بحران آب در استان تهران دیگر فقط یک موضوع زیست محیطی یا تامین آب شرب نیست. افت مداوم سطح آب های زیرزمینی، فرونشست زمین، کاهش ذخایر برف و تخلیه مداوم سفره های زیرزمینی اکنون به موضوعی زمین ساختی تبدیل شده است که می تواند رفتار گسل های فعال اطراف پایتخت را تحت تاثیر قرار دهد.
دکتر مهدی زارع استاد پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی با بررسی رابطه زهکشی منابع آبی و تغییرات تنش در گسل های شرق تهران نسبت به ادامه روند فعلی تا سال 1410 هشدار می دهد.
تأثیر افت آب زیرزمینی بر گسل مشا
زارع در تشریح وضعیت دشت پردیس – دماوند می گوید: این منطقه یکی از مهم ترین نقاطی است که اثرات همزمان بحران آب و زلزله در آن مشاهده می شود.
به گفته وی، پردیس بر روی آبرفت های متراکمی ساخته شده است که به سرعت به حوضه های آبریز جاجرود و شرق تهران تخلیه می شود و گسل مشا در این مقطع خاص از یک صفحه شیب لغز تقریباً عمودی امتداد لغز به یک گسل رانش لغز در نزدیکی مقطع پردیس- بومهن منتقل می شود.
وی با بیان اینکه کاهش حجم آب های زیرزمینی و تخلیه حوضه های محلی بخشی از بار روی پوسته زمین را حذف می کند، توضیح می دهد: کاهش حجم عظیم آب از حوضه های رودخانه محلی و کاهش سطح آب زیرزمینی در دشت پردیس بار عمودی را از بین می برد. تغییر استرس به سمت حالت مستعد شکست.”
زارع معتقد است که حتی تغییرات جزئی تنش میتواند در شرایط خاصی اهمیت پیدا کند: «اگر یک قطعه گسل با بارگذاری فشار پوسته به آستانه شکست خود برسد، یک شوک جزئی ناشی از آب، مانند تغییر 0.1 تا 0.5 بار در سال در تنش کولن ناشی از زهکشی سریع حوضه آبخیز کوه، برای ایجاد یک سری زمینلرزهآمایی در امتداد روند D کاملاً کافی است.»
وی زلزله 4.6 ریشتری 22 اردیبهشت 1405 فردیس را در چارچوب همین تغییرات تنش منطقه ای بررسی می کند.
نقش اختلاف ارتفاع دماوند و پردیس در تمرکز تنش
زارع در ادامه به ویژگی های توپوگرافی این منطقه اشاره می کند: اختلاف ارتفاع دماوند با ارتفاع 5670 متر، دره مشا در حدود 2200 متر و حوضه سازه ای پردیس در حدود 1400 متر، شیب گرانشی ارتفاعی بسیار بالایی ایجاد می کند و در شرایط خشکسالی شدید، توزیع ناهموار تنش های آب و برف می تواند باعث تشدید تنش های آب و برف شود.
به گفته وی، تخلیه سریع برف های انباشته شده و کاهش وزن توده های برف و یخ باعث بالا آمدن ناشی از تخلیه پوسته و بازگشت کشسان بلوک کوه دماوند به دیواره جنوبی و حوضه آبرفتی پردیس می شود.
زارع در عین حال به تاثیر برداشت های گسترده از آب های زیرزمینی اشاره می کند: «استخراج تهاجمی آب های زیرزمینی محلی برای مصارف شهری و صنعتی منجر به پایین آمدن سطح آب زیرزمینی می شود، در چنین شرایطی بلوک کوه و دشت رفتار متفاوتی دارند.
بلوک کوه در شمال با تخلیه برف و یخ نسبت به دره و دشت در جنوب افزایش مییابد، در حالی که حوضه شهری پردیس از دست دادن محلی آب را تجربه میکند. این وضعیت تغییر شکل برشی عمودی را دقیقاً در امتداد سیستم گسل پردیس متمرکز می کند.”
زلزله دماوند و پنجره بحرانی تنش
زارع در ادامه به زلزله 5.1 ریشتری دماوند در اردیبهشت 1398 اشاره کرد و گفت: زمین لرزه دماوند با بزرگای 5.1 ریشتر در 28 اردیبهشت 1398 نشان داد که بخش شرقی گسل مشا بسیار پاسخگوی تغییرات موضعی بوده و قادر به ایجاد “تنش فعلی گسل به سمت غرب تهران” است. در چرخه تنش منطقه، چرخه های متناوب تغذیه شدید آب و تخلیه سریع آب زیرزمینی به تولید خوشه های زلزله با بزرگی 3 تا 4.5 ادامه خواهد داد.
وی میافزاید: این گروهها میتوانند به سرعت انتقال تنش را در امتداد تلاقی گسل مشا و گسل شمال تهران در محدوده روستای کلان لواسان تسریع کرده و سیستم را به سمت گسیختگی بزرگتر سوق دهند.
