زمین تهی

علی بیت‌اللهی، عضو هیئت‌علمی مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی: فرونشست زمین صبح جمعه پنجم مرداد امسال در میدان ونک حادثه‌آفرین شد. حالا نتیجه بحران آب و تخریب سفره‌های زیرزمینی به کلان‌شهرها و خیابان‌های پرجمعیت پایتخت رسیده است.

آغاز فرونشست زمین از دهه 50

با شروع کسری آب زیرزمینی از اواسط دهه 50، آهنگ شروع فرونشست زمین در سرزمین ایران آغاز شد. آنچه ‌در ایران در اواسط دهه 70 رخ می‌دهد، تغییر قابل ملاحظه گرادیان افت سطح آب‌های زیرزمینی به‌طور کلی است که تا زمان حاضر این روند‌ استمرار دارد. تغییر گرادیان سالانه کسری مخزن از یک متر در سال در بازه زمانی 1375-1356 به ۴.۸ متر در سال در بازه زمانی 1400-1375 رسیده که این مسئله هم‌زمان با افزایش جمعیت و توسعه ارکان کشاورزی و صنعتی کشور منجر به افزایش فشار بر آب‌های شیرین تجدیدپذیر زمینی و بیلان منفی آبخوان‌های سرزمین ایران شده است.

افت سطح آب زیرزمینی منجر به کاهش فشار حفره‌ای مقاومت‌کننده در برابر نیروی وزن لایه‌های فوقانی آبخوان‌ها شده (نیروی عمود رو به پایین وزن) و با استمرار افت سطح آب، در لایه‌های آبداری که حاوی نهشته‌های ریزدانه یا ترکیبی از دانه‌بندی متفاوت از ریزدانه تا درشت‌دانه باشند، تراکم صورت گرفته و با کاهش ضخامت ناشی از تراکم ناشی از وزن لایه‌های فوقانی، درنهایت در سطح، پدیده «فرونشست زمین» به‌تدریج آغاز و استمرار پیدا می‌کند. این روند با توجه به ماهیت آن تدریجی و کند بوده که پس از رسیدن به شرایط حدی، آثار تخریبی خود را بر محیط‌زیست، کشاورزی و همه سازه‌های واقع در سطح زمین یا نزدیک به سطح زمین می‌گذارد.

چند تجربه موفق جهانی برای مهار فرونشست زمین

فرونشست زمین هرچند پدیده‌ای انسان‌ساخت است، اما امکان کنترل روند و کاهش خطرات آن وجود دارد. به ‌عنوان مثال، بر‌اساس مطالعه‌ای که در «دانشگاه رمخامهائنگ» بانکوک انجام شده است، نرخ فرونشست زمین در شرق بانکوک تایلند و در فاصله سال‌های ۱۹۷۸ تا ۲۰۰۰ میلادی، از ۹.۷ سانتی‌متر در سال به ۱.۳ سانتی‌متر در کاهش داشته است. همچنین مطالعه «خی چون‌هه و همکاران، 2019» در شانگهای چین نشان می‌دهد که مدیریت فرونشست زمین از 1921 تا 2013 و به بعد، منجر به کاهش نرخ فرونشست زمین در این مناطق شده است. مطالعه «یی لیو و همکاران، 2019» در تگزاس آمریکا هم حاکی از آن است که سطح آب زیرزمینی با هدف کنترل فرونشست زمین در منطقه هوستون-گالوستون ناحیه تگزاس آمریکا مدیریت شده است یا مطالعه «یی لیخین و همکاران، 2011» در تیاجین چین نشان می‌دهد که فرونشست زمین با کنترل میزان پمپاژ آب‌های زیرزمینی در تیانجین چین کنترل شده است و پژوهش «کانتکو و تویوتا، 2011» در توکیو ژاپن نتیجه مشابهی دارد و حاکی از آن است که تغییرات فرونشست زمین با تغییرات سطح آب زیرزمینی در شرق توکیو رخ داده و فرونشست زمین در این منطقه از 12 سانتی‌متر در سال کاملا متوقف شده و به صفر رسیده است.

تجربیات موفق جهانی و دانش بالای متخصصان کشور در زمینه فرونشست زمین، این امکان را متصور می‌کند که می‌توان روند توسعه‌ای پدیده «فرونشست زمین» را در پهنه‌های فرونشستی کشور که به‌ طور عمده در همه استان‌های کشور گسترده‌اند، کنترل و حتی متوقف کرد. با توجه به این امید و امکان و احتمال موفقیت و در بدو شکل‌گیری و فعالیت دولت چهاردهم، این نوشتار 

به ‌عنوان درخواست یا پیشنهاد‌ یا گوشزدی به مسئولان محترم تصمیم‌گیر، تهیه و تدوین شده است که شاید آرزوی ما کارشناسان این رشته که نزدیک به 30 سال عمر کارشناسی خود را در شناسایی و تبیین و هشدار خطرات فرونشست زمین صرف کرده‌ایم، برای شروع اقدامات ملموس با هدف کنترل فرونشست زمین و کاهش خطرات آن جامه عمل بپوشد. با ذکر این نکته مهم که خوشبختانه بستر قانونی اقدام کاهش خطر فرونشست زمین در بطن قانون مدیریت بحران کشور (مصوبه 1398) در بند ض ماده 14 آن نیز فراهم است.

