به گزارش خبرنگار ایمنا، قاسم خسروی در یک برنامه مجازی در مورد وضعیت فرونشست زمین در ایران و جهان، اظهار کرد: طبق اعلام کارگروه ملی ۲۱ فرونشست زمین و حفاظت از منابع آب زیرزمینی، بیشتر دشت‌های کشور در معرض خطر فرونشست بر اثر برداشت بی‌رویه از ذخایر آب‌های زیرزمینی تشخیص داده شده‌اند. در ایران ۶۰۰ دشت وجود دارد که احتمال می‌رود بیش از نیمی از آنها در معرض نشست باشد. اولین بار در کشور ایران فرونشست در دشت رفسنجان در سال ۴۶ گزارش شد.
وی ادامه داد: بر اساس آمار اعلامی سال‌های اخیر سازمان یونسکو در بررسی فرونشست مناطق جهان، بسیاری از مناطق کشور ایران دارای نرخ متوسط فرونشست است و البته مطالعاتی که در کشور به صورت نقطه‌ای انجام شده بر ثبت رکوردهای بالای فرونشست دلالت دارد. در ایالات متحده سازمان‌های متعدد و بسیار شاخصی در زمینه فرونشست کار کرده‌اند که معروف‌ترین این سازمان‌ها، سازمان زمین‌شناسی آمریکا است.
استادیار گروه مخاطرات محیطی و سیستم اطلاعات مکانی دانشگاه آزاد اسلامی لنجان اصفهان افزود: طبق تعریف سازمان USGS از فرونشست، فروریزش یا نشست زمین به سمت پایین که می‌تواند دارای جابه‌جایی افقی اندکی باشد و طبق تعریف یونسکو فروریزش یا نشست زمین به علل متفاوتی در مقیاس بزرگ و رو به پایین سطح زمین که می‌تواند دارای جابه‌جایی افقی باشد تعریف می‌شود که البته کلمات فروریزش و فرونشست از نظر سرعت وقوع با یکدیگر تفاوت دارند.
شکاف در دشت‌های ایران
وی با تاکید بر شکاف‌های موجود در دشت‌های ایران، اظهار کرد: در سال‌های اخیر در دشت‌های ایران فرونشست دشت‌ها به صورت شکاف‌های ایجاد شده در سطح زمین است که این شکاف‌ها در بسیاری از دشت‌های ایران قابل مشاهده است. فرونشست در مقیاس مکانی بسیار وسیعی اتفاق می‌افتد و معمولاً نمی‌توان آن را مشاهده کرد و غیرمحسوس است، اما درز و شکاف‌ها باعث نمایان شدن آثاری از آن می‌شود.
خسروی ادامه داد: علل ایجاد فرونشست به دو دسته عوامل طبیعی و انسانی تقسیم می‌شوند که عوامل طبیعی شامل انحلال تشکیلات نمکی و آهکی در پی حرکت آب‌های زیرزمینی، ذوب شدن یخ‌ها، تراکم نهشته‌ها، حرکت آرام زمین و خروج گدازه از آتشفشان‌ها و فعالیت‌های تکتونیکی است و علل انسانی آن شامل گسترش شهرها، برداشت و استخراج نفت و گاز، فعالیت‌های معدن‌کاری، برداشت بی‌رویه منابع آبی زیرزمینی، ساخت و سازهای زیرزمینی مانند حفر تونل و شبکه مترو است.
وی با اشاره به غارهای آهکی، اظهار کرد: مناطقی از زمین از جنس آهک است که به آنها کلسیت یا کارست گفته می‌شود. سنگ آهک به برخی مواد حساس بوده و دی‌اکسید کربن موجود در هوا در ترکیب با آب می‌تواند اسید ضعیفی تشکیل دهد که به مرور زمان باعث ایجاد حفره‌های زیادی در سنگ‌ها شود و در ادامه منجر به پدید آمدن غارهای آهکی شده که به آنها کارستی می‌گویند. پدیده‌های کارستی در طول زمان می‌تواند گسترش یافته به یکدیگر بپیوندند و در نتیجه باعث ایجاد حفره‌های عظیم و درنهایت منجر به ریزش و پدیده فرونشست شود.
