تشديد فرونشست زمين با خشكسالي
مهدي زارع
در سومين سال كم‌باران پي در پي و در پايان پاييز ۱۴۰۲ مروري بر اثر‌هاي خشكسالي به ويژه بر زمين و خاك دشت‌هاي ايران ضروري است. مركز پژوهش‌هاي مجلس در آبان ۱۴۰۲ در مورد فرونشست زمين گزارشي منتشر كرد. در بخشي از اين گزارش به بيلان آب ايران اشاره شده و آمده است: «تا سال 1401 از مجموع 609 دشت مطالعاتي كشور 410 دشت معادل 67.33درصد در شرايط بحراني قرار داشته‌اند. بيشترين حجم اضافه برداشت از آب‌هاي زيرزميني مربوط به حوضه‌هاي آبريز فلات مركزي و شرقي است كه نزديك به نيمي از جمعيت كشور را در خود جاي داده و حدود 75درصد از كل اضافه برداشت كشور مربوط به آن است.» خشكسالي با ساز و كارهاي‌هاي مختلفي به فرونشست زمين مي‌انجامد، به ويژه زماني كه منجر به كاهش منابع آب زيرزميني شود. در اينجا نحوه اثر خشكسالي بر فرونشست زمين آمده است:
شرايط خشكسالي اغلب منجر به كاهش بارندگي و كاهش دسترسي به آب‌هاي سطحي مي‌شود كه منجر به افزايش اتكا به آب‌هاي زيرزميني براي نيازهاي كشاورزي، صنعتي و خانگي مي‌شود. اگر برداشت آب زيرزميني از نرخ تغذيه طبيعي بيشتر شود، سطح آب كاهش مي‌يابد. با استخراج آب زيرزميني، فضاهاي منفذي در آبخوان به اندازه كافي پر نمي‌شوند و باعث فشرده شدن رسوبات و فرونشستن زمين در بالاي آبخوان مي‌شود.
در برخي مناطق، به ويژه مناطقي كه داراي خاك‌هاي رسي هستند، خشكسالي طولاني‌مدت به خشك شدن خاك انجاميده است. خاك‌هاي رسي ظرفيت نگهداري آب بالايي دارند و وقتي خشك مي‌شوند، ذرات خاك فشرده مي‌شوند. اين تراكم باعث كاهش حجم فضاهاي منافذ و در نتيجه نشست مي‌شود. همچنين خشكسالي منجر به از بين رفتن پوشش گياهي شده، زيرا گياهان در اثر تنش آبي از بين مي‌روند. پوشش گياهي نقش مهمي در تثبيت خاك و جلوگيري از فرسايش دارد. هنگامي كه پوشش گياهي كاهش مي‌يابد، خاك در برابر فرسايش آسيب‌پذيرتر مي‌شود كه خطر فرونشست را تشديد مي‌كند. در جريان خشكسالي، اغلب تقاضا براي آب، براي آبياري و براي جبران كاهش بارندگي افزايش مي‌يابد. اين تقاضاي افزايش يافته منجر به تشديد برداشت از آب‌هاي زيرزميني مي‌شود و بيشتر به فرونشست زمين مي‌انجامد. از سوي ديگر تغييراتي در شيوه‌هاي كاربري زمين مانند افزايش پمپاژ آب زيرزميني براي آبياري يا تغيير در شيوه‌هاي كشاورزي ايجاد مي‌شود. اين تغييرات بر تعادل آب در يك منطقه اثر مي‌گذارد و به طور بالقوه موجب فرونشست زمين مي‌شود.
براي كاهش اثر خشكسالي بر فرونشست زمين، اتخاذ شيوه‌هاي مديريت آب پايدار ضروري است. اين شامل ترويج صرفه‌جويي در آب، بهبود بهره‌وري آبياري، اجراي پروژه‌هاي تغذيه آب زيرزميني و توسعه منابع آب جايگزين است. علاوه بر اين، برنامه‌ريزي كاربري زمين كه اثرات بالقوه خشكسالي بر منابع آب زيرزميني را درنظر مي‌گيرد، ريسك فرونشست را كم مي‌كند.
استخراج شديد آب، به ويژه از منابع آب زيرزميني، در واقع منجر به فرونشست زمين مي‌شود. فرونشست زمين زماني اتفاق مي‌افتد كه آب از سفره‌هاي زيرزميني با سرعتي سريع‌تر از دوباره پر شدن طبيعي خارج شود. آب زيرزميني فضاهاي منفذي بين ذرات خاك و سنگ در يك سفره آب را اشغال مي‌كند. هنگامي كه آب با سرعت بالايي استخراج مي‌شود، اين فضاهاي منافذ خالي مي‌شوند. اگر سرعت استخراج بيشتر از سرعت شارژ مجدد و طبيعي آبخوان باشد، ذرات خاك شروع به فشرده شدن مي‌كنند. با فروپاشي فضاهاي منافذ، زمين بالاي آبخوان شروع به فرو رفتن مي‌كند.
