کلیات
بنا به تعریف یونسکو، فرونشست عبارت است از فرورریزش و یا نشست سطح زمین که به علت‌های متفاوتی در مقیاس بزرگ روی می‌دهد. به طور معمول این اصطلاح به حرکت قائم رو به پایین سطح زمین که می‌تواند با بردار اندک افقی همراه باشد، گفته می‌شود.
این تعریف پدیده‌هایی همچون زمین لغزش‌ها را به دلیل اینکه حرکت آن‌ها دارای بردار افقی قابل توجهی است و همچنین نشست در خاک‌های دستی، که دارای مکانیزم متفاوتی می‌باشد شامل نمی‌شود.
علت‌های ایجاد فرونشست
عوامل متعددی باعث ایجاد این پدیده می‌شوند: از جمله انحلال، آب شدگی یخ‌ها و تراکم نهشته ها، حرکت آرام زمین و خروج گدازه و یا عملیات انسانی نظیر معدن کاری یا برداشت آب زیرزمینی و نفت، برداشت و استخراج مواد معدنی، ریزش سازه‌های زیرزمینی مانند تونل‌ها و یا ایجاد حفرات در اثر انحلال و برداشت بی رویه از منابع آب زیرزمینی، نفت و گاز.
نشست زمین در اثر حفر تونل برای گسترش خطوط مترو در تهران
در شهر تهران، یکی از مهمترین علل نشست زمین در اثر حفر تونل برای گسترش خطوط مترو است. به طور کلی تغییر شکل و نشست خاک در اثر حفر تونل از دو دیدگاه قابل بررسی است:
نشست آنی (در حین احداث تونل روی داده و علت آن تغییر شکل در مقطع تونل است)
نشست بلند مدت که بسیار خطرناک می‌باشد، چرا که سال‌ها پس از حفر تونل روی داده و می‌تواند خسارات جبران‌ناپذیری به‌وجود آورد. اما برای جلوگیری از وقوع نشست ابتدا باید آن را پیش‌بینی کرد.
آسیب‌های ناشی از فرونشست
تغییر ناهمسان در ارتفاع و شیب رودخانه‌ها و آبراهه‌ها و سازه‌های انتقال آب، شکست و یا بیرون زدگی لوله جدار چاه‌ها در نتیجه تنش‌های تراکمی ناشی از تراکم آبخوان‌ها (ایجاد اختلال در بهره برداری از منابع آب زیرزمینی و ماسه دهی چاه ها)، پیشروی امواج در مناطق پست ساحلی، کاهش برگشت ناپذیر تمام یا بخشی از مخزن آب زیرزمینی در نتیجه از بین رفتن یا کاهش تخلخل مفید نهشته‌ها، کاهش بازدهی یا ایجاد تخریب در شریان‌های حیاتی و سازه‌های مهم و کاهش میزان نفوذپذیری سطحی و پیرو آن گسترش پهنه‌های بیابانی و تغییر در توپوگرافی و توسعه دشت سیلابی از جمله آسیب های فرو نشست زمین است.
فرونشست در ایران
در بین عوامل موثر در ایجاد فرونشست، به نظر میرسد که برداشت بیش از حد مجاز از منابع آب زیرزمینی، ضخامت لایه رسوبی و ویژگی‌های مهندسی رسوبات، عوامل اصلی ایجاد فرونشست در بیشتر دشت‌های ایران هستند.
مناطقی که هم اکنون در شرایط بحرانی ایجاد فروچاله‌ها و فرونشست‌ها قرار دارند شامل دشت کبودرآهنگ همدان، ورامین، نظرآباد، دشت تهران، دشت مشهد و نیشابور، دشت‌های استان کرمان، اصفهان و قزوین می‌باشند.
استان‌هایی که برای انجام بررسی مخاطرات ناشی از فرونشست در برنامه چهارم توسعه تعیین شده اند عبارتند از: خراسان رضوی، کرمان، تهران، اصفهان و قزوین که با توجه به اهمیت بررسی فروچاله‌ها در همدان این منطقه نیز در بررسی‌ها گنجانده خواهند شد.
برداشت بیش از حد مجاز را میتوان نتیجه عدم وجود مدیریت درست منابع آب در بخش برداشت و از سوی دیگر به هدر رفتن حجم عظیمی از آب در در نتیجه نادرست بودن شیوه‌های کشاورزی و مصارف صنعتی و شهری یا بطور خلاصه مصرف نامتناسب دانست.