فراوانی پدیده فروچاله در زاگرس و استان فارس
عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی لنجان اصفهان اضافه کرد: گاهی فرونشست در مقیاسی بزرگ به صورت ناگهانی اتفاق می‌افتد که در این صورت به آن فرو چاله گفته می‌شود. فرونشست به عنوان یک مفهوم عام است و بیشتر ارجاع به حرکت آهسته و کند زمین دارد اما هنگامی که این پدیده با لایه‌های آهکی ترکیب شده، غارهای آهکی را به وجود آورد و می‌تواند پدیده فروچاله را تشکیل دهد. در زاگرس پدیده کارست به صورت گسترده قابل مشاهده است و به همین علت پدیده‌های فروچاله در محدوده استان فارس بسیار مشاهده می‌شود.
خسروی در خصوص تشکیل فروچاله‌ها، تصریح کرد: در ابتدای تشکیل فروچاله‌ها سطح شامل فرورفتگی‌هایی است که این فرورفتگی‌ها در واقع نشان‌دهنده تشکیلات آهکی خورده شده است، اما در مرحله پیشرفته سقف غارها از مقاومت عاجز می‌شود، سقف غارها فرو ریخته و بخش بزرگی از زمین فرو می‌ریزد. فروچاله ممکن است چاله‌ای بسیار عمیق با دهانه‌ای بزرگ باشد اما در منطقه محدودی اتفاق می‌افتد که شاید به اندازه مساحت یک زمین والیبال یا فوتبال است و در حد چند ده متر فرورفتگی، اما هنگامی که صحبت از فرونشست زمین می‌کنیم منطقه‌ای بسیار وسیع در حد یک دشت را در بر می‌گیرد که در حد چند میلی‌متر و چند سانتی‌متر ترک خوردگی دارد و با مرور زمان در سطح زمین نشست می‌کند.
حفر تونل‌ها و متروهای شهری از علل فرونشست زمین
وی با اشاره به معدن‌کاری‌های قدیمی، ادامه داد: برخی اوقات معدن‌کاری‌های قدیمی در برخی از مناطق می‌توانند باعث به وجود آمدن فراز و نشیب‌ها و یا فرورفتگی‌هایی در سطح زمین شوند. در اوایل قرن ۱۹ و ۲۰ به دلیل وابسته بودن صنایع به ذغال سنگ در شهرها و کشورهای اروپایی معادن ذغال سنگ وجود داشت و در نتیجه در برخی مناطق به مرور زمین دچار نشست شده و چاله‌هایی در سطح زمین به وجود آورده‌اند.
عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی لنجان با تاکید بر حفر تونل‌ها و متروهای شهری، گفت: نوع دیگر این عملیات‌ها ساخت و ساز در زیر زمین مانند حفر تونل‌ها یا متروهای شهری است که در بسیاری از شهرهای جهان مانند اصفهان در بسیاری از مناطق باعث فرونشست شده است. در شهر شانگهای چین به دلیل رشد سریع و گسترش مترو بخش‌های بسیاری از زمین دچار فرونشست شد.
دامن زدن گسل‌ها و شکستگی‌ها به فرونشست زمین
وی افزود: گاهی حرکات گسلی باعث ایجاد فراز و نشیب در سطح زمین می‌شود که این گسل‌ها و شکستگی‌های سطح زمین می‌تواند به فرونشست زمین دامن بزند. در سال ۲۰۰۸ آقای اندرسون در دشت کاشمر مطالعه‌ای با استفاده از روش ترازیابی و روش سنجش از راه دور راداری برای سنجش میزان فرونشست دشت کاشمر انجام داد و در نهایت در این تحقیق مدلی ارائه شد که گسل‌ها هنگام تخلیه آبخوان از آب، لایه‌های زمین دچار نشست تحکیمی می‌شوند و با پدیده سطح مواج مواجه می‌شویم.
