پدیده فرونشست
فرونشست زمین یک مسأله جهانی در حال توسعه ناشی از عوامل طبیعی و غیرطبیعی است که در نتیجه اثرات ناشی از تغییرات اقلیمی، بروز خشکسال متوالی، افزایش جمعیت، افزایش بی‌رویه مصرف آب و در عین حال عدم‌وجود ضوابط و قواعد اجباری در مورد استخراج و پمپاژ آب‌های زیرزمینی پدید می‌آید.
طبق تعریف انستیتو زمین‌شناسی ایالات متحده، پدیده فرونشست زمین شامل فروریزش یا نشست رو به پائین سطح زمین است که می تواند دارای بردار جابجایی افقی اندک باشد. حرکت از نظر شدت، وسعت و میزان به مناطق درگیر محدود نمی‌باشد.
از نظر یونسکو این پدیده عبارت است از فروریزش یا نشست سطح زمین که به علت‌های متفاوتی در مقیاس بزرگ روی می‌دهد. به طورمعمول این اصطلاح به حرکات قائم رو به پایین سطح زمین که می‌تواند با بردار اندک افقی همراه باشد، گفته می‌شود. پدیده یادشده، زمین لغزه‌ها (Landslide) را بدلیل اینکه حرکت آنها دارای بردار افقی قابل توجهی می‌باشد وهمچنین نشست (settlement) در خاک‌های دستی را شامل نمی‌شود.
عوامل ایجاد فرونشست
رویداد فرونشست بطور معمول در دو محیط و سازوکار مختلف امکان‌پذیر است:
الف- سنگ‌های انحلال‌پذیر (سنگ آهک، دولومیت، گچ و نمک) که توسط نهشته‌های تحکیم نیافته مدفون شده‌اند، یا فروچاله‌های قدیمی پر شده با نهشته‌های تحکیم نیافته که فشار هیدرواستاتیکی رو به بالا آب زیرزمینی در نگهداری آنها موثر است.
ب- نهشته‌های جوان تحکیم نیافته و رسوبات آواری نیمه تحکیم یافته با تخلخل بالا که در زیر نهشته‌های آبرفتی، دریاچه‌ای و یا رسوبات دریایی کم عمق واقع شده‌اند. بطور معمول چنین محیط‌هایی شامل آبخوان‌های بسته یا نیمه‌بسته ماسه‌ای یا شنی ( با تراوایی بالا و تراکم پذیری پایین) همراه با میان لایه‌های رسی ( با تراوایی قائم کم و تراکم‌پذیری
بالا) است که تحت تنش‌های بکر (Virgin Stress) می‌باشند.
به طور کلی عوامل ایجاد فرو نشست به دو دسته طبیعی و انسانی به شرح زیر قابل تفکیک می‌باشند:
الف- عوامل طبیعی ایجاد فرونشست
مهم‌ترین عوامل طبیعی در پدیده فرونشست شامل حرکت‌های زمین‌ساختی، تخلیه ماگما، انحلال سنگ‌های آهکی، وجود فروچاله‌های کارستی، اکسیداسیون خاک‌های آلی و تراکم طبیعی خاک است که در مقیاس زمانی طولانی ظاهر می‌شوند.
ب-عوامل انسانی ایجاد فرونشست
این عوامل عمدتاً حاصل فعالیت‌های بشر در طبیعت می‌باشد. عواملی همچون کاهش تخلخل لایه‌های ریزدانه آبخوان در اثر افت زیاد و جبران‌نشده آبخوان، زهکشی لایه‌های آبدار و کاهش نیروهای شناوری (Buoyancy)، وجود غارها و معابر در معادن زیرزمینی و استخراج نفت و گاز که در فاصله زمانی کوتاه‌تری ایجاد می‌شوند.
از میان عوامل فوق افزایش روزافزون بهره‌برداری از آب‌های زیرزمینی به ویژه در مناطقی که با نهشته‌های آبرفتی تحکیم نیافته انباشته شده‌اند، دارای سهم بیشتری در بروز این پدیده می‌باشد طی بررسی‌های صورت گرفته توسط محققین، این عامل در بسیاری از دشت‌های ایران گزارش و مشاهده شده‌است. این وضعیت به ویژه در مناطقی با پمپاژ بی‌رویه از سفره‌های آبدار ماسه‌ای متخلخل که به صورت بین‌لایه‌ای با لایه‌های آبدار رسی نفوذناپذیر قرار دارد بسیار حاد است و در صورت افت ممتد سطح آب و افزایش لایه‌های زمین، فرونشست گسترده به وقوع می‌پیوندد.
به طور کلی یکی از مهم‌ترین دلایل گسترش فرونشست در کشور، عدم تناسب اهداف و سیاست‌های توسعه‌ای کشور با ظرفیت واقعی منابع آب به ویژه آب زیرزمینی می‌باشد. در بسیاری از مناطق کشور عدم‌دسترسی به آب‌های سطحی منجر به افزایش حجم بهره‌برداری از آب‌های زیرمینی (به صورت مجاز و یا غیرمجاز) به عنوان یک منبع مناسب با دسترسی آسان‌تر و ارزان‌تر شده‌است.