فرونشست زمین از نظر کارشناسان و مسئولان
دکتر علی بیت اللهی، مدیر بخش زلزله و خطر پذیری مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی در گفتگو با خبرنگار ایسنا، اظهار کرد: در کشور علاوه بر مخاطرات لرزه‌ای، مخاطره بزرگ دیگری با عنوان “فرونشست زمین” به صورت خزنده از حدود ۳۰ تا ۴۰ سال قبل در حال شدت گرفتن است که همه دشت‌ها و مناطق شهری از جمله تهران را تحت تاثیر قرار داده است.
وی با بیان اینکه در فرونشست، سطح زمین بر اثر افت آب زیر زمینی پایین می‌رود و المان‌هایی که بر روی سطح زمین قرار دارند را به سمت پایین فرو می‌برد، افزود: روند گسترش فرونشست در کشور به گونه‌ای است که در بخش‌هایی مانند جنوب غربی تهران سالانه حدود ۳۵ سانتی‌متر است که این عدد، یک رکود جهانی به شمار می‌رود. به این معنی که بر اساس برآورد‌های انجام شده در ۲ سال گذشته در این منطقه سطح زمین سالانه ۳.۵ سانتی متر کاهش می‌یابد که بعد از ۱۰ سال ۳.۵ متر کاهش سطح زمین را خواهیم داشت.
بیت‌اللهی با تاکید بر اینکه در چنین شرایطی در زیر زمین لوله‌های گاز، فاضلاب، آب و بر روی سطح زمین المان‌های شهری، چون سازه‌های مسکونی و اداری و جاده و ریل وجود دارد که تحت تاثیر این خمش‌ها، آسیب پذیر و گسیخته می‌شوند و از بین می‌روند، ادامه داد: این پدیده علاوه بر آنکه زیر ساخت‌های شهری را نابود می‌کند، دشت‌ها را نیز از بین می‌برد؛ چرا که آب‌های زیر زمینی که میان ماسه‌ها و لایه‌های خاک قرار دارد، این آب از دل زمین به بیرون کشیده و مصرف می‌شود.
زلزله خاموش و سرطان پوسته زمین
نشست یا فرونشستن زمین پدیده‌ای است که در اثر خالی شدن آب بافت‌های متراکم و لایه‌های زیرین سطح زمین رخ می‌دهد و در اثر آن سطح زمین به صورت تدریجی و در برخی موارد به صورت ناگهانی فرو می‌نشیند.
به اعتقاد کارشناسان این نشست باعث ایجاد ترک و شکاف‌هایی در زمین شده و باعث تاثیر روی الگوی جریان‌های زیرزمینی و سطحی، تغییر کیفیت آب‌های زیرزمینی، تغییر شکل سطح زمین، سیل خیزی مناطق و … می‌شود.
آنان بر این باورند که پدیده فرونشست که هم اکنون در ۲۰۰ دشت کشور مشهود است خطرش بیش از زلزله است، زیرا وقتی در شهری زمین لرزه رخ دهد بعد از چند سال بالاخره بازسازی می‌شود، اما شهری که در اثر فرونشست از بین برود و آبخوانش تخلیه شود دیگر با هیچ انرژی و سرمایه گذاری بازسازی نمی‌شود.
مهندس «محمد مجتبایی» کارشناس و پژوهشگر در حوضه آب نیز به خراسان می‌گوید: حفر بی رویه غیراصولی و غیرکارشناسی چاه‌های آب و پمپاژ‌های گسترده منابع آب زیرزمینی در دهه‌های اخیر در کشور ما که در منطقه نیمه خشک و خشک قرار دارد صدمات و خسارات فراوانی را بر مخازن و منابع آب‌های زیرزمینی به عنوان منبع اصلی آب کشور وارد کرده است.
به گفته وی افت آب‌های زیرزمینی علاوه بر خشک شدن قنات ها، کاریز‌ها و چشمه ها، حرکت لایه‌های آب شور به سمت منابع شیرین و تغییر کیفیت آب به شوری و تلخی را سبب شده، ولی در عین حال افت آب در سفره‌های زیرزمینی دارای خطر نشست زمین به علت خالی شدن لایه‌ها و خلل هاست که این نشست‌ها علاوه بر تخریب برگشت ناپذیر منابع زیرزمینی، امکان بروز حوادث و فجایع در صورت واقع شدن در زیرسازه‌های حیاتی انرژی مثل پالایشگاه ها، نیروگاه ها، خطوط انتقال انرژی مثل گاز و برق، تأسیسات حمل و نقل مانند خطوط راه آهن، فرودگاه ها، پل‌ها و جاده‌ها و صنایع و کارخانجات را به دنبال خواهد داشت.
