جواب فعالیت تکمیلی صفحه ۵۲ زمین شناسی یازدهم؛ فصل سوم

زمینه لازم از متن کتاب:

فرونشست نوعی حرکت قائم و رو به پایین سطح زمین است که می‌تواند بر اثر عوامل طبیعی مانند ریزش زمین در محل سنگ‌های انحلال‌پذیر و گسل‌ها یا عوامل انسانی مانند استخراج معدن، نفت، گاز و بهره‌برداری از آب زیرزمینی ایجاد شود.

مهم‌ترین علت فرونشست زمین در مناطق خشک و نیمه‌خشک، بهره‌برداری بی‌رویه از سفره‌های آب زیرزمینی است.

با خروج بیش از اندازه آب از منافذ خاک و رسوبات، دانه‌ها تحت وزن لایه‌های بالایی فشرده‌تر می‌شوند و ضخامت لایه‌های روی آبخوان کاهش پیدا می‌کند. در نتیجه هم ظرفیت آبخوان کاهش می‌یابد و هم سطح زمین دچار نشست، ترک و ناپایداری می‌شود.

برای کاهش میزان فرونشست زمین، باید بهره‌برداری از منابع آب زیرزمینی کاهش یابد و آبخوان‌ها با تغذیه مصنوعی تقویت شوند.

پاسخ: فرونشست دشت‌ها می‌تواند خسارت‌های زیادی به خاک، منابع آب، کشاورزی و سازه‌های انسانی وارد کند. مهم‌ترین پیامدهای آن عبارت‌اند از:

۱ـ ایجاد ترک و شکاف در سطح زمین:
با نشست نامساوی زمین، ترک‌ها و شکاف‌های بزرگی در سطح دشت ایجاد می‌شوند که می‌توانند زمین‌های کشاورزی و تأسیسات را تخریب کنند.

۲ـ ایجاد فروچاله:
در بعضی مناطق فرونشست می‌تواند به شکل سریع و ناگهانی رخ دهد و موجب تشکیل فروچاله شود.

۳ـ کاهش حجم و ظرفیت آبخوان:
با فشرده شدن رسوبات، بخشی از فضای خالی میان دانه‌ها از بین می‌رود؛ بنابراین آبخوان توانایی کمتری برای ذخیره آب زیرزمینی خواهد داشت.

۴ـ کاهش حاصلخیزی خاک و آسیب به زمین‌های کشاورزی:
ترک‌خوردگی، تغییر شیب زمین و اختلال در جریان آب می‌تواند به خاک و زمین‌های کشاورزی آسیب برساند.

۵ـ لوله‌زایی:
با پایین رفتن سطح زمین، لوله‌ها و جداره چاه که در جای خود باقی مانده‌اند، نسبت به سطح زمین بالاتر دیده می‌شوند. به این پدیده لوله‌زایی گفته می‌شود.

۶ـ ریزش و کج شدن جداره چاه‌ها:
تغییر شکل لایه‌های زمین می‌تواند باعث کج شدن یا آسیب دیدن چاه‌های آب شود.

۷ـ آسیب به ساختمان‌ها و زیرساخت‌ها:
فرونشست می‌تواند به ساختمان‌ها، جاده‌ها، خطوط راه‌آهن، لوله‌های آب و گاز، کانال‌ها و سایر تأسیسات آسیب وارد کند.

۸ـ تغییر شیب رودخانه‌ها و جاده‌ها:
نشست نامساوی زمین ممکن است شیب طبیعی رودها، مسیل‌ها و جاده‌ها را تغییر دهد.

۹ـ افزایش خطر سیلاب:
تغییر شیب و ایجاد گودی در سطح زمین می‌تواند مسیر طبیعی جریان آب‌های سطحی را برهم بزند و در برخی مناطق موجب افزایش سیل‌خیزی شود.

پاسخ کوتاه: فرونشست دشت‌ها می‌تواند باعث ایجاد فروچاله، ترک و شکاف زمین، کاهش ظرفیت آبخوان، کاهش حاصلخیزی خاک، لوله‌زایی، آسیب و کج شدن چاه‌ها، تخریب جاده‌ها و سازه‌ها، تغییر شیب زمین و افزایش سیل‌خیزی شود.