مخاطرات ناشی از فرونشست زمین

بی‌تردید مهم‌ترین اثر زیان‌بار فرونشست زمین، آثار زیان‌بار زیست‌محیطی به معنی اعم آن است. بر اثر افت سطح آب زیرزمینی و شروع تراکم لایه‌های زیر‌سطحی، میزان نفوذپذیری و قابلیت انتقال محیط زیر‌سطحی و آبرفتی به‌ طور قابل ملاحظه‌ای رو به کاهش گذاشته، میزان تخلخل لایه‌ها کم و امکان آبگیری مجدد آنها به تدریج از بین می‌رود. در این حالت، آبخوان استعداد ذخیره و انتقال آبی خود را از دست داده و به دیگر سخن، محیط‌زیست کشور با مرگ آبخوان‌ها مواجه خواهد شد.

نفوذناپذیرشدن لایه‌های آبرفتی، منجر به گسترش روانات‌های سطحی و جریانات سیلابی در دشت‌ها و فرسایش شدید خاک مغذی و زراعی شده است (خاکی که برای تشکیل یک سانتی‌متر آن صدها سال زمان لازم است) و چهره دشت‌های سرسبز و حاصلخیز سرزمین ایران را در صورت عدم اتخاذ تمهیدات جدی کاهش خطرات فرونشست زمین، به بیابان و کویر شبیه 

خواهد کرد.

این فرایندها بی‌تردید بزرگ‌ترین و مخرب‌ترین خطر فرونشست زمین است، به‌طوری‌که با گذشت زمان و تحکیم کامل آبرفت، حتی در صورت مساعدشدن شرایط اقلیمی و افزایش نزولات جوی، دیگر امکان تغذیه مجدد آبخوان وجود نخواهد داشت؛ چرا‌که محیط نفوذناپذیر و فاقد قابلیت انتقال آب زیرزمینی شده است.

همچنین افت سطح آب علاوه‌بر فرونشست زمین که یکی از چالش‌های بزرگ در سرزمین است، منجر به ضرورت استحصال آب زیرزمینی از افق‌های پایین‌تر عمقی شده و با توجه به افزایش عمومی میزان ملحیت (salinity) با عمق در لایه‌های آبدار، میزان شوری (اندیس EC با واحد میکروزیمنس بر سانتی‌متر) افزایش داشته و به عبارت دیگر، کیفیت آب‌های زیرزمینی کاهش می‌باید. براساس آمار سال 1398 معاونت حفاظت و بهره‌برداری شرکت مدیریت منابع آب ایران، از سال 1361 تا 1397 (‌بازه زمانی 35‌ساله) میزان متوسط EC آب‌های زیرزمینی ایران از حدود دوهزارو 100 به چهارهزارو 200 میکروزیمنس بر سانتی‌متر رسیده است. افزایش شوری آب استحصالی، خاک‌های کشاورزی سطحی را تحت تأثیر قرار داده و راندمان و کیفیت کلی کشاورزی را

 کاهش می‌دهد.

علاوه‌بر‌این، توسعه فرونشست زمین درنهایت منجر به آسیب‌دیدگی همه سازه‌های سطحی و زیر‌سطحی خواهد شد. ترک‌خوردگی ساختمان، گسیختگی شریان‌های حیاتی و آسیب‌دیدگی سامانه‌های حمل‌ونقلی و سایت‌های تاریخی و فرهنگی از ‌جمله خطرات دیگر فرونشست زمین است. مسلم است که سازه‌های با ابعاد بزرگ، المان‌های طولی‌ مانند خطوط لوله، باندهای فرودگاهی، خطوط ریلی و شریان‌های جاده‌ای به‌ویژه در صورت وجود فرونشست نامتقارن زمین، بیشتر تحت تأثیر قرار می‌گیرند.

سیمای فرونشست زمین در ایران

بر‌اساس ارزیابی در مقیاس کشوری، فرونشست زمین در همه استان‌های کشور درحال رخداد و پیشروی است. وسعت و گستردگی پهنه‌های فرونشستی در ایران، حدود 185 هزار کیلومترمربع (18‌میلیون‌و 500 هزار هکتار) و معادل تقریبی 1۱ درصد از وسعت سرزمینی ایران است، اما در همین بخش از محدوده‌های در معرض خطر فرونشست زمین در ایران، بخش‌های وسیعی از کلان‌شهرها، شهرهای بزرگ و آبادی‌های متعدد واقع شده که معرف میزان به مراتب بالای ریسک فرونشست زمین در کل کشور است.

