GRUNTS MASĪVA SĒŠANĀS MEHIKO

Grunts masīva sēšanās

Zemes iegrimšana notiek tad, kad grunts nosēžas, izmainoties fluīdu līmenim pazemē. Tā norisinās plašās teritorijās, tādēļ tās ietekme ir mazāk redzama un dramatiska kā karsta piltuvju veidošanās. Tomēr arī zemes iegrimšana rada ievērojamus zaudējumus. Mazi pārbīdījumi izraisa atšķirīgu zemes iegrimšanu dažādās vietās, kas izraisa ēku bojājumus u.t.t. Piekrastes reģionos zemes iegrimšanas dēļ jūra iesniedzas tālāk sauszemē un veicina applūšanu. Zemes iegrimšana ir nopietna problēma visā Ziemeļamerikā. Šos procesus izraisa arī cilvēku darbība, piemēram, atsūknējot gruntsūdeņus, drenējot mālainas vai ar organisko vielu bagātas gruntis. Dabiski šis process notiek, atkūstot mūžīgajam sasalumam.

Grunts masīva sēšanās cēloņi

Pazemes ūdeņu un naftas ieguve

Viens no izplatītākajiem zemes iegrimšanas iemesliem ir gruntsūdens atsūknēšana un naftas ieguve. Daudzi ūdens horizonti sastāv no smilts un grants nogulumiem, kuru poras aizpilda ūdens. Ūdens atsūknēšana no porām izraisa nogulumu graudiņu ciešāku izvietojumu un poru izmēru samazināšanos. Sākotnējā ūdens horizonta kapacitāte nevar pilnībā tikt atjaunota.

Liela apjoma pazemes ūdens ieguve var izraisīt pazemes ūdeņu nesējslāņa kapacitātes samazināšanos un līdz ar to arī zemes iegrimšanu. Šāds process labi vērojams Silikona ielejā, Losandželosas apkārtnē, D-Arizonā, Teksasas piekrastes reģionos un Venēcijā.

Sanhosē apkārtnē (Sanfrancisko līča dienvidos) strauja gruntsūdens atsūknēšana līdz ar iedzīvotāju skaita pieaugumu izraisīja zemes iegrimšanu par 4 metriem. 1963. gadā tika samazināta pazemes ūdens ieguve, kā arī tika veikti ūdens papildināšanas pasākumi šajā ūdens horizontā, kas gandrīz pilnībā apturēja zemes iegrimšanu (Hyndman and Hyndman, 2009).

1. tabula

Grunts masīva sēšanās piemēri gruntsūdeņu un naftas ieguves dēļ (pēc Hyndman and Hyndman, 2009)

Atrašanās vieta	Zemes iegrimšanas apjoms (m)	Iemesls	Sekas
Sakramento – Sanhoakinas ieleja, Kalifornija	līdz 9	Pazemes ūdens ieguve	Teritorijas pie upes deltas iegrimst z.j.l.
Fīniksa un Tuksona, Arizona	līdz 5	Pazemes ūdens ieguve	Zemes iegrimšana un plaisas
Lasvegasa, Nevada	Līdz 2	Pazemes ūdens ieguve	Zemes iegrimšana, plaisāšana
Longbīča, Kalifornija	9	Naftas un gāzes ieguve	Cauruļvadu plīsumi, ostu bojājumi, dambju nepieciešamība
Sanhosē un Santaklāras ieleja (Silikona ieleja), Kalifornija	> 2 – 2,5	Pazemes ūdens ieguve	Plūdmaiņu dēļ applūst plašākas teritorijas
Hjūstona, Teksasa	> 2	Pazemes ūdens, naftas un gāzes ieguve	Biežāki plūdi, purvu pārplūšana
Evergleidsa, Florida	2 – 3,5	Teritorijas nosusināšana	Sālsūdens intrūzijas
Mehiko, Meksika	8 -10	Pazemes ūdens ieguve	Ēku bojājumi, cauruļvadu plīsumi u.t.t.
Piza, Itālija	daži	Pazemes ūdens ieguve	Ēku bojājumi nevienmērīgas iegrimšanas dēļ
Venēcija, Itālija	daži	Pazemes ūdens ieguve	Ēku iegrimšana z.j.l., spēcīgāka plūdu ietekme

Zemes iegrimšanu var apturēt pārtraucot pazemes ūdens vai naftas un gāzes ieguvi. Dažos gadījumos varas iestādes nosaka noteikumus, kas paredz fluīdu iepludināšanu atpakaļ gruntī (Hyndman and Hyndman, 2009).

