geomagnetic.jpg

ررسی پدیده فرونشست (Subsidence) وعلل رخداد آن

چكيده

فرونشست ها ، فرورفتگی ونشست معمولا ناگهانی سطح زمین با عمق قابل توجهی هستند که به دلایل طبیعی وانسانی رخ داده وهمراه با خسارات جانی ومالی نیز می باشند.در بسیاری از نقاط جهان وهمچنین مناطقی از ایران مثل دشت های رفسنجان ، مهیار اصفهان ، کبودرآهنگ همدان، یزد ، سیرجان وگرگان مواردی از فروچاله ها مشاهده وگزارش شده است.فرونشست ها عمدتا در نواحی آهکی و کارستی ویا در نواحی با برداشت بیش از حد مجاز از آبهای زیرزمینی به وقوع می پیوندند.چون این پدیده ممکن است با خسارات جانی ومالی همراه باشند به عنوان یکی از مخاطرات وسوانح ملحوظ می شوند.بروز این پدیده باعث ایجاد مشکلاتی برای کشاورزان ، تخریب خطوط ارتباطی وزیرساخت ها وبرخی مسایل دیگر می گردد.در اين مقاله از روش هاي كتابخانه اي و ميداني استفاده شده است.هدف این نوشتار آن است که ضمن تشریح وتبیین فرونشست ، علل بروز آنها ومسایل ومشکلات مرتبط با آنها را بیان نماید.

واژه های کلیدی : فرونشست ، مخاطرات، آب زیرزمینی

مقدمه

رشد جمعيت همراه با گسترش بى رويه بهره بردارى از آب در مقاصد کشاورزى وصنعت، با اثرات نامطلوب زيادى درجنبه هاى کمى و کيفى منابع آب همراه بوده است.  بدين ترتيب بر جامعه امروزى لازم است که از استفاده بى رويه از منابع طبيعى به ويژه آب دست برداشته ، به سوى استفاده عقلانى و مديريت پايدار بهره بردارى از منابع آب روى آورد.  افزايش روز  افزون  بهره بردارى  از آب هاى  زير زمينى  بويژه در حوضه هايى که با نهشته هاي  آبرفتى ، دريايى کم عمق يا درياچه اى تحکيم نيافته  (Unconsolidated) انباشته گشته  اند ، به نشست(Subsidence)  و يا فرو ريزش سطح زمين مى تواند منجر شود. پديده فرونشست ممكن است به صورت نشست تدريجي يا ناگهاني سطح زمين و به هر دو علت طبيعي يا در اثر فعاليت بشر ايجاد شود. فرونشست سطح زمين نيروي قابل توجهي است كه در بسياري از نواحي تحميل مي شود و در صورت گسترش به ساختارهاي زيربنايي موجود خسارت وارد مي كند. فرونشست مي تواند آسيب جدي به واحد هاي صنعتي و منازل مسکوني وارد كند. شماري از خسارت هاي ناشي از وقايع فرونشيني در ايران، در نواحي مستعد اين پديده حاصل مي شود. اين گونه مناطق بايد از پتانسيل بروز فرونشست آگاهي داشته باشند و نمايان سازي وضعيت و مقابله با آن به منظور حفاظت و امنيت صورت گيرد. نشانه اوليه فرونشست زمين به عنوان يکي از مخاطرات طبيعي هميشه قبل از وقوع ريزش مشاهده نمي گردد. به اين دليل تشخيص و نمايان سازي نواحي که به دليل خطرپذيري و به مخاطره انداختن زندگي، مستعد فرونشست هستند ضروري به نظر مي رسد

