تشدید شکاف زمین در شهرهایی که حدو د40 درصد از جمعیت ایران را در خود جای داده اند، کشور را در وضعیتی بحرانی قرار داده که منجر به نگرانی کارشناسان نسبت به آینده این شهرها شده است به طوری که برداشت های بی رویه از آب های زیرزمینی روند فرونشست را افزایش داده و در مطالعات پیشین چاه ها خود به عامل مهم این بحران تبدیل شده که محدودیت برداشت و حفر چاه از راهکارهای کنترل فرونشست به شمار می رفت.

به گزارش دنیای اقتصاد، در چنین شرایطی باید دید آیا جبران فرونشست زمین امکان پذیر است؟ و نقشه مهار فرونشست چیست؟ جدیدترین مطالعات علمی انجام شده توسط کارشناسان حوزه زمین شناسی در دانشگاه صنعت و معدن نشان می دهد راه جبران بدترین سناریوی آبی در جهت جلوگیری از تشدید شکاف زمین، از طریق تغذیه مصنوعی امکان پذیر خواهد بود.

فرونشست در واقع، حرکت رو به پایین سطح زمین در اثر تغییرات تنش خاک است که از استخراج معادن و تراکم هیدرولیکی خاک های تراکم پذیر تا فعالیت های لرزه ای و برداشت های سیال همچون آب و نفت می تواند از عمده عوامل ایجاد فرونشست زمین باشد. اما شاید بتوان مهم ترین عامل اثرگذار در فرونشست را در بهره برداری بیش از حد از گنجایش منابع آب های زیرزمینی دانست که منجر به افزایش تنش موثر و در نتیجه فشردگی خاک و فرسودگی سیستم آبخوان می شود.

اولین نشست زمین در کالیفرنیای ایالات متحده در سال 1933 به ثبت رسید که دره سانتا کلارا به دلیل استفاده از پمپ آب زیرزمینی دچار فرونشست زمین شد. پدیده فرونشست با پیامدهای منفی همچون تشکیل شکاف های زیرزمینی، تغییرات خاک، افزایش سیل و آسیب به زیرساخت های زیرزمینی همراه است.

فرونشست با مرگ آبخوان ها همراه است. بررسی های جهانی نشان می دهد که نرخ فرونشست در جهان 5 سانتی متر در سال است، در حالی که این رقم برای تهران تا سال گذشته 20 سانتی متر بوده و اکنون با جهشی 1.5 برابری به 31 سانتی متر در سال رسیده است که جنوب شرق تهران بیشترین میزان فرونشست را تجربه می کند.

این رقم حتی برای کرمان و استان البرز بالاتر بوده و به ترتیب به 40 و 35 سانتی متر در سال رسیده است. در گفت وگویی با علی بیت اللهی، متخصص علوم زمین به بررسی مناطق تحت فرونشست جدی پرداخت که بر این اساس تهران، اصفهان، البرز و کرمان در کانون فرونشست قرار دارند که این استان ها 40درصد از جمعیت کشور را در خود جای داده اند.

پدیده خطرناک فرونشست زمین، در اثر خالی شدن لایه های زیرین زمین از سفره های آب زمین اتفاق می افتد که تهدیدهای غیرقابل جبرانی برای شهرها به همراه دارد. علاوه بر آسیب فیزیکی به ساختمان های مسکونی و میراث فرهنگی که می تواند خسارات جانی در پی داشته باشد، می تواند آسیب جدی به شبکه های تامین خدمات زیرساختی شهرها همچون ترکیدگی لوله های گاز و آب وارد کند.

مهم ترین عوامل تاثیرگذار در فرونشست زمین کشور ناشی از تشدید خشکسالی، کم بارشی و وجود چاه های آب است که به شکل تصاعدی از آن برداشت می شود. در مطالعات پیشین، ریشه فرونشست را برداشت از آب های زیرزمینی و به طور خاص حفر چاه ها معرفی کردند. به طوری که سهم بهره برداری از آب چاه برای تامین آب شرب تهران در دهه 90 حدود26 درصد بوده اما این رقم در حال حاضر به 45درصد رسیده است.

از این رو، یکی از راهکارهای اصلی برای کنترل ابعاد بحران فرونشست محدودیت در برداشت از چاه های واقع در پهنه بحرانی عنوان می شود. اما با توجه به بحران شدید کم آبی در تهران که سطح آب سدها به کمتر از 20درصد رسیده است و حتی برخی از مناطق روزانه با قطعی چندساعته مواجه هستند، همچنین، در شهرهای بزرگ ایران، برای تامین آب شرب شهروندان، حفر چاه جدید و برداشت باشدت آب از چاه های فعلی ادامه دارد، بنابراین باید گفت که توقف فرونشست از طریق چاه منتفی است.

