بررسى اجمالى علت وقوع فرونشست جنوب غرب تهران

توضیحات

  مقدمه        در پى درخواست کتبى سازمان مدیریت و برنامه ریزى کشور مبنى بر وقوع پدیده فرونشست زمین در قسمتى از اراضى جنوب تهران ، اکیپى از کارشناسان گروه زمین شناسى مهندسى سازمان زمین شناسى و اکتشافات معدنى کشور اقدام به امکان سنجى مقدماتى علت وقوع این پدیده کردند.        در ذیل نتیجه این امکان سنجى مقدماتى آورده شده است .   شرح پدیده       بر اساس گزارش سازمان نقشه بردارى کشور در جنوب غرب شهر تهران یک ناحیه  فرونشست مورد شناسایى قرار گرفته ، که بیشترین مقدار نشست آن طى 8 سال ( بین سالهاى 1374 تا 1382 شمسى)  به 171 سانتیمتر و  یا  به  عبارت دیگر به حدود  21 سانتیمتر  بر سال  مى رسد. در این گزارش  دو  منطقه  به  عنوان  مناطق  اصلى فرونشست  معرفى گردیده اند  که عبارتند از : الف – منطقه اول :  اولین منطقه نشست در امتداد کمربندى تهران ( آزادگان ) قرار دارد . این جاده از اتوبان تهران – کرج آغاز و به خیابان شهید رجایى منتهى مى گردد. این کمربندى به طول تقریبى 28 کیلومتر به ترتیب با جاده مخصوص ، جاده قدیم کرج ، اتوبان تهران – ساوه و جاده قدیم ساوه متقاطع است. ب – منطقه دوم :  دومین منطقه نشست ، در حد فاصل سه راه آذرى تا تقاطع بزرگراه آزادگان با آیت ا... سعیدى ( جاده قدیم ساوه ) مشاهده شده است. ( شکل 1 )     ویژگیهاى طبیعى منطقه        محدوده رویداد فرونشست با  موقعیت  جغرافیایی  َ33  ْ35  تا   َ36   ْ35  طول شمالی  و َ16   ْ51 تا   َ19   ْ51 عرض شرقى در جنوب غرب تهران واقع شده است . توپوگرافى این منطقه بطور نسبى هموار بوده ، بیشینه اختلاف ارتفاع آن حداکثر به  50 متر مى رسد. متوسط سالیانه بارندگى حدود 100 میلیمتر و متوسط سالیانه دما حدود 17 درجه سانتیگراد مى باشد. تهران در گودى پاى البرز ، بر روى نهشته هاى آبرفتى که از فرسایش شدید البرز در راستاى گسلهاى گوناگون تشکیل شده ، قرار گرفته است . این گودى از دو بخش تشکیل شده است: الف – بخش کوهپایه اى (Pediment) در شمال  که بوسیله روراندگى شمال تهران از چینهاى کنارى البرز جدا مى شود. ب – گودى شمالى ایران مرکزى یا دشت تهران – رى در جنوب دشت تهران – رى در برگیرنده قسمتهاى مرکزى و جنوبى شهر تهران ، شهر رى و جنوب شهر رى بوده که متشکل از نهشته هاى آبرفتى جوان و کمى قدیمى تر است. مخروط افکنه هاى کن ، کرج و جاجرود قسمتهاى جنوبى آن را مى پوشانند. این دشت شامل بخشهاى زیر مى باشد: 1)     دشت تهران که متشکل از آبرفت C و D است. گسل شمال رى این بخش را از بخش بعدى جدا مى کند. 2)     گودى رى که متشکل از آبرفت D  است. گسل جنوب رى این بخش را از بخش بعدى جدا مى کند. 3)     گودى جنوب رى که متشکل از آبرفت D است. گسل کهریزک این بخش را از بخش بعدى جدا مى کند. 4)     گودى کهریزک که متشکل از آبرفت D است. 5)     کویر جنوبى تهران که داراى گسلهاى گرمسار ، پیشوا ، پارچین مى باشد. رسوبات آبرفتى کواترنر جدید ایران داراى بافت سست و فرسایش پذیر هستند. در محدوده فرونشست ، سطح دشت از آبرفتهاى سیلتى – رسى سرى B یا سازند کهریزک و آبرفتهاى سرى C یا سازند آبرفتى تهران پوشیده شده است. سازند کهریزک که بوسیله مخروط افکنه هاى بزرگ سازند آبرفتى تهران پوشیده مى شود ؛ سازندى قدیمى تر از سازند آبرفتى تهران محسوب مى گردد. بر این اساس این انتظار وجود دارد که رسوبات سازند سرى  Bنسبت به رسوبات مشابه  ( از دیدگاه رسوب شناختى ) در  سازند سرى C ، تحت تنش تراکمى بیشترى قرار گرفته و در نتیجه از تراکم و تاب فشارشى بیشتر و قابلیت هدایت هیدرولیکى کمترى برخوردار باشند. سازند کهریزک در محدوده مطالعاتى از سیلت و رس به رنگ بژ و کرم تشکیل شده ، داراى گرهکها یا عروسکهاى آهکى ( آلوئک) به شکلهاى متفاوت مى باشد. سازند آبرفتى تهران شامل آبرفتهاى جوان مخروط افکنه اى است که بخش عمده اى از دشت تهران را در بر گرفته و بخش گسترده اى از شهر تهران بر روى آن بنا شده است . این سازند در نزدیک کوهپایه شکل مخروط افکنه اى روشنى داشته ، لیکن به سمت جنوب به لایه هاى سیلتى کم شیب تبدیل مى گردد.  