تهران؛ میان فرونشست و گسل‌های فعال/ کاهش آب‌های زیرزمینی تعادل گسل‌ها را تغییر می‌دهد

به گزارش مجله خبری نگار، دکتر مهدی زارع با اشاره به وضعیت منابع آبی تهران و البرز، اظهار کرد: تا نیمه خردادماه ۱۴۰۵، حجم ذخایر آب سد‌های پنجگانه تأمین‌کننده آب تهران و البرز به حدود ۵۵۳ میلیون مترمکعب رسیده است. این میزان در مقایسه با مدت مشابه سال گذشته حدود ۱۰۰ میلیون مترمکعب افزایش نشان می‌دهد و بیانگر بهبود نسبی شرایط منابع آب سطحی منطقه است. با وجود این افزایش، حجم کنونی ذخایر سد‌ها همچنان کمتر از میزان ثبت‌شده در سال‌های ۱۴۰۰ تا ۱۴۰۳ است و هنوز شرایط به سطح سال‌های پربارش و پرآب بازنگشته است.

زارع با بیان اینکه سد‌های طالقان و کرج حدود ۶۴ درصد از کل ذخایر آبی منطقه را در اختیار دارند، اظهار کرد: این دو سد نقش محوری در تأمین آب تهران و البرز ایفا می‌کنند و تغییرات حجم ذخیره آنها تأثیر مستقیمی بر وضعیت آبی منطقه دارد.

وی در تشریح تأثیر بارندگی‌های شدید بر سامانه‌های آب زیرزمینی، یادآور شد: وقوع یک فصل بارندگی شدید می‌تواند موجب تغذیه سریع و موضعی سفره‌های آب زیرزمینی، افزایش جریان آب‌های زیرسطحی و بالا آمدگی قابل توجه سطح زمین شود. با این حال، میزان و نحوه این تغذیه به شدت تحت تأثیر ساختار زمین‌شناسی و گسل‌های فعال منطقه قرار دارد.

رئیس مرکز پیش‌بینی زلزله پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله با بیان اینکه بیشترین میزان تغذیه آبخوان‌ها در مناطقی رخ می‌دهد که از نفوذپذیری زمین‌شناسی بیشتری برخوردار باشند، ادامه داد: آبرفت‌های جوان تهران به عنوان یک مخزن مهم آب زیرزمینی عمل می‌کنند و آبخوان کم‌عمق این منطقه با ضخامتی تا حدود ۵۰ متر، نخستین لایه‌ای است که نفوذ مستقیم بارش‌ها را دریافت می‌کند. پس از این مرحله، آب به لایه عمیق‌تر و بسیار متخلخل سازند هزاردره نفوذ می‌کند که با ضخامتی بین ۳۰۰ تا ۳۵۰ متر، بخش اصلی سامانه آبخوان تهران را تشکیل می‌دهد. در مقابل، لایه‌های عمیق‌تر و سیمانی‌شده به دلیل تخلخل کم، ظرفیت کمتری برای تغذیه مستقیم دارند.

زارع یکی از پیامد‌های مهم تغذیه شدید آبخوان‌ها را بالا آمدگی سطح زمین دانست و اضافه کرد: در دوره‌های بازیابی منابع آب زیرزمینی در منطقه تهران، بالا آمدگی سطح زمین تا حدود ۹ سانتی‌متر نیز مشاهده شده است. این پدیده در واقع پاسخ فیزیکی مستقیم زمین به افزایش فشار و حجم آب در سفره‌های زیرزمینی محسوب می‌شود و احتمالا در بخش‌های مختلف مخروط افکنه تهران قابل اندازه‌گیری است.

وی با اشاره به نقش گسل‌های فعال در کنترل جریان آب‌های زیرزمینی، خاطرنشان کرد: گسل‌های فعال نه تنها بر لرزه‌خیزی منطقه تأثیر می‌گذارند، بلکه مسیر حرکت و محل تجمع آب‌های زیرزمینی را نیز کنترل می‌کنند.

زارع تاکید کرد: گسل‌های ری و کهریزک به عنوان موانعی برای جریان آب زیرزمینی عمل کرده و مشابه سد‌های زیرزمینی، سفره‌های آب را بخش‌بندی می‌کنند. همچنین گسل شمال تهران نیز مانعی در برابر انتقال آب از دامنه‌های شمالی به بخش‌های جنوبی محسوب می‌شود.

وی ادامه داد: به همین دلیل پس از بارندگی‌های شدید، آب به‌طور یکنواخت در سراسر منطقه توزیع نمی‌شود، بلکه در پشت این موانع گسلی تجمع می‌یابد و موجب افزایش موضعی سطح آب زیرزمینی می‌شود. در مقابل، مناطقی که در پایین‌دست این گسل‌ها قرار دارند، از تغذیه کمتری برخوردار می‌شوند. این موانع گسلی علاوه بر کنترل جریان آب زیرزمینی، در الگوی بالا آمدگی سطح زمین نیز نقش مؤثری دارند و می‌توانند موجب تفاوت‌های قابل توجه در رفتار زمین در نقاط مختلف تهران شوند.

