فرونشست، خشکسالی و تنش گسلها
جهان صنعت- بحران آب در استان تهران دیگر صرفا یک مساله محیطزیستی یا تامین آب شرب نیست. افت مستمر سطح آبهای زیرزمینی، فرونشست زمین، کاهش ذخایر برفی و تخلیه مداوم آبخوانها اکنون بهموضوعی زمینساختی تبدیل شده که میتواند بر رفتار گسلهای فعال پیرامون پایتخت نیز اثر بگذارد. مهدی زارع، استاد پژوهشکده بینالمللی زلزلهشناسی در گفتوگو با خبرآنلاین با بررسی ارتباط میان تخلیه منابع آب و تغییرات تنش در گسلهای شرق تهران نسبتبه تداوم روند کنونی تا سال۱۴۱۰ هشدار میدهد.
اثر افت آبهای زیرزمینی بر گسل مشا
زارع در تشریح وضعیت دشت پردیس-دماوند میگوید این محدوده یکی از مهمترین نقاطی است که اثرات همزمان بحران آب و لرزهخیزی در آن مشاهده میشود. به گفته او، پردیس بر روی آبرفتهای متراکم ساخته شده که بهسرعت بهحوضههای آبریز جاجرود و شرق تهران زهکشی میشوند. گسل مشا در این بخش خاص از یک صفحه امتدادلغز شیبدار تقریبا عمودی بهیکگسل شیبلغز فشاری در نزدیکی قطعه پردیس-بومهن منتقل میشود.
او توضیح میدهد که کاهش حجم آب زیرزمینی و تخلیه حوضههای محلی بخشی از بار وارد بر پوسته زمین را حذف میکند. کاهش حجم عظیم آب از حوضههای رودخانهای موضعی و پایین رفتن سطح آب زیرزمینی در دشت پردیس بار عمودی را حذف خواهد کرد. برای بخشهای امتدادلغز تقریبا عمودی گسل مشا این تخلیه بار سطحی فشار مهاری نرمال را کاهش میدهد و تغییر تنش کولمب را بهسمت حالت مستعد شکست هدایت میکند.»
زارع معتقد است حتی تغییرات کوچک تنش نیز میتواند در شرایط خاص اهمیت پیدا کند یعنی اگر یک قطعه گسل با بارگذاری ناشی از فشار پوسته به آستانه شکست خود برسد یک شوک جزئی ناشی از آب مانند تغییر ۱/۰تا۵/۰بار در سال در تنش کولمب ناشی از تخلیه سریع حوضه آبریز کوهستان کاملا برای ایجاد فوجی از زلزلههای کوچک در امتداد روند پردیس-دماوند کافی است.
او زلزله ۶/۴ریشتری ۲۲اردیبهشت۱۴۰۵ در پردیس را نیز در چارچوب همین تغییرات تنش منطقهای قابل بررسی میداند.
نقش اختلاف ارتفاع دماوند تا پردیس در تمرکز تنش
زارع در ادامه بهویژگیهای توپوگرافی منطقه اشاره میکند: اختلاف ارتفاع بین دماوند با ارتفاع ۵۶۷۰متر، دره مشا در حدود ۲۲۰۰متر و حوضه ساختاری پردیس در حدود ۱۴۰۰متر یک گرادیان گرانشی پستیوبلندی بسیار بالا ایجاد میکند. در شرایط خشکسالی شدید توزیع نامتوازن از دست رفتن جرم آب و برف میتواند میدانهای تنش موضعی را تشدید کند.
به گفته او، تخلیه سریع برف انباشته و ازدستدادن وزن تودههای برفی و یخی موجب بالاآمدگی ناشی از تخلیه پوسته و بازگشت الاستیک بلوک کوهستانی دماوند نسبتبه دیواره جنوبی و حوضه آبرفتی پردیس میشود.