فرونشست چیست؟

طبق تعريف انستيتو زمين شناسى ايالات متحده ، پديده فرونشست زمين شامل فروريزش يا  نشست  رو به پائين سطح زمين است که مى تواند داراى بردار جابجايى افقى اندک باشد.  حرکت از نظر شدت ، وسعت و ميزان مناطق درگير محدود نمى باشد و فرونشست مى تواند در اثر پديده هاى طبيعى زمين شناختى مانند انحلال ، آب شدگى يخها و تراکم نهشته ها ، حرکات آرام پوسته و خروج گدازه  از پوسته جامد زمين و يا فعاليتهاى انسانى نظير معدنکارى ، برداشت آبهاى زيرزمينى و يا نفت ايجاد شود. بنا به تعریف یونسکو فرونشست عبارت است از فروریزش و یا نشست سطح زمین که به علت هاي متفاوتی در مقیاس بزرگ روي می دهد. به طور معمول این اصطلاح به حرکت قائم رو به پایین سطح زمین که می تواند با بردار اندك افقی همراه باشد، گفته می شود . این تعریف پدیده هایی همچون زمین لغزش ها را بدلیل اینکه حرکت آنها داراي بردار افقی قابل توجهی است و همچنین نشست در خاکهاي دستی ، که داراي مکانیسم متفاوتی می باشد شامل نمی شود.

تاريخچه  بررسى فرو نشست در جهان :

بر اساس اطلاعات کارگروه فرونشست در سازمان يونسکو   (IHP)قديمى ترين فرونشست شناخته شده در ايالت آلاباما ى ايالات متحده در سال1900 ميلادى بوقوع پيوسته است . اساس مطالعات اين کار گروه بررسيهاى تفضيلى بر روى 42فرونشست در 15کشور جهان بوده است . از حدود سال 1965 ، يونسکو اولين برنامه جهانى خود را براى چرخه هاى آبشناختى تحت عنوان دهه جهانى آبشناسى آغاز نمود که در سالهاى بعد مطالعه فرونشستها به يکى از موضوعهاى اصلى آن تبديل گشت . در آوريل 1975 گروه کارى فرونشست در پاريس شکل گرفت که اساس کار آن بررسى ارتباط اين پديده  با آبهاى زير زمينى بود .   از آن تاريخ تا به امروز  بررسى هاى بيشترى در اين زمينه در کشور هاى پيشرفته به ويژه در ايالات متحده و ژاپن انجام شده است که نتيجه آن کنترل شديد مصرف آب و تغيير در الگوى مصرف و توقف فرونشست ها در بسيارى از موارد بوده است . در اين بررسى ها از روشها وتکنيکهاى جديد مانند سيستمهاى مکان يابى جغرافيايى پيشرفته  (GPS) ، رادار(SAR & InSAR ) براى مکان يابى فرونشستها به صورت گسترده اى استفاده شده که نمونه آن در زير ارائه گرديده است.

تاريخچه مطالعه فرونشست در کشور :

با توجه به مصرف بى رويه آب در سطح کشور و داده هاى پراکنده مربوط به پايين آمدن سطح آب زير زمينى در کشور ، تشخيص اينکه فرونشستها و پيامد هاى حاصل از آن  به پديده اى مشکل ساز در کشور تبديل گشته، کار دشوارى نيست . بررسى هاى موردى در بخش هاى مختلف کشور نيز نمايانگر اين امر مى باشد . سازمان زمين شناسى کشور به عنوان مسئول  بررسى مخاطرات زمين شناختى کشور پيشگام در مطالعه اين پديده و خطرهاى وابسته به آن در کشور بوده است . در ادامه برخى از بررسى هاى موردى انجام گرفته در اين زمينه اشاره شده است .

- دشت رفسنجان ،مشهدو کرمان که بسيارى از آثار پديده فرونشست در آن ديده شده است و اولين گزارش اين سازمان تحت عنوان " مطالعات فروريزش زمين در شمال غرب کرمان " در سال 1377 تهيه شده است .

-    دشت کبودرآهنگ و فامنين در استان همدان که فروچالهاى متعددى در اين دشت ديده شده و روند شکل گيرى آنها حتى نيروگاه شهيد مفتح را تهديد مى نمايد و گزارش آن تحت عنوان" بررسى ساز و کار فرونشستها و خطرات ناشى از آن در دشت کبودر آهنگ ، فامنين و همه کسى " که در سال 1381  تهيه شده است .

-    دشت معين آباد ورامين در استان تهران که در آن شکاف زمين به طول4/2 کيلومتر در منطقه مشاهده شد که حتى تا امروز شکافهايى به موازات آن در حال شکل گيرى است و روند گسترش آن خطوط نيرو را تهديد مى نمايد و گزارش آن تحت عنوان " بررسى مکانيسم و علل تشکيل شکافهاى زمين در منطقه معين آباد ورامين " در سال 1383 تهيه شده است .