اثرات و آسیب‌های ناشی از فرونشست
پدیده‌ای که درنتیجه فرونشست ناشی از برداشت آب زیرزمینی می‌تواند رخ دهد و جزء خطرات بالقوه برای مناطق روستایی، شهری و صنعتی محسوب گردد، ایجاد شکاف در زمین می‌باشد. در واقع شکاف‌ها نشان‌دهنده فرونشست هستند. این شکاف‌ها در ابتدا به صورت ترک‌های خطی هستند که دارای مقدار کمی جابه‌جایی عمودی و یا فاقد آن می‌باشند، سپس در اثر ادامه فرونشست ناشی از برداشت آب زیرزمینی، جابه‌جایی عمودی بیشتر شده و در اثر نیروهای فرسایش ناشی از آب، ترک‌ها رشد می‌کنند و درنهایت به شکاف و حتی گالری‌هایی تبدیل می‌شوند. اثرات عمده فرونشست را می‌توان به صورت زیر دسته‌بندی نمود:
الف- آسیب‌های محیط زیستی
1- از مهم‌ترین اثرات فرونشست ایحاد فروچاله‌های عمیق بوده که علاوه بر آسیب‌های جدی محیط زیستی ( بعضاً منتج به تغییراتی در توپوگرافی و شکل زمین می‌گردد)، منجر به تغییر در حاشیه‌ها و یا نقاط منتهی به مسیرهای اصلی آبراهه‌ها و یا کانال‌های انتقال طبیعی و مصنوعی آب گردد.
2- کاهش ظرفیت نگهداشت آبخوان به دلیل فشردگی بیش از حد لایه‌ها و کاهش تخلخل بین مصالح که منجر به خشکی تدریجی آبخوان و عدم بهره برداری اصولی و استحصال منابع آب زیرزمینی گردد.
3- آلودگی منابع آب زیرزمینی که به دلیل نفوذ سریع آلاینده‌ها در مناطق آسیب‌دیده ناشی از فروچاله‌ها ایجاد می‌گردد.
4- از دیگر تبعات فرونشست زمین کاهش کیفیت آب وهوا به دلیل افزایش بیان زایی و شوری خاک و آب و هجوم ریزگردها و آلودگی هوا می‌گردد.
ب- آسیب‌های اجتماعی
ا- بروز آسیب‌ها و مشکلات امنیتی به دلیل افزایش نارضایتی عمومی و ساکنان مناطق آسیب دیده به اهداف توسعه‌ای و مطالعاتی؛
2- گسترش حاشیه‌نشینی به دلیل افزایش مهاحرت ساکنان مناطق آسیب دیده به شهرهای صنعتی؛
3- افزایش بیکاری و خطرات شغلی اصناف و صنایع با وابستگی بالا به منابع آب زیزمینی؛
ب- آسیب‌های اقتصادی
1- کاهش ارزش املاک، آسیب به ساختمان‌ها و مناطق مسکونی، تحریب زمین‌های کشاورزی و پروژه‌های صنعتی در مناطق آسیب دیده؛
2- آسیب به پروژه‌های عمرانی و زیرساخت‌های حیاتی مانند خطوط انتقال برق، گاز، خطوط مواصلاتی نظیر زیرساخت فرودگاه‌ها و خطوط ریلی و سایر تأسیسات زیربنایی؛
3- از بین رفتن دشت‌های حاصلخیز و نابودی خاک قابل کشت است که با نشست زمین منجر به ایجاد خاک متراکم و خشک گردیده و با ازیبن رفتن مواد مغذی خاک، زمین آن منطقه به کویری غیرقابل کشت تبدیل می‌شود؛
4- کاهش درآمد حاصل از گردشگری به دلیل تخریب آثار باستانی و تاریخی در مناطق آسیب دیده؛
بررسی اجمالی فرونشست در ایران
فرونشست زمین در ایران از بحران های زیست محیطی مهم چند سال اخیر در کشور است که مهم‌ترین علل آن در حال حاضر بحران آب است. ایران جزو کشورهایی با بیشترین فرونشست زمین بوده، فرونشست زمین در ایران نخستین بار در سال 1346 در دشت رفسنجان در استان کرمان مشاهده شد. در حال حاضر ۳۰۰ دشت ایران دچار این پدیده هستند. در برخی از دشت‌های ایران شرایط از فرونشست عبور کرده و زمین وارد مرحله بحرانی ایجاد فروچاله هاقرار گرفته‌است، از مناطق با شرایط بحرانی می‌توان به دشت کبودرآهنگ هدان و ورامین دشت نظرآباد، دشت تهران، دشت مشهد و نیشابور دشت‌های استان کرمان، اصفهان و قزوین اشاره نمود.
