بخشی از مقاله
بررسی سازوکار فرونشستها و خطرات ناشی از آن در دشتهاي کبودرآهنگ، فامنین وهمه کسی (استان همدان)
چکیده:
فعالیتهاي کشاورزي، افزایش مصارف آب در بخشهاي مختلف شرب، صنعت وکشاورزي، فقر بیکاري، آلودگیهاي افسارگسیخته زیست محیطی، انجام وظایف مشخص شـده هـر بخـش در امور بهرهبرداري از آب و خاك و مهمتر از همه، عدم هماهنگی برنامههاي کـلان در دراز مـدت، ازجمله عواملی هستند که در مقادیر کمی و کیفی تولید و مصرف، نقش تعیین کنندهاي دارنـدخدشه در سیر تکاملی هر یک از آنها، زنجیره تعادل بین آنها را از بین مـیبـرد و خـسارتهاي جبران ناپذیري را برجاي میگذارد. فروچاله هاي همدان مولود چنین روندي است.
دشتهاي کبودرآهنگ و فامنین در شمال خاوري شهرستان همدان و در سرشاخه هـاي رودخانـه قرهچاي قرار دارند. مختصات محدوده مورد بررسی بینَ30 ْ,48 تاَ00 ْ,49 طول خاوري َو00
ْ,35 تاَ15 ْ,35 عرض شمالی واقع شده است.بر اساس درخواست استانداري همـدان سـازمان زمینشناسی واکتشافات معدنی کشور، جهت بازدید و ارایه راهکـار علمـی و کـاربردي از علـت فرونشــستها و جلــوگیري از بــروز خطــرات ناشــی از آن در دشــتهاي کبودرآهنــگ، فـامنین و همهکسی، اکیپ 3 نفره از کارشناسان گروه زمینشناسی مهندسـی بـه منطقـه اعـزام و نتـایج بررسیها در این نوشتار ارایه شده است.
مقدمه:
زمینی که زیستگاه آفریدههاي حکیمانه خالق توانا است، در چرخه تبدیل انرژیهاي مختلـف,کنشها و واکنشهاي متفاوتی را جهت رسیدن به تعادل دینامیکی از خود بروز میدهـد. در ایـن ارتباط فعالیتهایی وجود دارند که با سازوکار مخالف هم، این تعادل را بر هم مـیزننـد و باعـث بروز پدیدههاي مختلفی همچون نشست زمین میشوند. همه ایـن فرآینـدها بطـور طبیعـی در کتاب تاریخ زمین ثبت وضبط شده اند. اما آنچه را که امروزه شاهد هستیم، اگرچه شـکلگیـري کلیه فرآیندها را بصورت بطئی نشان میدهد، ولی فعالیت موجودات زنـده بخـصوص انـسان در مقیاس جهانی، تأثیر محسوس و غیرقابل انکاري بر فرآیندهاي طبیعی داشـته و باعـث تـشدید تغییرات محیطی شده است.فعالیتهـاي کـشاورزي، افـزایش مـصارف آب در بخـشهاي مختلـف شرب، صنعت وکشاورزي، فقـر و بیکـاري، آلودگیهـاي افسارگـسیخته زیـست محیطـی، انجـام وظایف مشخص شده هر بخـش در امـور بهـرهبـرداري از آب و خـاك و مهمتـر از همـه، عـدم هماهنگی برنامههاي کلان در دراز مدت، ازجمله عواملی هستند که در مقـادیر کمـی و کیفـی تولید و مصرف، نقش تعیین کنندهاي دارند و خدشه در سیر تکاملی هـر یـک از آنهـا، زنجیـره تعادل بین آنها را از بین میبرد و خسارتهاي جبران ناپذیري را برجاي میگذارد.