خسروی اظهار کرد: فرونشست در این مدل به علت تکتونیکی نیست و تنها فرم آن تکرونیک است. این مقاله و مقالاتی از این دست که ارتباط بین خطوط گسلی و تکتونیک فعال را با فرونشست مطالعه می‌کردند در دانشگاه اصفهان برای برخی از دانشجویان دکترا تدریس شد و در نتیجه رساله‌هایی از روی این مسئله نوشته شده و نظریه‌ای مبنی بر اینکه فعالیت گسل‌های فعال باعث پایین و بالا شدن سطح زمین می‌شود مطرح شده که این نظریه بسیار جدید است و هنوز جای کار بسیاری دارد.
وی در خصوص زمین‌های دارای پتانسیل فرونشست، تصریح کرد: محیط‌های زمین‌شناسی از نظر دارا بودن پتانسیل فرونشست به دو دسته سنگ‌های انحلال‌پذیر مانند سنگ‌های آهکی، گچی، نمکی و دشت‌های جوان تحکیم نیافته و رسوبات نیمه تحکیم یافته تقسیم می‌شود که دارای تخلخل بسیاری است که معمولاً توسط آب پر شده و در نتیجه تخلیه آب‌ها می‌تواند منجر به متراکم شدن و در نتیجه تراکم در رسوبات شود و فرونشست اتفاق بیفتد.
فرونشست و تأثیرات اقتصادی و محیطی فراوان
عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی لنجان اصفهان ادامه داد: یکی از دلایلی که کمتر از زلزله به پدیده فرونشست توجه شده تلفات اندک جانی است، این پدیده بسیار کند اما قطعی در منطقه‌ای وسیع اتفاق می‌افتد و با چشم غیرمسلح، بدون اندازه‌گیری دقیق نقشه‌برداری و بدون ترازیابی نمی‌توان آن را مشاهده کرد، همچنین تأثیرات منفی آن بیشتر در حوزه اقتصادی و محیطی در بلندمدت است. فروچاله‌هایی بخصوص در محدوده شهرهای بزرگ مشاهده می‌شود که ماشینی داخل فروچاله سقوط می‌کند. و تأثیرات منفی آن بیشتر تأثیرات اقصادی و محیطی در بلندمدت است.
خسروی برداشت مازاد آب‌های زیرزمینی را متذکر شد و اضافه کرد: از مهم‌ترین عوامل ایجاد فرونشست برداشت مازاد آب‌های زیرزمینی است. اگر رودخانه‌ای خصوصاً در قسمت سرچشمه مانند زاینده‌رود آب از حاشیه به مرکز رودخانه وارد شود، جریان آب از سمت ارتفاعات به سمت رودخانه است و چنانچه پمپی در بخشی از رودخانه وجود داشته باشد با پمپاژ کردن جریان آب معکوس شده و مخروط افت پدید می‌آید. سرعت حرکت آب در محیط متخلخل بسیار کندتر از سرعت حرکت آب در محیط‌های باز است و در نتیجه سطح آب زیرزمینی پایین می‌رود. هرچه سرعت و حجم برداشت آب بیشتر باشد مخروط افت شما بیشتر و بزرگ‌تر می‌شود.
وی با اشاره به تخلیه شدن محیط‌های متخلخل، اظهار کرد: محیط متخلخل در صورت تخلیه شدن آب‌های زیرزمینی حجم زیادی از فضای خالی ایجاد می‌کند، وزن اضافه لایه‌های بالایی باعث فشرده شدن لایه‌های زیرین می‌شود و لایه‌ای از زمین با قطری مشخص در یک بازه زمینی فشرده شده و در نتیجه به آن فرونشست می‌گویند. از نشانه مشاهده این پدیده میله چاه است. جداره چاه که در سطح زمین بوده‌اند در زمان فرونشست خاک در بالای سطح قرار می‌گیرند.
درز و شکاف‌های بسیار گسترده در یزد
عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی لنجان در خصوص برداشت هیدروکربن‌ها، تصریح کرد: برداشتن هیدروکربن‌ها از ذخایر نفتی و گازی نیز می‌تواند باعث فرونشست شود. مخازن هیدروکربن دارای فشار بالایی هستند پس از استخراج، فشاری که از زیر سطح زمین خارج شده با فشار لایه‌های سطح رویی زمین باعث فرونشست زمین می‌شود.
