مقدمه:
با توجه به اوضاع جهانی تغییرات اقلیم و افزایش 2 درجه گرمایش هوا در 50 سال آینده که در گزارش کنفرانس قطر در فروردین 1391 اعلام شد و تأیید آن در کنفرانس‌های بعدی و وضعیت آب و هوایی و خشکسالی فعلی در پهنه کشور ما که مطابق آمارهای موجود سال به سال روندی رو به رشد نشان می‌دهد و باتوجه به شواهد کشور ما که در منطقه بیابانی و نیمه‌بیابانی قرار دارد:
1- کاهش نزولات بر اثر گرمایش هوا
2- خشک شدن آب دریاچه‌ها و تالاب‌ها و کاهش آب پشت سدها
3- هجوم ریزگردها به آسمان شهرهای ایران با شدت و دامنه وسیع‌تر
4- گسترش مناطق کویری و بیابانی کشور
5- پایین رفتن سطح آب زیرزمینی

در اینجا مورد 5 را که ارتباط با فروچاله‌ها و فرونشست زمین دارد با تفصیل بیشتری توضیح می‌دهم.

الف: استفاده بی‌رویه از آبهای زیرزمینی
با کاهش نزولات، پوشش گیاهی به تدریج از بین می‌رود، زمین لخت و بی‌حفاظ شده و خاک، آب بین ذره‌ای خود را از دست می‌دهد. ضخامت منطقه بی ‌آب و غیراشباع سطح زمین افزایش می‌یابد، سطح آب زیرزمینی یا همان "سطح ایستابی" به اعماق پایین کشیده می‌شود. میزان آبدهی چاه‌ها، کم و کمتر شده و به جای آن حفره‌ای خشک برجا می‌ماند که به هنگام بارندگی، کمی آب در آن جمع می‌شود. ضمن آنکه با افزایش جمعیت شهری و بالا رفتن سطح بهداشت مردم، مصرف آب روز به روز بیشتر می‌شود. بنابراین بیش از پیش از آب‌های زیرزمینی که ذخیره هزاران سال گذشته‌اند استفاده می‌کنیم و به همین علت در اکثر نقاط مرکزی ایران، فشار بیش از حد به آب‌های زیرزمینی با پمپاژ بی‌رویه، منجر به استخراج آب شور شده است که نظایر آن را در کرمان و اصفهان و یزد شاهدیم.
سطح آب قنات‌ها که هزاران سال در آبادی روستاها و شهرها نقش عمده داشته‌اند به علت خشکی هوا و کمبود نزولات آسمانی به تدریج پایین می‌رود و مجرای آنها خالی و مظهر آن بدون آب می‌شود و قناتی متروکه برجای می‌ماند که سطح آن به تدریج فرو می‌ریزد که خود در ایجاد فروچاله‌ها مؤثرند.

ب: مثالی از فرونشست زمین و فرق آن با فروچاله‌ها
اکثر شهرهای ایران بر روی رسوبات آبرفتی دوران چهارم بنا شده‌اند. از ویژگی‌های این زمین‌ها:
- شیب ملایم از کوهستان به طرف دشت دارند و قنات‌های کشور در این مناطق ایجاد شده بود.
- جنس رسوبات رودخانه‌ای یا سیلابی است که از مناطق مرتفع کنده شده و در مناطق پست و انتهایی ته نشین می‌گردد.
- رسوبات دارای لایه بندی‌اند که بر حسب نیروی سیلاب در هنگام پرآبی رسوبات دانه درشت و در تابستان از نوع دانه ریز سیلتی و رسی می‌باشند. یعنی دارای تناوبی از رسوبات دانه درشت و ریزند و این تکرار باعث شده که چندین منطقه آبدار در آنها ایجاد شود.
- دانه‌ها اساساً گرد و صاف‌اند
مثلاً در تهران در پای ارتفاعات رسوبات بسیار دانه درشت و در حوالی ساختمان فرهنگستان علوم در بزرگراه حقانی ابعاد دانه‌ها در حد مشت، در حوالی بازار در حد گردو و فندوق و در حوالی شهر ری از نوع رس و سیلت‌اند که مواد اولیه کارخانه‌های آجرپزی جنوب تهران را تشکیل می‌دهند.