دشتهاي آبرفتی کبودرآهنگ و فامنین در استان همدان در سرشاخههاي رودخانه قرهچاي واقع شدهاند. این دشتها از نظر ویژگیهاي هیدروژئولوژیکی بصورت کاسههاي مرتبطی هستند که بـا حوضههاي مجاور خود ارتباط هیدرولیکی ندارند و تمامی ذخیره آبهاي زیرزمینـی ایـن دشـتها مربوط به نفوذ حاصل از ریزشهاي جوي است. به همین علت، مدیریت آبهاي زیرزمینـی اعـم از آبرفتی و کارستی در چنین مناطقی اهمیت و مفهوم واقعی خود را بروز مـیدهـد. بطـوري کـه ورود و خروج آب به (از) سیستم بسته آبخوانهاي فوق بایدکاملاً تحت کنترل قرار گیرد. صـدور مجوز حفاري چاهها و افزایش آبدهی مجاز آنها، نه تنها باید در چـارچوب مـشخص شـده علـم مدیریت آبهاي زیرزمینی مورد بررسی قرار گیرد، بلکه رعایت حریم چاهها بایـد بـا پیـشرفتهاي علمی و کارآمد روز منطبق باشد و اثرات افت حاصل از بهرهبرداري چاهها و ایجاد مخروط افـت در آبهاي زیرزمینی، نکاتی است که در مدیریت بهرهبرداري ازآبهـاي زیرزمینـی بـصورت مـدل کارساز و قابل دسترس، حرف اول را خواهد زد.
شسته و شور شدن خاك کشاورزي بسیار مرغوب در منطقه مورد مطالعه، که در گذشـتهاي نـه چندان دور، به زیر کشت می رفت، اکنون به زمینهاي بایر تبدیل شده است و آثار کرتبندي در آنها که هنوز دست نخورده باقیمانده است، نشانه تلاش و آبادانی در این محدوده می باشد.
خشک شدن قناتها نیز یکی از ناهنجارترین مواردي است که فاقد توجیه منطقی است. همه این مسائل در چارچوب برنامههاي مدون و علمی، قابل پیشگیري و جبران میباشد.
وضعیت جغرافیایی و ریختشناسی منطقه:
دشتهاي کبودرآهنگ و فامنین در شمال خاوري شهرستان همدان و در سرشاخه هـاي رودخانـه قرهچاي قرار دارند. مختصات محدوده مورد بررسی بینَ30 ْ,48 تاَ00 ْ,49 طول خاوري َو00
ْ,35 تاَ15 ْ,35 عرض شمالی واقع شده است.دشتهاي فوق اگرچه نسبت بـه دشـتهاي مجـاور یعنی بهار، قهاوند و رزن به ترتیب در جنوبباختري، جنوبخاوري و شمالخاوري داراي ارتباط هیدرولیکی زیرزمینی مشخص اسـت، امـا تمـامی آنهـا بـا حوضـههـاي آبریـز مجـاور، ارتبـاط هیدرولیکی نداشته و تنها خروجی آنها نیز در شمالخاوري روستاي خماجین در بخش خـاوري منطقه (روستاي عمرآباد با ارتفاع 1550 متر) باعث زهکشی آبهاي زیرزمینی مـی گـردد. بـدین ترتیب مجموعه دشتهاي فوق بصورت کاسهاي با چهار دهلیزجانبی است کهتقریباً دو بـه دو در دو راستاي متقاطع و نامتقارن قرار دارند و تنهـا منبـع تغذیـه آنهـا را نفوذيهاي ناشی از ریزشهاي جوي اعم از برف و باران تـشکیل مـیدهـد. بنـابراین در خـشک سالیها، نظیرخشک سالیهاي دهه قبل از سال 1380 همراه با افزایش بهـرهبـرداري از ذخیـره آبهاي زیرزمینی، اثرات سویی در حفظ تعادل دینامیکی آب و زمین ایجاد کرده است.
از نظر ریختشناسی، حاشیه دشتهاي ذکر شـده را ارتفاعـات در برگرفتـه اسـت و در بعـضی از مناطق آن مانند باختر و جنوب باختري شهرستان کبودرآهنگ، پستیها و بلندیهاي تپهماهوري مشاهده میشود.اقلیم منطقه در طبقهبندي سیستم کوپن، آب و هواي مدیترانهاي با باران بهاره در نواحی دشت وکوهستانی سرد در ارتفاعات است. در طبقهبندي دومارتن، جـزء اقلـیم نیمـه خشک و در سیستم طبقه بندي آمبرژه، نیمه خشک سرد است. همچنین در طبقهبندي اقلـیم حیاتی ایران به روش گوسن داراي دو وضعیت اقلیمی است. مناطق مرتفع، اقلیم سرد و مرطوب و نواحی دشت جزء اقلیم استیپی سرد یا سرد نیمه خشک میباشد.
میزان بارندگی در شرایط طبیعی حدود 332 میلیمتر است. حـداکثر بـارش نـزولات جـوي در ماههاي دي و بهمن و حداقل آن در ماههاي تیر و مـرداد رخ مـیدهـد. در زمـستان ارتفاعـات منطقه پوشیده از برف است و آبراهههاي دشتها نیز در سالهاي اخیر فاقد جریان آب بوده است.