وی ادامه داد: در مناطق از جنس رس، تعقیب رطوبت خاک با تغییر حجم همراه می‌شود و در نتیجه شکاف‌های بسیار عظیمی را می‌توان مشاهده کرد که این موضوع در بسیاری از مناطق ایران قابل ردیابی است. در حومه شهر یزد درز و شکاف‌های بسیار گسترده‌ای قابل مشاهده هستند که مردمان شهر یزد این درز و شکافه‌ها را از چندین دهه قبل می‌شناسند که البته در استان اصفهان نیز چنین شکاف‌هایی وجود دارد.
خسروی افزود: پدیده دیگری که می‌تواند منجر به فرونشست شود، ارگانیزیشن است. هنگامی که در منطقه‌ای شهری در یک دوره زمانی بسیار کوتاه ساختمان‌های بسیار زیادی ایجاد می‌شود، وزن بسیار زیادی را به زمین تحمیل کرده و سپس جمعیت زیادی در آن ساکن شده، فعالیت‌های صنعتی بسیاری در آن رونق گرفته و برداشت آب زیرزمینی در آن مناطق افزایش پیدا می‌کند. با پوشش سطح زمین مانند آسفالت یا ساختمان‌ها نفوذ آب در زمین دچار تغییر می‌شود و به همین علت تعادل آب بهم خورده و با پدیده فرونشست در مقیاس وسیع مواجه می‌شویم.
علامت‌ها و خسارت‌های ناشی از فرونشست زمین
وی قابل شناسایی بودن فرونشست را متذکر شد و گفت: رویداد فرونشست زمین تنها در مواردی قابل شناسایی است که شامل تأثیرگذاری بر مورفولوژی سطحی زمین، تأثیر در تجهیزات و تأسیسات و ایجاد تخریب و خسارت باشند. خسارت‌های ناشی از فرونشست شامل تغییر ناهمسان در ارتفاع سطح زمین و سازه‌های ساخت دست بشر، کج شدن دکل‌های انتقال برق، شکستگی لوله‌های آبرسانی، گسیختگی‌های متعدد سطح زمین، هدر رفتن آب در هنگام آبیاری زمین‌های زراعی و بیابانی در اثر نفوذ آب در محل گسیختگی‌های خطی، ریزش و ایجاد حفره در زمین‌های کشاورزی، کاهش شدید آبدهی چاه‌ها در اثر ریزش خاک، گرانی آب قابل استحصال، شوری آب، تحکیم زمین و کاهش ظرفیت‌های لایه‌های آبدار و بروز سیلاب است.
استادیار گروه مخاطرات محیطی و سیستم اطلاعات مکانی دانشگاه آزاد اسلامی لنجان اصفهان ادامه داد: سیستم‌های محیطی به‌خصوص در مناطق خشک و نیمه خشک از حساسیت بالایی برخوردار است؛ به عبارت دیگر سیستم‌های محیطی و طبیعی قابلیت تغییر در مناطق خشک و نیمه خشک را ندارند و باید محتاطانه با آنها برخورد شود و نمی‌توان صرفاً با داشتن پمپ و مجوز به برداشت آب ادامه داد. کمبود آب و برداشت مازاد منجر به پایین رفتن سطح آب‌های زیرزمینی و پدیده فرونشست می‌شود. هنگامی که پس از چندین سال با یک آبسالی مواجه می‌شویم آب به جای جذب زمین شدن روی سطح زمین جاری شده و باعث سیلاب می‌شود زیرا زمین‌های متخلخل توانایی و قابلیت جذب آب را از دست داده‌اند. هرچه آب بیشتری برداشت شود با فرونشست بیشتری مواجه می‌شویم و زمین قابلیت کمتری برای جذب آب پیدا می‌کند.