سازند آبرفتى تهران متشکل از قلوه سنگ ، شن و ریگ در سیمانى از ماسه و سیلت مى باشد. این سازند کوهزایى را تحمل نکرده ، بنا بر این لایه هاى آن افقى و سست هستند. این سازند از  ویژگیهای  لازم  برای  ایجاد  آبخوانی  بزرگ  و مناسب  در خود  برخوردار مى باشد. سنگ کف در زیر بخشهاى آبرفتى ، سنگهاى سازند کرج ( توف ) است. از گسلهاى مهم نزدیک به محدوده مطالعاتى مى توان به گسلهاى کهریزک ، شمال رى و جنوب رى اشاره نمود. گسل شمال رى در شمال و شمال باخترى شهر رى با درازاى 5/16 کیلومتر ، از نزدیکى آبادى عظیم آباد ( کناره جنوبى بزرگراه رى – بهشت زهرا ) تا  آبادی  صالح آباد  دیده مى شود. سازو و کار این گسل راندگى (Thrust) با شیب به سمت شمال مى باشد. گسل جنوب رى از حوالى آبادى قلعه نو در جنوب باخترى شهر رى مشاهده مى شود . این گسل به سمت جنوب باخترى امتداد یافته ، پس از گذشتن  از بزرگراه کمربندى تهران به سوى آبادى سعید آباد بالا ادامه مى یابد. درازاى گسل جنوب رى حدود 5/18 کیلومتر است. سازو و کار این گسل راندگى (Thrust) با شیب به سمت شمال مى باشد. گسل کهریزک به شکل دیواره اى بلند ( 1 تا 10 متر ) با راستاى خاورى – باخترى و درازاى بیش از 40 کیلومتر از شمال آبادى سلطان آباد ( در باختر ) تا  کهریزک  و سپس تا روستای  ظالم آباد  ( جنوب قلعه نو ) و شمال شمس آباد ( در خاور ) مشاهده مى گردد.  این گسل  در  رسوبات  دانه ریز از جنس رس و سیلت متراکم تشکیل دیواره اى را داده  که ورقه بسیار نازک بالاى آن متعلق به آبرفتهاى سرى D و بخشهاى زیرین آن متعلق به سیلتهاى رسى سرى B است. گسل کهریزک داراى سازو و کار راندگى با شیب به سمت شمال مى باشد. در بررسیهاى تفصیلی  ساز و کار شکل گیرى فرونشست مورد نظر ، به نقش مستقیم یا غیر مستقیم این گسل باید بطور ویژه مورد توجه قرار گیرد. علتهاى احتمالى ایجاد فرونشست در منطقه        بطور کلى عوامل مؤثر در  ایجاد فرونشست زمین عبارتند از : 1 )  برداشت و استخراج مواد معدنى ، ریزش سازه هاى زیرزمینى مانند تونلها ، ایجاد حفرات در اثر انحلال. (شکل 2) شکل 2 – نشست زمین در اثر استخراج مواد معدنى 2 ) فعالیتهاى تکتونیکی. (شکل 3 ) شکل 3 – نشست زمین در اثر فعالیتهاى تکتونیکى 3 ) برداشت بى رویه از منابع آب زیرزمینى ، نفت و گاز (شکل 4 ) شکل 4 -  نشست زمین در اثر برداشت بى رویه از منابع آب زیرزمینى     در محدوده مطالعاتى سابقه و یا شاهدى مبنى بر عملیات معدنکارى و یا احداث سازه هاى زیرزمینى در مقیاس منطبق با پهنه فرونشست وجود ندارد. همچنین فروریزش دیواره و سقف قناتها نیز در چنین ابعادى نمى تواند ایجاد فرونشست نماید. از سوى دیگر امکان ایجاد حفرات انحلالى و کارست در سازندهاى زمین شناسى منطقه و بطور ویژه در سنگ کف وجود ندارد. با این که تهران از نظر تکتونیکى در منطقه اى فعال واقع شده است ، لیکن شواهد و دلایلى براى ایجاد یک فرونشست تکتونیکى در منطقه مشاهده نشده است. البته در بررسیهاى تفصیلى میزان تأثیرگذارى عوامل تکتونیکى و نقش احتمالى گسلها در شکل گیرى فرونشست باید مطالعه بیشترى شود.     