Плотины в Соединённых Штатах могут быть в худшем состоянии, чем предполагалось ранее. По данным Ассоциации должностных лиц по безопасности плотин (Association of State Dam Safety Officials), по состоянию на 2024 год более 16 700 плотин по всей стране классифицируются как плотины с высоким потенциалом опасности.
Более 2500 из этих плотин находятся в плохом состоянии. Однако благодаря использованию новой радиолокационной технологии учёные из Виргинского политехнического института (Virginia Tech) выявляют плотины по всей территории США, у которых может быть скрытая от глаз инспекторов разрушающаяся инфраструктура.
Хотя исследования по использованию радиолокационных технологий для выявления повреждённых плотин находятся на предварительной стадии, геолог Мохаммад Хоррами из Виргинского политехнического института и его команда надеются объединить полученные данные с другими общедоступными данными для создания общенациональной базы данных плотин, их рисков наводнений и сообществ, которые могут пострадать от них.
Хоррами представил результаты во время устного доклада об аналитике и данных для повышения устойчивости на ежегодном собрании Американского геофизического союза (AGU) в 2025 году в Новом Орлеане, штат Луизиана, которое проходило 15–19 декабря.
Согласно Национальному реестру плотин, большинство современных плотин в Соединённых Штатах были построены во время строительного бума 1950-х и 1960-х годов, что делает средний возраст плотины 61 год. Когда плотины по всей стране начали разрушаться, Хоррами понял, что может помочь политикам сосредоточить их ограниченное финансирование.
«Сложно решить проблему всех этих плотин, — сказал Хоррами. — Если вы не можете одновременно финансово позаботиться обо всех них, мы можем определить приоритетные плотины».
Хотя за плотинами обычно ведётся мониторинг на предмет повреждений и общего состояния, инструменты для понимания стабильности конструкции под плотиной ограничены. Поэтому команда Виргинского политехнического института разработала новый способ мониторинга структурной целостности крупных плотин по всей территории США без выезда на место.
Используя данные интерферометрического радара с синтетической апертурой с спутника Sentinel-1, Хоррами изучил, как участки плотин с высоким риском медленно погружались в землю в течение 10-летнего периода.
Команда сосредоточилась на гидроэлектростанциях высотой 15 метров и выше, поскольку эти плотины могут оказать наиболее серьёзное воздействие в случае их разрушения — не только на сообщества, расположенные ниже по течению, но и на огромные объёмы инфраструктуры, которые они могут обеспечить электроэнергией.
То, что они обнаружили, шокировало их: многие плотины, которые должны были быть стабилизированы, всё ещё погружались, что потенциально влияло на структуру плотины.
«Я хочу подчеркнуть, что это предварительный результат, — сказал Манучехр Ширзаей, геолог из Виргинского политехнического института и соавтор исследования. — Нам нужно провести дальнейший анализ, чтобы получить конкретный ответ. Но некоторые наблюдения могут свидетельствовать о том, что некоторые из этих инфраструктур подвергаются внутренней деградации».
В одной из плотин в Северной Каролине команда подтвердила то, что уже предполагали другие инспекции — плотина медленно погружалась с северной стороны, растрескивая бетон конструкции и угрожая безопасности города Роанок-Рэпидс, расположенного ниже неё.
Используя свою новую возможность удалённого осмотра плотин, Хоррами и его команда объединили радиолокационные снимки со структурными данными плотин, чтобы понять, какой риск представляет каждая из них.
Наложив эти данные на данные переписи населения США, Национальный индекс рисков Федерального агентства по чрезвычайным ситуациям (FEMA) и зоны затопления Федерального агентства по чрезвычайным ситуациям (FEMA), они обнаружили, что многие из наиболее повреждённых плотин могут разрушить множество социально уязвимых сообществ в стране. У этих сообществ может быть ограниченная готовность к чрезвычайным ситуациям, отсутствие планов действий в чрезвычайных ситуациях или ресурсов в случае наводнения.
Хотя в современную эпоху в Соединённых Штатах ещё не было массовых разрушений плотин, команда Хоррами надеется предотвратить подобную трагедию. Если любая из этих крупных гидроэлектростанций выйдет из строя, «Это будет катастрофа», — сказал Хоррами.
И не только для сообществ, затопленных наводнением, добавляет Ширзаей, «Некоторые из плотин фактически служат дополнительным буфером для воды, используемой в сельском хозяйстве и для производства электроэнергии. Эти плотины могут создать волновой эффект в случае их выхода из строя, что может повлиять на национальную экономику».
Старение инфраструктуры в Соединённых Штатах усугубляется угрозой, которую инженеры 1960-х годов не могли предвидеть: изменение климата. Интенсивные дожди начали подталкивать плотины к краю, заставляя их удерживать всё больше и больше воды за гораздо более короткие промежутки времени.
Но у сообществ всё ещё есть много возможностей, утверждает Хоррами. Ссылаясь на статью 2025 года, он отметил, что значительная часть отказов плотин происходит из-за отсутствия технического обслуживания или плохого управления. Поэтому «почти 40–50% [риска плотин] — это то, что в наших руках».
«Следующий шаг — создать эти динамические модели рисков, которые можно будет регулярно обновлять, используя данные, которые мы производим», — сказал Ширзаей. Команда намерена создать интерактивную карту с текущими и будущими данными о плотинах США, находящихся в зоне риска, доступную как для общественности, так и для политиков.