به گزارش خبرگزاری ایمنا، فرونشست زمین یکی از مهمترین مخاطرات ژئوتکنیکی در دهههای اخیر است که با سرعتی بیسابقه در حال گسترش است. این پدیده به معنای پایینرفتن تدریجی یا ناگهانی سطح زمین بر اثر تغییرات زیرسطحی است. بر اساس گزارشهای جهانی، نرخ فرونشست در برخی دشتها به بیش از ۳۰ سانتیمتر در سال رسیده که بسیار بیشتر از استانداردهای بحران جهانی است. فرونشست نهتنها یک پدیده زمینشناختی بلکه تهدیدی جدی برای زیرساختها، اقتصاد، کشاورزی و حتی سکونتگاههای انسانی به شمار میآید.
فرونشست چیست؟
فرونشست به معنای کاهش سطح زمین در اثر تراکم یا حذف مواد زیرسطحی است. این کاهش سطح میتواند تدریجی (در مقیاس سالها) یا ناگهانی (در اثر فروپاشی تونل یا حفرههای زیرزمینی) رخ دهد. از نظر علمی، فرونشست زمانی اتفاق میافتد که فشار مؤثر بین ذرات خاک یا سنگ افزایش یابد و در نتیجه ذرات به هم نزدیک شوند و حجم لایهها کاهش یابد.
علل اصلی فرونشست
۱. برداشت بیرویه آبهای زیرزمینی
اصلیترین عامل فرونشست در بسیاری از نقاط جهان، برداشت بیش از حد آبهای زیرزمینی است. کشاورزی سنتی، چاههای غیرمجاز و مصرف بیرویه شهری باعث افت سطح آب سفرهها شده است. وقتی سطح آب پایین میرود، فشار آب میانحفرهای کاهش یافته و ذرات خاک فشرده میشوند، به طور مثال دشت تهران و دشت ورامین نمونههای بارز فرونشست ناشی از افت آب زیرزمینی هستند.
۲. استخراج نفت و گاز
در مناطقی که منابع هیدروکربنی غنی وجود دارد، استخراج نفت و گاز میتواند باعث افت فشار در مخزن و در نتیجه تراکم سنگمخزن و نشست سطحی شود. این پدیده در کشورهایی مانند مکزیک و ونزوئلا بهشدت مشاهده شده و در برخی مناطق نفتی نیز گزارش شده است.
۳. عملیات معدنی و تونلسازی
حفاری و استخراج مواد معدنی یا احداث تونلهای شهری (مترو، راهآهن و…) در صورت عدم رعایت اصول مهندسی میتواند منجر به ایجاد حفرههای خالی در زیرزمین شود. این حفرهها دیر یا زود به سطح زمین منتقل شده و نشستهای ناگهانی ایجاد میکنند.
۴. تراکم طبیعی رسوبات نرم
در مناطقی که از رسوبات جوان و نرم تشکیل شدهاند (مانند دلتای رودخانهها)، رسوبات در طول زمان تحت وزن خود یا بارگذاری جدید (مثلاً احداث ساختمان) متراکم شده و نشست تدریجی رخ میدهد.
۵. خشکسالی و تغییرات اقلیمی
کاهش بارش و افزایش دما در دهههای اخیر باعث افت منابع آب سطحی و افزایش فشار بر سفرههای زیرزمینی شده است. همچنین خاکهای رسی در اثر خشکشدن منقبض میشوند و نشستهای موضعی بهوجود میآورند.
۶. تخریب لایههای آلی و زمینهای باتلاقی
خاکهای آلی یا توربدار وقتی خشک میشوند، حجم خود را از دست میدهند و باعث فرونشست سطح میشوند. این پدیده در برخی مناطق شمالی ایران که زمینهای کشاورزی بر روی باتلاقهای قدیمی توسعه یافتهاند، دیده میشود.
پیامدهای فرونشست
۱. خسارت به زیرساختهای شهری
جادهها، خطوط ریلی، لولههای آب و فاضلاب و خطوط انتقال نیرو در برابر نشست آسیبپذیر هستند. ترکهای سطحی و تغییر شیب باعث شکستن و از کار افتادن زیرساختها میشود.
۲. تهدید برای ساختمانها و سکونتگاهها
ترکخوردگی دیوارها، نشست پی ساختمانها و کاهش ایمنی سازهها از پیامدهای مستقیم فرونشست در مناطق مسکونی است.
۳. افزایش خطر سیلاب
نشست سطح زمین میتواند شیب طبیعی زمین را تغییر دهد و مسیر جریان آبهای سطحی را دگرگون کند. این موضوع احتمال وقوع سیلاب در مناطق فرونشسته را بالا میبرد.
