علت ایجاد فرونشست زمین و پیامدها و راهکارهای کاهش خطر آن

فرونشست زمین یکی از مهمترین خطرات است ژئوتکن در دهه های اخیر در حال گسترش است که با سرعت بی سابقه ای در حال گسترش است. این پدیده به معنای پایین آمدن تدریجی یا ناگهانی سطح زمین به دلیل تغییرات زیرسطحی است. براساس گزارش های جهانی ، میزان فرونشست در برخی از دشت ها به بیش از 5 سانتی متر در سال رسیده است ، بسیار بالاتر از استانداردهای بحران جهانی. فرونشست نه تنها یک پدیده زمین شناسی بلکه تهدیدی جدی برای زیرساخت ها ، اقتصاد ، کشاورزی و حتی شهرکهای انسانی است.

فرونشست چیست؟

فرونشست به معنای کاهش سطح زمین به دلیل چگالی یا حذف مواد زیرسطحی است. این کاهش سطح می تواند به تدریج (در مقیاس سالها) یا ناگهانی (در نتیجه فروپاشی تونل یا حفره های زیرزمینی) رخ دهد. از نظر علمی ، فرونشست زمانی اتفاق می افتد که فشار مؤثر بین ذرات خاک یا سنگ افزایش یابد ، در نتیجه ذرات به هم نزدیکتر می شوند و حجم لایه ها کاهش می یابد.

دلایل اصلی فرونشست

1. برداشت غیر ضروری آبهای زیرزمینی

علت اصلی فرونشست در بسیاری از مناطق جهان برداشت بیش از حد آب های زیرزمینی است. کشاورزی سنتی ، چاههای غیرمجاز و مصرف غیر ضروری شهری منجر به افت سطح آب شده است. هنگامی که سطح آب کاهش می یابد ، فشار آب میانی کاهش می یابد و ذرات خاک فشرده می شوند ، به عنوان مثال دشت تهران و دشت ورامین نمونه های برجسته فرونشست به دلیل افت آب های زیرزمینی هستند.

2. نفت و گاز

در مناطقی که منابع غنی هیدروکربن وجود دارد ، استخراج نفت و گاز می تواند باعث فشار در مخزن شود و در نتیجه چگالی جلسه سنگی و سطح ایجاد شود. این پدیده در کشورهایی مانند مکزیک و ونزوئلا به شدت مشاهده شده است و در برخی از مناطق نفتی گزارش شده است.

1. کانی سازی و تونل سازی

حفاری و استخراج مواد معدنی یا ساخت تونل های شهری (مترو ، راه آهن و غیره) در صورت عدم رعایت اصول مهندسی می تواند منجر به ایجاد سوراخ های خالی در زیرزمین شود. این سوراخ ها دیر یا زود به سطح زمین منتقل می شوند و جلسات ناگهانی ایجاد می کنند.

1. چگالی طبیعی رسوبات نرم

در مناطقی که از رسوبات جوان و نرم (مانند رودخانه ها) ساخته شده است ، رسوبات به مرور زمان تحت وزن آنها یا بارگیری جدید (به عنوان مثال ساختمان ساختمان) فشرده می شوند و یک جلسه تدریجی رخ می دهد.

1. خشکسالی و تغییرات آب و هوا

کاهش بارندگی و افزایش درجه حرارت در دهه های اخیر منجر به افت منابع آب سطحی و افزایش فشار بر روی سفره های زیرزمینی شده است. خاکهای گیره نیز از خشک شدن و ایجاد جلسات موضعی کوچک می شوند.

1. تخریب لایه های ارگانیک و زمین باتلاق

خاکهای ارگانیک یا نبرد هنگام خشک شدن ، حجم خود را از دست می دهند و باعث فروکش سطح می شوند. این پدیده در بعضی از مناطق شمالی ایران مشاهده می شود که در آن اراضی کشاورزی در باتلاق های قدیمی ایجاد شده است.

عواقب فرونشست

1. آسیب به زیرساخت های شهری

جاده ها ، خطوط ریلی ، لوله های آب و فاضلاب و خطوط برق در برابر جلسه آسیب پذیر است. ترک های سطح و تغییر شیب باعث می شود زیرساخت ها شکسته شوند.

5. تهدیدات برای ساختمانها و شهرکها

ترکیبی از دیوارهای ، ساختمان های ساختمان و کاهش ایمنی سازه ها پیامدهای مستقیم فرونشست در مناطق مسکونی است.