حدود 88 درصد آب مصرفی منطقـه بـراي صـنعت، کـشاورزي و شـرب از آب زیرزمینـی و12درصد دیگر آن از منابع آبهاي سطحی تأمین میگردد.
زمینشناسی عمومی و ساختمانی منطقه:
دشتهاي کبودرآهنگ و فامنین در زمین ساختار ایران، در زون سنندج- سیرجان واقع شـدهانـد. این دشتها بصورت ناودیسی هستندکه در بخشهایی بصورت سینکلینوریم درآمدهاند. راستاي این ساختارها در جهت است و نشان میدهد که جهت تنـشهاي وارد بر منطقهعموماً است.
نهشتههاي رخنمون شده در منطقه مورد مطالعه به ترتیب قدمت عبارتنداز:
- شیلها و شیستهاي سازند شمشک با سن ژوراسیک
- آهکهاي اربیتولیندار کرتاسه
- آهکهاي مطبق و تودهاي سازند قم با سن میوسن
- رسوبات آبرفتی عهد حاضر
آنچه که در بررسیهاي صحرایی و لوگ زمینشناسی چاههاي حفاري شده بهدست آمده اسـت، مبین وجود آهکهاي سازند قم در زیر رسوبات آبرفتی است. این سنگ بـسترآهکی در محـدوده روستاي همهکسیکاملاً بیرونزدگی دارد ولی در نقاط دیگر منطقه مطابق لوگ زمـینشناسـی چاهها، در اعماق مختلف در نوسان است که در جدول 1 ارایه شده است. این نوسانات میتوانـد ناشی از وجود سینکلینوریمی باشد که منطقه را تحت تأثیر قرار داده و یا گسلها و شکستگیهاي قدیمی که باعث جابهجایی آنهـا شـده اسـت. تمـامی ایـن احتمـالات در مطالعـات ژئـوفیزیکی پیشنهادي قابل بررسی است.
جدول -1 عمق سنگ بستر آهکی در محدوده مورد مطالعه
گسلهایی که در سطح زمین قابل روئیت هستندعمومـاً در راسـتاي ، سحش غح و گاهی بحالت انحناء قرار دارند. به نظر میرسد شکـستگیهاي زیرزمینـی نیـز در راسـتاي وجود داشته باشند که براي اثبات وجود آنها، مطالعات ژئوفیزیک باید حـداقل بـا دو روش ژئوالکتریک و ثقل سنجی بطور توام انجام گیرد تا بتواند کاستیهاي موجود در هر روش را پوشش داده و نتایج حاصل از برآیند آنها را باید ملاك عمل قرار داد. براساس شواهد موجود, در جنوبباختري کوههاي قرهلر و قلیآباد، گسلی با راستاي تقریبی آهکهاي سازند قم را بر روي سازند شیلی شمشک در ارتفاعی بالاتر از سنگ کـف آهکـی آبخـوان آبرفتـی دشـت کبودرآهنگ قرار داده است.
وضعیت آبهاي زیرزمینی در گذشته و حال:
در بررسیهاي صحرائی، مشاهده لوگ زمینشناسی چاههـاي حفـاري شـده و پرسـشهاي محلی از روستانشینان منطقه و همچنین وجود گزارشهاي مربوط به مطالعات آبهاي زیرزمینـی تهیه شده توسط اداره کل امور آب استان همدان نشان میدهـد کـه سیـستم آبخـوان آبرفتـی دشتهاي کبودرآهنگ و فامنین در سالهاي قبل از 1360 در شرایط مطلوبی بوده است، بطـوري که عمق سطح آب زیرزمینـی در سـال آبـی 1359-60 (تـراز حـداکثر) در اکثـر نقـاط ماننـد کبودرآهنگ و فامنین به 5 متر نمیرسیده است و در تراز حداقل نیز عمـق آن در نقـاط مزبـور بین 6-8 متر در نوسان بوده است. این در حالی است که حداقل عمق آب در همان سـال آبـی در روستاهاي کردآباد و همهکسی کمتر از 3 متر و در روستاي حاتم آبـاد کمتـر از 6 متـر بـوده
است. همچنین سطح آب زیرزمینی در دشتهاي کبودرآهنگ و فامنین، مطابق گزارش سال آبی 1367-68 بنابه دلایل خشکسالی و افزایش بهرهبرداري از ذخیره آبخوان به ترتیب به بـیش از20 و10 متر رسیده است.
