Η άντληση των υπόγειων υδάτων οδηγεί σε ταχεία βύθιση
Η Λάμπη του Σκανδάριου Κω, στις 22 Ιανουαρίου 2019.
Ένα θέμα που μέχρι σήμερα δεν μας έχει απασχολήσει στην Κω , τη Ρόδο και γενικότερα σε οικισμούς με συνεχή άντληση των υπόγειων υδάτων . Ωστόσο το φαινόμενο της ξηρασίας, η κλιματική αλλαγή, οι σεισμοί, η αυξανόμενη άντληση υπόγειων νερών σε αλλουβιακούς σχηματισμούς , οι βαριές κατασκευές σε χαλαρά εδάφη, η άμμετρη ανάπτυξη χωρίς γεωλογική συγκατάθεση μπορεί να έχουν τις επιπτώσεις τους.
Η άντληση πολλών υπόγειων υδάτων, μια πρακτική που ονομάζεται υπεράντληση, μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρά προβλήματα. Η υπερβολική άντληση μπορεί να προκαλέσει ξήρανση γειτονικών φρεατίων, υποχώρηση της γης και άνοιγμα ρωγμών ή ακόμη βύθιση σε επιφάνεια της γης.
Τι είναι η καθίζηση εδάφους;
Καθίζηση είναι όταν το έδαφος κάτω από ένα ακίνητο βυθίζεται, τραβώντας τα θεμέλια του ακινήτου μαζί του. Αυτή η διαδικασία μπορεί να προκαλέσει μετατόπιση των τοίχων και των δαπέδων, οδηγώντας σε ρωγμές και πιθανώς αποσταθεροποιώντας την κατασκευή του ακινήτου.
Σταματάει ποτέ η καθίζηση; Είναι απίθανο να σταματήσει από μόνη της και συνήθως χειροτερεύει με την πάροδο του χρόνου εάν δεν αντιμετωπιστεί σωστά από τους ειδικούς.
Σημάδια καθίζησης εδάφους είναι τα δάπεδα με κλίση ή βύθιση. Ένα πράγμα που μπορεί να γίνει αντιληπτό είναι όταν τα δάπεδα έχουν κλίση ή φαίνονται να βυθίζονται. Οι ρωγμές μεγαλύτερες από 3 χιλιοστά. Οι πόρτες και τα παράθυρα δεν κλείνουν σωστά.Λακκούβες γύρω από την περίμετρο. Σοβατεπί που χωρίζουν από τον τοίχο.
Την καθίζηση του εδάφους τη γνωρίζουμε καλά , αλλά εκείνο που αγνοούμε είναι τους ρυθμούς και τα μοτίβα αυτής της διαδικασίας που εκδηλώνονται σε ένα συγκεκριμένο τόπο.
Η καθίζηση συμβαίνει καθώς το νερό απομακρύνεται από τις φυσικές υπόγειες δεξαμενές των υδροφορέων , όπου το νερό αποθηκεύεται σε υπόγεια ιζήματα.Καθώς αυτοί οι χώροι εκκενώνονται, τα ιζήματα συμπιέζονται -σε ορισμένες περιπτώσεις μόνιμα, μεταβάλλοντας τη μελλοντική ικανότητα μεταφοράς νερού-και προκαλώντας πτώση της στάθμης του εδάφους.
Πριν και μετά από την άντληση υπόγειων νερών.
Όταν η εξόρυξη υπόγειων υδάτων ξεπεράσει τη φυσική τροφοδοσία τότε τα δεδομένα αλλάζουν προς το χειρότερο. Ο πραγματικός αντίκτυπος σε Κω και Ρόδο δεν έχει εκτιμηθεί πλήρως επειδή η συνολική καθίζηση δεν έχει ποσοτικοποιηθεί.
Τώρα μια νέα μελέτη από την Καλιφόρνια κάνει λόγο για περίπου 2,5 εκατοστόμετρα ετήσια καθίζηση και αναλύει σε βάθος τα μοτίβα καθίζησης σε περιοχές έντονης άντλησης νερών.
