بخشی از مقاله
چکیده
پدیده فرونشست در طی سالهای اخیر به دلایل مختلف از جمله رشد بی رویه جمعیت، برداشت بیش از حد از منابع آب زیرزمینی به همراه عوامل دیگر سبب بروز مشکلات و معضلات فراوان به ساختمان های مسکونی، جاده ها، خطوط انتقال نیرو و ... شده است. در بسیاری از شهرهای بزرگ کشور مانند تهران، مشهد،کرمان، هر ساله شاهد وقوع چندین فرونشست در نقاط حساس این شهرها هستیم که گاهاً خسارات بار نیز هستند. از این رو، در این مقاله تلاش شده است تا به شکل مروری و به روش کتابخانه ای به بررسی علل بالارفتن آمار پدیده نشست زمین در شهرهای کشور پرداخته شود.
در ادامه برخی از اصول مدیریت و کاهش خسارات ناشی از این پدیده در شهر ها مورد بررسی قرار گرفته است. در حال حاضر نه تنها در ایران، بلکه در اغلب کشورهای دنیا پدیده فرونشست زمین به شکل ناحیه ای و در نتیجه برداشت بی رویه از سفره های زیرزمینی صورت می گیرد. قرار گرفتن ایران در کمربند خشک و نیمه خشک دنیا و خشکسالی های اخیر روند بهره برداری از آبهای زیرزمینی را تسریع نموده و تقریباً اغلب دشتهای کشور در معرض تخلیه تمام حجم سفره ها و نشست ناحیه ای زمین می باشند. واقعیت این است که خطرات و پیامدهای نشست زمین در دشتها و نواحی کشاورزی و خالی از سکنه چندان محسوس و مهم در نظر گرفته نمی شود اما هنگامی که این پدیده شهرها و روستاها را تحت تأثیر قرار می دهد بیشتر مورد توجه قرار می گیرد.
مقدمه
بعضی تغییرات ژئومورفولوژیک در شهرها، نتیجه ساخت و ساز گسترده در سطح زمین هستند، مانند خانه سازی، خیابان سازی، ایجاد فضای سبز، آزادراه ها و حفاری و گود برداری زمین. برخی از آشکارترین تغییراتی که هم اکنون در چشم انداز طبیعی شهرها رخ می دهد و برخی از بحث انگیزترین دستورالعمل ها و سیاست ها، به آمایش سرزمین، کاربری اراضی و تراکم شهری مربوط است.
تغییر در نوع کاربری به ویژه در افزایش کاربری مسکونی و تجاری و ایجاد انگیزه هایی برای استفاده بیشتر از زمین و ساخت و ساز، همگی تأثیر عمیقی بر چشم انداز طبیعی و نیز بر فرآیندهای ژئومورفولوژیک داشته و دارند. این آثار، هم در نواحی کوهستانی و هم در پای دامنه ها و پایین دست و حتی دشت ها آشکار است. به همین دلیل دستورالعمل ها و سیاست های کنونی مربوط به گسترش افقی و عمودی و به طور کلی تغییرات شهری بحث انگیز است و باید پیامدهای چنین دستورالعمل هایی نیز بررسی شود[1]
نشست زمین به حرکت رو به پایین مواد موجود در سطح یا نزدیک سطح زمین اطلاق می شود. این نوع حرکت براساس حرکت عمودی آن از سایر حرکات توده ای زمین تمیز داده می شود؛به طوری که در این نوع،حرکت جانبی یا خیلی کم است یا اصلاً وجود ندارد. نشست زمین موقعی اتفاق می افتد که تعادل بین فشارهای وارد بر مواد پوسته زمین و مقاومت آن مواد بر هم بخورد. اگر فشارهای وارد بر مواد سطح زمین بیش از مقاومت مواد زیرین باشد یا شرایطی فراهم شود که مقاومت این مواد کاهش یابد، تعادل یاد شده بر هم خواهد خورد.
در مواقعی هر دو حالت یکجا فراهم می شود و بنابراین نشست زمین ممکن است با شدت و سرعت بیشتری رخ دهد. در نتیجه این شکست خسارتهای جدی به بناهای ساخت انسان وارد می شود. شکافتن جاده ها، قطع خطوط نیرو، غیر مسکونی شدن ساختمانها، خردشدگی پوشش بدنه چاهها، برهم خوردن نهرهای آبیاری و ایجاد سیل نمونه ای از این خسارتهاست .[2] بنا به تعریف یونسکو فرونشست عبارتست از فروریزش و یا نشست زمین که به علت های متفاوت در مقیاس بزرگ روی می دهد. به طور معمول این اصطلاح برای حرکت قائم رو به پایین بکار می رود. به طور کلی علل فرومشینی سطح زمین را می توان به دو گروه علل طبیعی و علل انسانی تقسیم نمود:[3]
علل طبیعی
-1تغییر شکل تکتونیکی و فعالیت آتشفشانی.