-   دشت نظر آباد در استان تهران که بعضى از آثار فرونشست بصورت بالا آمدن لوله چاهها از سطح زمين و ماسه دهى چاهها مشاهده گرديده است و مطالعات تکميلى قرار است در اين منطقه صورت پذيرد . گزارش مقدماتى آن تحت عنوان " بررسى علت ماسه دهى و شکست لوله جدار چاههاى آب در محدوده شهرستان نظر آباد " در سال 1383 تهيه شده است

-    در جنوب باختر  تهران بزرگ اندازه گيرى هاى سازمان نقشه بردارى کشور نشستى به ميزان حدود يک و نيم متر را در 9 سال گذشته در منطقه 18 و  19 شهردارى نشان مى دهد . مطالعات سازمان زمين شناسى کشور بزودى در اين مورد آغاز خواهد شد . بر اساس بررسى هاى صورت پذيرفته ، شواهدى در دست است که نشان مى دهد اين پديده در دشت هاى ديگر ايران  چون اراک ، نهاوند ، خمين ، گلپايگان ،نطنز ،يزد و ابر کوه در حال شکل گيرى است.

محيطهاي زمين شناختي داراي پتانسيل فرونشست

رويدادهاي فرونشست بطور معمول در دو محيط امكان پذير است:

1-  سنگهاي انحلال پذير ( سنگهاي اهك ، دولوميت ، گچ و نمك ) كه توسط نهشته هاي تحكيم نيافته مدفون شده اند ، يا فرو چاله هاي كهن پر شده با نهشته هاي تحكيم نيافته كه  فشار  هيدرو استاتيكي رو به بالا اب زير زميني در نگهداري انها موثر است.

2-  نهشته هاي جوان تحكيم نيافته و رسوبات اواري نيمه تحكيم يافته با تخلخل بالا كه در زير نهشته هاي ابرفتي ، درياچه اي يا نهشته هاي دريايي كم عمق واقع شده اند. اين محيطها شامل ابخوانهاي بسته يا نيمه بسته ماسه اي يا شني همراه با ميان لايه هاي رسي است.

خطرهاى زمين شناختى مرتبط با فرونشست

فرونشستو شکافهاى زمين (Fissure) که به آهستگى و به تدريج گسترش مى يابند شايد همان تاثير خطرهاى ناگهانى و فاجعه بار مانند سيل و زلزله را نداشته باشد. در منطقه در حال فرونشست شايد خرابى به ميزان گسترده مشاهده نشده، حتى آثار سطحى حاصل از آن نيز براحتى قابل تشخيص نباشد. با اين وجود بطور معمول خسارتهاى ناشى از فرونشست ها و شکافهاى  زمين  ترميم  ناپذير ، پر هزينه  و مخرب  مى باشند .  به عنوان نمونه  فرونشستها  مى توانند به تخريب سيستمهاى آبيارى و خاکهاى حاصلخيز کشاورزى ( با پايين آوردن تخلخل آنها ) منجر شوند . خسارت به چاهها در منطقه هاى فرونشست روستايى و شهرى به طور کامل متداول بوده ، موجب خرابى چاهها و ايجاد پديده اى مى شود که در اصطلاح به آن رشد چاهها مى گويند. در اين پديده بنظر ميرسد که لوله چاه از سطح زمين بالا آمده،در حالى که لوله ثابت بوده و اين سطح زمين است که پايين رفته است .

