На места како Лонг Бич и Шангај, еден од најголемите градови во светот, внимателното управувано вбризгување на течности помогнало да се намали слегнувањето на земјиштето од двоцифрени бројки на само неколку сантиметри годишно, купувајќи драгоцено време додека морето продолжува да расте.

Кога земјата под градот почнува да се урива

Повеќето луѓе прво забележуваат слегнување во мали нарушувања. Врата што повеќе не се затвора правилно. Пукнатина што се шири во ѕидот на вашето омилено кафуле. Поплавена улица што изгледа малку подлабока секоја дождовна сезона.

Во Мексико Сити, тие мали знаци кријат многу поголема приказна. Делови од метрополата потонале повеќе од 7,5 метри во текот на изминатиот век, а некои населби сè уште тонат и од 40 до 50 сантиметри годишно поради интензивното пумпање на подземните води од длабоките слоеви глина и песок. Студија објавена во списанието „Слегнување на земјиштето и нејзиното ублажување“ покажува дека голем дел од ова набивање е неповратно, што значи дека изгубената надморска височина е исчезната засекогаш.

Тоа е кошмар за секој град со ниска надморска височина кој се соочува со посилни бури и повисоки плими. Кога земјата станува премногу набиена, останува малку што да се спаси.

Подземниот „сунѓер“ што држи сè

Геолозите често го споредуваат подземјето со многу крут сунѓер. Течностите како подземните води или нафтата не се наоѓаат во големи, празни пештери. Наместо тоа, тие зафаќаат микроскопски пори помеѓу зрната песок, тиња и глина.

Додека тие пори се полни и под притисок, дел од тежината на зградите, патиштата и почвата ја носи течноста. Кога течноста се испумпува побрзо отколку што природата може да ја надополни, притисокот во порите паѓа, поголемиот дел од товарот се пренесува на скелетот на зрната, а сунѓерот се компресира. Површината се спушта.

Современата геомеханика директно го поврзува овој процес со човековата активност. Истражувачите покажаа дека промените во притисокот на флуидите контролираат колку земјата тоне, се издига или дури и пука, без разлика дали флуидот е вода во водоносен слој или јаглеводороди во резервоар за нафта.

Ако губењето на притисокот предизвикува градовите да тонат, следното прашање е очигледно. Што се случува ако полека го вратиме притисокот?

Вбризгување на вода како невидливо скеле

Во нафтеното поле Вилмингтон под Лонг Бич, Калифорнија, на тоа прашање беше одговорено на потешкиот начин. Екстракцијата на нафта во средината на 20 век предизвикала областа на пристаништето да тоне до 30 стапки на некои места, оштетувајќи ги доковите, цевководите и зградите. Соочен со ризикот од губење на крајбрежјето, градот започнал масовна програма за вбризгување вода кон крајот на 1950-тите и почетокот на 1960-тите.

Инженерите почнале да вбризгуваат третирана морска вода и да произведуваат вода од формации во зони осиромашени со нафта преку стотици бунари. Со зголемувањето на стапките на вбризгување, површината на значително слегнување се намалила од 58 квадратни километри на само 8, а делови од површината се обновиле за околу 30 сантиметри, додека вкупното слегнување се забавило.

Не е ни чудо. Само пумпи, мерачи и многу конзервативна математика.

„Нешто невидливо“ го држи Шангај на површина

Шангај следел поинаков, но сличен пат, според студија објавена во списанието „Спуштање на земјиште и негово ублажување“. Децении агресивно пумпање на подземните води довело до стапки на спуштање на земјиштето од 17 сантиметри годишно кон крајот на 1950-тите и почетокот на 1960-тите. Почнувајќи од 1960-тите, градските власти постепено го намалувале пумпањето, го пренасочувале пумпањето кон подлабоките водоносни слоеви и инсталирале бунари за полнење кои вбризгуваат пречистена речна вода под земја. Благодарение на оваа комбинација од намалено пумпање и вештачко полнење, просечното спуштање на земјиштето се намалило на околу еден сантиметар годишно во последните децении.

Во пракса, ова значи дека улиците, тунелите за метро и одбранбените системи за поплави покрај реките сè уште се градат, но многу побавно отколку порано, објавува „Саут Чајна дејли“.

Моќна алатка со вистински ограничувања

Вбризгувањето течности може дури и да предизвика мерливо подигнување во некои проекти, но експертите внимаваат да не претеруваат. Подземните седименти често се збиваат во голема мера на траен начин. Глобалната анализа на слегнувањето на Мексико Сити, на пример, не открива речиси никакво еластично закрепнување дури и кога нивото на подземните води флуктуира, што имплицира дека подигнувањето на градот на неговата поранешна надморска височина е практично невозможно.

Затоа многу научници го опишуваат вбризгувањето како систем за сопирање, а не како лек. Може да ја забави стапката на слегнување, а понекогаш и да ја подигне земјата нагоре, но не може целосно да го ресетира животниот век на прекумерното пумпање.

Постојат и ризици. Ако притисокот се зголеми премногу брзо или во погрешен слој, вбризганата вода може да ги реактивира раседите, да предизвика мали земјотреси или да ги турка течностите кон ранливите зони. Затоа модерните програми се потпираат на густи мрежи за следење, вклучувајќи GPS, сателитски радар и инструменти за бушотини, за да ги следат ситните промени во нивото на земјата и притисокот на порите во речиси реално време.

На крајот на краиштата, секоја шема за вбризгување се натпреварува и со други барања за вода и енергија. Пречистувањето и пумпањето милиони кубни метри вода не е евтино, а секој киловат потрошен под земја сè уште се појавува на нечија сметка за електрична енергија.