Η άντληση των υπόγειων υδάτων οδηγεί σε ταχεία βύθιση στην Καλιφόρνια, δείχνει νέα μελέτη
Η μελέτη που δημοσιεύτηκε στις 19 Νοεμβρίου στο Communications Earth and Environment δείχνει ότι η γη στην κοιλάδα San Joaquin της Καλιφόρνια βυθίζεται με ρυθμούς ρεκόρ τις τελευταίες δύο δεκαετίες, καθώς η εξόρυξη υπόγειων υδάτων έχει ξεπεράσει τη φυσική τροφοδοσία.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ο μέσος ρυθμός βύθισης για ολόκληρη την κοιλάδα έφτασε σχεδόν μια ίντσα ετησίως, δηλαδή 2,5 περίπου εκατοστόμετρα μεταξύ 2006 και 2022.
Οι ερευνητές και οι διαχειριστές νερού γνώριζαν ότι η βύθιση, που τεχνικά ονομάζεται « καθίζηση », έχει συμβεί τα τελευταία 20 χρόνια. Όμως ο πραγματικός αντίκτυπος δεν εκτιμήθηκε πλήρως επειδή η συνολική καθίζηση δεν είχε ποσοτικοποιηθεί.
Αυτό οφείλεται εν μέρει σε ένα κενό στα δεδομένα. Τα δορυφορικά συστήματα ραντάρ, τα οποία παρέχουν την πιο ακριβή μέτρηση των υψομετρικών αλλαγών, δεν παρακολουθούσαν με συνέπεια την κοιλάδα San Joaquin μεταξύ 2011 και 2015. Οι ερευνητές του Stanford έχουν τώρα υπολογίσει πόσο βυθίστηκε η γη κατά τη διάρκεια αυτών των τεσσάρων ετών.
«Η μελέτη μας είναι η πρώτη προσπάθεια να ποσοτικοποιηθεί πραγματικά η έκταση της καθίζησης σε κλίμακα κοιλάδας τις τελευταίες δύο δεκαετίες», δήλωσε η ανώτερη συγγραφέας της μελέτης Rosemary Knight, καθηγήτρια γεωφυσικής στο Stanford Doerr School of Sustainability. «Με αυτά τα ευρήματα, μπορούμε να δούμε τη μεγάλη εικόνα της άμβλυνσης αυτής της καθίζησης που σπάει ρεκόρ».
Μικρή και μεγάλη απόσυρση υπόγειων νερών.Η νέα μελέτη προσφέρει ιδέες για το πώς να σταματήσει η βύθιση μέσω στρατηγικής περιφερειακής αναπλήρωσης νερού και άλλων προσεγγίσεων διαχείρισης.
Η ταχεία και άνιση πτώση του υψομέτρου ανάγκασε τις επισκευές πολλών εκατομμυρίων δολαρίων σε κανάλια και υδραγωγεία που μεταφέρουν κρίσιμο νερό μέσω της κοιλάδας San Joaquin στις μεγάλες πόλεις της νότιας Καλιφόρνια. Καταστρέφοντας τοπικά πηγάδια και αρδευτικά αυλάκια, αυτή η καθίζηση επιδεινώνει επίσης τα προβλήματα παροχής νερού σε μια από τις πιο παραγωγικές γεωργικά περιοχές στον κόσμο.
«Ο λογαριασμός για την επισκευή μεγάλων υδραγωγείων όπως το κανάλι Friant-Kern και το υδραγωγείο της Καλιφόρνια είναι εξαιρετικά υψηλός», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας Matthew Lees, Ph.D., επιστημονικός συνεργάτης του Πανεπιστημίου του Μάντσεστερ που εργάστηκε στη μελέτη ως Ph. ΡΕ. φοιτητής γεωφυσικής στο Στάνφορντ.