رئیس مرکز پیش‌بینی زلزله پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله با اشاره به روند بلندمدت افت منابع آب زیرزمینی تهران، گفت: آبخوان تهران طی دهه‌های اخیر تحت تأثیر برداشت بیش از حد از منابع آب زیرزمینی قرار داشته و مطالعات نشان می‌دهد به طور متوسط طی ۸ سال گذشته حدود ۵ متر افت سطح آب زیرزمینی در این منطقه رخ داده است.

زارع افزود: اگرچه یک فصل بارندگی پربارش می‌تواند افزایش قابل توجه و موقتی سطح آب زیرزمینی را به دنبال داشته باشد، اما در صورت تداوم برداشت‌های فعلی و نبود بارش‌های مستمر، این افزایش موقت قادر به جبران روند بلندمدت افت آبخوان نخواهد بود.

این استادتمام پژوهشگاه بین‌المللی زلزله شناسی، مؤثرترین منبع تغذیه آبخوان‌های تهران را ناشی از ذوب برف‌های بهاری ارتفاعات البرز دانست و یادآور شد: هرچند بارندگی‌های شدید موجب تغذیه سریع آبرفت‌های کم‌عمق می‌شوند، اما اثر کامل این تغذیه بر بخش‌های عمیق‌تر آبخوان ممکن است چند ماه زمان نیاز داشته باشد تا به طور کامل نمایان شود.

زارع با اشاره به وضعیت منابع آب سطحی در حوضه تهران و البرز، اظهار کرد: سد‌های غربی تهران شامل سد‌های امیرکبیر و طالقان از بارندگی‌های اخیر و ذوب برف‌های سال جاری بهره قابل توجهی برده‌اند، اما وضعیت در سامانه شرقی تأمین آب تهران شامل سد‌های لتیان، لار و ماملو همچنان بحرانی است.

وی با تاکید بر اینکه آثار دهه‌ها خشکسالی و کاهش منابع آب تنها با یک سال یا چند ماه بارندگی نرمال یا حتی فراتر از نرمال جبران نمی‌شود، ادامه داد: حتی در صورتی که ۵ سال متوالی بارش‌های مناسب نیز تجربه شود، باز هم کسری انباشته‌شده ذخایر آب زیرزمینی به طور کامل جبران نخواهد شد.

رئیس مرکز پیش‌بینی زلزله پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله با اشاره به وضعیت بارش‌ها در استان‌های مرکزی کشور، گفت: با وجود بارندگی‌های اخیر، استان‌های "تهران"، "قم"، "سمنان" و "مرکزی" همچنان حدود ۳۰ درصد کاهش بارش نسبت به شرایط نرمال را تجربه کرده‌اند. در میان این استان‌ها، تهران در یکی از بحرانی‌ترین شرایط آبی قرار دارد و به همین دلیل، حتی سد‌های غربی که نسبت به سال گذشته بهبود یافته‌اند، همچنان در مقایسه با میانگین ۱۰ ساله خود با کمبود ذخیره آب مواجه هستند.

زارع با تأکید بر تداوم آثار خشکسالی هیدرولوژیکی در منطقه، اظهار کرد: انتظار نمی‌رود بارندگی‌های شدید اواخر زمستان ۱۴۰۴ و اوایل بهار ۱۴۰۵ بتواند به شکل معناداری وضعیت بحرانی بلندمدت مخروط افکنه‌ها و محدوده گسل‌های فعال پایین دست سد‌های کرج و طالقان در غرب تهران را بهبود بخشد.

وی افزود: منطقه وارد یکی از شدیدترین مراحل خشکسالی هیدرولوژیکی شده است؛ مرحله‌ای که در آن حتی یک فصل پربارش نیز قادر به جبران خسارت‌های ناشی از سال‌ها خشکسالی و برداشت بی‌رویه از منابع آب زیرزمینی نیست.

زارع با اشاره به وضعیت آبخوان‌های شرق تهران، خاطرنشان کرد: در دشت‌های شرقی تهران، سطح آب‌های زیرزمینی بین ۴۰ تا بیش از ۶۰ متر افت کرده است و این کاهش چشمگیر نتیجه مستقیم برداشت‌های مداوم و بیش از ظرفیت از منابع آب زیرزمینی در چند دهه اخیر است. این پدیده تنها محدود به شرق تهران نیست و در بسیاری از بخش‌های منطقه مشاهده می‌شود. برداشت گسترده آب موجب کاهش فشار هیدرواستاتیکی و تغییر بار وارد بر پوسته زمین می‌شود.

رئیس مرکز پیش‌بینی زلزله پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، افزود: کاهش حجم آب زیرزمینی می‌تواند تعادل تنش در گسل‌های فعال مجاور را تغییر دهد. در چنین شرایطی، کاهش فشار آب در لایه‌های زیرسطحی موجب تغییر اصطکاک مؤثر در صفحات گسل شده و احتمال لغزش آنها را افزایش می‌دهد.

