فرونشست زمین، یک چالش و بحران جهانی

مسئله فرونشست زمین و حواشی مربوط به آن از چالش‌های مهم تعداد زیادی از شهر‌های ایران و جهان است که اگر حل نشود، شهر‌ها را در خود خواهد بلعید؛ از این رو می‌بایست دلایل ایجاد این بحران بررسی و راهکارهایی برای رفع آن ارائه شود.

کد خبر: ۲۹۴۵۶۳

تاریخ : ۲۴ مهر ۱۴۰۳ - ۱۱:۰۴

نوشته

به گزارش شهرآرانیوز؛ فرونشست شهری که به عنوان فرونشست زمین نیز شناخته می‌شود به فرو رفتن تدریجی سطح زمین در مناطق شهری اشاره دارد. این مسئله ناشی از عوامل طبیعی و رفتار‌های انسان از جمله استخراج آب‌های زیرزمینی، کار‌های ساختمانی، تحکیم خاک و فرآیند‌های زمین شناسی است.

فرونشست زمین یک رویداد ناشی از رفتار‌های انسان‌ها است. از میان تمام موارد فرونشست زمین در سراسر جهان، ۷۷ درصد ناشی از فعالیت‌های انسانی است که ۶۰ درصد آن به دلیل استخراج آب‌های زیرزمینی است.

استخراج بیش از حد آب‌های زیرزمینی اغلب باعث فرونشست زمین در مناطق شهری به دلیل افزایش تقاضا برای آب به دلیل شهرنشینی سریع می‌شود. احداث ساختمان‌ها و زیرساخت‌های سنگین و تغییر کاربری زمین باعث فشردگی خاک و فرونشست زمین می‌شود و نهایتا مهمترین پیامد فرونشست زمین، سیل شدیدتر شهری است.

هنگامی که آب‌های زیرزمینی سریعتر از میزان تغذیه سیستم سفره‌های زیرزمینی استخراج می‌شود، باعث فرونشست زمین و به خطر افتادن ساختمان‌ها و زیرساخت‌های شهری می‌شود. در دره سن خواکین کالیفرنیا، به دلیل پمپاژ بیش از حد آب زیرزمینی برای یک باغ تجاری که باعث فرونشست دائمی و رانش زمین در منطقه شده است، زمین ۰.۳ متر در سال در حال فرو رفتن است.

فرونشست زمین به زیرساخت‌های حیاتی مانند ساختمان‌ها و جاده‌ها آسیب می‌رساند، الگو‌های زهکشی را تغییر می‌دهد و خطر سیل را افزایش می‌دهد. همچنین می‌تواند در دسترس بودن آب‌های زیرزمینی با پیامد‌های زیست محیطی قابل توجهی برای شهر‌ها و ساکنان آنها تأثیر بگذارد.

در حال حاضر در آسیای جنوب شرقی، رشد سریع کلان شهر‌ها منجر به یک مشکل طراحی شده است که بسیاری از دولت‌ها تازه شروع به حل آن کرده‌اند. جاکارتا به عنوان سریع‌ترین شهر در حال فرو نشست در جهان شناخته می‌شود و برخی از مناطق آن تا ۱۵ سانتی متر در سال فرونشست را تجربه می‌کنند.

با توجه به اینکه ۴۰ درصد شهر در حال حاضر زیر سطح دریا قرار دارد، پیش بینی می‌شود که تا سال ۲۰۵۰، ۹۵ درصد از شمال جاکارتا زیر آب خواهد بود.

بانکوک و هوشی مین نیز در حال غرق شدن هستند و نرخ فرونشست به ترتیب تا ۲ سانتی متر و ۵ سانتی متر در سال است. برخی از مناطق در بانکوک ممکن است به دلیل استفاده زیاد از سیستم آبخوان (۲ میلیون متر مکعب در روز) و وزن ساختمان‌ها حتی سریعتر در حال غرق شدن باشند.

راه حل‌های فناورانه

راه‌حل‌های نوآورانه‌ای برای مبارزه با این مشکل در حال بررسی است. دو روش از این قبیل تغذیه مصنوعی و اختلاط عمیق خاک است.

تغذیه مصنوعی شامل تزریق آب به سفره‌های زیرزمینی تخلیه‌شده برای پر کردن آنهاست، بنابراین نیاز به پمپاژ بیش از حد کاهش می‌یابد و از فرونشست بیشتر جلوگیری می‌کند.

اختلاط عمیق خاک شامل تزریق عوامل تثبیت‌کننده به عمق زمین برای تقویت خاک و جلوگیری از فرونشست زمین ناشی از فشردگی خاک است. در حالی که این روش‌ها نتایج امیدوارکننده‌ای را نشان داده اند، اما نیازمند برنامه ریزی دقیق و سرمایه گذاری قابل توجه هستند. با این وجود، آنها امیدواری برای کاهش اثرات مخرب فرونشست زمین بر جوامع و زیرساخت‌ها هستند.