۴. کاهش بهرهوری کشاورزی
در زمینهای کشاورزی، نشست میتواند باعث تغییر الگوی زهکشی، کاهش کیفیت خاک و حتی نابودی سفرههای زیرزمینی شود.
۵. خسارات اقتصادی و اجتماعی
فرونشست علاوه بر خسارت فیزیکی، هزینههای اقتصادی سنگینی به جوامع تحمیل میکند. از هزینههای بازسازی زیرساختها گرفته تا مهاجرت اجباری مردم از مناطق پرخطر.
روشهای پایش و شناسایی فرونشست
۱. تکنیک InSAR ماهوارهای
این روش با استفاده از تصاویر راداری ماهوارهای تغییرات سطح زمین را در طول زمان با دقت میلیمتری اندازهگیری میکند.
۲. GPS و شبکههای ژئودزی
ایستگاههای GNSS و GPS میتوانند جابهجاییهای سطح زمین را به صورت مداوم ثبت کنند.
۳. پایش سطح آب زیرزمینی
اندازهگیری تغییرات سطح آب در چاههای مشاهدهای کمک میکند رابطه بین افت آب و نشست مشخص شود.
۴. ابزارهای ژئوتکنیکی
ابزارهایی مانند اینکلینومتر، گِیج فشار و کرنشسنج در ساختمانها و زمین نصب میشوند تا جابهجاییها و تغییر شکلها را پایش کنند.
راهکارهای کاهش و مدیریت فرونشست
۱. مدیریت مصرف آب
- توسعه سیستمهای آبیاری نوین (قطرهای و بارانی).
- تغییر الگوی کشت از محصولات پرآب به محصولات کمآب.
- نصب کنتورهای هوشمند روی چاهها و برخورد با چاههای غیرمجاز.
۲. تغذیه مصنوعی آبخوانها
تزریق آب باران، پساب تصفیهشده یا هدایت سیلابها به سفرههای زیرزمینی میتواند فشار آب میانحفرهای را افزایش داده و بخشی از نشست را جبران کند.
۳. قوانین و مقررات سختگیرانه
- محدود کردن استخراج بیرویه منابع نفت، گاز و معدنی.
- نظارت بر ساختوساز در مناطق پرخطر.
- تدوین آئیننامههای طراحی سازه در مناطق فرونشستخیز.
۴. آموزش و فرهنگسازی
افزایش آگاهی عمومی درباره بحران فرونشست و لزوم صرفهجویی در مصرف آب نقش مهمی در کنترل این پدیده دارد.
۵. پایش هوشمند و استفاده از فناوری
بهکارگیری فناوریهای نوین مانند اینترنت اشیا (IoT) و هوش مصنوعی در پایش نشست و تحلیل دادهها کمک میکند تصمیمگیریهای بهتری صورت گیرد.
بررسی وضعیت فرونشست
بعضی مناطق به دلیل اقلیم خشک، وابستگی شدید به منابع آب زیرزمینی و رشد جمعیت، از کانونهای اصلی فرونشست در جهان هستند. بر اساس آمار:
- دشت تهران، ورامین، کرج، اصفهان و مشهد از مهمترین کانونهای فرونشست هستند.
- در برخی مناطق نرخ فرونشست بیش از ۵۰ برابر حد بحرانی جهانی گزارش شده است.
- این پدیده تهدیدی برای آثار تاریخی و حتی بافتهای قدیمی محسوب میشود.
آینده و چشمانداز مدیریت فرونشست
با توجه به تغییرات اقلیمی، رشد تقاضا برای آب و توسعه شهرنشینی، انتظار میرود پدیده فرونشست در سالهای آینده تشدید شود. بنابراین ضروری است:
- سیاستهای کلان مدیریت منابع آب تغییر کند.
- همکاری میان نهادهای دولتی، دانشگاهها و سازمانهای بینالمللی افزایش یابد.
- استفاده از فناوریهای نوین پایش (مانند دادههای ماهوارهای روزانه) فراگیر شود.
فرونشست زمین یک بحران خاموش اما بسیار جدی است که در سکوت و بهصورت تدریجی زیرساختها و محیطزیست ما را تهدید میکند. برداشت بیرویه آبهای زیرزمینی، استخراج منابع و تغییرات اقلیمی مهمترین عوامل آن هستند. پیامدهای فرونشست نهتنها اقتصادی بلکه اجتماعی و فرهنگی نیز هستند. راهکارهای مدیریت شامل کاهش برداشت آب، تغذیه مصنوعی آبخوانها، اصلاح قوانین و فرهنگسازی عمومی است.