بر اساس آخرین مطالعات، حدود ۴۰ میلیون نفر معادل ۴۹ درصد از جمعیت کشور در پهنه‌بندی فرونشست زمین، زندگی می‌کنند. طبق جدیدترین مطالعات انجام شده، وسعت پهنه‌بندی فرونشست زمین در ایران به حدود ۱۵۸ هزار کیلومترمربع می‌رسد که حدود ۱۰ درصد از مساحت کشور را دربرمی‌گیرد.
استان‌های در بر دارنده پهنه‌های با خطر بالای فرونشست زمین به ترتیب گسترش، شامل اصفهان، تهران، کرمان، خراسان رضوی، البرز، فارس، یزد، همدان، مرکزی، چهار محال و بختیاری، آذربایجان شرقی، زنجان، قم، اردبیل، کردستان، آذربایجان غربی، خراسان شمالی و کرمانشاه است. بر اساس مطالعات انجام شده، استان اصفهان با ۳۱ شهر واقع بر پهنه‌های باخطر بالای فرونشست زمین در ردیف اول از نظر سکونت‌گاه‌های شهری است که بیشترین زون فرونشست را دارد و بعد از آن استان‌های تهران با ۳۰ شهر، کرمان با ۲۵ شهر و خراسان‌رضوی با ۲۴ شهر رتبه‌های بعدی را از منظر این مخاطره به خود اختصاص داده‌اند. در میان محدوده‌های واقع بر پهنه‌های با خطر بالای فرونشست زمین، شهرهای استان خراسان رضوی وضعیت نامطلوب‌تری نسبت به دیگر شهرها دارند. بعد از آن استان‌های تهران، اصفهان، یزد، کرمان، و قم دارای تعداد واحدهای مسکونی فاقد اسکلت بیشتری واقع بر پهنه‌های فرونشستی با خطر بالا هستند.
راهکارهای کنترل یا کاهش آثار ناشی از فرونشست زمین
با توجه به روند رو به رشد فرونشست زمین ناشی از بحران آب در کشور، تا کنون راه‌حل‌های مختلفی پیشنهاد گردید که برای اجرایی نمودن هر یک از آنان در ابتدا بایستی بررسی و مستندسازی دقیقی از علل وقوع فرونشست هر منطقه (به لحاظ شرایط اقلیمی، جمعیتی، اقتصادی، جغرافیایی، زمین‌شناسی، کاربری کشاورزی و غیره) صورت پذیرفته، سپس راهکارهای پیشنهادی علاوه بر مطابقت با برنامه‌های توسعه کشور به لحاظ ظرفیت‌های قانونی و زیرساختی در منطقه مورد مداقه، نظارت و کنترل قرار گیرد. برخی از راهکارهای پیشنهادی عبارتند از:
1- تمرکز بر قوانین بالادستی و استفاده از سازوکارهای قانونی و کنترلی؛
2- جلوگیری از هر گونه تغییر کاربری، ممانعت از دخل و تصرف غیرمجاز و اجرای طرح‌های توسعه تنها در آبخوان‌های آمایش شده؛
3- شفاف‌سازی و ایجاد بانک اطلاعاتی به منظور دسترسی سیاست‌گذاران و تصمیم‌گیران به وضعیت و شدت آسیب‌دیدگی مناطق آسیب‌دیده جهت برنامه‌ریزی مناسب؛
4- استفاده از سامانه‌ها و ابزارهایی پایش به روز جهت بررسی روند فرونشست زمین و استقرار یک سامانه بر خط ملی جهت پایش مصرف آب زیرزمینی به منظور کنترل برداشت آب‌های زیرزمینی؛
4- ظرفیت‌سازی و افزایش ارتقاء آگاهی‌های عمومی از طریق تقویت، حمایت و بکارگیری سازمان‌های مردم‌نهاد، نحبگان مورد اعتماد جامعه، نهادهای نظارتی و نیروهای متخصص و ماهر جهت پیش‌برد اهذاف مقابله با بحران آب زیرزمینی و فرونشست زمین؛
5- استفاده از تجربیات کشورهای موفق در مقابله با پدیده فرونشست زمین و بومی‌سازی و بکارگیری روش‌ها در مناطقی با شرایط مشابه؛
6- کنترل حفر چاه‌های غمیق و نیمه‌عمیق و تعیین حریم افت چاه‌ها با توجه به نرخ فرونشست زمین در سطح دشت؛
7- کاهش بهره‌برداری از منابع آب زیرزمینی در مناطقی با نرخ فرونشست بالا؛
8- کنترل رواناب‌های فصول بارش و تغذیه مصنوعی آبخوان دشت، به همراه اصلاح الگوهای آبیاری و اسفاده از آب فاضلاب تصفیه شده در امور زراعی؛
9- اعمال مدیریت صحیح با تغییر الگوی کشت و عدم‌کشت محصولات غیرراهبردی و اصلاح سیستم‌های آبیاری به منظور کاهش برداشت از مناطق بحرانی؛
تهیه و تنظیم: دکتر آلاله قائمی
رییس گروه تحقیقات کاربردی شرکت آب منطقه‌ای تهران