وقتی برای اولین بار عملاً بافرونشست زمین آشنا شدم:
با این مثال سعی می‌کنم فرونشست زمین را توضیح دهم. اینجانب در یک سخنرانی در دانشگاه کرمان در حدود 20 سال پیش از نحوه آبیاری باغات پسته زرند و رفسنجان صحبت کردم. در این مناطق با حفر چاه‌های عمیق و نصب تلمبه‌های برقی از آب زیرزمینی برای آبیاری باغ‌های پسته استفاده می‌کردند و در صحبت‌هایم نتیجه‌گیری کردم با بمپاژ بی‌رویه و بیشمار، آب شیرین در مخازن زیرزمینی تخلیه می‌شود و با ادامه پمپاژ در سال‌های آینده باید آبشور زیرین که باقیمانده آب دریاچه‌های گذشته شور قدیمی‌اند استفاده کنند. به من یادآور شدند که سطح زمین منطقه در سال در حدود 30 سانتیمتر فرو می‌نشیند و با فرونشینی بیشتر، تلمبه‌های نصب شده سر جای خود در ارتفاع زیادتر و دور از دسترس برجا می‌مانند و درنتیجه سر لوله‌ها را هرچند مدت می‌برند و کوتاه می‌کنند تا دسترسی به تلمبه داشته باشند. برای اولین بار عملاً شاهد این واقعیت بودم و از آن نتیجه گرفتم که حفر چاه‌ها و برداشت بی‌اندازه از آب‌های زیرزمینی در فرونشست زمین مؤثر است.
در عوض فروچاله‌ها، چاله‌هایی هستند تقریباً استوانه‌ای، با عرض متوسط 7 تا 10 متر و گاه بیشتر و عمق متوسط 5 متر یا بیشتر و بر اثر ساخت و ساز و ناگهانی بوجود می‌آیند محل قنات‌های قدیمی که فروکش کرده باشد، حفر تونل‌های زیرزمینی مترو، چاه‌های پرشده و متروکه قدیمی، ترکیدن لوله‌های آب از مثال‌های عمده شرایط مناسب برای ایجاد فروچاله‌ها هستند.

قبل از لوله‌کشی تهران (حدود 70 سال قبل)، آب شهری از قنات‌ها و آب سیلاب‌ها تامین می‌شد. در خانه‌ها آب انبار وجود داشت تهران قدیم دارای حدود 500 رشته قنات بود. با لوله‌کشی تهران بزرگ و رشد فزاینده جمعیت ابتدا آب سد کرج بعد لتیان و سپس آب سد لار و در آخر آب سد طالقان و سد ماملو به تهران روانه شدند و به مصرف رسیدند و فاضلاب‌های حاصل در جنوب شهر سر از خاک در آوردند و بر مشکلات مردم جنوب شهر افزودند. تا چندی پیش، زمانی که صحبت از کم آبی تهران به میان می‌آمد، در مناطق شمالی تهران با حفر چاه‌های عمیق و غیر مجاز جهت راه‌اندازی استخرهای بزرگ و کوچک آب زیر زمینی را مکیدند و به این ترتیب در کاهش آب درون زمین تاثیر گذاشتند.
در حال حاضر به علت خشکسالی وضع دگرگون شده و در چند سال اخیر حتی آب بعضی از مناطق روستایی بوسیله تانکرها تأمین می‌شود زیرا هشدارها حاکی از تخلیه 85 تا 90 درصد، آب‌های زیرزمینی در آینده است و در نتیجه این تخلیه منجر به بی‌آب شدن آبادی‌ها، خشک شدن چشمه‌ها، چاه‌ها، تعطیلی کشاورزی و کوچ کشاورزان است.