‌خراسان رضوی، تهران، اصفهان، کرمان و فارس 

از‌ جمله استان‌های با وسعت بالای پهنه‌های فرونشستی زمین هستند و کلان‌شهر اصفهان به ‌عنوان شهری با وسعت بالای زون فرونشست زمین در محدوده شهری است.

استان تهران دچار بیشترین تراکم پهنه‌های فرونشستی بوده و به دنبال آن، استان‌های خراسان رضوی، اردبیل و گلستان وضعیت مشابهی دارند.

روستاهای استان‌های خراسان رضوی، تهران، گلستان و فارس به‌ طور نسبی در معرض قرارگیری بیشتری نسبت به خطر فرونشست زمین دارند. استان اصفهان از نظر تعداد شهرهای در معرض خطر فرونشست زمین بیشترین تعداد را داراست و‌ خراسان رضوی، فارس و تهران به ترتیب در رده‌های بعدی قرار دارند.

از نظر تعداد جمعیت شهری در معرض خطر فرونشست زمین، استان‌های تهران، خراسان رضوی و اصفهان در سه رده اول کشوری هستند.‌

380 شهر و 9هزارو 200 روستا در معرض خطر فرونشست زمین واقع شده‌اند. در برخی موارد مساحت کل شهرها و در برخی موارد بخشی از محدوده‌های شهری در زون‌های فرونشستی قرار گرفته‌اند.

به‌طورکلی، تعداد واحدهای مسکونی شهری و روستایی فاقد اسکلت (آمار 1395 مرکز آمار ایران) واقع در پهنه‌های فرونشستی زمین چهار‌میلیون‌و 240 هزار واحد برآورد شده است (ساختمان‌های فاقد اسکلت بر اثر نشست و به‌ویژه نشست‌های نامتقارن پتانسیل آسیب‌دیدگی بالاتری

 را دارند).

براساس داده‌های موجود (اطلاعات شرکت بازآفرینی شهری)، از مجموع نزدیک به 88‌هزار‌و 650 هکتار بافت فرسوده شهری، نزدیک به ۴۱‌هزار‌و ۲۰۰ هکتار (حدود 47 درصد) در معرض خطر فرونشست زمین قرار دارند. از حدود 58 هزار هکتار بافت غیررسمی شهری حدود 29 هزار هکتار آن در معرض خطر فرونشست زمین قرار دارد.

براساس داده‌های رقومی موجود، از مساحت 31 هزار هکتاری بافت‌های تاریخی شهری، نزدیک به 52 درصد آن در پهنه‌های فرونشستی واقع شده است که این وسعت از در معرض قرارگیری قابل ملاحظه است.

از تعداد 63 سایت ثبت‌شده جهانی، 27 سایت در معرض خطر فرونشست زمین قرار گرفته است. تخت‌جمشید در فارس، نقش‌جهان و مسجد‌جامع در اصفهان، چند باغ ایرانی، سلطانیه زنجان، تعدادی از قنوات و چند محدوده از شهر تاریخی یزد از‌ جمله آنهاست.

براساس داده‌های موجود، برآورد شده است ‌حدود 11 هزار کیلومتر از طول لوله‌های انتقال گاز‌ در تلاقی با پهنه‌های فرونشستی هستند و طول خطوط اصلی نفت واقع در پهنه‌های فرونشستی زمین، بیش از هزار کیلومتر تخمین زده می‌شود.

همچنین‌ 24 سایت جمع‌آوری و تفکیک و اندازه‌گیری نفتی در زون‌های با خطر فرونشست زمین واقع شده ‌و 22 تلمبه‌خانه نفت در معرض خطر فرونشست زمین قرار گرفته است.

۱۶ تأسیسات نفتی و 18 انبار نفتی فعال در پهنه‌های فرونشستی زمین پراکنش دارند و چهار انبار نفتی بزرگ در پهنه‌های فرونشستی در استان‌های تهران، اصفهان و هرمزگان قرار گرفته است.

براساس داده‌های موجود و در دسترس کشوری، طول خطوط واقع در پهنه‌های فرونشستی زمین، حدود چهار هزار کیلومتر تخمین زده می‌شود و 101 شهرک صنعتی در معرض خطر فرونشست زمین قرار دارند. همچنین دو‌هزار‌و ۶۵۰ کیلومتر از خطوط ریلی و بیش از ۱۵‌هزار‌و ۳۰۰ کیلومتر از خطوط جاده‌ای ترانزیتی در معرض خطر فرونشست زمین هستند.