تشدید فرونشست زمین با خشكسالی

دنیای قلم - مهدی زارع: در سومین سال كم‌باران  پی در پی و در پایان پاییز ۱۴۰۲ مروری بر اثر‌های خشكسالی  به ویژه بر زمین و خاك دشت‌های ایران ضروری است. مركز پژوهش‌های مجلس در آبان ۱۴۰۲ در مورد فرونشست زمین گزارشی منتشر كرد. در بخشی از این گزارش به بیلان آب ایران اشاره شده و آمده است: «تا سال 1401 از مجموع 609 دشت مطالعاتی كشور 410 دشت معادل 67.33درصد در شرایط بحرانی قرار داشته‌اند. بیشترین حجم اضافه برداشت از آب‌های زیرزمینی مربوط به حوضه‌های آبریز فلات مركزی و شرقی است كه نزدیك به نیمی از جمعیت كشور را در خود جای داده و حدود 75درصد از كل اضافه برداشت كشور مربوط به آن است.» خشكسالی با ساز و كارهای‌های مختلفی به فرونشست زمین می‌انجامد، به ویژه زمانی كه منجر به كاهش منابع آب زیرزمینی شود. در اینجا نحوه اثر خشكسالی بر فرونشست زمین آمده است: 
شرایط خشكسالی اغلب منجر به كاهش بارندگی و كاهش دسترسی به آب‌های سطحی می‌شود كه منجر به افزایش اتكا به آب‌های زیرزمینی برای نیازهای كشاورزی، صنعتی و خانگی می‌شود. اگر برداشت آب زیرزمینی از نرخ تغذیه طبیعی بیشتر شود، سطح آب كاهش می‌یابد. با استخراج آب زیرزمینی، فضاهای منفذی در آبخوان به اندازه كافی پر نمی‌شوند و باعث فشرده شدن رسوبات و فرونشستن زمین در بالای آبخوان می‌شود. 
در برخی مناطق، به ویژه مناطقی كه دارای خاك‌های رسی هستند، خشكسالی طولانی‌مدت به خشك شدن خاك انجامیده است. خاك‌های رسی ظرفیت نگهداری آب بالایی دارند و وقتی خشك می‌شوند، ذرات خاك فشرده می‌شوند. این تراكم باعث كاهش حجم فضاهای منافذ و در نتیجه نشست می‌شود. همچنین خشكسالی منجر به از بین رفتن پوشش گیاهی شده، زیرا گیاهان در اثر تنش آبی از بین می‌روند. پوشش گیاهی نقش مهمی در تثبیت خاك و جلوگیری از فرسایش دارد. هنگامی كه پوشش گیاهی كاهش می‌یابد، خاك در برابر فرسایش آسیب‌پذیرتر می‌شود كه خطر فرونشست را تشدید می‌كند. در جریان خشكسالی، اغلب تقاضا برای آب، برای آبیاری و برای جبران كاهش بارندگی افزایش می‌یابد. این تقاضای افزایش یافته منجر به تشدید برداشت از آب‌های زیرزمینی می‌شود و بیشتر به فرونشست زمین می‌انجامد. از سوی دیگر تغییراتی در شیوه‌های كاربری زمین مانند افزایش پمپاژ آب زیرزمینی برای آبیاری یا تغییر در شیوه‌های كشاورزی ایجاد می‌شود. این تغییرات بر تعادل آب در یك منطقه اثر می‌گذارد و به‌ طور بالقوه موجب فرونشست زمین می‌شود.
برای كاهش اثر خشكسالی بر فرونشست زمین، اتخاذ شیوه‌های مدیریت آب پایدار ضروری است. این شامل ترویج صرفه‌جویی در آب، بهبود بهره‌وری آبیاری، اجرای پروژه‌های تغذیه آب زیرزمینی و توسعه منابع آب جایگزین است. علاوه بر این، برنامه‌ریزی كاربری زمین كه اثرات بالقوه خشكسالی بر منابع آب زیرزمینی را درنظر می‌گیرد، ریسك فرونشست را كم می‌كند. 
 استخراج شدید آب، به ویژه از منابع آب زیرزمینی، در واقع منجر به فرونشست زمین می‌شود. فرونشست زمین زمانی اتفاق می‌افتد كه آب از سفره‌های زیرزمینی با سرعتی سریع‌تر از دوباره پر شدن طبیعی خارج شود. آب زیرزمینی فضاهای منفذی بین ذرات خاك و سنگ در یك سفره آب را اشغال می‌كند. هنگامی كه آب با سرعت بالایی استخراج می‌شود، این فضاهای منافذ خالی می‌شوند. اگر سرعت استخراج بیشتر از سرعت شارژ مجدد و طبیعی آبخوان باشد، ذرات خاك شروع به فشرده شدن می‌كنند. با فروپاشی فضاهای منافذ، زمین بالای آبخوان شروع به فرو رفتن می‌كند. 