Ar organisko vielu bagātu grunšu drenāža

Zemes iegrimšanu var izraisīt arī ar organisko vielu bagātu grunšu, piemēram, kūdras, nosusināšana. To dabiskajos apstākļos šādas gruntis ir piesātinātas ar anaerobu ūdeni, kas ļauj tām saglabāt stabilitāti. Tad, kad krītas gruntsūdens līmenis, ar organisko vielu bagātās gruntis tiek pakļautas aerobam ūdenim, kas filtrējas no virszemes. Tādējādi var notikt organiskās vielas oksidēšanās un sadalīšanās līdz CO2.

Semiarīdajā joslā esošā Sakrameto – Sanhoakinas ieleja, kas atrodas Kalifornijas centrālajā daļā, ir zīmīga ar tās bagātīgo lauksaimniecības produkciju. Šajā teritorijā notiek ļoti intensīva pazemes ūdeņu ieguve galvenokārt irigācijas sistēmu uzturēšanai. Tas pazemināja gruntsūdens līmeni, izraisot organiskās vielas sadalīšanos un sekojošu zemes iegrimšanu par 9 metriem. Zemes iegrimšana apdraud lauksaimniecības zemi un apkārtnes ekosistēmas. Ielejā esošā upe plūst augstākā līmenī nekā apstrādātie lauki, to ierobežo dambji (Hyndman and Hyndman, 2009).

Mālu žūšana

Mālainās gruntis var būt īpaši pakļautas zemes iegrimšanai, kad tās izžūst. Tas sevišķi izpaužas haotiski orientētos marīnajos mālos, kuriem raksturīga augsta porainība. Poru struktūras izjaukšana izraisa grunts iegrimšanu. Poru izmaiņas var rasties zemestrīces, spēcīga mehāniska satricinājuma vai aizskalošanas dēļ. Slavenais Pizas tornis ir lielisks grunts iegrimšanas piemērs šādos gadījumos (Hyndman and Hyndman, 2009).

Mūžīgā sasaluma kušana un grunts sēšanās

Arktiskā klimatā Kanādā, Aļaskā, Z-Eiropā un Āzijā atrodas mūžīgā sasaluma josla. Tas nozīmē, ka grunts visa gada garumā ir sasalusi. Ledus gruntī pilnībā aizpilda poru telpu, tādējādi balstot kūdras izplatības areālus. Ledus dzīslas, ķīļi un slāņi veido vairāk vai mazāk stingru, masīvu slāni tuvu zemes virsmai. Ja ledus izkustu, tad ūdens aizplūstu, izraisot zemes iegrimšanu un dažādus nogāžu procesus, tā kā tur esošās struktūras zaudētu stabilitāti.

Arktiskajos reģionos vasaras sezonā tiek atkausēts tikai neliels zemes virskārtas slānītis. Grunts temperatūru ietekmē ģeotermālais siltums, saņemtā saules radiācija, kā arī lokālie faktori, piemēram, hidroloģiskais tīkls un veģetācija. Mežu ugunsgrēki un veģetācijas izzušana vai iznīcināšana veicina zemes atkušanu.

Ēkas, ceļi, dzelzceļi un cauruļvadi mūžīgā sasaluma teritorijās ir īpaši atkarīgi no grunts stabilitātes, jo to pamati ir būvēti virs sasalušās grunts vai arī tajā. Būvējot šādos reģionos, jāņem vērā iespēja, ka grunts varētu atkust. Transaļaskas cauruļvads ir izvietots dažus metrus virs zemes, jo, naftai plūstot pa to, izdalās siltums, kas varētu izraisīt kušanu (Hyndman and Hyndman, 2009).