وی ادامه داد: این تغییرات در برخی شرایط می‌تواند به عنوان یکی از عوامل مؤثر در تحریک زمینلرزه‌ها مطرح باشد و از این رو مدیریت منابع آب زیرزمینی تنها یک موضوع زیست محیطی یا تأمین آب نیست، بلکه با مخاطرات زمین‌شناختی و لرزه‌ای نیز ارتباط دارد.

زارع با اشاره به اهمیت گسل شمال تهران، گفت: گسل شمال تهران یکی از مهمترین ساختار‌های فعال لرزه‌ای در منطقه به شمار می‌رود و تأثیر آن تنها به دامنه‌های شمالی محدود نیست، بلکه کل پهنه شهری تهران، از جمله مناطق غربی پایتخت، تحت تأثیر این ساختار زمین‌ساختی قرار دارد.

زارع با اشاره به ارتباط میان تغییرات آب‌های زیرزمینی، فرونشست زمین و لرزه‌خیزی در غرب تهران، اظهار کرد: زلزله ۲۹ آذر ۱۳۹۶ ملارد با بزرگای ۵.۲ در عمق ۱۳ کیلومتری رخ داد و بررسی سازوکار کانونی آن نشان داد که این زمینلرزه دارای سازوکار امتدادلغز خالص بوده است. توزیع پس‌لرزه‌های این رویداد نیز نشان می‌دهد که زمینلرزه مذکور به گسل "ماهدشت ـ جنوب کرج" با راستای شرقی ـ غربی و سازوکار امتدادلغز چپگرد مرتبط بوده است.

رئیس مرکز پیش‌بینی زلزله پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، ادامه داد: این گسل در محدوده مخروط افکنه شهریارـ کرج قرار گرفته است؛ منطقه‌ای که طی چند دهه گذشته با برداشت گسترده آب‌های زیرزمینی و نرخ‌های قابل توجه فرونشست زمین مواجه بوده و در برخی نقاط، سالانه چندین سانتی‌متر فرونشست ثبت شده است.

وی با اشاره به تأثیر تغییرات هیدروژئولوژیکی بر لرزه‌خیزی منطقه گفت: افزایش بارش و تزریق سریع آب به لایه‌های زیرزمینی معمولاً از طریق تغییر فشار منفذی و کاهش تنش نرمال مؤثر می‌تواند بر رفتار گسل‌ها و میزان لرزه‌خیزی تأثیر بگذارد. در مقابل، برداشت گسترده آب‌های زیرزمینی نیز قادر است وضعیت تنش‌های محلی را تغییر دهد. وجود توالی ضخیم آبرفتی در دشت‌های کرج و شهریار نیز در نحوه توزیع تنش‌های قائم و رفتار مکانیکی زمین نقش مؤثری دارد و این عامل باید در تحلیل‌های لرزه‌ای منطقه مورد توجه قرار گیرد.

زارع خاطرنشان کرد: برداشت میلیارد‌ها مترمکعب آب زیرزمینی در طول سال‌های گذشته موجب ایجاد کسری قابل توجه جرم در سطح زمین شده است. این کاهش بار، واکنش الاستیکی در بخش‌های فوقانی پوسته زمین ایجاد می‌کند و می‌تواند بر وضعیت تنش گسل‌های فعال اثرگذار باشد.

رئیس مرکز پیش‌بینی زلزله پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله تصریح کرد: در مورد گسل‌های امتدادلغز مانند گسل ماهدشت ـ جنوب کرج، کاهش بار عمودی یا تغییر در میدان کرنش افقی می‌تواند باعث افزایش تنش مؤثر بر گسل شود و در نتیجه، گسلی را که پیش از آن نیز در وضعیت تنش بالا قرار داشته، به آستانه گسیختگی نزدیک‌تر کند.

وی افزود: مطالعات علمی نشان می‌دهد حتی تغییرات بسیار کوچک تنش، در حد حدود ۰.۱ بار یا ۱۰ کیلوپاسکال که بر اثر فرآیند‌های بارگذاری و باربرداری هیدروژئولوژیکی ایجاد می‌شوند، می‌توانند در سامانه‌های گسلی که در آستانه بحرانی قرار دارند، نقش محرک نهایی را ایفا کنند.

زارع در ادامه با اشاره به الگوی توزیع پس‌لرزه‌های زلزله ملارد، گفت: بررسی‌های انجام‌شده نشان می‌دهد خوشه‌بندی مکانی پس‌لرزه‌های زلزله ۲۹ آذر ۱۳۹۶ و همچنین تمرکز خردزمین‌لرزه‌ها در حاشیه جنوبی پهنه فرونشست کرج ـ شهریار، همخوانی قابل توجهی با مرز‌های حوضه آب ـ زمین‌ساختی منطقه دارد.

وی تأکید کرد: این انطباق نشان می‌دهد که مرز حوضه‌های آب زیرزمینی و ساختار‌های زمین‌ساختی محلی می‌توانند به عنوان کانون‌های تمرکز تغییر شکل زمین عمل کنند و از این رو در مطالعات خطر لرزه‌ای، مدیریت منابع آب زیرزمینی و برنامه‌ریزی توسعه شهری باید به این ارتباط توجه ویژه‌ای شود.