مناطق شهرى به دليل تراکم جمعيت ، ساختمانها و شريان هاى حياتى به طور ويژه آسيب پذيرتر مى باشند . اين پديده مى تواند به خيابانها، پل‌ها و بزرگراهها آسيب زده ، خطوط آبرسانى ، گاز و فاضلاب را مختل کرده ، به پى ساختمانها آسيب رسانده ، موجب ترک در آنها گردد . در اين حالت سازه هايى که وسعت زيادتر و ارتفاع بيشترى دارند آسيب پذيرترند .به عنوان نمونه خطوط راه آهن ، سدهاى خاکى ، تصفيه خانه ها و کانالها ازآسيب پذيرى زيادترى برخوردار هستند. به طور کلى هر سازه اى که در مسير شکل گيرى شکاف يا فروچاله(Sinkhole) واقع شده باشد، در معرض آسيب بيشترى قرار دارد. پديده فرونشست با ايجاد تغيير در وضعيت توپوگرافى منطقه مى تواند سبب بروز تغييرات چشمگيرى در هيدرولوژى منطقه شود . به عنوان مثال در اين مناطق ممکن است‌ سيلاب‌هاى عظيم و مخربى بوقوع بپيوندد در حالى که قبل از ايجاد فرونشست از هيچ سابقه اى بر خوردار نبوده است . از سوى ديگر اين پديده مى تواند با ايجاد تغيير در وضعيت زمين آبشناختى منطقه از قبيل جهت و سرعت جريان آب زير زمينى ، بيلان آب زير زمينى و غيره نتيجه هاى ناهنجار بيشترى در پى داشته باشد.

با توجه به آنچه گفته شده شايد بتوان خسارت هاى ناشى از رخداد فرونشست و پديده هاى پيرو آن را به شرح زير خلاصه نمود:

1-       تغيير ناهمسان در ارتفاع و شيب رودخانه ها ، آبراهه ها و سازه هاى انتقال آب

2- شکست و يا بيرون زدگى لوله جدار چاه ها در نتيجه تنش هاى تراکمى ناشى از تراکم آبخوان ها و ايجاد اختلال در بهره بردارى از منابع آب زير زمينى

3- پيشروى امواج در مناطق پست ساحلى

4- کاهش برگشت ناپذير تمام يا بخشى از مخزن آب زير زمينى در نتيجه از بين رفتن يا کاهش تخلخل مفيد نهشته ها

5- کاهش ميزان نفوذ پذيرى سطحى و پيرو آن  گسترش پهنه هاى بيابانى و سيلابى

6- اهش بازدهى يا ايجاد تخريب در شريان هاى حياتى و سازه هاى مهم

علت هاي ایجاد فرونشست:

عوامل متعددي باعث ایجاد این پدید ه می شوند :

از جمله انحلال، آب شد گی یخ ها و تراکم نهشته ها،حرکت آرام زمین و خروج گدازه و یا عملیات انسانی نظیر معدنکاري یا برداشت آب زیر زمینی و نفت. برداشت و استخراج مواد معدنی ، ریزش سازه هاي زیرزمینی مانند تونل ها و یا ایجاد حفرات در اثر انحلال.

- فعالیتهاي تکتونیکی.

- برداشت بی رویه از منابع آب زیرزمینی ، نفت و گاز

علت وقوع فرونشست درايران

عمده رخداد هاي فرونشست زمين در ايران بيشتر در اثر عواملي همچون افت سطح سيالات زيرزميني، انحلال تشکيلات زيرسطحي و ريزش کارست به وجود مي آيند. تغيير کاربري زمين، احداث و يا بارگذاري سازه هاي مهندسي، زهکشي خاک هاي آلي و نفوذ آب شور در امتداد سواحل نيز از جمله عوامل ديگري هستند که مي توانند در ايجاد پديده فرونشست موثر باشند. شرايطي همچون فرآيند هاي تکتونيکي رخداده در منطقه، بارندگي، وجود عوارض توپوگرافي، نفوذ ريزش ها و يا رواناب هاي اسيدي، انحلال تشکيلات سطحي و وجود لايه هاي نامقاوم در تشکيلات رسوبي زيرين، منجر به توسعه پديده هاي فرونشستي در کشور شده اند. از ميان عوامل تشکيل فرونشست زمين در ايران، کارستي شدن علاوه بر ايجاد خطرات طبيعي، مشكلات پيچيده اي در عملكرد مهندسي و همچنين ارتباطات ايجاد مي كند. کارست ها از جمله موارد مهمي هستند که بايد در احداث سازه هاي مهندسي - به خصوص احداث سد و تونل - در اين نوع تشکيلات مد نظر قرار گيرد. افزايش شدت در به وجود آمدن تشكيلات كارستي در نواحي مستعد مربوطه، حفرات و چاله هاي كارستي را در بخش هايي از سازه هاي احداث شده به وجود آورده است که در صورت ريزش کارست، منجر به فرونشست زمين در آن مناطق مي گردد. فرونشست زمين به عنوان يکي از پيامد هاي کارستي شدن ممکن است به صورت فرونشست ناگهاني و يا نشست هاي تدريجي بروز کند.علاوه بر خطرات ناشي از ريزش سنگ ها و تاثير آن بر سازه هاي مهندسي، نشت آب از مخازن سد ها و يا تجمع آب هاي زيرزميني وفشار ناشي از آنها بر ديواره داخلي تونل هاي زيرزميني، از ديگر خطرات عمده اي هستند  که در طراحي و عمليات اجرايي اين سازه ها نمي توان ناديده گرفت. هر چند که آبخوان هاي کارستي از آبخوان هاي با کيفيت خوب محسوب مي گردند، با اين حال آلودگي سريع منابع آب زيرزميني در نواحي کارستي، از جمله مشکلاتي است که پروژه هاي عمراني ساخته شده در نواحي کارستي را تهديد مي کند. همچنين تشديد وقوع زمينلغزش ها و سيلاب ها نيز از خطرات طبيعي. مرتبط با وجود کارست ها محسوب مي شوند. مناطقی که هم اکنون در شرایط بحرانی ایجاد فروچاله ها, فرونشست قرار دارند شامل دشت کبودرآهنگ همدان ، ورامین ، نظرآباد، دشت تهران ، دشت مشهد و نیشابور ، دشت هاي استان کرمان، اصفهان وقزوین می شوند.