ج: اخبار بعضی از فرونشست مهم ایران
1- از سال 1355 فرونشست‌های زمین ایران شروع شده است (یعنی حدود 46 سال قبل)
2- بنا به گفته مقامات مسئول، ایران از نظر فرونشست زمین، در رتبه چهارم جهان قرار دارد. همانطور که در بالا گفته شد با توجه به وضعیت آب و هوایی کشور و مداومت آن، فرونشست‌ها غیرقابل برگشت هستند.
3- از 609 دشت ایران 530 دشت در حال فرونشست‌اند و از 31 استان کشور 29 استان در معرض فرونشست قرار دارند. تازگی اعلام شد که استان مازندران به لیست فرونشست اضافه شده است.
4- طویل‌ترین فرونشست در ناحیه کاشان اتفاق افتاده شکافی 72 کیلومتری ناشی از فرونشست زمین بوجود آمده و طویل‌ترین فرونشست شناخته شده در ایران است که به نظرم در ارتباط با گسل‌های منطقه باشد.
5- میزان فرونشست در دشت‌های اصفهان 16 متر در سال برآورد شده است بنابراین شدت فرونشست در منطقه اصفهان بسیار شدید است و این فرونشست به داخل شهر کشیده شد و آثار تاریخی را شدیداً تهدید می‌کند.
6- در کبوتر آهنگ و فامنین همدان سطح آب زیرزمینی 50 متر افت کرده و میانگین فرونشست زمین طی 8 سال (از 1370 تا 1377) 45 متر گزارش شد و به دنبال آن در کبوتر آهنگ 847 چاه غیرمجاز بسته شده‌اند.

ضمناً در زمین‌های کارستی که آهک زیر زمینی در آب حل شده و به جای آن فضای خالی ایجاد می‌شود . سقف زمین فرو می‌نشیند و نوعی فروچاله به وجود می‌آید که در نواحی کارستی زیاد دیده می‌شود. در تهران فرونشست زمین در حد میلیمتر و در سال در حدود 36 سانتی‌متر است. البته فرونشست زمین در تمام مناطق تهران یکسان نیست.
به طور کلی وقتی لایه آبدار درون زمین در اثر برداشت زیاد تخلیه شود فضای خالی بین دانه‌های خاک به وجود می‌آید که بر اثر وزن خود دانه‌ها به تدریج فرو می‌نشیند. این عمل باعث فشردگی خاک شده و این فشردگی بر اثر وزن اضافی لایه‌های فوقانی زیادتر شده و خاکی فشرده بر جا می‌ماند که آب‌های نفوذی به سختی از آن عبور می‌کنند. خاکی که چنین فشرده باشد نه آب از آن عبور می‌کند و نه آبی در آن ذخیره می‌شود به همین دلیل می‌گویند فرونشست‌ها غیرقابل برگشت است.

د: ویژگی‌های آب‌های زیرزمینی:
در شریط مساوی (شیب لایه غیرقابل نفوذ، مقدار آب و نیروی ثقل) سرعت حرکت آب زیرزمینی آب‌های جاری سطحی است. بنابراین آب زیرزمینی در درون زمین به کندی جابه‌جا می‌شود. ضمناً می‌دانیم هر قدر ورود و نفوذ آب بیشتر باشد سطح ذخیره آب زیرزمینی بالاتر می‌آید. و بالعکس یعنی اگر میزان نفوذ کمتر و سرعت برداشت زیاد باشد سطح آب زیرزمینی پایین می‌رود.
مقدار آبی که تا 800 متری بخش فوقانی پوسته قاره‌ای به صورت زیرزمینی ذخیره می‌شود بسیار زیاد است. به گفته محققین مقدار آن 3000 برابر آب تمام رودخانه‌ها است. برای این آب زیرزمینی باید فضایی درنظر گرفت. می‌دانیم که در مقاطع زمین‌شناختی دشت‌ها، از بالا به پایین به ترتیب منطقه تبخیری، منطقه غیراشباع از آب و منطقه آبدار یا اشباعی بر روی لایه غیر قابل نفوذ وجود دارد. آب بر روی لایه غیرقابل نفوذ ذخیره می‌شود و سفره آب زیرزمینی یا لایه آبدار تشکیل می‌دهد. هر قدر ضخامت لایه آبدار کمتر و میزان برداشت از آب زیرزمینی بیشتر باشد مخزن زودتر تخلیه می‌شود و با خالی شدن آب فضای بین ذرات خاک کاسته شده و به جای آن فضای خالی بوجود می‌آید. با بی‌آب شدن، وزن لایه‌های فوقانی، موجب فشردگی خاک شده و زمین فرونشست می‌کند.