2تحمیل- بارهای سنگین - مثلاً دریاچه ها - :ایزوستازی
-3خشکی رسوبات ریزدانه.
-4اکسیداسیون خاکهای آلی.
-5حل شدن زیرزمینی سنگ آهک،نمکها.
-6فشردگی - تراکم - حاصل از ارتعاش در اثنای زلزله های طبقات رسوبی روی هم قرار گرفته.
-7ذوب پرمافروست. علل انسانی
-1فشردگی - تراکم - به علت مرطوب ساختن رسوبات آبرفتی خشک.
2فشردگی- به علت تحمیل بارهای سنگین - مثلاً سدها،ساختمانها - .
-3فشردگی به علت زهکشی زمین، و اکسیداسیون بیوشیمیایی خاکهای آلی.
-4فشردگی به علت ارتعاش رسوبات.
-5فشردگی به علت ذوب پرمافروست.
-6تغییر شکل به علت ایجاد دریاچه ها.
7برداشت- مواد سخت زیرزمین - مثلاً زغال سنگ، نمک - . 8برداشت- مایعات زیرزمین - مثلاً نفت،آب و گاز - . عمیق ترین فروچاله کشور در سال 1394 در منطقه ایج از توابع استهبان استان فارس اتفاق افتاده است. در این منطقه سطح زمین بطور ناگهانی با شیب دیواره ای نزدیک به قائم فروکش کرده است. ابعاد فروچاله براساس بازدید انجام شده به عمق تقریبی 80متر و قطر نزدیک به 20متر با دیواره ای نزدیک به قائم در اراضی باغی ایجاد شده که در قسمت های پایین فروچاله، دالان و تونل های فرعی نیز وجود دارد.
براساس اطلاعات موجود، چاه آب نزدیک به محل فروچاله، نزدیک به 40 متر آن رسوبات آبرفتی است و بقیه ارتفاع درون چاله را کارست آهکی و فعال زیر آن شامل می شود. علت رخداد این حادثه بیشتر بر اثر عواملی همچون افت سطح سیالات زیرزمینی، انحلال تشکیلات زیرسطحی و ریزش کارست به وجود می آیند که در واقع فروریزش به روی ساختار فعال کارستی ایجاد شده است.
تغییر کاربری زمین، زهکشی خاکهای آلی از عوامل دیگری است که می تواند در ایجاد پدیده فروچاله ایج مؤثر باشد. شرایطی مانند فرآیندهای زمین ساختی و پویایی گسل ها در منطقه، بارندگی، وجود عوارض توپوگرافی، نفوذ ریزش ها یا رواناب های اسیدی، انحلال تشکیلات سطحی و وجود لایه های نامقاوم در تشکیلات رسوبی زیرین، به توسعه پدیده فرونشینی ایجاد شکاف و فروچاله منجر شده است.[4]
هم اکنون 70درصد از دشت های فارس در معرض فرونشست می باشند و فرونشست در 8منطقه استان از جمله دشت مرو دشت ، ارژن، شیراز و دشت های جنوب خاوری فارس، نقش رستم، دشت کوه سپید در منطقه داراب، پدیده فروچاله در منطقه صفا شهر و حفره فروکش سورمق به قطر 50 و عمق 16متر گزارش شده است.
شکافهای ایجاد شده در منطقه نقش رستم به فاصله 3متری آثار تاریخی به عرض 10 سانتی متر تا طول 20متر، شکافهای ایجاد شده در یکی از روستاهای منطقه شمال غرب دشت مرودشت، وقوع پدیده فروچاله در شرق صفاشهر با عرض 50متر و عمق 20متر، فروچاله های چند سال گذشته دشت ارژن به عرض 50متر و عمق 4متر و دشت کوه سپید منطقه داراب شکافهای نیم متری تا 2 متر با طول شکاف 100 و 200 متر ایجاد شده است.[5]
تهران با سالانه 36 سانتی متر نشست، اکنون رکورد دار کشور است. نرخ نشست زمین در جنوب تهران به یک میلی متر در روز رسیده است. این نرخ در حالی در ایران ثبت شده که بالاترین نرخ در مکزیکوسیتی 32 سانتی متر بوده است.[6] پدیده مخرب فرونشست زمین البته محدود به تهران نیست و براساس بررسیهای کارشناسان، بیش از 300 دشت کشور را تهدید میکند که میزان فرونشست در دشتهای نیشابور، کاشمر، رفسنجان، زرند، همدان، سمنان، گرمسار، ایوانکی و گلپایگان بسیار نگرانکننده است.