فرونشت زمین؛ پدیده‌ای انسان ساخت
نصرالله کمالیان، عضو کمیسیون عمران مجلس و متخصص زمین و زلزله در این باره می‌گوید: یکی از موارد مهم در دلایل فرونشست که از مشکلات ساخته دست انسان است برداشت بی رویه آب از سفره‌های زیرزمینی و خالی شدن لایه‌های تحتانی است. وقتی حجم آب کاهش می‌یابد منافذی در بین لایه‌های خاک ایجاد می‌شود که به دلیل سنگینی لایه‌های بالایی آرام آرام این منافذ پر می‌شود و به مرور که این یک دهم سانتی متر جابه جایی در لایه‌ها به سطح زمین میرسد در مجموع از عمق ۲۰۰ متری تا سطح زمین می‌تواند جابه جایی یا نشست ۵۰ سانتی متری اتفاق بیفتد.
نماینده مردم «قوچان و فاروج» می‌افزاید: افزایش پدیده فرونشست در کشورمان نگران کننده است و با توجه به خطر‌ها و تبعات آن باید با جدیت به مهار و کنترل آن بپردازیم.
او با اشاره به تبعات پدیده فرونشست زمین می‌گوید: اگر پدیده فرونشست به صورت نامتقارن باشد و حتی در فاصله ۲۰ متری از یک سازه هم باشد باعث کج شدن ساختمان‌ها می‌شود و ممکن است با ادامه یافتن باعث تخریب سازه‌ها بشود.
وی می‌افزاید: علاوه بر آن پدیده فرونشست ذخیره سازی آب در سفره‌های زیرزمینی را هم دچار اخلال می‌کند، به دنبال کم شدن حجم مخزن و شکست لایه‌های خاک و پر شدن منافذ رسوب آب به لایه‌های پایینی با مشکل مواجه می‌شود و دیگر آب برای ذخیره به مخزن‌های زیرزمینی نمی‌رسد که خطر این پدیده به مراتب بالاتر از خطر تخریب سازه هاست چرا که برای یک عمر سفره‌های زیرزمینی را از دست می‌دهیم.
«کمالیان» با تأکید بر به حداقل رساندن عوامل وقوع فرونشست زمین می‌گوید: گاهی اوقات این فرونشست‌ها راه نفوذ آب‌های زیرزمینی را می‌بندد و قنات‌ها را خشک می‌کند و در نتیجه کشاورزی تعطیل و روستا‌ها خالی از جمعیت می‌شود.
فرونشست در ایران بحرانی‌تر از دیگر کشور‌های جهان
شدت فرونشست در برخی دشت‌های ایران از جمله تهران دست کم ۹۰ برابر بیشتر از بحرانی‌ترین شرایط در کشور‌های توسعه یافته جهان است. محمد جواد بلورچی، مدیر امور زمین شناسی، مهندسی، مخاطرات و زیست محیطی سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور به خراسان می‌گوید: نرخ فرونشست در دنیا ۴ میلی متر در سال است و در کشور‌های پیشرفته این نرخ بحرانی قلمداد می‌شود با این حال در سال ۸۵ نرخ فرونشست در دشت تهران ۱۷ سانتی متر بوده که در سال جاری به ۳۶ سانتی متر در سال افزایش پیدا کرده است.
به گفته وی تحقیقات و بررسی‌های سازمان زمین شناسی کشور نشان می‌دهد که به علت خشکسالی‌های پیاپی و تغییرات اقلیمی طی سال‌های اخیر نرخ فرونشست زمین در کشور افزایش یافته است، ولی رقم دقیق و مستندی برای کشور نمی‌توان ارائه کرد چرا که هر دشت در نرخ فرونشست، عدد خاص خودش را دارد.
وی رقم ۹۰ برابر نرخ فرونشست بحرانی‌ترین نقاط دنیا در ایران را به استناد تقسیم نرخ فرونشست سالانه ۳۶ سانتی متر در تهران صحیح می‌داند و می‌افزاید: شواهد حکایت از افزایش متوسط میزان فرونشست در کشور دارد و تصریح می‌کند: روند فرونشست رو به بهبودی ندارد!
این مسئول با اشاره به این که بیش از ۶ میلیارد متر مکعب اضافه برداشت از ذخایر زیرزمینی داریم، می‌افزاید: از حدود ۳۰۰ دشت کشور بیش از ۲۳۰ دشت حالت بحرانی دارد و گسترش پدیده فرونشست در این دشت‌ها ضرورت بازنگری و تغییر در استراتژی مدیریت منابع آب در راستای توسعه پایدار کشور را صدچندان می‌کند.