راهکارهاى مقابله با فرونشست :

فرونشستها و پيامدهاى ناخوشايند آن، شوربختانه سرشتى بازگشت ناپذير دارند و به سختى مى توان آنها را کند و مهار نمود . شالوده هر پروژه ملى براى رويارويى با خطر فرونشست بر سه اصل پيش بينى ، تشخيص و پايش(Monitoring) استوار است که  مديريت درست منابع آب ،كاهش بهره برداري از منابع اب زير زميني  نقش کليدى در جلوگيرى از رخداد اين پديده دارد .  فرآيند پيش بينى و تشخيص بر پايه داده هاى حاصل از  چاه پيمايى ، آزمون هاى  ژئوفيزيکى  و داده هاى زمين شناسى مهندسى و ژئوتکنيکى براى پيش بينى و اندازه گيرى ميزان نشست خاک و تخلخل مفيد  و پتانسيل تراکم پذيرى آن مى باشد . از سوى ديگر همانگونه که بيان گرديد پايش ، مکان يابى و اندازه گيرى ميزان فرونشست مى تواند با روش هاى نوين نقشه بردارى و دورسنجى انجام پذيرد .

نتيجه گيري

پديده فرونشست در اصل فرورفتگي در سطح زمين قلمداد مي شود که ممكن است به صورت نشست تدريجي يا ناگهاني سطح زمين و به هر دو علت طبيعي يا در اثر فعاليت بشر ايجاد شود. تشخيص و نمايان سازي نواحي که به دليل خطرپذيري، مستعد فرونشست هستند ضروري به نظر مي رسد. فرونشست زمين ممكن است به طور کلي ناشي از دلايل عمده اي همچون انحلال تشکيلات زيرسطحي، تراکم رسوبات و انقباض خاک هاي رسي باشد. عمده رخداد هاي فرونشست زمين در ايران بيشتر در اثر عواملي همچون افت سطح سيالات زيرزميني، انحلال تشکيلات زيرسطحي و ريزش کارست به وجود مي آيند. از عوامل مهم ديگري که مي توانند در ايجاد پديده فرونشست موثر باشند تغيير کاربري زمين، احداث و يا بارگذاري سازه هاي مهندسي و زهکشي خاک هاي آلي است. شرايطي همچون فرآيند هاي تکتونيکي رخداده در منطقه، نفوذ ريزش ها و وجود لايه هاي نامقاوم در تشکيلات رسوبي زيرين، منجر به توسعه پديده هاي فرونشستي در کشور شده است. برداشت بيش از اندازه آب زيرزميني با ايجاد افت مداوم سطح آب غير از آسيب رساني و از دست دادن يک منبع مهم، ممکن است موجب نشست اراضي و در نهايت باعث خسارت به ابنيه گردد. از ميان عوامل تشکيل فرونشست زمين در ايران، کارستي شدن علاوه بر ايجاد خطرات طبيعي، مشكلات پيچيده اي در عملكرد مهندسي ايجاد مي كند که در صورت ريزش کارست، منجر به فرونشست زمين در آن مناطق مي گردد. لذا اميد است با توجه به مسائل و مشكلات گفته شده بتوانيم روزي مسايل مربوط به فرونشست را در كشو حل كنيم.