از این رو در این مقاله تلاش شده است تا به بررسی علل اصلی فرو نشست زمین در شهرها و نواحی پیرامونی آنها با تأکید بر شهرهای ایران پرداخته شود. شاید در ابتدا چنین به نظر آید که اغلب نشست ها چه در ایران و چه در سایر کشورها در اثر برداشت آب از سفره های زیرزمینی باشد و این مسأله مربوط به دشت و نواحی کشاورزی می باشد اما واقعیت این است که شهرها هم در این دشت ها و همین نواحی ساخته شده اند و دلیل تأکید بر پدیده نشست در شهرها این مسأله می باشد که در شهر ها علاوه بر عامل اصلی که همان برداشت بی رویه از سطح سفره های زیرزمینی می باشد، علل و عوامل دیگری از قبیل وزن بالای ساختمانها و ساخت و سازهای شهری، تأسیسات شهری و ....هم در پدیده نشست و فرونشینی در شهرها مؤثر هستند.
نتایج -1علل نشست زمین در شهرها
1-1 برداشت بی رویه از سفره های زیرزمینی پیرامون شهرها: در بین عوامل مؤثر در ایجاد فرونشست، بنظر می رسد که برداشت بیش از حد مجاز از منابع آب زیرزمینی، ضخامت لایه رسوبی و ویژگیهای مهندسی رسوبات، عوامل اصلی ایجاد فرونشست در بیشتردشت های ایران هستند. مناطقی که هم اکنون در شرایط بحرانی ایجاد فروچاله ها و فرونشست قرار دارند شامل دشت کبودرآهنگ همدان، ورامین، نظرآباد، دشت تهران، دشت مشهد و نیشابور، دشت های استان، کرمان، اصفهان و قزوین می باشند. استان هایی 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 فروچاله ها در همدان این منطقه نیز در بررسی ها گنجانده خواهد شد.
منابع آب زیرزمینی در بخشهای بزرگی از ایران مرکزی،شرق و جنوب ایران به عنوان تنها منبع تأمین آب جهت مصارف کشاورزی، شرب و صنعتی محسوب می شود. در این مناطق وجود اقلیم های نیمه خشک و خشک به دلیل بارندگی نامناسب، وقوع خشکسالی های درازمدت و نبود رودخانه های دائمی سبب شده تا بیش از 90 درصد نیاز آبی آن از طریق سفره های آب زیرزمینی تأمین گردد. حتی در برخی نقاط آب زیرزمینی به عنوان تنها منبع آب موجود جهت مصارف شرب و کشاورزی است.
یکی از مشکلات مهم در ارتباط با برداشت بی رویه آب از سفره های زیرزمینی، افت ممتد سطح آب و متراکم شدن لایه ها و رسوبات سفره است. تراکم سفره بر خصوصیات هیدرودینامیکی سفره تأثیر گذاشته و باعث کاهش نفوذپذیری و افت ضریب ذخیره آن خواهد شد. این پدیده علاوه بر ناپایداری زمین موجب کاهش دائمی حجم مخزن سفره و به هم خوردن تعادل طبیعی آن می گردد. در این صورت سفره آب زیرزمینی از حالت پویا و دینامیک خارج شده و جزو دشتهای بحرانی قرار می گیرد. چنین دشتهایی مستعدترین مناطق برای وقوع پدیده فرونشست منطقه ای سطح زمین می باشند.[7]
متاسفانه در کشور ما بین 80 تا 85 درصد آب از منابع زیرزمینی برداشت می شود و این در صورتی است که دبی رودخانه های ما نسبت به گذشته تغییر پیدا کرده و برداشت بی رویه آب از زمین موجب نشست شده و دشت ها به خاطر سطح ایستایی آب در آنها خیلی پایین رفته و این مرگ دشت های کشور است. سدسازی در کشور نیز علیرغم اثرات مثبتی که دارد در دو زمینه می تواند منجر به نشست زمین در پیرامون شهر ها گردد. احداث سد در برخی از نواحی کشور مانند سد کرج منجر به تغییر شیوه آبیاری در پایین دست شده است.
به عبارت دیگر، احداث سد کرج باعث شده است تا رودخانه کرج، زمین های جنوب غربی استان را آبیاری نکند و کشاورزان شهریار برای تامین آب از چاه استفاده کنند . در جاجرود نیز همین اتفاق افتاده است و با ساختن سد ماملو و لار در مکان هایی که سد در آن احداث شده است بیشترین خطرات نشست را شاهد هستیم. از سوی دیگر تجمع حجم زیادی از آبها در پشت سدها و فشار به پوسته زمین و لرزشهایی را که ایجاد می کند می تواند روند نشست زمین در پیرامون شهر ها را تسریع نماید.
