زلزله خاموش و مرگ تدریجی اصفهان

وضعیت فرونشست در اصفهان از نگاه علمی دانشگاهی چگونه است؟ کدام مناطق بیشترین آسیب را تجربه می‌کنند؟

موضوعی که امروز در کانون بحث ما قرار دارد، پدیده‌ فرونشست یا نشست زمین است؛ پدیده‌ای که بسیاری آن را «زلزله‌ی خاموش» می‌نامند. خطری آرام و بی‌صدا که هرچند ممکن است به‌یک‌باره رخ ندهد، اما می‌تواند شرایطی به‌شدت مخاطره‌آمیز ایجاد کند. فاجعه‌ای که اگرچه گاه از دید عموم پنهان می‌ماند، آثار ویرانگر آن بر زندگی انسان‌ها و محیط پیرامون انکارناپذیر است.

این پدیده معمولاً در مناطقی رخ می‌دهد که میزان بارندگی اندک است و توسعه‌ انسانی در آن‌ها با بهره‌برداری بی‌رویه از منابع زیرزمینی، به‌ویژه آب، همراه بوده است. در چنین سرزمین‌هایی، فرونشست نه یک حادثه‌ استثنایی، بلکه بخشی از واقعیت زندگی روزمره‌ انسان‌ها شده و می‌تواند زیست آنان را در معرض خطر جدی قرار دهد. افزون بر این، آسیب‌هایی که به زیرساخت‌ها، بناها و شبکه‌های حیاتی وارد می‌سازد، روند طبیعی زندگی را به‌طور کامل دگرگون می‌کند.

اگر بخواهیم تعریفی کلی ارائه کنیم، می‌توان گفت نشست زمین عبارت است از حرکت رو به پایین سطح زمین نسبت به یک خط مبنا، مانند سطح آب‌های آزاد یا دریاها. این فرونشست‌ها گاه محسوس‌اند و با چشم یا ابزار ساده قابل تشخیص، و گاه به‌قدری آرام و نامحسوس‌اند که تنها با گذشت زمان و از رهگذر آثار ویرانگرشان آشکار می‌شوند، اما در هر دو حالت، تأثیر خویش را بر محیط و زندگی بشر برجای می‌گذارند. مسئله‌ اساسی آن است که چگونه می‌توان این پدیده را شناسایی کرد، ابعاد و انواع خطرات آن را سنجید و راه‌های مقابله و سازگاری با آن را یافت. 

براساس پژوهش‌ها و مطالعات میدانی شما، علل اصلی فرونشست در اصفهان چیست و نقش برداشت آب زیرزمینی و زاینده‌رود چقدر است؟

اصفهان به دلیل اقلیم نیمه‌خشک و بیابانی خود و با توجه به روند طولانی خشکسالی‌های پیاپی، امروز از جمله مناطقی است که بیشترین پتانسیل را برای بروز پدیده‌ فرونشست زمین دارد. بخش مهمی از این مسئله به بهره‌برداری نادرست و بی‌رویه از منابع آب زیرزمینی بازمی‌گردد؛ موضوعی که در ادامه به تفصیل روشن می‌شود.

به طور کلی، فرونشست زمین در دو بستر عمده رخ می‌دهد؛ نخست در مناطقی که سنگ‌های بستر یا رسوبات منفصل سطح زمین، حاصل از هوازدگی، روی سنگ‌های انحلال‌پذیر قرار گرفته‌اند. سنگ‌هایی همچون آهک، کربنات‌ها، نمک و گچ در اثر نفوذ آب‌های زیرسطحی به‌تدریج حل می‌شوند و با خالی‌شدن فضاهای درونی، سقف و دیواره‌ها فرو می‌ریزند. در چنین شرایطی، نوعی از فرونشست رخ می‌دهد که در اصطلاح زمین‌شناسی، پدیده‌ «کولاپس» یا ریزش ناگهانی نامیده می‌شود. این وضعیت در بسیاری از نواحی کوهستانی یا مناطق تماس کوه و دشت، به‌ویژه در گستره‌ سنگ‌های کربناتی اصفهان، قابل مشاهده است و فرایند «کاستی شدن» یا ایجاد فضاهای خالی در سنگ، زمینه‌ وقوع این ریزش‌ها را فراهم می‌کند.