با توجه به موارد یاد شده بنظر مى رسد که ترکیب عواملى چون برداشت بیش از حد مجاز از منابع آب زیرزمینى ، ضخامت لایه رسوبى و ویژگیهاى مهندسى رسوبات عامل اصلى ایجاد این فرونشست مى باشد. در اثر نیروهاى مؤثر در ایجاد تراکم ، رسوبات دانه ریز مانند سیلت و رس در مقایسه با رسوبات دانه درشت مانند شن وماسه تأثیر بسیار بیشترى مى پذیرند. از سوى دیگر هر اندازه ضخامت رسوبات بیشتر باشد ؛ آن منطقه  نسبت به افت سطح آب زیرزمینى حساس تر عمل نموده ، دچار فرونشست بیشترى خواهد شد.       بر اساس مطالعات غیومیان و همکاران ( 1381) در رابطه با پهنه بندى  استعداد  توان باربرى  نهشته هاى کواترنرى شهر تهران با استفاده از SPT ، قسمت عمده شهر تهران داراى توان باربرى مجاز متوسط به بالا هستند. با این وجود در چند نقطه از جنوب شهر ظرفیت باربرى و عوامل مقاومتى آبرفتها پائین تا بسیار پائین است. نکته قابل توجه این که محدوده مورد بررسى در همین پهنه قرار دارد( شکل 5).  این ویژگى  مى تواند  یک  عامل  مهم  در  شکل گیرى  فرونشست مورد نظر باشد. شکل 5 –  نقشه پهنه بندى ظرفیت باربرى مجاز تهران بزرگ       نتیجه گیرى و پیشنهادات   1-  سازمان نقشه بردارى کشور در جنوب غرب تهران یک ناحیه فرونشست را مورد شناسایى قرار داده است. بر اساس گزارش این سازمان مقدار بیشینه فرونشست 171 سانتیمتر مى باشد. اندازه گیرى ها به روش تراز یابى دقیق در سالهاى 1374 ، 1380 و 1382 صورت پذیرفته است. در مورد این گزارش موارد ذیل قابل توجه مى باشد. الف) در بین اولین اندازه گیرى در سال 1374 تا 1380 حدود 6 سال وقفه وجود دارد. هر نوع عدم دقتى در اندازه گیرى ها  بویژه اندازه گیرى سال 1374 تأثیر زیادى در برآورد مقدار فرونشست خواهد داشت. ب) تعداد اندازه گیرى ها کم بوده ، همچنین در فواصل زمانى معین انجام نپذیرفته است. ج) عدم آگاهى از میزان تغییرات طبیعى فصلى بنا بر این پیشنهاد مى شود که در گام اول با استفاده از روش INSAR ، داده های  تراز یابی  صحت سنجى گردد. این روش براى پایش تغییرات سطح زمین در دراز مدت و دوره هاى زمانى مورد نظر ، روشى کارآمد و مناسب مى باشد. در این مورد مذاکرات اولیه با دانشگاههاى کمبریج و آکسفورد انجام شده است و به موجب آن قرار است که در مرحله اول یک نقشه تغییرات سطح زمین در منطقه فرونشست در محدوده زمانى 8 – 7 ساله ارائه گردد. نتایج اولیه این تحقیقات طى یک ماه آینده آماده و پس از تحلیل ارائه خواهد شد.   2-  در  بین  عوامل  مؤثر  در  ایجاد  فرونشست ، بنظر مى رسد که برداشت  بیش  از  حد  مجاز  از  منابع  آب زیرزمینى ، ضخامت لایه رسوبى و ویژگیهاى مهندسى رسوبات ، عوامل  اصلی  ایجاد فرونشست در این منطقه هستند.   3-  با توجه  به  موارد  یاد شده  پیشنهاد مى گردد که بررسیهاى تفصیلى ، حداقل در مقیاس 25000 : 1 بر طبق شرح خدمات تصویب شده پیوست انجام پذیرد.   4- برداشت بیش از حد مجاز را مى توان نتیجه عدم وجود مدیریت درست منابع آب در بخش برداشت و از سوى دیگر به هدر رفتن حجم عظیمى از آب در نتیجه نادرست بودن شیوه هاى کشاورزى و مصارف صنعتى یا بطور خلاصه مصرف نامتناسب دانست.   5- بعنوان راهکار دراز مدت بر مبناى تجربه سایر کشورها چاره اى جز اصلاح روشهاى مدیریت منابع آب وجود ندارد و تا زمان باقى است باید بسوى آن حرکت کرد. اما تا آن هنگام و بعنوان راهکار فورى و اضطراری  دست کم  مى توان  به  جلوگیری  از  ادامه  فعالیت  استفاده کنندگان غیر مجاز و چاههاى حفر شده به این طریق ( که در بسیارى موارد تعداد آنها از چاههاى مجاز بیشتر است) مبادرت ورزید. در غیر اینصورت و با روند موجود ضمن از دست دادن بخش عظیمى از منابع آب براى همیشه ، پدیده هایى نظیر فرونشست هاى نقطه اى یا ناحیه اى با ابعاد نامعلوم و با آسیب هاى جبران ناپذیر ، باز هم بوقوع خواهد پیوست. شکل 6- تصویر ماهواره اى دامنه جنوبى البرز و فرونشست هاى گزارش شده تا سال 83