2-1 قرار گرفتن شهرها در مناطق کارستی و آهکی
در نواحی که تحت تأثیر فرسایش شیمیایی واقع می شوند، آبهای زیرزمینی قادر به ایجاد سرزمین های بسیار جالبی بر روی سطح زمین هستند، ایجاد غارهای طویل و عظیم از جمله چنین پدیده هایی می باشند. سیستم گسترده غارها می توانند موجب بروز وقایع کاتاستروفی شده و سرانجام باعث ایجاد فرونشست زمین می شوند.[8]
بیش از 11درصد سطح کشورمان را سازندهای کارستی می پوشانند. به سبب پراکندگی تشکیلات آهکی در تمام نقاط کشور و بویژه در رشته کوههای البرز و زاگرس، که بخشهای وسیعی از شمال، شمال غرب، غرب و جنوب غرب کشور را پوشانده اند و از سوی دیگر، به سبب بالا بدن تراکم نقاط شهری در این نواحی کشور، اهمیت و توجه بیش از پیش را در برنامه ریزی های شهری به تشکیلات آهکی زیربنای شهرها و پدیده کارستی شدن را می رساند.
در شرایط کنونی آن عاملی که بیشتر مورد توجه قرار گرفته و به عنوان اصلی ترین عامل فرونشست زمین در سطح دنیا و در کشور به آن توجه می شود برداشت بی رویه از سفره های زیرزمینی می باشد غافل از اینکه اغلب سفره های زیرزمینی در سازندهای کارستی کشور قرار دارند و تخلیه این سفره ها از آبهای زیرزمینی که نقش تکیه گاه را برای آنها دارند منجر به فرونشینی زمین می شود.
در اغلب گزارشهای ارائه شده توسط زمین شناسان و کارشناسان مسائل مربوط به فرونشست زمین توجه به سازندهای کارستی زیربنای نواحی فرونشست وجود دارد. فرونشست هایی که در نتیجه پدیده انحلال در سنگهای انحلال پذیر زیر شهرها و روستاها اتفاق می افتد نقطه ای بوده و مناطق وسیعی را تحت تأثیر قرار نمی دهد هر چند این نوع از نشست ها معمولاً ناگهانی می باشند.
3-1 ساخت ها و تأسیسات شهری
گسترش بی رویه و رشد افقی و عمودی شهرها، حفاری های متعدد برای تأسیسات شهری، تمرکز بسیاری از تأسیسات شهری در زیرزمین، آسیب دیدن این تأسیسات زیرزمینی مانند ترکیدن لوله های انتقال آب و ....می توانند از علل نشست در شهرها باشند. مثلا در فروردین 1395 در خیابان ایران و شهرک غرب، در محدوده یک قطعه زمین گودبرداری شده، شکستگی یک لوله شیر آتش نشانی موجب جاری شدن مقدار زیاد آب شد که به دلیل سست بودن خاک گودالی به عمق پنج متر مربع ایجاد شد.
با نگاهی به سایت ها شاهد وقوع دهها مورد نشست زمین در شهرهای بزرگ و کوچک کشور از جمله تهران، مشهد، قزوین و غیره هستیم. واقعیت این است که اغلب این نشست های محلی و نقطه ای مربوط به ساخت و سازها و خدمات و تأسیسات شهری می باشند. شکستن لوله های انتقال آب از اصلی ترین علل این پدیده در شهر ها می باشد. در شهرهای بزرگ مانند تهران و مشهد ساخت و سازهای مربوط به مسیر عبور مترو نیز گاه و بیگاه سبب نشست هایی می شود که جنس و نوع خاکها و رسوبات نیز این پدیده را تشدید می نماید.
در طی هفته دوم شهریور ماه1395 سه مورد نشست در تهران اتفاق افتاده است. حفره» ستاری«، گودال 5 متری خیابان »صفی علیشاه« خیابان انقلاب و »خیابان رجب نیا« در منطقه !15 این حوادث موجب شده تا تردد در پایتخت با نگرانی همراه باشد... علت اصلی البته هنوزبررسی نشده، اما مسئولان شهری معتقدند که نشت تدریجی شماری از میلیونها انشعاب آب هریک از حوادث را رقم زده است.
در برخی از موارد نشست جزئی زمین سبب فشار و تخریب امکانات و تأسیسات موجود در زیر زمین مانند لوله های انتقال آب و گاز می شود و با شکسته شدن و یا آسیب دیدن این تأسیسات، خطر نشست زمین نیز بیشتر شده و گاهاً تا چند خانه را تحت تأثیر قرار می دهد. پوسیدگی و قدیمی بودن لوله های انتقال آب در بسیاری از شهر ها منجر به شکستن این لوله ها در زیر زمین و نها یتاً نشست زمین و سایر عناصر شهری می شود. ماهانه دهها مورد از این موارد در اغلب شهرهای ایران مشاهده و گزارش می شود - شکل. - 1