دومین بستر فرونشست، محیط‌های رسوبی جوان و تحکیم‌نیافته است؛ همان آبرفت‌ها و رسوباتی که شهرهای بزرگ ایران روی آن‌ها بنا شده‌اند. شهرهایی چون تهران، اصفهان، مشهد و شیراز همگی بر پهنه‌های سیلابی و آبرفتی شکل گرفته‌اند. این رسوبات سست که هنوز استحکام سنگی نیافته‌اند، استعداد بالایی برای فرونشست دارند، به‌ویژه آن‌گاه که توسعه‌ کشاورزی و شهری فشار مضاعفی بر منابع آب و خاک وارد کند.

فرونشست به اشکال گوناگون بروز می‌کند. گاه ناشی از آب‌شستگی است و بیشتر در محدوده‌های شهری دیده می‌شود؛ جایی که نشت لوله‌های آب و فاضلاب یا انحلال طبیعی ذرات بین‌دانه‌ای خاک سبب ایجاد نشست‌های موضعی می‌شود. چنین رخدادهایی هرچند کوچک به نظر می‌رسند، اما می‌توانند در صورت گسترش، معابر، خودروها، خانه‌ها و حتی تأسیسات شهری را در خود فرو برند. نمونه‌ تازه آن را می‌توان در منطقه‌ نشاط اصفهان دید که به‌تازگی با ایجاد گودالی عمیق همراه شد. در مواردی دیگر، فرونشست ناشی از انحلال سنگ‌های کربناته و گچی رخ می‌دهد و به شکل‌گیری فروچاله‌های ژرف می‌انجامد. در استان اصفهان، به‌ویژه در نواحی فریدن و فریدون‌شهر، چنین فروچاله‌هایی پدید آمده‌اند؛ گودال‌هایی هراس‌انگیز که گاه همچون زلزله‌های محلی احساس می‌شوند و به‌شدت خطرآفرین‌اند، اما مهم‌ترین و فاجعه‌بارترین شکل فرونشست، آن است که در مقیاس وسیع و بر اثر افت سطح آب‌های زیرزمینی رخ می‌دهد. این پدیده بسیاری از دشت‌های آبرفتی ایران را تهدید می‌کند. در چنین شرایطی، برداشت بیش از اندازه از آبخوان‌ها، به‌ویژه در دوره‌های خشکسالی، سبب می‌شود فضای میان ذرات خاک که پیش‌تر با آب پر شده بود، با هوا جایگزین شود. کاهش سطح ایستابی، فشار طبقات بالایی را بر لایه‌های زیرین افزایش داده و تراکم خاک را در پی دارد. این فرایند برگشت‌ناپذیر است و تغییرات ژرفی در هیدرولوژی و حتی توپوگرافی منطقه ایجاد می‌کند. به‌طور متوسط، به ازای هر ۱۰ متر افت سطح آب زیرزمینی، یک تا پنجاه سانتی‌متر نشست زمین رخ می‌دهد.

در مورد اصفهان، شرایط از دو جنبه بحرانی‌تر است؛ نخست برداشت بی‌رویه‌ آب از چاه‌ها برای مصارف شهری و کشاورزی و دوم قطع جریان رودخانه‌ زاینده‌رود که قرن‌ها نقش اصلی در تغذیه‌ آبخوان‌های این دشت ایفا می‌کرد. امروز با خشک‌شدن بستر زاینده‌رود و مسدود شدن راه نفوذ طبیعی آب به زیرزمین، سفره‌های آب زیرزمینی خالی مانده‌اند و به جای آب، تنها هوا در آن‌ها جای گرفته است. در نتیجه، اصفهان با پدیده‌ای فراگیر و سیستماتیک از فرونشست روبه‌روست.

