فرونشست وپیامد هاى نامطلوب آن در جهان و ایران

توضیحات

    مقدمه  رشد جمعیت همراه با گسترش بى رویه بهره بردارى از آب در مقاصد کشاورزى وصنعت، با اثرات نامطلوب زیادى درجنبه هاى کمى و کیفى منابع آب همراه بوده است. بدین ترتیب بر جامعه امروزى لازم است که از استفاده بى رویه از منابع طبیعى به ویژه آب دست برداشته ، به سوى استفاده عقلانى و مدیریت پایدار بهره بردارى از منابع آب روى آورد. افزایش روز  افزون  بهره بردارى  از آب هاى  زیر زمینى  بویژه در حوضه هایى که با نهشته هاى آبرفتى ، دریایى کم عمق یا دریاچه اى تحکیم نیافته  (Unconsolidated) انباشته گشته اند ، به نشست(Subsidence)  و یا فرو ریزش سطح زمین مى تواند منجر شود. طبق تعریف انستیتو زمین شناسى ایالات متحده ، پدیده فرونشست زمین شامل فروریزش یا نشست  رو به پائین سطح زمین است که مى تواند داراى بردار جابجایى افقى اندک باشد. حرکت از نظر شدت ، وسعت و میزان مناطق درگیر محدود نمى باشد و فرونشست مى تواند در اثر پدیده هاى طبیعى زمین شناختى مانند انحلال ، آب شدگى یخها و تراکم نهشته ها ، حرکات آرام پوسته و خروج گدازه  از پوسته جامد زمین و یا فعالیتهاى انسانى نظیر معدنکارى ، برداشت آبهاى زیرزمینى و یا نفت ایجاد شود. از نظر یونسکو این پدیده عبارت است از فروریزش یا نشست سطح زمین که به علتهاى متفاوتى در مقیاس بزرگ روى مى دهد. به طورمعمول این اصطلاح به حرکات قائم رو به پایین سطح زمین که مى تواند با بردار اندک افقى همراه باشد ، گفته مى شود. پدیده یادشده، زمین لغزه ها(Landslide) را بدلیل اینکه حرکت آنها داراى بردار افقى قابل توجهى مى باشد وهمچنین نشست(settlement) در خاکهاى دستى را شامل نمى شود.   محیطهاى زمین شناختى داراى پتانسیل فرونشست رویداد فرونشست بطور معمول در دو محیط و سازوکار مختلف امکان پذیر است : 1-  سنگهاى انحلال پذیر (سنگ آهک ، دولومیت ، گچ و نمک ) که توسط نهشته هاى تحکیم نیافته مدفون شده اند  ، یا فروچاله هاى کهن پر شده با نهشته هاى تحکیم نیافته که فشار هیدرواستاتیکى رو به بالا آب زیرزمینى در نگهدارى آنها موثر است.   2-نهشته هاى جوان تحکیم نیافته و رسوبات آوارى نیمه تحکیم یافته  با تخلخل بالا که در زیر نهشته هاى آبرفتى ، دریاچه اى و یا نهشته هاى دریایى کم عمق واقع شده اند. بطور معمول چنین محیطهایى شامل آبخوانهاى بسته یا نیمه بسته  ماسه اى یا شنى( با تراوایى بالا و تراکم پذیرى پایین)  همراه با میان لایه هاى رسى ( با تراوایى قائم کم و تراکم پذیرى بالا) است که تحت تنشهاى بکر (Virgin  Stress) مى باشند. خطرهاى زمین شناختى مرتبط با فرونشست فرونشستو شکافهاى زمین (Fissure) که به آهستگى و به تدریج گسترش مى یابند شاید همان تاثیر خطرهاى ناگهانى و فاجعه بار مانند سیل و زلزله را نداشته باشد. در منطقه در حال فرونشست شاید خرابى به میزان گسترده مشاهده نشده، حتى آثار سطحى حاصل از آن نیز براحتى قابل تشخیص نباشد. با این وجود بطور معمول خسارتهاى ناشى از فرونشست ها و شکافهاى  زمین  ترمیم  ناپذیر ، پر هزینه  و مخرب  مى باشند .  به عنوان نمونه  فرونشستها  مى توانند به تخریب سیستمهاى آبیارى و خاکهاى حاصلخیز کشاورزى ( با پایین آوردن تخلخل آنها ) منجر شوند . خسارت به چاهها در منطقه هاى فرونشست روستایى و شهرى به طور کامل متداول بوده ، موجب خرابى چاهها و ایجاد پدیده اى مى شود که در اصطلاح به آن رشد چاهها مى گویند. در این پدیده بنظر میرسد که لوله چاه از سطح زمین بالا آمده،در حالى که لوله ثابت بوده و این سطح زمین است که پایین رفته است .     