ธรณีวิทยาทำให้เมืองในแอฟริกาใต้เสี่ยงเกิดดินถล่มได้อย่างไร

มีข้อเสนอแนะว่าภัยพิบัติดินถล่มในเมืองเดอร์บันและภูมิภาค eThekwini ที่ยิ่งใหญ่กว่าของแอฟริกาใต้หลังน้ำท่วมในปี 2565 เกิดจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและการบริหารงานที่ผิดพลาด แม้ว่าปัจจัยเหล่านี้มีบทบาท ความจริงที่ว่าแผ่นดินถล่มเกิดขึ้นนั้นไม่ใช่เรื่องน่าแปลกใจ เมื่อพิจารณาจากสภาพธรณีวิทยาของพื้นที่ eThekwini เป็นมหานครชายฝั่งที่มีลักษณะภูมิประเทศเป็นเนินเขาตัดผ่านแม่น้ำสายหลักหลายสาย เช่น Umgeni, Mlazi และ Mbokodweni ภูมิภาคนี้อยู่กึ่งเขตร้อน แต่ในช่วงไม่

ที่ผ่านมามีฝนตกชุกอย่างไม่เคยมีมาก่อนและส่งผลให้เกิดแผ่นดินถล่ม

หลายครั้ง การศึกษาเกี่ยวกับแผ่นดินถล่มที่ เก่าแก่ที่สุดบางส่วนในภูมิภาคนี้มีอายุย้อนไปถึงช่วงทศวรรษที่ 1930 มาตรการบรรเทาผลกระทบรวมถึงระเบียบการ แบ่งเขต มีผลบังคับใช้ในบางส่วนของภูมิภาค แต่ความรู้เกี่ยวกับความเสี่ยงด้านธรณีเทคนิคของพื้นที่นั้นไม่ได้ป้องกันภัยพิบัติอันน่าสลดใจ

ในฐานะวิศวกรธรณีเทคนิค ฉันศึกษาผลกระทบของน้ำต่อความมั่นคงของพื้นที่ลาดเอียง ความลาดชันตามธรรมชาติหลายแห่งอยู่ในสภาวะสมดุลที่ละเอียดอ่อน: การเคลื่อนลงของดินที่ลาดเอียงจะสมดุลโดยแรงต้านระหว่างเม็ดดิน

เมื่อมีการเติมน้ำ แรงดันน้ำจะผลักอนุภาคดินออกจากกัน ทำให้ความแรงนี้ลดลง นอกจากนี้ ดินบางชนิด เช่น ดินเหนียว จะลื่นกว่าและมีความเสี่ยงต่อแผ่นดินถล่มมากกว่า

ใน eThekwini พื้นดินที่ลาดเอียง น้ำและดินเหนียวรวมกันเพื่อทิ้งความหายนะไว้เบื้องหลัง

พื้นที่ติดกับทะเลตั้งแต่ Durban ถึง Mtunzini (เมืองชายฝั่งที่อยู่ห่างจาก Durban ไปทางเหนือ 140 กม.) เกือบทั้งหมดประกอบด้วยเนินทรายสีแดงโบราณที่เรียกว่าการก่อตัวของ Berea ทางตอนใต้ของท่าเรือ Durban ทรายเหล่านี้ก่อตัวเป็นสันเขาเรียกว่า Bluff และทางเหนือของท่าเรือจะก่อตัวเป็น Berea Ridge ในบางแห่งเนินทรายเหล่านี้สูงชันมาก

ทรายของชั้นหินเบอเรียถูกตรวจสอบอย่างเข้มข้นในช่วงปลายทศวรรษ 1950 หลังเกิดดินถล่ม ตาม แนวหน้าผา ความแข็งแรงของทราย Berea นั้นไม่ได้มีลักษณะเฉพาะสำหรับวัสดุประเภททราย แต่ความลาดชันของบลัฟฟ์นั้นชันกว่าที่คิดเมื่อพิจารณาจากความแข็งแรงของดิน เหตุผลเดียวที่เนินไม่พังทลายก็คือการเติบโตของพืชกำลังเสริมดิน

การตรวจสอบพบว่าเสถียรภาพของเนินไม่ได้รับผลกระทบจากปริมาณ

น้ำฝนอย่างมีนัยสำคัญ เป็นเรื่องที่สมเหตุสมผลเนื่องจากความลาดชันเหล่านี้ถูกพายุซัดกระหน่ำในช่วงเวลาทางธรณีวิทยา แต่กระแสที่เข้มข้นจากน้ำท่วมที่ควบคุมไม่ดีหรือท่อน้ำแตกถือเป็นหายนะ