خسروی در خصوص نشست غیریکنواخت، اظهار کرد: زمانی که سازه در منطقه‌ای بارگذاری می‌شود وزن میان سازه ساختمان و دیوار متفاوت است و در نتیجه نشستی که در آن منطقه اتفاق می‌افتد تخریب دیوار به وقوع می‌پیوندد. یکی از اتفاقاتی که فرونشست ایجاد می‌کند نشست غیریکنواخت و تخریب سازه‌های انسانی است. همچنین برای مثال وقتی رطوبت سطح زمین را درختی به سمت خود بکشد این بخش از زمین دچار رفتار غیر یکنواخت می‌شود و در نتیجه در سازه شکست ایجاد شده که می‌تواند خسارت‌های بسیار زیادی را به همراه داشته باشد.
وی با تاکید بر اندازه‌گیری فرونشست‌ها، تصریح کرد: اندازه‌گیری فرونشست بر اساس دو مورد مشاهدات محلی مانند شکستگی دیوارها، کج شدن تیرهای چراغ برق و … و مقادیر بریده شدن لوله‌های جدار چاه‌ها انجام می‌گیرد. برای اندازه‌گیری فرونشست و پایش آن روش‌های متعددی وجود دارد که شامل سنجش از دور (GPS و D-inSAR)، پایش هیدرولوژِیکی یعنی مقایسه تراز آب‌های زیرزمینی با فرونشست سطح زمین و شیوه‌های هیدرولوژیکی است.
صنعتی شدن و رشد شهرنشینی فرونشست را به اوج می‌رساند
عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی لنجان اصفهان ادامه داد: GPS هایی که برای برای اندازه‌گیری فرونشست مورد استفاده قرار می‌گیرند دارای دقت بسیار بالایی است، اما دارای معایبی همچون هزینه زیاد در نصب و استقرار ایستگاه دائم، آسان نبودن تعیین دامنه و گستره فرونشست و نابسامانی در دوره زمانی پایش به علت تغییر در بودجه و اعتبارات سالانه است.
خسروی در خصوص تداخل سنجی تفاضلی راداری، تصریح کرد: تداخل سنجی تفاضلی راداری D-inSAR از روش‌های نوینی است که طی دهه ۱۹۹۰ مطرح شده است. از داده‌های ماهواره‌ای با قابلیت تکرار استفاده می‌شود و یکی از دقیق‌ترین و کم هزینه‌ترین روش‌های سنجش از راه دور است که امکان بررسی فرونشست در تمام محدوده مورد بررسی و پایش در تمام نقاط مورد بررسی در دوره‌های زمانی مختلف را می‌دهد.
وی با اشاره به کهن‌ترین فرونشست شناخته شده، ادامه داد: خطر فرونشست زمین بر اثر افت سطح آب در بین سال‌های ۱۹۵۰ تا ۱۹۷۰ همزمان با صنعتی شدن و رشد شهرنشینی به اوج خود رسید که کهن‌ترین فرونشست شناخته شده در ایالت آلامبای ایالات متحده به سال ۱۹۰۰ باز می‌گردد. سازمان یونسکو یک کارگروه با نام IHP تشکیل داده که روی پدیده فرونشست کار می‌کردند و بررسی تفضیلی را روی ۴۲ فرونشست در ۱۵ کشور جهان انجام داده‌اند. نتیجه تمام مطالعات انجام شده منجر به کنترل شدید مصرف آب، تزریق آب به سفره‌های زیرزمینی برای جبران برداشت مازاد آب‌های زیرزمینی و تغییر الگوی مصرف شد که در بسیاری از کشورها سرعت فرونشست و نرخ آن کاهش یافته است.
عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی لنجان با تاکید بر نرخ متوسط فرونشست در جهان، گفت: مجامع بین‌المللی متوسط نرخ فرونشست در سال را حدود چهار میلی‌متر اعلام کرده‌اند. دشت مشهد در سال ۸۷ حدود ۲۵ سانتی‌متر، نیشابور ۱۲، کاشمر ۳۰، زرند ۲۵، دشت رفسنجان ۳۰، دشت گلپایگان ۱۲، قزوین ۲۴، ساوجبلاغ ۲۲، دشت تهران ۱۷ و دشت ورامین ۱۲ سانتی متر در سال نقطه نشست زمین داشته است و صحبتی از دشت‌های اصفهان در سال ۷۸ نبوده است.
