افشین اسماعیلی فر – عضو هیات علمی امنیت غذایی دانشگاه آزاد اسلامی

 بر اساس تعریف سازمان زمین شناسی 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 مناطق درگیر محدود نمی باشد و فرونشست می تواند در اثر پدیده های طبیعی زمین شناختی مانند انحلال ، آب شدگی یخها و تراکم نهشته ها ، حرکات آرام پوسته و خروج گدازه  از پوسته جامد زمین و یا فعالیتهای انسانی نظیر معدنکاری ، برداشت آبهای زیرزمینی و یا نفت ایجاد شود.از نظر یونسکو این پدیده عبارت است از فروریزش یا نشست سطح زمین که به علتهای متفاوتی در مقیاس بزرگ روی می دهد. به طورمعمول این اصطلاح به حرکات قائم رو به پایین سطح زمین که می تواند با بردار اندک افقی همراه باشد، گفته می شود. پدیده یادشده، زمین لغزه ها(Landslide) را بدلیل اینکه حرکت آنها دارای بردار افقی قابل توجهی می باشد وهمچنین نشست(settlement) در خاکهای دستی را شامل نمی شود. 

رویداد فرونشست بطور معمول در دو محیط و ساز وکار مختلف امکان پذیر است:

1-    سنگهای انحلال پذیر (سنگ آهک ، دولومیت ، گچ و نمک ) که توسط نهشته های تحکیم نیافته مدفون شده اند  ، یا فروچاله های کهن پر شده با نهشته های تحکیم نیافته که فشار هیدرواستاتیکی رو به بالا آب زیرزمینی در نگهداری آنها موثر است. 

 

2-نهشته های جوان تحکیم نیافته و رسوبات آواری نیمه تحکیم یافته  با تخلخل بالا که در زیر نهشته های آبرفتی ، دریاچه ای و یا نهشته های دریایی کم عمق واقع شده اند. بطور معمول چنین محیطهایی شامل آبخوانهای بسته یا نیمه بسته  ماسه ای یا شنی( با تراوایی بالا و تراکم پذیری پایین)  همراه با میان لایه های رسی ( با تراوایی قائم کم و  تراکم پذیری بالا) است که تحت تنشهای بکر (Virgin Stress) می باشند.

  

فرونشست و شکا فهای زمین (Fissure) که به آهستگی و به تدریج گسترش می یابند شاید همان تأثیر خطرهای ناگهانی و فاجعه بار مانند سیل و زلزله را نداشته باشد. در منطقه در حال فرونشست شاید خرابی به میزان گسترده مشاهده نشده، حتی آثار سطحی حاصل از آن نیز براحتی قابل تشخیص نباشد. با این وجود بطور معمول خسارت های ناشی از فرونشست ها و شکافهای  زمین  ترمیم  ناپذیر ، پر هزینه  و مخرب  می باشند .  به عنوان نمونه  فرونشست ها  می توانند به تخریب سیستم های آبیاری و خاک های حاصلخیز کشاورزی ( با پایین آوردن تخلخل آنها ) منجر شوند . خسارت به چاه ها در منطقه های فرونشست روستایی و شهری به طور کامل متداول بوده ، موجب خرابی چاه ها و ایجاد پدیده ای می شود که در اصطلاح به آن رشد چاه ها می گویند. در این پدیده بنظر میرسد که لوله چاه از سطح زمین بالا آمده،در حالی که لوله ثابت بوده و این سطح زمین است.

 

 

  

 مناطق شهری به دلیل تراکم جمعیت ، ساختمانها و شریان های حیاتی به طور ویژه آسیب پذیرتر می باشند . این پدیده می تواند به خیابان ها، پل‌ها و بزرگراهها آسیب زده ، خطوط آبرسانی ، گاز و فاضلاب را مختل کرده ، به پی ساختمانها آسیب رسانده ، موجب ترک در آنها گردد . در این حالت سازه هایی که وسعت زیادتر و ارتفاع بیشتری دارند آسیب پذیرترند. به عنوان نمونه خطوط راه آهن ، سدهای خاکی ، تصفیه‌خانه ها و کانال ها ازآسیب پذیری زیادتری برخوردار هستند. به طور کلی هر سازه ای که در مسیر شکل گیری شکاف یا فروچاله(Sinkhole) واقع شده باشد، در معرض آسیب بیشتری قرار دارد.

پدیده فرونشست با ایجاد تغییر در وضعیت توپوگرافی منطقه می تواند سبب بروز تغییرات چشمگیری در هیدرولوژی منطقه شود . به عنوان مثال در این مناطق ممکن است‌ سیلاب‌های عظیم و مخربی بوقوع بپیوندد در حالی که قبل از ایجاد فرونشست از هیچ سابقه ای بر خوردار نبوده است . از سوی دیگر این پدیده می تواند با ایجاد تغییر در وضعیت زمین آبشناختی منطقه از قبیل جهت و سرعت جریان آب زیر‌زمینی نتیجه های ناهنجار بیشتری در پی داشته باشد.