محمد درویش، مدرس دانشگاه و فعال زیست محیطی کشور نیز به خراسان می‌گوید: ظرفیت آب در کشور ما سالانه بین ۱۳۰ تا ۱۴۰ میلیارد متر مکعب است و باید چیدمان توسعه بر اساس این رقم صورت گیرد. ۸۷.۹ درصد از سرزمین ما در اقلیم خشک واقع است و در برنامه ریزی‌ها باید تغییر میانگین بارش‌ها در سال تا ۶۰ درصد محاسبه و بر همین اساس برای مصرف آب برنامه ریزی شود. وقتی توسعه را بر اساس کشاورزی طراحی می‌کنیم و نیاز به آب بیشترداریم و خشکسالی‌ها هم سبب فشار مضاعف بر سفره‌های زیرزمینی می‌شود در نتیجه شاهد فرونشست زمین هستیم.
فرونشست زمین در خراسان رضوی
فرونشست زمین در خراسان رضوی به مرحله بحران رسیده است. اخبار بسیاری تا کنون درباره فرونشست در این استان شنیده ایم. همین چند ماه پیش بود که فرونشست در خط راه آهن تهران-مشهد خبرساز شد. آستان قدس رضوی به عنوان ثروتمند‌ترین نهاد خراسان رضوی، دارای بیشترین اراضی کشاورزی در این استان است. از آنجایی که مهمترین عوامل فرونشست در دشت مشهد، برداشت‌های بی‌رویه آب زیرزمینی برای کشاورزی است، میتوان گفت: آستان قدس نقش اساسی در مساله فرونشست زمین در خراسان رضوی دارد. تاکنون آستان قدس نسبت به فرونشست در این استان بی توجه بوده است، اما با توجه به اختیارات این نهاد به نظر میرسد اگر آستان قدس رضوی اراده‌ای برای حل بحران فرونشست داشته باشد، میتوان به حل این مشکل امیدوار بود.
بحران فرونشست در دشت مشهد
فرونشست، یکی از مشکلاتی است که در چند سال اخیر به لیست مشکلات کشور اضافه شده است. بسیاری از دشت‌های کشور با این معضل دست و پنجه نرم می‌کنند و به تازگی مخاطرات آن را از نزدیک لمس کرده‌اند. دشت مشهد جزو مناطقی از کشور است که فرونشست زمین در آن به مرحله بحرانی رسیده است و بسیاری از پروژه‌های عمرانی آن را با مشکل مواجه کرده‌است. فرونشست در خط راه‌آهن تهران- مشهد، یکی از نمونه‌های بارز مخاطرات فرونشست در این استان است.
براساس تحقیقات صورت گرفته توسط کارشناس ارشد ژئومورفولوژی در برنامه‌ریزی محیطی در دانشگاه آزاد اسلامی واحد مشهد، مهمترین عوامل فرونشست در دشت مشهد، برداشت‌های بی‌رویه و بیش از حد مجاز آب زیرزمینی و ممانعت از نفوذ آب برگشتی شرب، صنعت و کشاورزی به دشت بوده است.
خطر فرونشست زمین در سه منطقه تهران
بر اساس مطالعات محققان مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی تهدید «زمین‌سست» و فروریزش، سه منطقه شهر تهران شامل مناطق ۱۲، ۱۷ و ۱۸ را به عنوان مناطق دارای ریسک بالا و کانون خطر در سریال فروریزش‌های زمین در پایتخت تبدیل کرده است؛ و بر اساس برآورد‌های صورت گرفته، احتمال وقوع فروریزش‌های بعدی در صورت عدم چاره‌اندیشی موثر از سوی نهاد‌های متولی در شهر تهران در سطح بالایی وجود دارد.
از سال گذشته حداقل ۵ فروریزش عمده در مناطق مختلف شهر تهران در خیابان‌های “شهران”، “پیامبر”، “میدان قیام”، “مولوی” و در سه راهی خیابان “خیام” به ثبت رسیده است و با توجه به رشته قنات‌هایی که از شمال تهران به سمت ری کشیده شده است و عدم رویکرد مهندسی در ساختمان سازی میتوان انتظار فروریزش‌های دیگری در پایتخت باشیم.
در کشور علاوه بر فروریزش، با پدیده فرونشست مواجه هستیم که به دلیل برداشت بی‌رویه آب‌های زیر زمینی رخ می‌دهد و به گفته دکتر علی بیت اللهی مدیر بخش زلزله و خطرپذیری مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، پدیده فرونشست زمین یک پدیده غیر قابل بازگشت است؛ از این رو باید به روش‌های مدیریت آب در کشور توجه شود.