منابع

1- مقاله مروري بر نشست منطقه اي زمين در ايران و تدوين بانک اطلاعات فرونشست زمين ، فاطمه مهشادنيا(1384)، گروه بلاياي طبيعي و مديريت بحران، پايگاه ملي داده هاي علوم زمين کشور، سازمان زمين شناسي و اکتشافات معدني کشور

2- مقاله فرونشست و اثرات مطلوب ان در ايران و جهان سازمان زمين شناسي و اکتشافات معدني کشور

Subsidence in Website: http://www.ew.govt.nz.

Subsidence in Website: http://www.lestari.ukm.my.

Subsidence in Website:http://www.ngdir.

 

 

 

 

اکتشاف ژئوفیزیک ، دستگاه ژئوفیزیکی ، خرید و فروش معدن، معرفی دستگاه و تجهیزات ژئوفیزیک، ژئوفیزیک آب زیرزمینی، ژئوفیزیک معدن ، ژئوفیزیک نفت ، تجهیزات ژئوفیزیک ، ژئوفیزیک زمینی ، فروش معدن، ژئوفیزیکهوایی ، ژئوفیزیک دریایی ، اکتشاف ژئوفیزیکی معدن، ژئوفیزیک آبیابی ، اکتشاف آب زیرزمینی ، اکتشاف آبهای زیرزمینی ، ژئوفیزیک اکتشافی نفت ، ژئوفیزیک اکتشافی معدن ، ژئوفیزیک اکتشافی آب ، اکتشاف معدن ، اکتشاف نفت ، اکتشاف نفت و گاز ، اکتشاف آبهای زیرزمینی ، اکتشاف ژئوفیزیکی آب ، اکتشاف ژئوفیزیک نفت ، تعیین محل حفر چاه ، ژئوفیزیک مهندسی ، مهندسی ژئوفیزیک ، اکتشاف ژئوفیزیکی سرب ، ژئوفیزیک چاه آب ، اکتشاف ژئوفیزیکی آهن ، اکتشاف ژئوفیزیکی مس ، دستگاه ژئوفیزیکی ، ژئوفیزیک آبهای زیرزمینی ، اکتشاف ژئوفیزیکی آب زیرزمینی، ژئوفیزیک چاه آب زیرزمینی، آب زیرزمینی ، دستگاه ژئوفیزیک ، آبیابی ژئوفیزیک ، آبیابی ژئوفیزیکی ، اکتشاف ژئوفیزیک ، ژئوفیزیک چاه ، ژئوفیزیک آبیابی ، اکتشاف ، ژئوفیزیک ، ژئوفیزیکی ، تجهیزات ژئوفیزیک ، آبیابی ، آب یابی ، آبهای زیرزمینی ، هیدروژئوفیزیک ، معدن ، معادن ، نفت ، اکتشافات نفت، اکتشاف معدن، ژئوترمال، آبگرم، زمین گرمایی ، اکتشاف معدن آهن ، اکتشاف معدن سرب ، اکتشاف معدن روی ، اکتشاف معدن مس ، اکتشاف معدن منگنز ، تجهیزات ، دستگاه ، دستگاه ژئوفیزیک ، دستگاه ژئوالکتریک ، نرم افزار ژئوفیزیک ، ژئوفیزیک ، زلزله شناسی ، لرزه نگاری ، لرزه نگاری انکساری ، لرزه نگاری انعکاسی ، ژئوالکتریک ، قطبش القایی ، مقاومت ویژه الکتریکی ، مغناطیس سنجی ، الکترومغناطیس ، مگنتوتلوریک ، تلوریک ، مگنتومتر ، گرانی سنجی ، ژئورادار ، گراویمتری ، چاه پیمایی ، حفاری چاه ، شرکت حفاری ، چاه پیمایی ، چاه نگاری ، زمین شناسی، معدن ید، ید، معادن ید.