مناطق شهرى به دلیل تراکم جمعیت ، ساختمانها و شریان هاى حیاتى به طور ویژه آسیب پذیرتر مى باشند . این پدیده مى تواند به خیابانها، پل‌ها و بزرگراهها آسیب زده ، خطوط آبرسانى ، گاز و فاضلاب را مختل کرده ، به پى ساختمانها آسیب رسانده ، موجب ترک در آنها گردد . در این حالت سازه هایى که وسعت زیادتر و ارتفاع بیشترى دارند آسیب پذیرترند .به عنوان نمونه خطوط راه آهن ، سدهاى خاکى ، تصفیه خانه ها و کانالها ازآسیب پذیرى زیادترى برخوردار هستند. به طور کلى هر سازه اى که در مسیر شکل گیرى شکاف یا فروچاله(Sinkhole) واقع شده باشد، در معرض آسیب بیشترى قرار دارد.     پدیده فرونشست با ایجاد تغییر در وضعیت توپوگرافى منطقه مى تواند سبب بروز تغییرات چشمگیرى در هیدرولوژى منطقه شود . به عنوان مثال در این مناطق ممکن است‌ سیلاب‌هاى عظیم و مخربى بوقوع بپیوندد در حالى که قبل از ایجاد فرونشست از هیچ سابقه اى بر خوردار نبوده است . از سوى دیگر این پدیده مى تواند با ایجاد تغییر در وضعیت زمین آبشناختى منطقه از قبیل جهت و سرعت جریان آب زیر زمینى ، بیلان آب زیر زمینى و غیره نتیجه هاى ناهنجار بیشترى در پى داشته باشد. با توجه به آنچه گفته شده شاید بتوان خسارت هاى ناشى از رخداد فرونشست و پدیده هاى پیرو آن را به شرح زیر خلاصه نمود: 1-    تغییر ناهمسان در ارتفاع و شیب رودخانه ها ، آبراهه ها و سازه هاى انتقال آب 2-  شکست و یا بیرون زدگى لوله جدار چاه ها در نتیجه تنش هاى تراکمى ناشى از تراکم آبخوان ها و ایجاد اختلال در بهره بردارى از منابع آب زیر زمینى 3-  پیشروى امواج در مناطق پست ساحلى 4- کاهش برگشت ناپذیر تمام یا بخشى از مخزن آب زیر زمینى در نتیجه از بین رفتن یا کاهش تخلخل مفید نهشته ها 5-  کاهش میزان نفوذ پذیرى سطحى و پیرو آن  گسترش پهنه هاى بیابانى و سیلابى 6-   کاهش بازدهى یا ایجاد تخریب در شریان هاى حیاتى و سازه هاى مهم   تاریخچه بررسى فرو نشست در جهان :     بر اساس اطلاعات کارگروه فرونشست در سازمان یونسکو   (IHP)قدیمى ترین فرونشست شناخته شده در ایالت آلاباما ى ایالات متحده در سال1900 میلادى بوقوع پیوسته است . اساس مطالعات این کار گروه بررسیهاى تفضیلى بر روى 42فرونشست در 15کشور جهان بوده است . از حدود سال 1965 ، یونسکو اولین برنامه جهانى خود را براى چرخه هاى آبشناختى تحت عنوان دهه جهانى آبشناسى آغاز نمود که در سالهاى بعد مطالعه فرونشستها به یکى از موضوعهاى اصلى آن تبدیل گشت . در آوریل 1975 گروه کارى فرونشست در پاریس شکل گرفت که اساس کار آن بررسى ارتباط این پدیده  با آبهاى زیر زمینى بود .    از آن تاریخ تا به امروز  بررسى هاى بیشترى در این زمینه در کشور هاى پیشرفته به ویژه در ایالات متحده و ژاپن انجام شده است که نتیجه آن کنترل شدید مصرف آب و تغییر در الگوى مصرف و توقف فرونشست ها در بسیارى از موارد بوده است . در این بررسى ها از روشها وتکنیکهاى جدید مانند سیستمهاى مکان یابى جغرافیایى پیشرفته  (GPS) ، رادار(SAR & InSAR ) براى مکان یابى فرونشستها به صورت گسترده اى استفاده شده که نمونه آن در زیر ارائه گردیده است. راهکارهاى مقابله با فرونشست :     فرونشستها و پیامدهاى ناخوشایند آن، شوربختانه سرشتى بازگشت ناپذیر دارند و به سختى مى توان آنها را کند و مهار نمود . شالوده هر پروژه ملى براى رویارویى با خطر فرونشست بر سه اصل پیش بینى ، تشخیص و پایش(Monitoring) استوار است که  مدیریت درست منابع آب ، نقش کلیدى در جلوگیرى از رخداد این پدیده دارد . فرآیند پیش بینى و تشخیص بر پایه داده هاى حاصل از  چاه پیمایى ، آزمون هاى  ژئوفیزیکی  و داده هاى زمین شناسى مهندسى و ژئوتکنیکى براى پیش بینى و اندازه گیرى میزان نشست خاک و تخلخل مفید  و پتانسیل تراکم پذیرى آن مى باشد . از سوى دیگر همانگونه که بیان گردید پایش ، مکان یابى و اندازه گیرى میزان فرونشست مى تواند با روش هاى نوین نقشه بردارى و دورسنجى انجام پذیرد .   تاریخچه مطالعه فرونشست در کشور :     با توجه به مصرف بى رویه آب در سطح کشور و داده هاى پراکنده مربوط به پایین آمدن سطح آب زیر زمینى در کشور ، تشخیص اینکه فرونشستها و پیامد هاى حاصل از آن  به پدیده اى مشکل ساز در کشور تبدیل گشته، کار دشوارى نیست . بررسى هاى موردى در بخش هاى مختلف کشور نیز نمایانگر این امر مى باشد . سازمان زمین شناسى کشور به عنوان مسئول  بررسى مخاطرات زمین شناختى کشور پیشگام در مطالعه این پدیده و خطرهاى وابسته به آن در کشور بوده است . در ادامه برخى از بررسى هاى موردى انجام گرفته در این زمینه اشاره شده است . -    دشت رفسنجان ،مشهدو کرمان که بسیارى از آثار پدیده فرونشست در آن دیده شده است و اولین گزارش این سازمان تحت عنوان " مطالعات فروریزش زمین در شمال غرب کرمان " در سال 1377 تهیه شده است . -    دشت کبودرآهنگ و فامنین در استان همدان که فروچالهاى متعددى در این دشت دیده شده و روند شکل گیرى آنها حتى نیروگاه شهید مفتح را تهدید مى نماید و گزارش آن تحت عنوان" بررسى ساز و کار فرونشستها و خطرات ناشى از آن در دشت کبودر آهنگ ، فامنین و همه کسى " که در سال 1381  تهیه شده است .     -    دشت معین آباد ورامین در استان تهران که در آن شکاف زمین به طول4/2 کیلومتر در منطقه مشاهده شد که حتى تا امروز شکافهایى به موازات آن در حال شکل گیرى است و روند گسترش آن خطوط نیرو را تهدید مى نماید و گزارش آن تحت عنوان " بررسى مکانیسم و علل تشکیل شکافهاى زمین در منطقه معین آباد ورامین " در سال 1383 تهیه شده است . -   دشت نظر آباد در استان تهران که بعضى از آثار فرونشست بصورت بالا آمدن لوله چاهها از سطح زمین و ماسه دهى چاهها مشاهده گردیده است و مطالعات تکمیلى قرار است در این منطقه صورت پذیرد . گزارش مقدماتى آن تحت عنوان " بررسى علت ماسه دهى و شکست لوله جدار چاههاى آب در محدوده شهرستان نظر آباد " در سال 1383 تهیه شده است .   -    در جنوب باختر  تهران بزرگ اندازه گیرى هاى سازمان نقشه بردارى کشور نشستی  به میزان حدود یک و نیم متر را در 9 سال گذشته در منطقه 18 و  19 شهردارى نشان مى دهد . مطالعات سازمان زمین شناسى کشور بزودى در این مورد آغاز خواهد شد . بر اساس بررسى هاى صورت پذیرفته ، شواهدى در دست است که نشان مى دهد این پدیده در دشت هاى دیگر ایران  چون اراک ، نهاوند ، خمین ، گلپایگان ،نطنز ،یزد و ابر کوه در حال شکل گیرى است. این موارد نمایانگر آن است که بازنگرى و تغییر در استراتژى مدیریت منابع آب ایران در توسعه پایدار کشور اجتناب ناپذیر مى باشد.