1. خطر سیل را افزایش دهید

جلسه سطح زمین می تواند شیب طبیعی زمین را تغییر داده و جریان آب سطحی را تغییر دهد. این احتمال افزایش سیل در مناطق بعدی را افزایش می دهد.

1. بهره وری کشاورزی را کاهش دهید

در زمین های کشاورزی ، نشستن می تواند الگوهای زهکشی را تغییر دهد ، کیفیت خاک را کاهش دهد و حتی سفره های زیرزمینی را از بین ببرد.

1. آسیب های اقتصادی و اجتماعی

علاوه بر آسیب جسمی ، فرونشست هزینه های اقتصادی سنگین را نیز به جوامع تحمیل می کند. از هزینه های بازسازی زیرساخت ها تا مهاجرت اجباری افراد از مناطق پرخاشگر.

روش های نظارت و شناسایی فرونشست

1. تکنیک ماهواره ایسار

این روش تغییرات سطح زمین را به مرور زمان با استفاده از تصاویر رادار ماهواره ای اندازه گیری می کند.

2. شبکه های GPS و Geodesy

ایستگاه های GNS و GPS می توانند به طور مداوم جابجایی های مبتنی بر زمین را ثبت کنند.

1. مانیتور آب زیرزمینی

اندازه گیری تغییرات سطح آب در چاههای مشاهده ای به تعیین رابطه بین قطره آب و جلسه کمک می کند.

1. ابزارها ژئوتکن

ابزارهایی مانند شیب سنجفشار و کرنش کنتور در ساختمانها و زمین برای نظارت بر جابجایی و ناهنجاری نصب شده است.

راه حل ها و راه حل های مدیریت فرونشست

1. مدیریت مصرف آب

• توسعه سیستم های آبیاری مدرن (قطره و بارانی).
• تغییر الگوی کشت از محصولات با آب زیاد.
• نصب کنتورهای هوشمند روی چاه ها و برخورد با چاههای غیرمجاز.

2. تغذیه مصنوعی سفره ها

تزریق آب باران ، پساب خالص یا هدایت سیل به سفره های زیرزمینی می تواند فشار آب متوسط ​​را افزایش داده و بخشی از جلسه را جبران کند.

1. قوانین و مقررات سختگیرانه

• استخراج غیر ضروری منابع نفت ، گاز و مواد معدنی را محدود کنید.
• نظارت بر ساخت و ساز در مناطق پرخاشگرانه.
• گردآوری آئین نامه طراحی ساختاری در مناطق فرونشست.

1. آموزش و فرهنگ

افزایش آگاهی عمومی در مورد بحران فرونشست و نیاز به صرفه جویی در آب نقش مهمی در کنترل این پدیده دارد.

1. نظارت هوشمند و استفاده از فناوری

استفاده از فن آوری های مدرن مانند IoT و هوش مصنوعی در نظارت و تجزیه و تحلیل داده ها به تصمیم گیری بهتر کمک می کند.

بررسی وضعیت فرونشست

برخی از مناطق به دلیل آب و هوای خشک ، وابستگی شدید به منابع آب زیرزمینی و رشد جمعیت ، مراکز اصلی فرونشست در جهان هستند. بر اساس آمار:

• دشت تهران ، ورامین ، کاراج ، اصفهان و مشهاد آنها از مهمترین مراکز فرونشست هستند.
• در برخی مناطق نرخ فرونشست بیش از 2 برابر گزارش شده
• این پدیده تهدیدی برای بناهای تاریخی و حتی بافت های قدیمی است.

آینده و دیدگاه مدیریت فرونشست

با توجه به تغییرات آب و هوایی ، تقاضا برای آب و توسعه شهری ، انتظار می رود فرونشست در سالهای آینده تشدید شود. بنابراین لازم است:

• سیاست های کلان تغییر مدیریت منابع آب.
• همکاری بین سازمان های دولتی ، دانشگاه ها و سازمان های بین المللی را افزایش دهید.
• استفاده از فن آوری های نظارت جدید (مانند داده های ماهواره ای روزانه) فراگیر است.

فرونشست زمین یک بحران ساکت اما جدی است که زیرساخت های ما و محیط زیست را در سکوت تهدید می کند. مهمترین عوامل برداشت غیر ضروری آبهای زیرزمینی ، استخراج منابع و تغییرات آب و هوا است. عواقب فرونشست نه تنها اقتصادی بلکه اجتماعی و فرهنگی است. استراتژی های مدیریت شامل کاهش برداشت آب ، تغذیه آبخوان مصنوعی ، اصلاح قوانین و فرهنگ عمومی است.