رسوبات موجود در آبخوان معمولا از مواد مختلفی ازجمله ماسه، سیلت و رس تشكیل می‌شود. استخراج شدید آب منجر به فشرده شدن این رسوبات می‌شود. این فشردگی باعث كاهش حجم آبخوان می‌شود و در نتیجه سطح زمین نشست می‌كند.
استخراج شدید آب یك فرورفتگی مخروطی یا كاسه‌ای شكل در سطح ایستابی آب اطراف چاه استخراج ایجاد می‌كند كه به عنوان «مخروط نشست» یا «كاسه فرونشست» شناخته می‌شود. اگر مخروط نشست به تدریج گسترش یابد منطقه وسیعی را تحت اثر قرار می‌دهد و منجر به فرونشست زمین می‌شود.
برداشت بیش از حد آب ساختار آبخوان را تغییر می‌دهد. این اختلال منجر به كاهش ضخامت و حجم آبخوان و منجر به فرونشست زمین می‌شود.
فرونشست زمین به دلیل استحصال شدید آب یك نگرانی قابل توجه در بسیاری از مناطق در سراسر جهان است، به ویژه در مناطقی كه نیازهای زیاد آبی كشاورزی، صنعتی یا شهری دارند. عواقب جدی برای زیرساخت‌ها، اكوسیستم‌ها و جوامع دارد. شیوه‌های مدیریت پایدار آب، از جمله تنظیم سرعت استخراج آب‌های زیرزمینی، تغذیه مصنوعی سفره‌های زیرزمینی و استفاده از منابع آب جایگزین، برای كاهش ریسك فرونشست زمین مرتبط با برداشت شدید آب ضروری است.
 فرونشست زمین هم در مناطق شهری و هم در دشت‌ها رخ می‌دهد، اما علل و ویژگی‌های خاص ممكن است براساس جغرافیا، شرایط زمین شناختی و فعالیت‌های انسانی در این محیط‌ها متفاوت باشد. 
 در مناطق شهری، فرونشست زمین اغلب با فعالیت‌های انسانی مانند برداشت بیش از حد آب‌های زیرزمینی، ساخت و ساز و تغییر كاربری زمین همراه است. تقاضا برای آب در محیط‌های شهری، به‌ویژه برای مصارف صنعتی و خانگی، می‌تواند منجر به پمپاژ بیش از حد آب‌های زیرزمینی شود و باعث فرونشست زمین شود. در دشت‌ها یا مناطق كشاورزی، فرونشست زمین نیز ممكن است ناشی از برداشت بیش از حد آب‌های زیرزمینی برای آبیاری باشد. شیوه‌های كشاورزی، مانند آبیاری گسترده، به كاهش آب‌های زیرزمینی و منجر به فرونشست می‌شود. مناطق شهری ممكن است تركیبی از زمین طبیعی و زمین مصنوعی داشته باشند. فرونشست در نواحی شهری تحت اثر استخراج آب‌های زیرزمینی از سفره‌های طبیعی و سازه‌های دست‌ساز انسان مانند چاه‌ها و تاسیسات زیرزمینی است. دشت‌ها اغلب شامل رسوباتی هستند كه به تدریج رسوب می‌كنند، ازجمله رسوبات آبرفتی رودخانه‌ها. تركیب مواد زیرسطحی بر میزان و سرعت فرونشست در دشت‌ها اثر می‌گذارد.
فرونشست زمین در نواحی شهری ریسك‌های قابل‌توجهی برای زیرساخت‌ها ازجمله ساختمان‌ها، جاده‌ها و تاسیسات ایجاد می‌كند. فرونشست متفاوت، كه در آن مناطق مختلف با سرعت‌های متفاوتی فرو می‌روند، منجر به آسیب و ناپایداری زیرساخت‌ها می‌شود. 
در دشت‌ها، اثر بر زیرساخت‌ها ممكن است براساس توسعه متفاوت و با شدت مختلف در پهنه‌های گوناگون باشد. زیرساخت‌های كشاورزی مانند سامانه‌های آبیاری نیز ممكن است تحت اثر قرار گیرند. با این حال، عواقب آن برای مناطق شهری پرجمعیت اغلب شدیدتر است.
خود توسعه شهرنشینی نیز در مناطق خشك به دلیل تغییر در چشم‌انداز، افزایش سطوح غیرقابل نفوذ و تغییر در الگوهای زهكشی طبیعی به فرونشست زمین می‌انجامد. فعالیت‌های ساختمانی و استخراج منابع زیرزمینی فرونشست را تشدید می‌كند. دشت‌ها در اثر فعالیت‌های كشاورزی، مانند برداشت بیش از حد آب‌های زیرزمینی برای آبیاری، دچار فرونشست می‌شوند. تغییرات در كاربری زمین، مانند تبدیل مراتع به مزارع كشاورزی، بر سرعت فرونشست اثر می‌گذارد.