مطالعات نشان داده‌اند که محدوده‌ مرکزی اصفهان، شامل میدان نقش جهان، سی‌وسه‌پل، خیابان چهارباغ و مجموعه‌ بناهای تاریخی پیرامون آن، در زمره‌ مناطق با بالاترین ریسک قرار دارند. رسوبات دشت آبرفتی این بخش‌ها به‌شدت تراکم‌پذیرند و شواهد میدانی از نشست‌های دو تا دوونیم سانتی‌متر در ماه حکایت دارند؛ روندی که اگر ادامه یابد، فاجعه‌ای محلی و حتی ملی را رقم خواهد زد.

از سوی دیگر، سیستم قدیمی فاضلاب شهر خود عاملی تشدیدکننده است. هنگامی که لوله‌ها تحت فشار نشست زمین می‌شکنند و آب فاضلاب در خاک نفوذ می‌کند، فرایند شستگی تسریع شده و فروچاله‌های تازه شکل می‌گیرد؛ همچون حادثه‌ای که چندی پیش در خیابان نشاط رخ داد و گودالی ۱۵ متری به‌جا گذاشت. گرچه شدت این خطر در بخش‌های شرقی و جنوبی شهر، به‌ویژه نزدیک کوهستان و حوالی پل شهرستان، اندکی کمتر است، اما حقیقت آن است که تمامی اصفهان زیر سایه‌ این «زلزله‌ی خاموش» قرار دارد.

خطوط مترو، بزرگراه‌ها، بافت تاریخی و زیرساخت‌های حیاتی همگی در معرض تهدیدی جدی‌اند؛ تهدیدی که بازگشت‌ناپذیر است، مگر آنکه از هم‌اکنون با تدابیری علمی، مدیریتی و سختگیرانه جلوی گسترش آن گرفته شود.

روش‌های پژوهشی دانشگاه برای پایش و بررسی فرونشست در اصفهان چیست؟ آیا از داده‌های ماهواره‌ای، GPS یا نمونه‌برداری زمین استفاده می‌کنید؟

شاید این پرسش مطرح شود که برای کنترل روند فزاینده فرونشست در شهر تاریخی اصفهان چه باید کرد؛ شهری که این پدیده در آن با سرعتی تصاعدی، ابتدا به‌صورت حسابی و سپس هندسی، در حال گسترش است و آرام‌آرام چهره‌ خطرناک خود را آشکار می‌سازد. بدیهی است نخستین گام، شناخت درست مناطق پرخطر است. یکی از عوامل اصلی وقوع و تشدید فرونشست، نوع کاربری اراضی است. بررسی و تعیین کاربری زمین‌ها می‌تواند عاملی تعیین‌کننده در پیش‌بینی این پدیده باشد. در این زمینه شرایط اقلیمی، ویژگی‌های ژئومورفولوژیک و الگوهای بهره‌برداری از زمین نقشی اساسی ایفا می‌کنند. به‌عنوان نمونه، در مناطق مختلف شهر و استان اصفهان، کاربری‌های گوناگونی وجود دارد؛ از فضاهای سبز و زمین‌های کشاورزی گرفته تا محدوده‌هایی که محل چاه‌های تغذیه یا آبیاری‌اند. ترسیم نقشه‌های دقیق کاربری اراضی، بر پایه برداشت‌های میدانی، داده‌های GPS و دیگر ابزارهای نوین، می‌تواند مبنای تهیه نقشه‌های فرونشست و پیش‌بینی نواحی بحرانی قرار گیرد تا بتوان بر اساس آن‌ها نوع مواجهه با هر منطقه را تعیین کرد.

گام دیگر، پایش هوشمندانه و مستمر افت سطح آب‌های زیرزمینی است. توسعه‌ کشاورزی و بهره‌برداری بی‌رویه از منابع آب، در کنار بارش اندک و توزیع نامناسب آن، از عوامل تشدیدکننده‌ این پدیده‌اند، بنابراین لازم است همواره وضعیت نشست زمین در مقیاس‌های محلی و منطقه‌ای به‌طور مرتب ارزیابی شود. در کنار آن، باید توجه داشت که توسعه‌ شهری بی‌برنامه، کاهش تغذیه‌ مجدد سفره‌های آب زیرزمینی، تخلیه‌ آب‌های سطحی و به‌ویژه قطع ارتباط طبیعی زاینده‌رود با آبخوان‌ها، مجموعه‌ای از شرایط را فراهم کرده‌اند که گویی شهر اصفهان بر فضایی توخالی استوار شده است؛ شهری که هر لحظه ممکن است به‌طور ناهمگون و نامتقارن دچار نشست شود و حیات شهری را با بحرانی جبران‌ناپذیر روبه‌رو سازد.

