فرونشست وپيامد هاى نامطلوب آن در جهان و ايران

شرح مختصر :

رشد جمعيت همراه با گسترش بى رويه بهره بردارى از آب در مقاصد کشاورزى وصنعت، با اثرات نامطلوب زيادى درجنبه هاى کمى و کيفى منابع آب همراه بوده است.

شرح کامل:

مقدمه

 رشد جمعيت همراه با گسترش بى رويه بهره بردارى از آب در مقاصد کشاورزى وصنعت، با اثرات نامطلوب زيادى درجنبه هاى کمى و کيفى منابع آب همراه بوده است.

بدين ترتيب بر جامعه امروزى لازم است که از استفاده بى رويه از منابع طبيعى به ويژه آب دست برداشته ، به سوى استفاده عقلانى و مديريت پايدار بهره بردارى از منابع آب روى آورد.

افزايش روز  افزون  بهره بردارى  از آب هاى  زير زمينى  بويژه در حوضه هايى که با نهشته هاى آبرفتى ، دريايى کم عمق يا درياچه اى تحکيم نيافته  (Unconsolidated) انباشته گشته اند ، به نشست(Subsidence)  و يا فرو ريزش سطح زمين مى تواند منجر شود.

طبق تعريف انستيتو زمين شناسى ايالات متحده ، پديده فرونشست زمين شامل فروريزش يا نشست  رو به پائين سطح زمين است که مى تواند داراى بردار جابجايى افقى اندک باشد. حرکت از نظر شدت ، وسعت و ميزان مناطق درگير محدود نمى باشد و فرونشست مى تواند در اثر پديده هاى طبيعى زمين شناختى مانند انحلال ، آب شدگى يخها و تراکم نهشته ها ، حرکات آرام پوسته و خروج گدازه  از پوسته جامد زمين و يا فعاليتهاى انسانى نظير معدنکارى ، برداشت آبهاى زيرزمينى و يا نفت ايجاد شود.

از نظر يونسکو اين پديده عبارت است از فروريزش يا نشست سطح زمين که به علتهاى متفاوتى در مقياس بزرگ روى مى دهد. به طورمعمول اين اصطلاح به حرکات قائم رو به پايين سطح زمين که مى تواند با بردار اندک افقى همراه باشد ، گفته مى شود. پديده يادشده، زمين لغزه ها(Landslide) را بدليل اينکه حرکت آنها داراى بردار افقى قابل توجهى مى باشد وهمچنين نشست(settlement) در خاکهاى دستى را شامل نمى شود.

محيطهاى زمين شناختى داراى پتانسيل فرونشست

رويداد فرونشست بطور معمول در دو محيط و سازوکار مختلف امکان پذير است :

1-  سنگهاى انحلال پذير (سنگ آهک ، دولوميت ، گچ و نمک ) که توسط نهشته هاى تحکيم نيافته مدفون شده اند  ، يا فروچاله هاى کهن پر شده با نهشته هاى تحکيم نيافته که فشار هيدرواستاتيکى رو به بالا آب زيرزمينى در نگهدارى آنها موثر است.

 2-نهشته هاى جوان تحکيم نيافته و رسوبات آوارى نيمه تحکيم يافته  با تخلخل بالا که در زير نهشته هاى آبرفتى ، درياچه اى و يا نهشته هاى دريايى کم عمق واقع شده اند. بطور معمول چنين محيطهايى شامل آبخوانهاى بسته يا نيمه بسته  ماسه اى يا شنى( با تراوايى بالا و تراکم پذيرى پايين)  همراه با ميان لايه هاى رسى ( با تراوايى قائم کم و تراکم پذيرى بالا) است که تحت تنشهاى بکر (Virgin  Stress) مى باشند.

خطرهاى زمين شناختى مرتبط با فرونشست

فرونشستو شکافهاى زمين (Fissure) که به آهستگى و به تدريج گسترش مى يابند شايد همان تاثير خطرهاى ناگهانى و فاجعه بار مانند سيل و زلزله را نداشته باشد. در منطقه در حال فرونشست شايد خرابى به ميزان گسترده مشاهده نشده، حتى آثار سطحى حاصل از آن نيز براحتى قابل تشخيص نباشد. با اين وجود بطور معمول خسارتهاى ناشى از فرونشست ها و شکافهاى  زمين  ترميم  ناپذير ، پر هزينه  و مخرب  مى باشند .  به عنوان نمونه  فرونشستها  مى توانند به تخريب سيستمهاى آبيارى و خاکهاى حاصلخيز کشاورزى ( با پايين آوردن تخلخل آنها ) منجر شوند . خسارت به چاهها در منطقه هاى فرونشست روستايى و شهرى به طور کامل متداول بوده ، موجب خرابى چاهها و ايجاد پديده اى مى شود که در اصطلاح به آن رشد چاهها مى گويند. در اين پديده بنظر ميرسد که لوله چاه از سطح زمين بالا آمده،در حالى که لوله ثابت بوده و اين سطح زمين است که پايين رفته است .