با توجه به آنچه گفته شده شاید بتوان خسارت های ناشی از رخداد فرونشست و پدیده های پیرو آن را به شرح زیر خلاصه نمود:

1-    تغییر ناهمسان در ارتفاع و شیب رودخانه ها ، آبراهه ها و سازه های انتقال آب

2- شکست و یا بیرون زدگی لوله جدار چاه ها در نتیجه تنش های تراکمی ناشی از تراکم آبخوان ها و ایجاد اختلال در بهره برداری از منابع آب زیر زمینی

3-پیشروی امواج در مناطق پست ساحلی

4-کاهش برگشت ناپذیر تمام یا بخشی از مخزن آب زیر زمینی در نتیجه از بین رفتن یا کاهش تخلخل مفید نهشته ها

5-کاهش میزان نفوذ پذیری سطحی و پیرو آن  گسترش پهنه های بیابانی و سیلابی

6-کاهش بازدهی یا ایجاد تخریب در شریان های حیاتی و سازه های مهم

بر اساس اطلاعات کارگروه فرونشست در سازمان یونسکو   (IHP)قدیمی ترین فرونشست شناخته شده در ایالت آلاباما ی ایالات متحده در سال1900 میلادی بوقوع پیوسته است . اساس مطالعات این کار گروه بررسی های تفضیلی بر روی 42 فرونشست در 15کشور جهان بوده است . از حدود سال 1965 ، یونسکو اولین برنامه جهانی خود را برای چرخه های آبشناختی تحت عنوان دهه جهانی آبشناسی آغاز نمود که در سال های بعد مطالعه فرونشست ها به یکی از موضوع های اصلی آن تبدیل گشت . در آوریل 1975 گروه‌کاری فرونشست در پاریس شکل گرفت که اساس کار آن بررسی ارتباط این پدیده  با آب های زیر‌زمینی بود .   از آن تاریخ تا به امروز  بررسی های بیشتری در این زمینه در کشور های پیشرفته به ویژه در ایالات متحده و ژاپن انجام شده است که نتیجه آن کنترل شدید مصرف آب و تغییر در الگوی مصرف و توقف فرونشست ها در بسیاری از موارد بوده است . در این بررسی ها از روش هایی جدید مانند سامانه‌های مکان‌یابی جغرافیایی پیشرفته  (GPS) ، رادار(SAR & InSAR ) برای مکان یابی و تعیین میزان نرخ فرونشست ها به صورت گسترده ای استفاده شده است. 

در کشورهای آسیب دیده از این پدیده  و نرخ فرونشست در پهنه های مختلف دنیا که بیش از 10 سانتیمتر بر سال میباشد. در کشورهای امریکا و ژاپن این پدیده از اوایل قرن بیستم آغاز گردیده  و در  بیشتر دشت های  این کشورها  در پیرامون دهه های هفتاد و هشتاد قرن بیستم میلادی یا بطور کامل متوقف گردیده و یا به میزان چشمگیری با منابع آب کاهش یافته است.                  

هر چند که وجود پدیده فرونشست زمین توسط تعدادی از کارشناسان وزارت نیرو در دشت هایی مانند رفسنجان و مشهد از دهه 60 خورشیدی شناسایی و گزارش گردید ولی در هیچکدام  از گزارش  ها  پهنه  و نرخ فرونشست  ها مشخص  نبود. در این گزارش ها فقط چند اطلاعات نقطه ای که بطور معمول بر اساس میزان بیرون زدگی لوله جدار چاه ها بدست آمده بود، ارائه گردید. لذا بدلیل تعداد کم داده های کمی از وسعت، عمق و میزان فرونشست، امکان شناخت کامل این پدیده و میزان اثرات نامطلوب پیامد آن امکان‌پذیر نبود. از سال 1384 مسؤولیت بررسی پدیده فرونشست زمین به سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور سپرده شد. از آن زمان تا کنون با استفاده از تفسیر داده های ماهواره ای رادار و داده های ایستگاه های ثابت و دوره ای GPS، پهنه ها و نرخ فرونشست در چند دشت مهم کشور شناسایی شده که خلاصه نتایج آن درنگاره 15  نشان داده شده است.

 

 

  میزان نرخ فرونشست تاکنون در 11 دشت کشور مشخص گردیده است. در بین این 11 دشت، دشت های کاشمر و رفسنجان با بیشینه نرخ فرونشست به میزان 30 سانتیمتر بر سال دارای  بیشترین  و دشت های ورامین، گلپایگان و نیشابور  با بیشینه نرخ فرونشست  به میزان  12  سانتیمتر بر سال دارای کمترین نرخ فرونشست بوده است. به نظر می رسد که در بیشتر دشت های کشور با نرخ ها و وسعت‌های گوناگون این پدیده وجود داشته باشد.

تاکنون حدود 100 فروچاله در ایران شناسایی شده است. بیشترین تعداد فروچاله در استان همدان و بزرگترین آنها در اختیار آباد کرمان قرار دارند.  

فرونشست ها و پیامدهای ناخوشایند آن، شوربختانه سرشتی بازگشت ناپذیر دارند و به سختی می توان آنها را کند و مهار نمود . شالوده هر طرح ملی برای رویارویی با خطر فرونشست بر سه اصل پیش بینی ، تشخیص و پایش(Monitoring) استوار است که  مدیریت درست منابع آب ، نقش کلیدی در جلوگیری از رخداد این پدیده دارد . فرآیند پیش بینی و تشخیص بر پایه داده های حاصل از  چاه پیمایی ، آزمون های  ژئوفیزیکی  و داده های زمین شناسی مهندسی و ژئوتکنیکی برای پیش بینی و اندازه گیری میزان نشست خاک ، تخلخل مفید  و پتانسیل تراکم پذیری آن می باشد . لازم به ذکر است که پیش از هر یک از کارهای یاد شده،  پایش ، مکان‌یابی و اندازه گیری میزان فرونشست با روش های نوین نقشه برداری و دورسنجی  باید در رأس برنامه های مطالعاتی قرار داشته باشد.