پاسخ: تغذیه مصنوعی آبخوان یعنی انسان با روش‌های برنامه‌ریزی‌شده، بخشی از آب‌های سطحی را به داخل زمین هدایت کند تا آب به لایه‌های نفوذپذیر نفوذ کرده و ذخیره آب زیرزمینی افزایش یابد.

به طور طبیعی بخشی از بارش و جریان رودخانه‌ها به زمین نفوذ می‌کند و آبخوان را تغذیه می‌کند؛ اما در تغذیه مصنوعی، این فرایند با دخالت انسان تقویت و تسریع می‌شود.

روش‌های متداول تغذیه مصنوعی عبارت‌اند از:

۱ـ پخش آب روی زمین:
آب رودخانه‌ها، سیلاب‌ها یا رواناب‌ها را به زمین‌های مناسب و نفوذپذیر هدایت می‌کنند تا به‌آرامی در خاک نفوذ کند.

۲ـ احداث حوضچه‌ها و استخرهای نفوذ:
آب در حوضچه‌هایی با کف نفوذپذیر ذخیره می‌شود تا به تدریج به لایه‌های زیرین نفوذ کرده و به آبخوان برسد.

۳ـ استفاده از آب سیلاب‌ها:
به جای اینکه سیلاب به سرعت از منطقه خارج شود، بخشی از آن در مناطق مناسب مهار و پخش می‌شود تا وارد زمین شود.

۴ـ استفاده از چاه‌های تغذیه‌ای:
در بعضی مناطق، آب مناسب از طریق چاه یا سازه‌های مخصوص به لایه‌های نفوذپذیر زیرزمین هدایت می‌شود.

در نتیجه تغذیه مصنوعی می‌تواند به افزایش ذخیره آب زیرزمینی، بالا آمدن یا تثبیت سطح ایستابی و کاهش شدت افت آبخوان و فرونشست زمین کمک کند.

نکته مهم: هر آبی را نمی‌توان مستقیماً برای تغذیه مصنوعی وارد آبخوان کرد. کیفیت آب باید مناسب باشد؛ زیرا ورود آب آلوده می‌تواند باعث آلودگی منابع آب زیرزمینی شود.

همچنین محل اجرای تغذیه مصنوعی باید دارای خاک و رسوبات مناسب و نفوذپذیری کافی باشد تا آب بتواند به آبخوان برسد.

روند ساده تغذیه مصنوعی آبخوان:

ارتباط تغذیه مصنوعی با فرونشست:

برداشت بیش از اندازه آب زیرزمینی باعث افت سطح ایستابی و فشرده شدن رسوبات می‌شود. اگر هم‌زمان برداشت آب کاهش یابد و آبخوان به شکل مناسب تغذیه شود، می‌توان از افت بیشتر سطح آب و تشدید فرونشست جلوگیری کرد.

البته بخش زیادی از فشردگی ایجادشده در رسوبات ممکن است برگشت‌ناپذیر باشد؛ بنابراین پیشگیری از برداشت بی‌رویه اهمیت بسیار زیادی دارد.

جمع‌بندی صفحه ۵۲ زمین‌شناسی یازدهم: برداشت بی‌رویه از آب‌های زیرزمینی می‌تواند باعث فشرده شدن رسوبات و فرونشست زمین شود. این پدیده پیامدهایی مانند فروچاله، ترک و شکاف، کاهش ظرفیت آبخوان، آسیب به چاه‌ها و سازه‌ها، تغییر شیب زمین و افزایش سیل‌خیزی دارد. یکی از راه‌های کمک به کاهش افت منابع آب زیرزمینی، تغذیه مصنوعی آبخوان است که در آن آب‌های سطحی و سیلاب‌ها به روش‌های مناسب به داخل زمین هدایت می‌شوند تا ذخیره آب زیرزمینی تقویت شود.