 مناطق شهرى به دليل تراکم جمعيت ، ساختمانها و شريان هاى حياتى به طور ويژه آسيب پذيرتر مى باشند . اين پديده مى تواند به خيابانها، پل‌ها و بزرگراهها آسيب زده ، خطوط آبرسانى ، گاز و فاضلاب را مختل کرده ، به پى ساختمانها آسيب رسانده ، موجب ترک در آنها گردد . در اين حالت سازه هايى که وسعت زيادتر و ارتفاع بيشترى دارند آسيب پذيرترند .به عنوان نمونه خطوط راه آهن ، سدهاى خاکى ، تصفيه خانه ها و کانالها ازآسيب پذيرى زيادترى برخوردار هستند. به طور کلى هر سازه اى که در مسير شکل گيرى شکاف يا فروچاله(Sinkhole) واقع شده باشد، در معرض آسيب بيشترى قرار دارد.

    پديده فرونشست با ايجاد تغيير در وضعيت توپوگرافى منطقه مى تواند سبب بروز تغييرات چشمگيرى در هيدرولوژى منطقه شود . به عنوان مثال در اين مناطق ممکن است‌ سيلاب‌هاى عظيم و مخربى بوقوع بپيوندد در حالى که قبل از ايجاد فرونشست از هيچ سابقه اى بر خوردار نبوده است . از سوى ديگر اين پديده مى تواند با ايجاد تغيير در وضعيت زمين آبشناختى منطقه از قبيل جهت و سرعت جريان آب زير زمينى ، بيلان آب زير زمينى و غيره نتيجه هاى ناهنجار بيشترى در پى داشته باشد.

با توجه به آنچه گفته شده شايد بتوان خسارت هاى ناشى از رخداد فرونشست و پديده هاى پيرو آن را به شرح زير خلاصه نمود:

1-    تغيير ناهمسان در ارتفاع و شيب رودخانه ها ، آبراهه ها و سازه هاى انتقال آب

2-  شکست و يا بيرون زدگى لوله جدار چاه ها در نتيجه تنش هاى تراکمى ناشى از تراکم آبخوان ها و ايجاد اختلال در بهره بردارى از منابع آب زير زمينى

3-  پيشروى امواج در مناطق پست ساحلى

4- کاهش برگشت ناپذير تمام يا بخشى از مخزن آب زير زمينى در نتيجه از بين رفتن يا کاهش تخلخل مفيد نهشته ها

5-  کاهش ميزان نفوذ پذيرى سطحى و پيرو آن  گسترش پهنه هاى بيابانى و سيلابى

6-   کاهش بازدهى يا ايجاد تخريب در شريان هاى حياتى و سازه هاى مهم

تاريخچه بررسى فرو نشست در جهان :

    بر اساس اطلاعات کارگروه فرونشست در سازمان يونسکو   (IHP)قديمى ترين فرونشست شناخته شده در ايالت آلاباما ى ايالات متحده در سال1900 ميلادى بوقوع پيوسته است . اساس مطالعات اين کار گروه بررسيهاى تفضيلى بر روى 42فرونشست در 15کشور جهان بوده است . از حدود سال 1965 ، يونسکو اولين برنامه جهانى خود را براى چرخه هاى آبشناختى تحت عنوان دهه جهانى آبشناسى آغاز نمود که در سالهاى بعد مطالعه فرونشستها به يکى از موضوعهاى اصلى آن تبديل گشت . در آوريل 1975 گروه کارى فرونشست در پاريس شکل گرفت که اساس کار آن بررسى ارتباط اين پديده  با آبهاى زير زمينى بود .

   از آن تاريخ تا به امروز  بررسى هاى بيشترى در اين زمينه در کشور هاى پيشرفته به ويژه در ايالات متحده و ژاپن انجام شده است که نتيجه آن کنترل شديد مصرف آب و تغيير در الگوى مصرف و توقف فرونشست ها در بسيارى از موارد بوده است . در اين بررسى ها از روشها وتکنيکهاى جديد مانند سيستمهاى مکان يابى جغرافيايى پيشرفته  (GPS) ، رادار(SAR & InSAR ) براى مکان يابى فرونشستها به صورت گسترده اى استفاده شده که نمونه آن در زير ارائه گرديده است.

