Невидимая угроза: подземные воды разрушают инфраструктуру прибрежных городов

Прибрежный водоносный горизонт в городской среде. Автор: Nature Cities (2025). DOI: 10.1038/s44284-025-00298-8

Повышение уровня грунтовых вод в результате изменения климата представляет серьезную угрозу для прибрежных городов, заявил доцент кафедры геонаук Университета Род-Айленда Кристофер Русониэлло. Русониэлло и его коллеги недавно опубликовали аналитическую статью, в которой освещаются опасности, часто игнорируемые при оценке городской инфраструктуры.

«Невидимые угрозы грунтовых вод для прибрежной городской инфраструктуры», опубликованная в журнале Nature Cities, выделяет три типа опасностей для инфраструктуры, которые часто остаются без внимания — подъем уровня грунтовых вод, засоление подземных вод и комбинированные изменения, вызванные как деятельностью человека, так и климатическими факторами. Существование этих угроз подчеркивает критическую необходимость улучшения мониторинга и поиска решений для обеспечения безопасной и устойчивой городской среды.

Под угрозой находятся дороги, канализационные системы и септики; проложенные под землей газовые и электрические линии; а также фундаменты зданий. Другие виды городской инфраструктуры, включая подземные трубы и резервуары, уязвимы для коррозии из-за проникновения соленой воды.

«Я думаю, мы пришли к пониманию того, что грунтовые воды играют большую роль в поверхностных наводнениях и других опасностях, с которыми сталкиваются городские сообщества, чем изначально предполагалось», — сказал Русониэлло.

«Многие предыдущие исследования грунтовых вод у побережья были сосредоточены на более сельских условиях — например, на том, как подъем грунтовых вод повлияет на септические системы или на природные ландшафты в таких местах, как южное побережье Род-Айленда».

Изменения грунтовых вод, связанные с климатом, могут повлиять на способность города защищать свою инфраструктуру. Подъем и засоление грунтовых вод под прибрежными городами могут повредить подземную инфраструктуру, нарушить работу канализационных систем, снизить эффективность поверхностного дренажа и сделать грунтовые воды непригодными для питья.

Возможные решения включают: использование коррозионно-стойких труб или армированного бетона в зонах риска; улучшение подземного дренажа или систем осушения; а также проектирование расположения насосных скважин и графиков откачки, которые минимизируют эти проблемы. Существуют возможности для мониторинга уровня грунтовых вод и динамики солености с помощью геофизических исследований и многоуровневых скважин, оснащенных датчиками электропроводности и давления воды.

«Учитывая данные, которые показывают, как эти изменения могут повлиять на нашу стареющую городскую инфраструктуру в условиях меняющегося климата и продолжающегося повышения уровня моря, я надеюсь, что это станет призывом к действию и стимулом для позитивных изменений», — сказал Русониэлло.

Русониэлло входит в группу исследователей под руководством профессора Университета Род-Айленда Эми Учиды, изучающую наводнения в городе Уоррен, Род-Айленд. Исследование поддерживается грантом NSF EPSCoR. Многостороннее сотрудничество также включает исследователей из Южной Каролины и Делавэра.

По сравнению с участками в двух других штатах, Уоррен, который является более урбанизированным и не зависит от грунтовых вод или септических систем, является прекрасным примером того, как потенциальные климатические угрозы, связанные с грунтовыми водами, могут оставаться незамеченными до тех пор, пока не начнут влиять на инфраструктуру.

«У нас есть социологи, эксперты по грунтовым водам и инженеры, которые работают совместно, чтобы попытаться понять проблемы и приоритеты сообщества, а также различные типы адаптационных мер, которые они могли бы реализовать».

Результаты исследований могут привести к обновлению руководств, стандартов и материалов, которые повысят устойчивость прибрежной городской инфраструктуры к изменяющимся грунтовым водам с использованием природоориентированных или инженерных решений. Для углубления понимания, прогнозирования и предотвращения угроз следует запускать новые исследовательские программы, объединяющие городское планирование, социальные науки, науки об окружающей среде, гражданское строительство, материаловедение, прибрежные науки и гидрогеологию.

Больше информации: Barret L. Kurylyk et al, Invisible groundwater threats to coastal urban infrastructure, Nature Cities (2025). DOI: 10.1038/s44284-025-00298-8

Источник: University of Rhode Island