تهران و اصفهان دارای بالاترین و بحرانی‌ترین فرونشست
وی افزود: همیشه گمان اینکه در مناطق ایران مرکزی به دلیل خشکی مناطق، شهروندان ناچار به برداشت آب زیرزمینی هستند و کم انجام شدن جایگزینی آنها به دلیل کم بودن متوسط بارندگی‌ها وجود داشته است. اما در سال‌های اخیر در مناطقی فرونشست دیده می‌شود که نرخ بارش بسیار بالایی دارد مانند دشت خان میرزا با متوسط بارندگی ۶۵۰ میلی‌متر. اگر خشک بودن ایران مرکزی توجیهی برای برداشت مازاد آب زیرزمینی بوده امروزه در مناطق با بارندگی متوسط سالانه بالا به دلیل عدم مدیریت صحیح بر آبخوان‌ها و عدم نظارت کافی با پدیده مخرب فرونشست مواجه هستیم.
خسروی اظهار کرد: طبق گزارش سازمان زمین‌شناسی سالانه ۳۶ سانتی‌متر در برخی از نقاط تهران به خصوص در دشت‌های غرب، ورامین و جنوب غرب شاهد فرونشست بوده‌ایم. میزان نشست استان تهران از همه جهان بیشتر است یعنی فرونشست در تهران حدود ۹۰ برابر حد بحرانی است و در استان اصفهان در دشت مهیار، منطقه کلاه غازی، فرودگاه اصفهان، کاشان و طاهرآباد نیز با پدیده فرونشست روبه‌رو هستیم.
تأثیر عوامل درونی بر فرونشست استان یزد
وی در خصوص عوامل درونی فرونشست در استان یزد، تصریح کرد: مطالعه فرونشست در ایران در دشت سیرجان، زرند کرمان و لردگان انجام شده که علت آن تخلیه آب‌های زیرزمینی و افت شدید سطح آب بوده است. در منطقه اردکان یزد عوامل درونی مانند تجمع آب در مکان‌های خاص به دلیل شیب بسیار کم زمین، وجود حفره‌های لوله‌ای حاصل از پوسیدگی ریشه گیاهان، دانه‌بندی خاک‌های تشکلی دهنده زمین و رمبنده بودن خاک منطقه باعث فرونشست زمین شده است.
استادیار گروه مخاطرات محیطی و سیستم اطلاعات مکانی دانشگاه آزاد اسلامی لنجان اصفهان اضافه کرد: مدیریت مقابله با فرونشست زمین بر سه اصل تشخیص، پایش و برنامه‌ریزی استوار است. فرآیند تشخیص بر پایه داده‌های حاصل از چاه‌پیمایی، آزمون‌های ژئوفیزیکی، داده‌های زمین‌شناسی، آزمون‌های ژئوتکنیکی برای اندازه‌گیری میزان نشست خاک، تخلخل مفید و پتانسیل تراکم‌پذیری آن است.
راهکارهای مقابله با فرونشست زمین چیست؟
خسروی راه‌های مقابله با فرونشست را متذکر شد و اضافه کرد: راه‌های مقابله با فرونشست اصلاح روش‌های مدیریتی شامل جلوگیری از فعالیت‌های استفاده کنندگان غیرمجاز، جلوگیری از حفر چاه‌های غیرمجاز، محدود کردن صدور مجوز حفر چاه، نصب کنتورهای هوشمند بر روی چاه‌ها و جلوگیری از اضافه برداشت، توسعه آبیاری‌های تحت فشار و افزایش راندمان آبیاری، حفاظت از سفره و تغذیه مصنوعی، تهیه الگوی کشت بهینه، تصفیه و استفاده مجدد از فاضلاب و پسماندها است.
وی ادامه داد: برای مدیریت این پدیده نخبگان اجرایی و سیاسی نیازمند سه اصل دانش کافی، توانایی و اراده هستند و باید روی این مسئله اشراف کامل داشته باشند. فرونشست در صورتی که در مراحل اولیه با استفاده از تعادل‌بخشی کنترل شود تا حدی از وقوع آن جلوگیری می‌شود که البته افراد در موضوع جلوگیری از فرونشست با یکدیگر اختلاف نظر دارند.
نظر شما