Χρονική κάλυψη των δεδομένων InSAR και τα μοτίβα καθίζησης που αποκαλύπτουν, στην κοιλάδα San Joaquin. Από Communications Earth and Environment
«Αλλά η καθίζηση έχει και άλλα αποτελέσματα. Πόσο επιδεινώθηκαν οι πλημμύρες του περασμένου έτους από την καθίζηση; Πόσα ξοδεύουν οι αγρότες για να ισοπεδώσουν εκ νέου τη γη τους; Πολλά από τα κόστη των καθιζήσεων δεν είναι καλά γνωστά».
Η ιστορία επαναλαμβάνεται
Η καθίζηση συμβαίνει καθώς το νερό απομακρύνεται από φυσικές δεξαμενές που ονομάζονται υδροφορείς, όπου το νερό αποθηκεύεται σε υπόγεια ιζήματα όπως άμμος, χαλίκι και άργιλος. Σαν σφουγγάρι, τα ιζήματα είναι γεμάτα πόρους. Καθώς αυτοί οι χώροι εκκενώνονται, τα ιζήματα συμπιέζονται -σε ορισμένες περιπτώσεις μόνιμα, μεταβάλλοντας τη μελλοντική ικανότητα μεταφοράς νερού-και προκαλώντας πτώση της στάθμης του εδάφους.
Στην κοιλάδα San Joaquin, η οποία εκτείνεται από τα ανατολικά της περιοχής του κόλπου του Σαν Φρανσίσκο μέχρι τα βουνά βόρεια του Λος Άντζελες, η άνθηση της γεωργίας και η αύξηση του πληθυσμού προκάλεσε την επιθετική άντληση των υπόγειων υδάτων μεταξύ 1925 και 1970.
Το αποτέλεσμα: Περισσότερα από 4.000 τετραγωνικά μίλια - μια περιοχή όσο το ήμισυ του New Jersey - βυθίστηκαν κατά πάνω από 12 ίντσες, φτάνοντας περίπου τα 30 πόδια σε ορισμένες τοποθεσίες, μια βαθιά αλλαγή τοπίου που μια κυβερνητική έκθεση του 1999 περιέγραψε ως μία από τις μεγαλύτερες αλλαγές της επιφάνειας της γης που αποδίδεται στην ανθρωπότητα».
Το πρόβλημα υποχώρησε κατά τη δεκαετία του 1970 μετά την εγκατάσταση νέων υδραγωγείων. Αλλά επανήλθε στις αρχές της δεκαετίας του 2000 εν μέσω μιας σειράς ξηρασιών, εντατικοποιημένης άντλησης υπόγειων υδάτων, αλλαγών στη χρήση γης και μειωμένης παροχής από τους ποταμούς της Βόρειας Καλιφόρνια.
«Υπάρχουν δύο εκπληκτικά πράγματα σχετικά με την καθίζηση στην κοιλάδα. Πρώτον, είναι το μέγεθος αυτού που συνέβη πριν από το 1970. Και δεύτερον, είναι ότι συμβαίνει ξανά σήμερα», είπε ο Νάιτ.
Κατανόηση του προβλήματος
Για να μετρήσουν τον πρόσφατο ρυθμό καθίζησης, οι Lees και Knight στράφηκαν σε μια τεχνική γνωστή ως ραντάρ συμβολομετρικού συνθετικού ανοίγματος ή InSAR. Η τεχνική καταγράφει τις υψομετρικές αλλαγές σε κομμάτια γης περίπου μεγέθους γηπέδου ποδοσφαίρου τόσο συχνά τώρα όσο μερικές φορές το μήνα εκπέμποντας σήματα ραντάρ από την τροχιά.
Τα σήματα αντανακλώνται από το έδαφος πίσω στους δορυφόρους και η ανάλυση του λαμβανόμενου σήματος αποκαλύπτει αλλαγές στο υψόμετρο του εδάφους.
