地下水関連の地盤沈下とは、持続不可能な地下水汲み上げによって生じる土地の沈下（または沈下）のことです。都市の人口と水使用量が増加する一方で、適切な揚水規制と執行が行われていない発展途上国では、この問題が深刻化しています。ある推計によると、米国における深刻な地盤沈下問題の80%は、過剰な地下水汲み上げに関連していると言われています。[1]
地下水は、掘削できる余裕のある人であれば、通常は揚水能力の範囲内（地域の規制によって異なります）で汲み上げることができるため、最後の無料資源の一つと言えるでしょう。しかし、揚水に伴う水位低下は、生産井周辺の地下水面の陥没を引き起こします。これは、より深部の水を汲み上げることを困難にし、費用もかさむため、最終的には広範囲に影響を及ぼす可能性があります。このように、地下水の採取は「コモンズの悲劇」となり、結果として経済的外部効果をもたらします。
機構
この現象に関連する長期的な地表変化の原因は、かなりよく分かっています。[2] USGSの図に示されているように、帯水層は圧縮可能なシルトや粘土の層と頻繁に関連しています。
地下水が汲み上げられると、有効応力が変化し、しばしば不可逆的な圧密が促進されます。その結果、シルトと粘土の総量が減少し、地表が低下します。不同沈下や陥没穴、亀裂などの大規模な地盤構造物がある場合、地表の被害はさらに大きくなります。
帯水層の圧縮は、揚水に伴う地盤沈下と並んで重大な懸念事項です。長期にわたる地下水汲み上げとそれに伴う地下水位の低下によって、細粒堆積層（シルトや粘土）が恒久的に圧縮されると、多くの帯水層の地下水貯留能力が大幅に低下する可能性があります。アリゾナ州の乾燥農業地域で行われた研究[3]では、地下水汲み上げ停止後に水位が100フィート回復したにもかかわらず、地表は数十年にわたって沈下し続けたことが示されました。これは、前段落で述べた応力によって、帯水層（地下水の移動を遅らせる細粒層）が継続的に排水された結果です。
総沈下量は通常、地表標高測量とGPS測定によって特定できます。帯水層への潜在的な影響や、亀裂などの地質災害は、長期的な水文学的研究とモデルによって評価できます。[要出典]
この状況を防ぐ唯一の方法は、地下水の汲み上げ量を減らすことですが、多くの人が井戸を所有している場合、これを徹底することは非常に困難です。帯水層に直接涵養する試みが行われていますが、これはまだ初期段階です。[要出典]
影響を受ける地域
世界の乾燥地域では、農業用水の需要がますます高まっています。しかし、非乾燥地域においても、特に急速に発展する郊外地域では、帯水層からの取水量が涵養能力を超え、問題が生じています。地下水に起因する地盤沈下は、都市部に甚大な被害をもたらすことがよくあります。
アメリカ合衆国
アメリカ合衆国のサンホアキン渓谷では、農作物のために何世代にもわたって地下水の汲み上げが行われてきました。その結果、図に示すように、渓谷全体が異常なほど沈下しました。[4]このことは、何の影響も伴わずに起こったわけではありません。地形の大規模な変化は、たとえそれがわずかなものであっても、表層水の水文学を劇的に変化させる可能性があります。これは、ホアキン渓谷だけでなく、ニューオーリンズなど世界の他の地域でも起こっています。これらの地域は現在、地下水の汲み上げに伴う地盤沈下により、深刻な洪水に見舞われています。[5]
東海岸全域が地盤沈下している。[6]ハリケーン・カトリーナによる被害は、地下水の汲み上げに伴う沿岸部の地盤沈下によってさらに悪化した。主な被害地域には、カリフォルニア州サンホアキン・バレー、[7] 、アリゾナ州中部、[2]、灌漑を利用してトウモロコシを栽培するカンザス州、そして米国の米の50%を生産するアーカンソー州などがある。 [8] 1950年代から1990年代にかけて、フェニックスでは5.5メートル（18フィート）の地盤沈下が発生した。[9]
メキシコ
メキシコシティでは、建物が集落と相互作用し、ひび割れ、傾き、その他の大きな損害を引き起こしました。[10]多くの場所で、大きな陥没穴や地表の空洞が発生しました。[11]
アジア
バンコクは長年の問題を抱えている。[12]インドネシアのジャカルタも同様である。[13]
参照
- 自噴帯水層 – 自然に加圧された水源リダイレクト先の簡単な説明を表示するページ
- セントラルバレーの地盤沈下 – 地下水の汲み上げが速すぎると地盤が沈下する
- ユネスコ地盤沈下作業部会
- 海面上昇
- 米国の帯水層一覧
参考文献
- ^ USGSファクトシート-165-00 2000年12月
- ^ ab USGS: 地下水汲み上げによる地盤沈下、SA Leake、2013年8月
- ^ Evans and Pool (1999). 「アリゾナ州南中部における帯水層の圧縮と地下水位」USGS WRIR ( 99–4249 ):1.
- ^ Lin II, Rong-Gong (2014年5月14日)「セントラルバレーの地下水の枯渇が地震を引き起こしている可能性」ロサンゼルス・タイムズ
- ^ ティモシー・H・ディクソン（2006年）「宇宙測地学：ニューオーリンズの地盤沈下と洪水」ネイチャー441, 587-588（2006年6月1日）
- ^ ロジャナサクル, ミラ; ヘルナンデス, マルコ (2024年2月14日). 「東海岸は沈没している」.ニューヨーク・タイムズ. ISSN 0362-4331 . 2025年5月9日閲覧。
- ^ Serna, Joseph (2017年2月9日). 「NASAによると、サンホアキン渓谷は地下水汲み上げにより沈下し続けている」ロサンゼルス・タイムズ. 2018年2月8日閲覧。
- ^ ロジャナサクル、ミラ、フラベル、クリストファー、ミグリオッツィ、ブラッキー、マレー、イーライ (2023年8月28日). 「アメリカは明日がないかのように地下水を使い果たしている」ニューヨーク・タイムズ. ISSN 0362-4331 . 2025年5月9日閲覧。
- ^ ロジャナサクル、ミラ (2025年5月8日). 「アメリカ全土で大都市が沈没。その理由はここにある」ニューヨーク・タイムズ. ISSN 0362-4331 . 2025年5月9日閲覧。
- ^ タイタニック都市の沈没、Geotimes.org、2001年7月
- ^ キャサリン・コルネイ（2017年12月20日）「メキシコシティの沈没は地下鉄事故と関連、さらなる事故も」サイエンス誌。 2017年12月22日閲覧。
地下水の汲み上げに伴い、年間最大30センチメートル沈下している。
- ^ ディラ・ファントゥムヴァニット（1989年）「バンコクの環境問題への向き合い方」『環境と都市化』1989年4月号、第1巻、第1号、31～39ページ
- ^ マイケル・キンメルマン（2017年12月21日）「ジャカルタは急速に沈没しており、水没する可能性もある」ニューヨーク・タイムズ。 2017年12月22日閲覧。