انتقال میلیاردها متر مکعب آب در تهران
زارع به ابعاد هیدرولوژیکی بحران اشاره می کند: جابجایی آب در منطقه تهران با تکانه های بارگذاری فصلی آب های سطحی و همچنین تخلیه مداوم و انبوه ناشی از برداشت آب های زیرزمینی تجدید ناپذیر رخ می دهد.
وی با اشاره به داده های ماهواره ای GRACE-FO و شبکه های پیزومتریک می گوید: مقیاس نوسانات توده آب در این منطقه سالانه در بازه صدها میلیون تا یک میلیارد متر مکعب – در دوره 5 ساله 1399-1404 قابل اندازه گیری است.
زارع با هشدار به اینکه در صورت ادامه روند فعلی تا سال 1410 وضعیت بدتر می شود، می گوید: در صورت ادامه روند فعلی پمپاژ کشاورزی و برداشت شهری در شرایط خشکسالی، سامانه های آبخوان تهران-البرز با کاهش حجم خالص غیرقابل برگشت و تجمعی حدود 4.5 تا 6 میلیارد مترمکعب آب مواجه خواهند شد.
وی تاکید می کند که این میزان برداشت عمدتا از دشت های ورامین، شهریار، ری و جنوب تهران انجام می شود.
فرونشست و ریزش مداوم سفره های زیرزمینی
زارع یکی از پیامدهای مستقیم این وضعیت را تشدید فرونشست زمین می داند و می گوید: این تخلیه سریع بار همان چیزی است که باعث توسعه فرونشست زمین گسترده به میزان 20 تا 25 سانتی متر در سال می شود و برخلاف آب های سطحی که در بازه های زمانی کوتاه دچار نوسان می شوند، تخلیه آب های زیرزمینی فرآیندی مستمر و تجمعی است.
کاهش آب های زیرزمینی یک روند نزولی مداوم است، در حالی که حجم آب های سطحی به سرعت در دوره های زمانی کوتاه تغییر می کند.
وضعیت سدهای تهران و سناریوی ال نینو
زارع سپس به نقش پنج سد اصلی تأمینکننده آب تهران اشاره میکند: «تهران متکی به پنج مخزن اصلی شامل امیرکبیر، لتیان، لار، ماملو و طالقان است که با چرخههای بارندگی شدید، ذوب سریع برف، تبخیر زیاد و حداکثر برداشت در دورههای خشک مواجه است. 10-15٪ از ظرفیت طراحی اسمی.
وی توضیح می دهد که در چنین شرایطی در عرض چند ماه حدود 0.7 تا 0.9 میلیارد مترمکعب آب از مخازن تخلیه می شود. برعکس، وقوع یک رویداد قوی ال نینو می تواند بارگیری ناگهانی آب را به منطقه بازگرداند.
“سوپر ال نینو 2026 می تواند باعث شارژ ناگهانی آب شود و ذوب سریع برف و رواناب ناگهانی حدود 0.6 تا 0.8 میلیارد متر مکعب آب را در یک چشمه به دره های کوهستانی باز می گرداند.”
تنش های ناشی از بارگیری و تخلیه آب
زارع معتقد است که این نوسانات شدید آب اثر مکانیکی نیز دارد: بارگذاری سریع آب در بهار باعث خمش الاستیک در لبه های گسل می شود و خشک شدن سریع در تابستان منجر به بازگشت الاستیک می شود و این فرآیند می تواند تنش کولن موضعی در قسمت های کم عمق گسل را حدود 0.2 تا 0.5 بار در سال تغییر دهد.
وی همچنین با اشاره به پیامدهای پمپاژ شدید آب های زیرزمینی می گوید: در اثر برداشت شدید آب های زیرزمینی، افت دائمی فشار منفذی در طول گسل های دماوند، پردیس، ری و کهریزک رخ می دهد که این وضعیت باعث فشردگی موضعی و تمرکز تنش برشی در مرز حوضه ها و در امتداد گسل ها می شود.
هشداری برای سالهای آینده
زارع در خاتمه تاکید می کند: حجم آبی که طی پنج سال آینده از محدوده تهران خارج یا در محدوده تهران حرکت می کند تقریبا معادل 5 تا 7 میلیارد مترمکعب خواهد بود و از آنجایی که این برداشت عظیم در حوضه ای محدود و لرزه خیز در جنوب البرز متمرکز شده است، تغییرات فضایی ناشی از آن در بارگذاری پوسته بسیار چشمگیر خواهد بود.
“تغییر تنش ناشی از افت فشار منفذی می تواند به عنوان آخرین محرک مکانیکی برای گسل هایی عمل کند که قبلاً به سطوح بالایی از غلظت تنش رسیده اند.”