رسوبات موجود در آبخوان معمولا از مواد مختلفي ازجمله ماسه، سيلت و رس تشكيل مي‌شود. استخراج شديد آب منجر به فشرده شدن اين رسوبات مي‌شود. اين فشردگي باعث كاهش حجم آبخوان مي‌شود و در نتيجه سطح زمين نشست مي‌كند.
استخراج شديد آب يك فرورفتگي مخروطي يا كاسه‌اي شكل در سطح ايستابي آب اطراف چاه استخراج ايجاد مي‌كند كه به عنوان «مخروط نشست» يا «كاسه فرونشست» شناخته مي‌شود. اگر مخروط نشست به تدريج گسترش يابد منطقه وسيعي را تحت اثر قرار مي‌دهد و منجر به فرونشست زمين مي‌شود.
برداشت بيش از حد آب ساختار آبخوان را تغيير مي‌دهد. اين اختلال منجر به كاهش ضخامت و حجم آبخوان و منجر به فرونشست زمين مي‌شود.
فرونشست زمين به دليل استحصال شديد آب يك نگراني قابل توجه در بسياري از مناطق در سراسر جهان است، به ويژه در مناطقي كه نيازهاي زياد آبي كشاورزي، صنعتي يا شهري دارند. عواقب جدي براي زيرساخت‌ها، اكوسيستم‌ها و جوامع دارد. شيوه‌هاي مديريت پايدار آب، از جمله تنظيم سرعت استخراج آب‌هاي زيرزميني، تغذيه مصنوعي سفره‌هاي زيرزميني و استفاده از منابع آب جايگزين، براي كاهش ريسك فرونشست زمين مرتبط با برداشت شديد آب ضروري است.
فرونشست زمين هم در مناطق شهري و هم در دشت‌ها رخ مي‌دهد، اما علل و ويژگي‌هاي خاص ممكن است براساس جغرافيا، شرايط زمين شناختي و فعاليت‌هاي انساني در اين محيط‌ها متفاوت باشد.
در مناطق شهري، فرونشست زمين اغلب با فعاليت‌هاي انساني مانند برداشت بيش از حد آب‌هاي زيرزميني، ساخت و ساز و تغيير كاربري زمين همراه است. تقاضا براي آب در محيط‌هاي شهري، به‌ويژه براي مصارف صنعتي و خانگي، مي‌تواند منجر به پمپاژ بيش از حد آب‌هاي زيرزميني شود و باعث فرونشست زمين شود. در دشت‌ها يا مناطق كشاورزي، فرونشست زمين نيز ممكن است ناشي از برداشت بيش از حد آب‌هاي زيرزميني براي آبياري باشد. شيوه‌هاي كشاورزي، مانند آبياري گسترده، به كاهش آب‌هاي زيرزميني و منجر به فرونشست مي‌شود. مناطق شهري ممكن است تركيبي از زمين طبيعي و زمين مصنوعي داشته باشند. فرونشست در نواحي شهري تحت اثر استخراج آب‌هاي زيرزميني از سفره‌هاي طبيعي و سازه‌هاي دست‌ساز انسان مانند چاه‌ها و تاسيسات زيرزميني است. دشت‌ها اغلب شامل رسوباتي هستند كه به تدريج رسوب مي‌كنند، ازجمله رسوبات آبرفتي رودخانه‌ها. تركيب مواد زيرسطحي بر ميزان و سرعت فرونشست در دشت‌ها اثر مي‌گذارد.
فرونشست زمين در نواحي شهري ريسك‌هاي قابل‌توجهي براي زيرساخت‌ها ازجمله ساختمان‌ها، جاده‌ها و تاسيسات ايجاد مي‌كند. فرونشست متفاوت، كه در آن مناطق مختلف با سرعت‌هاي متفاوتي فرو مي‌روند، منجر به آسيب و ناپايداري زيرساخت‌ها مي‌شود.
در دشت‌ها، اثر بر زيرساخت‌ها ممكن است براساس توسعه متفاوت و با شدت مختلف در پهنه‌هاي گوناگون باشد. زيرساخت‌هاي كشاورزي مانند سامانه‌هاي آبياري نيز ممكن است تحت اثر قرار گيرند. با اين حال، عواقب آن براي مناطق شهري پرجمعيت اغلب شديدتر است.
خود توسعه شهرنشيني نيز در مناطق خشك به دليل تغيير در چشم‌انداز، افزايش سطوح غيرقابل نفوذ و تغيير در الگوهاي زهكشي طبيعي به فرونشست زمين مي‌انجامد. فعاليت‌هاي ساختماني و استخراج منابع زيرزميني فرونشست را تشديد مي‌كند. دشت‌ها در اثر فعاليت‌هاي كشاورزي، مانند برداشت بيش از حد آب‌هاي زيرزميني براي آبياري، دچار فرونشست مي‌شوند. تغييرات در كاربري زمين، مانند تبديل مراتع به مزارع كشاورزي، بر سرعت فرونشست اثر مي‌گذارد.