برای مطالعات این پدیده می‌توان از روش‌های مختلف بهره گرفت. در سطح کلی و منطقه‌ای، استفاده از داده‌های سنجش‌ازدور و تصاویر ماهواره‌ای امکان بررسی تغییرات سطح زمین در بازه‌های زمانی مختلف را فراهم می‌آورد، همچنین ترازیابی دقیق نقاط با GPS و بهره‌گیری از فناوری پهپادها، این امکان را ایجاد می‌کند که تغییرات بسیار نامحسوس سطح زمین و توزیع نامتقارن نشست در مناطق مختلف شناسایی و پایش شود. توجه به این نکته ضروری است که فرونشست می‌تواند حتی به‌صورت همگون رخ دهد و موجب تغییر در توپوگرافی و در پی آن تغییرات جدی در هیدرولوژی منطقه گردد؛ تغییراتی که اثرات مستقیم بر زندگی انسان خواهد داشت.

اهمیت همه‌ این مطالعات و پایش‌ها در آن است که بدانیم هر منطقه تا چه حد در معرض خطر قرار دارد و در نتیجه در ساخت‌وسازها و برنامه‌ریزی‌های شهری تمهیدات لازم را لحاظ کنیم. باید به‌روشنی دانست که فرونشست پدیده‌ای برگشت‌ناپذیر است. هرچه بیشتر به منابع طبیعی آسیب رسانده و به شیوه‌ای نادرست با زمین رفتار کنیم، این پدیده به‌مثابه واکنشی طبیعی از سوی زمین ظاهر می‌شود و می‌تواند آسیب‌های جدی و جبران‌ناپذیری به سفره‌های آب زیرزمینی و لایه‌های رسوبی که طی هزاران سال شکل گرفته‌اند، وارد آورد؛ آسیب‌هایی که زندگی انسان و آینده‌ی شهر را با تهدیدی بزرگ روبه‌رو خواهد کرد.

پیامدهای فرونشست بر بافت تاریخی و زیرساخت‌های شهری اصفهان از منظر زمین‌شناسی و ژئوتکنیک چیست؟

از شیوه‌های مقابله با مخاطرات فرونشست، معمولاً بر پایه‌ تشخیص و پیش‌بینی درست آن استوار است. آنچه پیش‌تر اشاره شد، بیشتر بر روش‌های پایش و اندازه‌گیری سطح زمین تأکید داشت. این روش‌ها می‌توانند شامل ترازیابی دقیق، استفاده از گمانه‌ها، یا همان چاه‌هایی باشند که به دلایل مختلف در شهر حفر می‌شوند و ناگزیر اطلاعات ارزشمندی درباره لایه‌های زیرین در اختیار ما قرار می‌دهند.

شناخت دقیق ساختار رسوبی شهر اصفهان از این منظر اهمیتی اساسی دارد. رسوبات این دشت همگن نیستند؛ در بخش‌های بالایی معمولاً دانه‌ریزترند، زیرا اصفهان بر دشت سیلابی گسترده‌ای استوار شده است. در بخش‌هایی دیگر، لایه‌های دانه‌درشت دیده می‌شود که در برابر فشار، پتانسیل تراکم کمتری دارند، در حالی که لایه‌های زیرین ریزدانه‌تر مستعد فشردگی بیشتری‌اند. افزون بر این، در بسیاری نقاط، سنگ‌بستر اصفهان روی لایه‌هایی از جنس آهک یا شیل قرار گرفته است که به‌طور طبیعی تراکم‌ناپذیرند. وقتی فشار وارد می‌شود، این تضاد در ویژگی‌های لایه‌ها پدیدار شده و در بخش‌هایی که آبخوان‌های معلق یا آکیوفرهای پراکنده وجود دارد که اغلب بقایای مسیرهای قدیمی زاینده‌رود هستند، تراکم بیشتری رخ می‌دهد. در مقابل، مناطقی با رس‌های انعطاف‌پذیر، رفتاری متفاوت نشان می‌دهند. کنار هم قرار گرفتن این لایه‌های با قابلیت تراکم گوناگون و منافذی که با آب پر و تخلیه می‌شوند، وضعیتی شبیه «استرس الکلنگی» ایجاد می‌کند؛ گویی فشار زمین در حال بازی با این لایه‌هاست و در نتیجه نشست‌ها به‌طور ناهمگون و موضعی رخ می‌دهند.