เหตุผลก็คือเนื่องจากทราย Berea มีความเหนียวเหนอะหนะหรือปั้นเป็นก้อนเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย จึงมีแนวโน้มที่จะสึกกร่อนได้ง่ายมาก เมื่อกระแสน้ำขนาดใหญ่ไหลผ่านทราย พวกมันก็จะกัดเซาะจนเกิดเป็นร่องน้ำ วิดีโอด้านล่างแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงพลังของน้ำเหนือผืนทรายที่หลวมเหล่านี้

แผ่นดินจากเดอร์บันเป็นชั้นหินชั้นหินปีเตอร์มาริตซ์เบิร์ก พวกเขาจุ่มตัวลงจากการเปิดเผยหลักในเมืองปีเตอร์มาริตซ์เบิร์กที่อยู่ทางบกไปยังทะเลที่เดอร์บัน

หินดินดานเหล่านี้ก่อตัวขึ้นจากชั้นดินเหนียวและตะกอนบาง ๆ ที่ทับถมอยู่ในแหล่งน้ำที่เคลื่อนไหวช้าในอดีตทางธรณีวิทยา เมื่อถูกสัมผัสที่ผิวดิน หินดินดานจะแตกตัวหรือผุกร่อน ขึ้นอยู่กับปริมาณแร่ธาตุ บางชั้นมีสภาพดินเหนียวลื่นมาก

แรงดันน้ำที่เพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อยตามชั้นเหล่านี้จะทำให้เกิดแผ่นดินถล่ม หินดินดานไม่สามารถซึมผ่านได้มากนัก ดังนั้นอาจใช้เวลานานกว่าแรงดันน้ำจะสูงพอที่จะทำให้เกิดความไม่เสถียร สุดท้ายอาจเกิดจากการรั่วไหลของท่อประปาหรือฤดูฝนที่ยาวนาน

ย่านที่อยู่อาศัยของ Clare Estate ซึ่งเคยพบเห็นดินถล่มในช่วงน้ำท่วมในปี 2565 ถูกสร้างขึ้นบนหินดินดานเหล่านี้ น่าเศร้าที่ นี่ไม่ใช่ครั้งแรกที่เกิดแผ่นดินถล่มที่นี่ สไลด์ในหินดินดานเหล่านี้ได้รับการตรวจสอบตั้งแต่ทศวรรษ ที่ 1930

อีกส่วนหนึ่งของธรณีวิทยาของ eThekwini คือหินทรายของกลุ่ม Natal หินทรายเหล่านี้ผุกร่อนกลายเป็นวัสดุทราย แต่ก็มีชั้นที่มีดินเหนียวอยู่ด้วย แม้ว่าน้ำจะไหลลงสู่ชั้นทรายได้ง่าย แต่ชั้นดินเหนียวอาจถูกกักไว้ได้

ในช่วงที่มีฝนตกหนักอาจทำให้เกิดแรงดันน้ำมากเกินไป ทำให้ทรายกลายเป็นของเหลวจึงไหลเหมือนน้ำ การทบทวนดินถล่มในภูมิภาค eThekwini ระหว่างปี 1971 และ 1991 แสดงให้เห็นว่าเมื่อเหตุการณ์ฝนตกในระยะสั้นเกิน 20% ของปริมาณน้ำฝนเฉลี่ยทั้งปีอาจเกิด ดินถล่ม ได้

ในช่วงน้ำท่วมปี 2022 ปริมาณน้ำฝนตกลงมามากกว่า 300 มม . ในช่วง 4 วัน (9-11 เมษายน 2022) ซึ่งเท่ากับ30% ของปริมาณน้ำฝนเฉลี่ยทั้งปี ซึ่งเกินเกณฑ์การถล่มอย่างชัดเจน สถานการณ์เลวร้ายลงเมื่อพายุเข้าในช่วงปลายฤดูฝนเมื่อพื้นดินอิ่มตัวแล้ว

น่าเศร้าที่บ้านของนิคม KwaNdengezi ใกล้กับ Durban ไม่เหมาะกับพลังแห่งธรรมชาติที่ปล่อยออกมาจากน้ำท่วมในช่วงสามวันดังกล่าว บ้านบางหลังถูกพัดพาไปเมื่อพื้นดินเปิดออก และบางหลังก็อยู่ใกล้แนวน้ำท่วมเกินกว่าจะต้านทานกระแสน้ำที่ไหลบ่าเข้ามาได้

ยูฟ่าสล็อต