در اینجاست که سناریوی بعدی برای جلوگیری از فرونشست زمین مطرح می شود. در مطالعه ای علمی که در دانشگاه صنعت و معدن توسط گروهی از کارشناسان حوزه زمین شناسی که علی بیت اللهی متخصص علوم زمین در آن مشارکت داشته، سناریویی جدید را به عنوان راهکاری اصلی برای کنترل فرونشست کشور مطرح کردند. براساس این مطالعه، فرونشست زمین از طریق تغذیه مصنوعی آبخوان ها ، قابل توقف و حتی قابل جبران است. در واقع، این سناریوی جدید می گوید ریشه فرونشست که همان آبخواری از آبخوان ها است می تواند، امکان احیای آبخوان ها و جلوگیری از مرگ آبخوان ها را به وجود آورد و در عین حال می تواند باعث توقف فرونشست شود.

این مطالعه برحسب اینکه خاک آبخوان ها یا همان لایه های زیرین زمین شهرهای درگیر فرونشست از جنس ماسه یا رس یا ترکیبی باشد، میزان احتمال جبران فرونشست و بازگشت عمق آب در سفره های آبی زیرزمینی به حالت اولیه یا نزدیک به آن را محاسبه کرده است.

با تغذیه مصنوعی می توان، درصدی از فرونشست را جبران کرد که این مقدار بسته به مصالح آبخوان، ضخامت و موقعیت قرار گیری لایه های رسی متفاوت است. وقتی که خاک آبخوان فقط ماسه ای باشد، نشست کمتری در اثر افت سطح آب ایجاد شده و در اثر تغذیه مصنوعی حدودا 90درصد فرونشست ایجاد شده قابل جبران است. وجود لایه رسی باعث می شود فرونشست ایجاد شده بیشتر از حالت آبخوان ماسه ای باشد که بسته به موقعیت و ضخامت لایه های رسی در اثر تغذیه مصنوعی تقریبا 19 تا 46درصد از فرونشست های ایجاد شده در آبخوان های ماسه ای دارای لایه های رسی قابل جبران است.

به گفته بیت اللهی آبخوان های زمین تهران و دیگر شهرهای کشور عمدتا ترکیبی از رس و ماسه با وزن بیشتر رس هستند، ضمن آنکه عمق لایه های رسی در جنوب تهران بین 10 تا 20 متر و در متوسط شهر حدود 40 متر است. باتوجه به اینکه هر چقدر لایه رسی نزدیک به سطح زمین باشد، احتمالا فرونشست بیشتری را به وجود می آورد. از این رو، به منظور توقف فرونشست و جبران آن در اثر تغذیه مصنوعی برای حالت رسی بین 10 تا 20 سال طول خواهد کشید تا 19 تا 30 درصد از حجم فرونشست جبران شود.

بررسی ها نشان می دهد، استفاده از روش تغذیه مصنوعی آبخوان ها سه اتفاق مهم را به همراه خواهد داشت. نخست اینکه مرگ آبخوان ها را منتفی کرده و باعث بازگشت 19درصد آب به سفره های زیرزمینی می شود. دومین اتفاق مهم، جبران بخش قابل توجهی از فرونشست است و شاید مهم ترین نکته ای که کمتر مورد توجه قرار گرفته است اینکه تغذیه مصنوعی می تواند منجر به متوقف شدن روند فرونشست شود.

بررسی های صورت گرفته این گروه تحقیقاتی نشان می دهد که این روش در توکیوی ژاپن جواب داده است. ژاپن از سال 1965 به تغذیه مصنوعی اقدام کرد و در سال 2003 جلوی فرونشست را گرفتند. بنابراین باید گفت همان طور که فرونشست طی زمانی طولانی روی می دهد، احیای آن نیز در یک پروسه زمان بر اتفاق خواهد افتاد. برای تغذیه مصنوعی آبخوان ها، شهرداری ها لازم است، گودال ها و چاهک هایی با عمق 20 متر در نقاط مشخصی از تهران برای جمع آوری آب های سطحی ناشی از بارش ها در نیم سال دوم ایجاد کنند تا به تدریج آب ها به سفره ها نفوذ کند.