استفاده از تکنیک‌های ساخت و ساز جایگزین مانند مصالح ساختمانی سبک و سیستم‌های فونداسیون می‌تواند به کاهش وزن ساختمان‌ها کمک کند و در نتیجه خطر فرونشست زمین را به حداقل برساند. تکنیک‌های بهسازی زمین، مانند اختلاط عمیق خاک و تثبیت خاک، می‌تواند به تقویت خاک‌های ضعیف یا نرم برای افزایش پایداری سازه‌ها و جلوگیری از فرونشست در مواردی که توده‌ای از ساختمان‌ها اجتناب ناپذیر است، کمک کند.

اختلاط عمیق خاک شامل ترکیب مکانیکی خاک‌های ضعیف با چسب یا سیمان برای افزایش خواص آنها بدون تراکم و افزایش استحکام و سختی زمین است. اختلاط مکانیکی خاک با سیمان یا سایر چسب‌ها می‌تواند استحکام و پایداری زمین را افزایش دهد.
این تکنیک را می‌توان در کاربرد‌های مختلف ژئوتکنیکی از جمله برای بزرگراه ها، راه آهن، فرودگاه ها، خاکریزها، سیلاب‌ها و تاسیسات صنعتی استفاده کرد. اختلاط عمیق خاک می‌تواند با بهبود ظرفیت باربری خاک و کاهش حساسیت آن به نشست، این مشکل را برطرف کند. همانطور که فرونشست زمین در مناطق شهری با استخراج شدید آب‌های زیرزمینی رایج‌تر می‌شود، مهندسان می‌توانند به اختلاط عمیق خاک به عنوان یک راه حل بالقوه روی آورند.

دو روش اصلی اختلاط خاک عمیق خشک و اختلاط خاک عمیق مرطوب است. هر کدام شامل مخلوط کردن یک عامل اتصال دهنده با خاک، مانند سیمان، آهک، یا مواد زیست تخریب پذیر برای افزایش خواص خاک است. انتخاب روش بستگی به شرایط خاک، ویژگی‌های سایت و بهبود مطلوب در خواص خاک دارد.

مطالعات نشان داده است که اختلاط عمیق خاک باعث تثبیت زمین و کاهش نرخ فرونشست در مناطقی که ذغال سنگ نارس و سایر مواد آلی استخراج می‌شد، شد. این به طور گسترده در چین و اروپا برای پروژه‌های مختلف ساختمانی مانند خاکریزها، حفاری‌های عمیق، سازه‌های نگهدارنده و بهسازی زمین استفاده می‌شود.

شهر‌ها به شدت به آب‌های زیرزمینی متکی هستند و پمپاژ بیش از حد می‌تواند باعث فشرده شدن و ته نشین شدن خاک و در نتیجه فرونشست زمین شود. مناطق شهری به دلیل غلظت بالای ساختمان‌ها و سطوح سنگفرش شده که باعث افزایش وزن در سطح خاک و به فشردگی خاک می‌شود، به ویژه در برابر این مشکل آسیب پذیر هستند.

کاهش برداشت آب، ترویج صرفه جویی در آب و اجرای تغذیه آب‌های زیرزمینی می‌تواند اثرات فرونشست در شهر‌ها را کاهش دهد.
تغذیه آب‌های زیرزمینی شامل پر کردن عمدی منابع آب زیرزمینی از طریق تکنیک‌های مختلف مانند تغذیه مصنوعی است که آب را به زمین اضافه می‌کند تا منابع آب زیرزمینی تخلیه شده را دوباره پر کند. از این فرآیند برای افزایش حجم آب در سفره‌های زیرزمینی، بهبود کیفیت آب‌های زیرزمینی و جلوگیری از فرونشست زمین ناشی از برداشت بیش از حد آب‌های زیرزمینی استفاده می‌شود.

روش‌های مختلفی را می‌توان برای تغذیه مصنوعی استفاده کرد، از جمله هدایت مجدد آب به سطح زمین با استفاده از کانال ها، حوضه‌های نفوذی یا حوضچه ها، نصب شیار‌های آبیاری یا سیستم‌های بارانی یا تزریق مستقیم آب به سطح زیرین از طریق چاه‌های تزریقی.

استفاده از اختلاط عمیق خاک و تغذیه مصنوعی یک رویکرد پایدار برای ساخت شهر‌های انعطاف‌پذیرتر است. با اجرای صحیح اختلاط عمیق خاک و تغذیه مصنوعی، می‌توانیم آینده‌ای را ایجاد کنیم که در آن شهر‌های در حال غرق شدن متعلق به گذشته باشند و مناظر شهری ما برای مقابله با چالش‌های قرن بیست و یکم مجهزتر باشند.

{$sepehr_key_85615}