راهکارهاى مقابله با فرونشست :

    فرونشستها و پيامدهاى ناخوشايند آن، شوربختانه سرشتى بازگشت ناپذير دارند و به سختى مى توان آنها را کند و مهار نمود . شالوده هر پروژه ملى براى رويارويى با خطر فرونشست بر سه اصل پيش بينى ، تشخيص و پايش(Monitoring) استوار است که  مديريت درست منابع آب ، نقش کليدى در جلوگيرى از رخداد اين پديده دارد . فرآيند پيش بينى و تشخيص بر پايه داده هاى حاصل از  چاه پيمايى ، آزمون هاى  ژئوفيزيکى  و داده هاى زمين شناسى مهندسى و ژئوتکنيکى براى پيش بينى و اندازه گيرى ميزان نشست خاک و تخلخل مفيد  و پتانسيل تراکم پذيرى آن مى باشد . از سوى ديگر همانگونه که بيان گرديد پايش ، مکان يابى و اندازه گيرى ميزان فرونشست مى تواند با روش هاى نوين نقشه بردارى و دورسنجى انجام پذيرد .

تاريخچه مطالعه فرونشست در کشور :

    با توجه به مصرف بى رويه آب در سطح کشور و داده هاى پراکنده مربوط به پايين آمدن سطح آب زير زمينى در کشور ، تشخيص اينکه فرونشستها و پيامد هاى حاصل از آن  به پديده اى مشکل ساز در کشور تبديل گشته، کار دشوارى نيست . بررسى هاى موردى در بخش هاى مختلف کشور نيز نمايانگر اين امر مى باشد . سازمان زمين شناسى کشور به عنوان مسئول  بررسى مخاطرات زمين شناختى کشور پيشگام در مطالعه اين پديده و خطرهاى وابسته به آن در کشور بوده است . در ادامه برخى از بررسى هاى موردى انجام گرفته در اين زمينه اشاره شده است .

-    دشت رفسنجان ،مشهدو کرمان که بسيارى از آثار پديده فرونشست در آن ديده شده است و اولين گزارش اين سازمان تحت عنوان " مطالعات فروريزش زمين در شمال غرب کرمان " در سال 1377 تهيه شده است .

-    دشت کبودرآهنگ و فامنين در استان همدان که فروچالهاى متعددى در اين دشت ديده شده و روند شکل گيرى آنها حتى نيروگاه شهيد مفتح را تهديد مى نمايد و گزارش آن تحت عنوان" بررسى ساز و کار فرونشستها و خطرات ناشى از آن در دشت کبودر آهنگ ، فامنين و همه کسى " که در سال 1381  تهيه شده است .

-    دشت معين آباد ورامين در استان تهران که در آن شکاف زمين به طول4/2 کيلومتر در منطقه مشاهده شد که حتى تا امروز شکافهايى به موازات آن در حال شکل گيرى است و روند گسترش آن خطوط نيرو را تهديد مى نمايد و گزارش آن تحت عنوان " بررسى مکانيسم و علل تشکيل شکافهاى زمين در منطقه معين آباد ورامين " در سال 1383 تهيه شده است .

-   دشت نظر آباد در استان تهران که بعضى از آثار فرونشست بصورت بالا آمدن لوله چاهها از سطح زمين و ماسه دهى چاهها مشاهده گرديده است و مطالعات تکميلى قرار است در اين منطقه صورت پذيرد . گزارش مقدماتى آن تحت عنوان " بررسى علت ماسه دهى و شکست لوله جدار چاههاى آب در محدوده شهرستان نظر آباد " در سال 1383 تهيه شده است .

-  در جنوب باختر  تهران بزرگ اندازه گيرى هاى سازمان نقشه بردارى کشور نشستى  به ميزان حدود يک و نيم متر را در 9 سال گذشته در منطقه 18 و  19 شهردارى نشان مى دهد . مطالعات سازمان زمين شناسى کشور بزودى در اين مورد آغاز خواهد شد .

بر اساس بررسى هاى صورت پذيرفته ، شواهدى در دست است که نشان مى دهد اين پديده در دشت هاى ديگر ايران  چون اراک ، نهاوند ، خمين ، گلپايگان ،نطنز ،يزد و ابر کوه در حال شکل گيرى است. اين موارد نمايانگر آن است که بازنگرى و تغيير در استراتژى مديريت منابع آب ايران در توسعه پايدار کشور اجتناب ناپذير مى باشد.