информационный бюллетень Геологической службы США-165-00, декабрь 2000 г.

[Leake_2013-2] Перейти обратно: ^а ^б Геологическая служба США: Проседание земли из-за откачки грунтовых вод, утечка в ЮАР, август 2013 г.

[3] Эванс и Пул (1999). «Уплотнение водоносного горизонта и уровни грунтовых вод в южно-центральной Аризоне». Геологическая служба США WRIR (99–4249): 1.

[4] Линь II, Ронг-Гонг (14 мая 2014 г.) «Истощение грунтовых вод Центральной долины может вызывать землетрясения» Los Angeles Times

[5] Тимоти Х. Диксон (2006) Космическая геодезия: оседание и наводнение в Новом Орлеане. Природа 441, 587-588 (1 июня 2006 г.)

[6] Дхира Фантумванит (1989) Решение экологических проблем Бангкока. Окружающая среда и урбанизация, апрель 1989 г., том. 1 нет. 1 31–39

[7] Затопление титанического города, Geotimes.org, июль 2001 г.

[8] Серна, Джозеф (9 февраля 2017 г.). «Долина Сан-Хоакин продолжает тонуть из-за выкачивания грунтовых вод, — сообщает НАСА» . Лос-Анджелес Таймс . Проверено 8 февраля 2018 г.

[Science122017-9] Кэтрин Корней (20 декабря 2017 г.). «Затопление Мехико связано с аварией в метро, и это еще не все» . Наука . Проверено 22 декабря 2017 г. опускается до 30 сантиметров в год по мере извлечения грунтовых вод

[NYT122117-10] Майкл Киммельман (21 декабря 2017 г.). «Джакарта тонет так быстро, что может оказаться под водой» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 22 декабря 2017 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]