7- به تازگی مدیر کل آب‌های فارس اعلام کرد: برداشت بی‌رویه آب از منابع زیرآبی، موجب شده استان فارس با بحران فرونشست زمین روبرو شود و این بحران به حدی است که این استان را در رده‌های اول فرونشست زمین در جهان قرار داده است. به طوری که اگر میزان متوسط فرونشست زمین در جهان در سال 4 میلیمتر باشد در استان فارس سالانه میانگین بین 6 تا 8 سانتیمتر می‌باشد.

8- در تهران این فرونشست زمین در تمام مناطق یکسان نیست و عملاً حدود 5 تا 8 متر گزارش کرده‌اند.
9- به طور کلی فرونشست دامنگیر 29 استان کشور شده وضعیت قرمز و بحرانی ایجاد کرده است هر قدر میزان برداشت از آب‌های زیرزمینی زیادتر، بافت خاک دانه ریزتر و ضخامت منطقه آبدار بیشتر باشد فرونشست ابعاد وسیع‌تری خواهد داشت. بنابراین برداشت بی‌رویه از ذخائر زیرزمینی، نبود مدیریت منابع، کشت محصولات پرآب بر و حفر چاه‌های غیر مجاز از عواملی است که وضعیت را در کشور بحرانی کرده و زنگ خطر را در اکثر نواحی مرکزی و شرقی ایران به صدا در آورده است.

نتیجه گیری:
- طبق آمار وزارت نیرو، سطح آب زیرزمینی در اغلب دشت‌های کشور افت شدید کرده و اکنون 2/3 از مناطق کشور در مناطق ممنوعه و ممنوعه بحرانی قرار دارند.
- فرونشست غالباً در خاک‌های دانه‌ریز و رسی تدریجی و از دید مردم مخفی است ولی فروچاله‌ها عمدتاً در زمین‌های شنی و ریگ و عملکردی ناگهانی دارد.
- کاهش منابع آب زیرزمینی، موجب فرونشست می‌شود و تنش‌های اجتماعی- اقتصادی را تشدید کرده و تأثیر آن بر کشاورزی و بخش صنعت غیرقابل انکار است.
- با فرونشست زمین، پی ساختمان‌ها آسیب می‌بیند و حتی ممکن است کج شود. لوله‌های آب یا گاز کج شده و می‌شکنند. لوله‌های فاضلاب شکسته می‌شوند و جاده‌ها فروکش می‌کنند.
راه چاره چیست؟
- باید الگوی مصرف آب عوض شود. فاضلاب‌ها تصفیه شده و مجدداً به مصرف کشاورزی برسد.
- کشاورزی در بعضی نقاط متوقف شود. از کشت محصولات پرآب بر، در مناطق کم آب جلوگیری بعمل آید.
- تمام چاه‌های غیرمجاز بسته و پلمپ شود.
- برداشت آب زیرزمینی در مناطقی ممنوع شود و برنامه نگهداشت ذخیره آب در دستور قرارگیرد.

 دکتر علی درویش زاده عضو پیوسته فرهنگستان علوم و استاد زمین شناسی دانشگاه تهران