Το αρχείο δεδομένων InSAR για την κοιλάδα San Joaquin είναι ανομοιογενές μεταξύ 2011 και 2015, λόγω της περιορισμένης δορυφορικής κάλυψης. Για να καλύψουν αυτό το κενό, οι Lees και Knight χρησιμοποίησαν υψομετρικά δεδομένα από σταθμούς του Παγκόσμιου Συστήματος Εντοπισμού Θέσης (GPS) διάσπαρτοι σε όλη την περιοχή. Εντόπισαν χωρικά μοτίβα στο αρχείο InSAR και τα χρησιμοποίησαν για να παρεμβάλουν το υψόμετρο στις τεράστιες περιοχές μεταξύ των σταθμών GPS.
Πρόσθετη ανάλυση από τους ερευνητές υποδηλώνει ότι οι υδροφορείς της κοιλάδας San Joaquin απαιτούν περίπου 220 δισεκατομμύρια γαλόνια νερού που έρχονται κάθε χρόνο - μέσω φυσικών ή μηχανικών διεργασιών - για να αποφευχθεί η μελλοντική καθίζηση.
Αυτό είναι περίπου 7 δισεκατομμύρια γαλόνια λιγότερο από την ποσότητα επιφανειακών υδάτων που απομένει στην κοιλάδα San Joaquin σε ένα μέσο χρόνο μετά την κάλυψη όλων των περιβαλλοντικών αναγκών. «Είμαι αισιόδοξος ότι μπορούμε να κάνουμε κάτι για την καθίζηση», είπε ο Νάιτ.«Η ομάδα μου και άλλοι μελετούν αυτό το πρόβλημα εδώ και αρκετό καιρό και αυτή η μελέτη είναι ένα βασικό κομμάτι για να βρούμε πώς να το αντιμετωπίσουμε με βιώσιμο τρόπο».
Αναπλήρωση υδροφορέων για αποφυγή βύθισης
Μια προσέγγιση διαχείρισης του νερού που ονομάζεται αναπλήρωση υδροφορέων με διαχείριση πλημμύρας (flood-MAR), η οποία υιοθετείται ευρέως στην Καλιφόρνια, θα μπορούσε να βοηθήσει. Περιλαμβάνει την εκτροπή της περίσσειας ποσότητας επιφανειακών υδάτων από τις βροχοπτώσεις και το λιώσιμο του χιονιού σε τοποθεσίες όπου το νερό μπορεί να διεισδύσει και να επαναφορτίσει τους υδροφόρους ορίζοντες .
Η διαβροχή ολόκληρης της κοιλάδας μέσω του flood-MAR δεν είναι εφικτή. «Θα πρέπει να στοχεύσουμε τα μέρη όπου η καθίζηση θα προκαλέσει το μεγαλύτερο κοινωνικό και οικονομικό κόστος», είπε ο Νάιτ. «Έτσι, εξετάζουμε μέρη όπου η καθίζηση πρόκειται να καταστρέψει ένα υδραγωγείο ή οικιακά πηγάδια σε μικρές κοινότητες, για παράδειγμα».
«Αντιμετωπίζοντας αυτή την προοπτική της κλίμακας της κοιλάδας», πρόσθεσε ο Knight, «μπορούμε να αρχίσουμε να προσεγγίζουμε βιώσιμες λύσεις».
Γεωδίφης με πληροφορίες από το Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ
περισσότερα,
M. Lees et al, Quantification of record-breaking subsidence in California's San Joaquin Valley, Communications Earth & Environment (2024). DOI: 10.1038/s43247-024-01778-w
https://www.researchgate.net/figure/a-Examples-of-typical-affectation-by-differential-subsidence-occurring-close-to-downtown_fig4_259740826
https://phys.org/news/2024-11-groundwater-rapid-california.html#google_vignette
https://geography.name/what-problems-are-associated-with-groundwater-pumping/
ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΚΟ ΥΛΙΚΟ
Αναρτήσεις
