Дослідження: найбільші міста США стрімко просідають через надмірне викачування води

Нове дослідження, опубліковане в журналі Nature Cities, виявило тривожну тенденцію — усі найбільші міста Сполучених Штатів зазнають просідання ґрунту. Це явище, відоме як субсиденція, спричинене не землетрусами чи ерозією, а надмірним викачуванням води з підземних водоносних горизонтів.

Завдяки даним супутників Sentinel-1 Європейського космічного агентства вчені змогли детально дослідити масштаби проблеми. Результати показали, що в 25 з 28 міст із населенням понад 600 тисяч осіб більше ніж 65% міської території просідає. У таких містах як Чикаго, Даллас, Форт-Ворт, Колумбус, Детройт та Нью-Йорк цей показник перевищує 98%.

Х'юстон виявився містом, що просідає найшвидше серед великих міст США. У 42% його території швидкість просідання перевищує 5 міліметрів на рік. Окремі райони опускаються більш ніж на сантиметр щороку, що за 30 років може призвести до просідання на 30 сантиметрів.

Проблема зачіпає критично важливу інфраструктуру. Аеропорт Ла-Гуардія в Нью-Йорку, частини Сан-Франциско та парк Іст-Потомак у Вашингтоні — усі ці об'єкти поступово опускаються.

Основною причиною просідання є надмірне використання підземних вод. Коли міста викачують воду з підземних водоносних горизонтів, знижується тиск води, який утримує ґрунт стабільним. Це особливо небезпечно у випадку замкнених водоносних горизонтів, де вода затиснута між шарами глини та породи. Після відкачування води процес просідання може стати незворотним.

Дослідники виявили чітку статистичну кореляцію між зниженням рівня підземних вод та просіданням ґрунту в 13 містах, особливо в Нью-Йорку, Сан-Дієго, Х'юстоні та Мемфісі. У Нью-Йорку та Сан-Дієго до 76% вертикального руху земної поверхні можна пояснити змінами тиску підземних вод.

Геологічні особливості місцевості також впливають на інтенсивність просідання. Наприклад, у Сан-Дієго водоносні горизонти настільки проникні, що навіть незначне зниження рівня води призводить до швидкого та значного просідання. Натомість у Вашингтоні міцніша корінна порода забезпечує дещо більшу стійкість.

Згідно з дослідженням, понад 29 тисяч будівель розташовані в зонах високого або дуже високого ризику через деформацію ґрунту. Багато споруд знаходяться в районах, де нерівномірне просідання (коли одна сторона будівлі опускається швидше за іншу) може непомітно послаблювати фундаменти, спричиняти тріщини в стінах та порушувати цілісність будинків, мостів і доріг.

Найбільша частка будівель під загрозою знаходиться в Сан-Антоніо, Остіні та Форт-Ворті, де від 1 з 45 до 1 зі 143 споруд можуть зазнати значних структурних пошкоджень через просідання. Навіть незначний кут нахилу — частка градуса — може з часом зробити споруду небезпечною.

Ситуація різниться між містами та навіть між районами одного міста. Багато залежить від типу фундаменту, складу ґрунту, методів будівництва та технічного обслуговування. Однак ризик реальний і часто недооцінюється. Багато районів, що просідають, не виглядають небезпечними, доки не стає запізно.

Хоча деякі причини просідання природні та геологічні, значна частина проблеми створена людиною. Це означає, що можна вжити заходів для її вирішення. Першим і найочевиднішим кроком є покращення управління підземними водами. Це може включати жорсткіші обмеження на викачування, стимули для економії води або інвестиції в технології керованого поповнення водоносних горизонтів, коли поверхнева вода навмисно накопичується під землею у вологі сезони.

Містам також необхідно детально картографувати та відстежувати ризики просідання, враховуючи ці дані при прийнятті рішень щодо зонування, будівельних норм та планування інфраструктури. Те, що безпечно будувати сьогодні, може стати нестабільним завтра, а супутникові вимірювання можуть надати лише обмежену інформацію. Локальні детальні дослідження здатні виявити набагато більше деталей.

У районах, схильних до повеней, просідання може зробити штормові нагони та сильні дощі ще більш руйнівними. Будівництво розумніших дренажних систем, підняття критичної інфраструктури та встановлення заборони на будівництво в зонах високого ризику може виграти час для вирішення проблеми.

Але найголовніше, як наголошується в дослідженні, міським планувальникам та політикам необхідно серйозно поставитися до проблеми просідання ґрунту та вжити відповідних заходів для її вирішення.