وضعیت فرونشست در استان تهران
به گزارش روابط عمومی موسسه تحقیقات آب، گزارشی تحت عنوان “پایش نرخ و دامنه فرونشست دشت‌های کشور بصورت بروز و آنلاین با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای (مطالعه موردی دشت‌های استان‌های تهران و البرز) ” توسط پژوهشکده مطالعات و تحقیقات منابع آب تهیه و منتشر شده است.
همانطور که در این گزارش آمده است: فرونشست زمین از جمله مخاطرات و تهدیداتی است که منابع مختلف طبیعی و انسانی را با خطرات جدی مواجه نموده است. پدیده فرونشست که از آن به عنوان “مرگ پنهان خاک” یاد می‌شود، پدیده‌ای خزنده و کند بوده که در درازمدت منجر به از بین‌رفتن سکونت‌گاه‌های بشری و زیرساخت‌های آن‌ها می‌شود. این پدیده با ایجاد تغییر در وضعیت مورفولوژیکی مناطق، می‌تواند سبب بروز تغییرات چشمگیری در خصوصیات هیدرولوژیکی آن‌ها شود.
با توجه به برداشت بیش از حد از منابع آب زیرزمینی بسیاری از دشت‌های کشور، پدیده فرونشست تبدیل به بحرانی جدی برای کشور شده است. در همین راستا موضوع پایش فرونشست با استفاده از تکنیک‌های سنجش از دوری در دستور کار پژوهشکده مطالعات و تحقیقات منابع آب قرار گرفت. شایان ذکر است الگوریتم‌های موردنیاز برای این موضوع، توسعه یافته و امکان پایش فرونشست در کل کشور با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای راداری (تصاویر ماهواره Sentinel-۱ با قدرت تفکیک زمانی ۱۲ روزه و قدرت تفکیک مکانی ۱۰ متر) به صورت آنلاین و بروز وجود دارد.
در فاز اول این مطالعه، وضعیت فرونشست دشت‌های استان‌های تهران و البرز مورد پایش و ارزیابی قرار گرفته و مقادیر فرونشست این دشت‌ها از سال ۲۰۱۶ تاکنون تعیین شده است. ضمناً موضوع ارائه وضعیت بروز فرونشست دشت‌های کشور در قالب “سامانه ملی پایش فرونشست کشور” در حال پیگیری می‌باشد.
۳۰۰ دشت کشور؛ مستعد پدیده فرونشست
محمدجواد بلورچی، زمین‌شناس و سخنگوی سابق سازمان زمین‌شناسی، در مورد اینکه آیا میتوان گفت: فرونشست در تهران کاهش یافته است، به خبرنگار ایرناپلاس می‌گوید: قطعاً اگر داده‌های برداشت شده تصاویر ماهواره‌ای وجود داشت یا GPSهای برخطی در دشت تهران قرار داشت و ما می‌توانستیم داده‌های آن‌ها را با یکدیگر مقایسه کنیم، کاملاً می‌توانستیم از کاهش یا افزایش نرخ فرونشست زمین در این منطقه مطمئن شویم.
متأسفانه دو سال است که داده‌های ماهواره‌ای جدی نداریم، مگر اینکه سازمان نقشه برداری کشور با شبکه GPS که در دشت تهران دارد، توانسته باشد به اعداد و ارقامی که نشان دهنده کاهش نرخ فرونشست است، دست پیدا کند. در غیر اینصورت، در حال حاضر ابزار ماهواره‌ای برای سنجش این ادعا در اختیار نداریم. چون اطلاعات ماهواره‌هایی با چنین قابلیتی بسیار گران قیمت است و در اختیار کشور ژاپن و آمریکاست که ما خیلی امکان خرید آن‌ها را نداریم.
به گفته او، برای اینکه بگوییم نرخ پدیده فرونشست کاهش یافته است، نخست باید شناخت درستی از این پدیده داشته باشیم. این پدیده به صورتی است که شما ۳۰ سال از منابع آب زیرزمینی برداشت غیرمجاز کرده‌اید و سپس آرام آرام عارضه ایجاد می‌شود و اگر آن را مدیریت کنید نرخ فرونشست اندک اندک کاهش می‌باید. یعنی اگر روزی به آن نقطه در کشور برسیم که استفاده از منابع آب زیرزمینی کاهش چشمگیر پیدا کند، من قاطعانه می‌گویم که بعد از ۵ تا ۱۰ سال بعد، فرونشست به تدریج کاهش پیدا خواهد کرد.