Grunts masīva sēšanās Mehiko

Meksikas galvaspilsētā Mehiko dzīvo vairāk nekā 20 miljonu iedzīvotāju. Tā atrodas sena, izžuvuša ezera vietā, kas atrodas apmēram 2200 m v.j.l. Tā kā Mehiko ir ierobežota pieeja virszemes ūdeņiem, tad ūdens piegāde pilsētai balstās uz pazemes ūdeņu resursiem. Pazemes ūdeņu papildināšanās šajā reģionā notiek infiltrējoties lietus ūdenim, kā arī kūstot kalnu ledājiem. Šis ūdens horizonts tiek ekspluatēts jau kopš 18. gs. sākuma. Ūdens pa lielu akveduktu tiek pārvietots no drenāžas apgabala 120 km attālumā, paceļot to par vairāk nekā 1,2 km. Poraino ezera pamatnes nogulumu sarukšana ir izraisījusi zemes iegrimšanu par vismaz 8,5 m centrālajā pilsētas daļā. Tā kā grunts iegrimšana ir diezgan mainīga, ēkas noliecas, un plīst vai deformējas cauruļvadi. Cauruļvadu bojājumi un ūdens mazcaurlaidīgā mālu slāņa plaisāšana, paver ceļu notekūdeņu un citu piesārņojošu vielu infiltrācijai zemākos slāņos (ūdens horizontā). Dažās vietās grimšana ir tik izteikta, ka bērni uz stabiem iezīmē savu garumu, lai salīdzinātu, vai viņi aug ātrāk, nekā notiek grunts iegrimšana. Pilsētas teritorija ir iegrimusi tik ievērojami, ka vasarā ir nepieciešama nepārtraukta ūdens atsūknēšana, lai pasargātu Mehiko no pārplūšanas (Hyndman and Hyndman, 2009).

Līdz ar pazemes ūdeņu ieguves intensitātes palielināšanos, izmainās efektīvais spriegums, pastiprinot konsolidācijas procesu, kas ir praktiski neatgriezenisks. Tādējādi samazinās kopējais aleirītu un mālu slāņu tilpums, kā rezultātā zemes virsma pazeminās. Zemes virsmas deformācijas ir lielākas, ja grunts masīvā ir atšķirīgu nogulumu mija vai grimšana izpaužas izteiksmīgu depresijas piltuvju veidā. Lai izvairītos no zemes iegrimšanas, būtu jāsamazina gruntsūdens ieguves apjoms, tomēr Mehiko to ir ļoti grūti realizēt, ņemot vērā lielo iedzīvotāju skaitu. Mehiko varas iestādes ir veikušas mēģinājumus tiešā veidā papildināt ūdens horizontu, bet šie darbi vēl ir tikai sākuma stadijā (http://en.wikipedia.org/wiki/Groundwater-related_subsidence).

Pētnieki ir aprēķinājuši, ka Mehiko 20. gs. laikā ir iegrimusi par 9 – 11 m. Kā sekas zemes iegrimšanai var novērot ielu seguma plaisāšanu, ēku pamatu noliekšanos u.c.

1. attēls. Zemes iegrimšanas sekas Mehiko (http://www.unep.or.jp/ietc/publications/short_series/lakereservoirs-2/9.asp)

 El Ángel de la Independencia monuments, kas tika uzbūvēts 1910. gadā ir labs piemērs, kas ilustrē zemes iegrimšanas problēmu Mehiko (http://www.wisegeek.com/is-mexico-city-really-sinking.htm). Tā pamati tika būvēti daudz dziļāk par toreizējo zemes virsmas līmeni. Mūsdienās zemes iegrimšanas dēļ ir uzbūvēti papildus 23 pakāpieni, lai varētu piekļūt pie šī monumenta. Pašlaik Mehiko iegrimst par apmēram 5 – 40 cm/gadā (http://en.wikipedia.org/wiki/Valley_of_Mexico).

Izmantotā literatūra

Hyndman Donald., Hyndman David, 2009. Natural Hazards and Disasters. Brooks/Cole, Belmont, USA, 557 p.

http://en.wikipedia.org/wiki/Valley_of_Mexico

http://www.wisegeek.com/is-mexico-city-really-sinking.htm

http://www.unep.or.jp/ietc/publications/short_series/lakereservoirs-2/9.asp

http://en.wikipedia.org/wiki/Groundwater-related_subsidence