برای پایش دقیق‌تر علاوه بر ترازیابی از روش‌های دیگری همچون انبساط‌سنجی و شکاف‌سنجی استفاده می‌شود، همچنین شبکه‌های منظم برداشت GPS می‌توانند تغییرات جزئی سطح زمین را ثبت کنند. در مقیاس وسیع‌تر، بهره‌گیری از تصاویر ماهواره‌ای و سنجنده‌های راداری امکان رصد مستمر این تغییرات را فراهم می‌سازد. مجموع این ابزارها دیدی تیزبینانه و ژرف‌تر نسبت به پدیده فرونشست در اختیار پژوهشگران قرار می‌دهد و زمینه را برای مدیریت آگاهانه‌تر این مخاطره خاموش و ویرانگر فراهم می‌آورد.

آیا پژوهش‌های شما نشان داده‌اند که فرونشست اصفهان در آینده شدت یا گسترش بیشتری پیدا خواهد کرد؟

برای پیشگیری و کنترل مخاطرات فرونشست، به‌ویژه هنگامی که شهر تاریخی اصفهان با شتابی نگران‌کننده در معرض گسترش این پدیده قرار دارد، باید از رویکردی جامع، علمی و عملی پیروی کرد. فرونشست امری نیست که با اقدام‌های جزئی و پراکنده مهار شود؛ بلکه مجموعه‌ای از سیاست‌ها و مداخلات فنی، مدیریتی و فرهنگی لازم است تا هم سرعت پیشرفت آن کند شود و هم خسارت‌های وارده به میراث شهری و زندگی مردم به حداقل برسد.

در درجه‌ نخست باید جریان‌ها و مسیرهای آب سطحی ناشی از بارندگی در زمان وقوع طوفان و باران به‌گونه‌ای هدایت شود که امکان نفوذ و تزریق به لایه‌های زیرین فراهم آید؛ بازگرداندن آب به طبیعت خاک، حتی در مقیاس خردِ شهری مانند الزام نصب چاهک‌های نفوذی در محوطه منازل و پیاده‌روها می‌تواند گامی مؤثر باشد. این مداخلات محلی اگرچه به‌تنهایی کافی نیستند، اما با آرایش درست و هم‌افزایی با سایر اقدامات می‌توانند تغذیه مجدد سفره‌ها را تسهیل کنند.

در بخش ساخت‌وساز، الزامات اجرایی باید بازنگری شوند. نقشه‌ها و محاسبات نشست باید به‌طور مرتب به‌روزرسانی و پیش از صدور هر مجوز ساخت توسط دبیرخانه‌ها یا مراکز مطالعاتی شهری کنترل شوند. طراحی فونداسیون‌ها باید متناسب با پتانسیل نشست منطقه صورت گیرد؛ استفاده از فونداسیون‌های پهن و عمیق، جداسازی سازه‌ها از هم و پیش‌بینی درزهای کنترلی می‌تواند تنش‌های برشی و تغییرات نشست را در ساختمان‌ها کاهش دهد تا سازه‌ها در مواجهه با نشست نامتقارن دچار گسیختگی یا خرابی سریع نشوند.