لازم به ذکر است که مقادیر افت سطح آب در طول دوره آماري 22 ساله (1355-77) بر حسب موقعیت نقاط بهرهبرداري نظیرحاشیه دشتها و تراکم چاههاي بهرهبـرداري بـسیار زیـاد اسـت، بطوري که مقادیر افت سطح آب در محدوده روستاهاي کوریجان و قرخلر بیش از 30 متر و در محدوده روستاهاي روعان، رامیشان و قسمتهاي شمالی آن بیش از 50 مترگزارش شده است.
شکل 1 هیدروگراف واحد آبهاي زیرزمینی آبخوان آبرفتی دشت کبودرآهنگ از مهر سال 1363
لغایت شهریور سال 1378 را نشان می دهد که سیر نزولی پـیشرونـده دارد و معادلـه بهتـرین خط برازش یافته آن معادل است. جدول 2 نیز ارقام مربوط به اختلاف ارتفاع سطح آب زیرزمینی را در دشت کبودرآهنگ نشان میدهد که در تمـامی سـالها بـه جـز سالهاي آبی 372-73 ، 1373-74، 1375-76، سیرنزولی داشته و حاصـل جمـع جبـري دوره آماري 16ساله آن معادل -17/6 متر است یعنی رقم متوسط افت براي تمامی دشت 17/6 متـر تنزل داشته است و حجم آبی که طی این دوره آماري از دست رفتـه اسـت، علـی رغـم اثـرات نامطلوب و غیرقابل برگشتی که بر ویژگیهاي نفوذپذیري و تخلخل مفید رسـوبات آبرفتـی دارد، بیش از 1/5 میلیارد مترمکعب برآورد میشودکه با ساختن 15 سد خاکی با ظرفیت مفید 100
میلیون مترمکعبی نیز جبران نخواهد شد.
جدول-2 ارقام حداکثر، حداقل و افت ایجاد شده در هر دوره آبی بر اساس هیدروگراف واحد آب زیرزمینی آبخوان آبرفتی دشت کبودرآهنگ - مهر 1363 لغایت شهریور 1379
جدول-2 ارقام حداکثر، حداقل و افت ایجاد شده در هر دوره آبی بر اساس هیدروگراف واحد آب زیرزمینی آبخوان آبرفتی دشت کبودرآهنگ - مهر 1363 لغایت شهریور 1379
-تأثیر تغییرات سطح آب زیرزمینی در ایجاد فرونشستها:
تغییرات سطح آب زیرزمینی در آبخوانهاي آزاد در اثر تغذیه و تخلیه در سـالهاي متـوالی پدیـد میآید. در آبخوانهایی که میزان بهرهبرداري بیش از تغذیـه آن باشـد، سـطح آب بتـدریج افـت مینماید. اگر ایجاد افت در یک دوره آماري شدید باشد و در اثر افزایش گرادیـان هیـدرولیکی، سیستم آبخوان بحالت ناپایدار و نامتعادل در آید، آنگاه فـشار ایـستابی نگهدارنـده وزن طبقـات فوقانی نیز کاهش یافته و باعث میشود تا فشار وارد بر لایههاي ریزدانه افزایش یابد و در نتیجه
تحکیم طبقات، از میزان نفوذپذیري و تخلخل مفیدکاسته شود. همچنین در اثر افزایش سرعت جریان آب زیرزمینی و بدنبال آن، شستشوي مواد ریزدانه باعث ایجاد حفرات در مقیاس بـزرگ شده، که بصورت منطقهاي، سبب فرونشست کلی میگردد.
بر اساس مطالعات انجام شده در منطقـه آلابامـا آمریکـا، اثـرات کـاهش سـطح آب زیرزمینـی بصورت زیر بوده است ب19م.الف- کاهش در مقدار نیروهاي مقاومت کننده وارد بر سقف حفرات در سنگ بستر آهکیرسوبات فوقانی آن کهقبلاً از آب پر بوده است. ب- افزایش سرعت جریان آبهاي زیرزمینی
ج- تأثیر بر نحوه حرکت آب از سطح زمین بطرف حفرات؛ این حفرات قبل از افت سـطح آب زیرزمینی، از آب پر بوده اند، بنابراین عمل تغذیه آب کـه بـا انتقـال و