رویکرد مدیریتی به منابع آب باید مبتنی بر ریاضت و صرفه‌جویی باشد، به‌ویژه در مناطق دارای اقلیم نیمه‌خشک مانند اصفهان. محدودسازی چاه‌ها، جلوگیری از حفاری و بهره‌برداری غیرمجاز، بازتعریف الگوی توزیع و قیمت‌گذاری آب و ترویج سامانه‌های آبیاری کم‌مصرف و پوشش‌های گیاهی کم‌آب‌بر همه از ابزارهایی هستند که می‌توانند فشار بر آبخوان‌ها را کاهش دهند. در کنار این‌ها، حفاظت از منابع تغذیه بالادست و تضمین جریان‌های زیست‌محیطی رودخانه‌ها به‌خصوص زاینده‌رود نقش محوری دارد؛ بدون بازگرداندن یا تأمین حداقلی جریان رودخانه و نفوذ آب به دل خاک، هر اقدام موضعی تنها تا حدی می‌تواند روند فرونشست را کند کند، نه متوقف سازد.

نقش مدیریت شهری و برنامه‌ریزی فضایی بسیار تعیین‌کننده است. جلوگیری از پوشش کامل خاک با آسفالت و بتن، حفظ مسیرهای طبیعی زهکشی و بازنگری در طراحی بزرگراه‌ها و اتوبان‌هایی که عمود بر جهت حرکت آب‌های زیرسطحی کشیده شده‌اند، از مواردی است که باید به‌صورت سیاستی و اجرایی دنبال شود. ایجاد یک مرکز مطالعات شهری برای پایش و هماهنگی متشکل از متخصصان ژئوتکنیک، هیدرولوژی، شهرسازی و میراث فرهنگی می‌تواند تصمیم‌گیری را علمی‌تر، هماهنگ‌تر و پاسخگوتر سازد.

در کنار سیاست‌های کلان، مجموعه‌ای از مداخلات فنی می‌تواند به کاهش خسارت‌ها کمک کند: حفر چاه‌های تغذیه در نقاط کلیدی برای بازگرداندن آب سطحی به عمق خاک، جمع‌آوری و هدایت آب‌های روان شهری به حوزه‌های نفوذی، نصب سازه‌های نفوذی در فضاهای عمومی و مرمت و بهسازی شبکه‌های قدیمی فاضلاب تا از نشت‌ها و شستگی‌های موضعی جلوگیری شود. هرگاه لوله‌های فاضلاب در اثر نشست دچار شکستگی شوند و آب آلوده در خاک نفوذ کند، فرایند شستگی و تشکیل فروچاله‌ها تسریع می‌یابد؛ پس ترمیم و نوسازی شبکه‌های فرسوده یک ضرورت عاجل است.

نهایتاً باید پذیرفت که بخشی از این روند حاصل تصمیم‌ها و توسعه گذشته است؛ تغییرات غیرقابل‌برگشتی در ساختار آبخوان و رسوبات در دهه‌ها رخ داده و هشدارهای زمین پیش‌تر صادر شده‌اند. امروز دیگر تنها گزینه واقعی «جلوگیری کامل» نیست، بلکه «مدیریت آسیب و کندسازی روند» است کند کردن سرعت فرونشست، محافظت موضعی از بناها و زیرساخت‌های حیاتی، تقویت سازه‌ها در نقاط حساس و بازگرداندن تا آنجا که ممکن است توازن هیدرولوژیک از طریق تأمین آب‌های سطحی و تغذیه مصنوعی آبخوان‌ها.

اصفهان، این پایتخت فرهنگی و نماد تاریخی ایران، شایسته برنامه‌ای ملی و محلی است که با جدیتِ فنی و دلسوزی فرهنگی از آن حفاظت کند. اگر اجازه دهیم شهرسازی بی‌توجه به اقلیم، پوشش زشتی از آسفالت و ساخت‌وسازهای نامنسجم و بهره‌برداری بی‌رویه از آب، چرخه طبیعی‌ای را که میلیون‌ها سال شکل داده است، فروبپاشد، در حقیقت داریم میراث چند هزار ساله را به خاموشی می‌سپاریم. هنوز می‌توانیم با تصمیم‌های شفاف، برنامه‌ریزی علمی و اراده اجرایی، این روند را کند کنیم، خطرات را مدیریت کنیم و جلوه‌های تاریخی اصفهان را از دست ندهیم، اما زمان عمل کردن اکنون است، نه فردا.