زارع همزمان بهاثر برداشتهای گسترده آب زیرزمینی اشاره میکند و میگوید: استخراج تهاجمی آبهای زیرزمینی محلی برای استفاده شهری و صنعتی بهافت و نشست سفره آب زیرزمینی منجر میشود. در چنین شرایطی بلوک کوهستانی و دشت رفتاری متفاوت پیدا میکنند. بلوک کوهستانی در شمال با تخلیه برف و یخ نسبتبه دره و دشت جنوبی بالا میآید درحالیکه حوضه شهری پردیس افت آب موضعی را تجربه میکند. این وضعیت تغییر شکل برشی عمودی را دقیقا در امتداد سامانه گسلی پردیس متمرکز میکند.
زلزله دماوند و پنجره بحرانی تنش
زارع در ادامه بهزلزله ۱/۵ریشتری دماوند در اردیبهشت۱۳۹۹ اشاره میکند: زلزله دماوند با بزرگی ۱/۵ریشتر در ۱۸اردیبهشت۱۳۹۹ نشان داد که قطعه شرقی گسل مشا بهتغییرات موضعی بسیار واکنشپذیر و قادر بهانتقال تنش بهسمت غرب و گسل شمال تهران است. شرایط فعلی یک پنجره بحرانی در چرخه تنش منطقه ایجاد کرده است. چرخههای متناوب تغذیه آبی شدید و تخلیه شتابان آبهای زیرزمینی همچنان باعث ایجاد خوشههای لرزهای با بزرگای ۳تا۵/۴ خواهند شد.»
او اضافه میکند: این دستهها میتوانند بهسرعت انتقال تنش را در امتداد محل اتصال گسل مشا و گسل شمال تهران در محدوده روستای کلان لواسان تسریع کنند و سامانه را سریعتر بهسمت یک گسیختگی بزرگتر سوق دهند.
جابهجایی میلیاردهامترمکعب آب در تهران
زارع بهابعاد هیدرولوژیکی بحران اشاره میکند: جابجایی آب در منطقه تهران با شوکهای بارگیری فصلی آبهای سطحی و تخلیه مداوم و عظیم ناشی از برداشت آبهای زیرزمینی تجدیدناپذیر رخ میدهد. او با استناد بهدادههای ماهوارهای GRACE-FO و شبکههای پیزومتری میگوید: مقیاس نوسانات جرم آب در این منطقه سالانه در حدود صدهامیلیون تا یکمیلیاردمترمکعب در یک بازه پنجساله ۱۴۰۴-۱۳۹۹ قابل اندازهگیری است.
زارع هشدار میدهد که در صورت تداوم روند کنونی شرایط تا سال۱۴۱۰ وخیمتر خواهد شد: اگر روند فعلی پمپاژ کشاورزی و استخراج شهری در شرایط خشکسالی ادامه یابد سامانههای آبخوان تهران-البرز با کاهش حجمی خالص تجمعی و برگشتناپذیر حدود ۵/۴تا۶میلیاردمترمکعب آب مواجه خواهند شد. این حجم برداشت عمدتا از دشتهای ورامین، شهریار، ری و جنوب تهران صورت خواهد گرفت.
فرونشست و افت مداوم آبخوانها
زارع معتقد است یکی از پیامدهای مستقیم این وضعیت تشدید فرونشست زمین است و ادامه میدهد: این تخلیه سریع بار همان چیزی است که باعث توسعه فرونشست گسترده زمین با نرخ ۲۰تا۲۵سانتیمتر در سال میشود. برخلاف آبهای سطحی که در بازههای زمانی کوتاه نوسان دارند افت آبهای زیرزمینی روندی پیوسته و انباشتی است. افت آبهای زیرزمینی یک روند نزولی مداوم بوده درحالیکه حجم آبهای سطحی جرم را بهسرعت در بازههای زمانی کوتاه تغییر میدهد.
وضعیت سدهای تهران و سناریوی النینو
زارع سپس بهنقش پنجسد اصلی تامینکننده آب تهران اشاره میکند: تهران بهپنجمخزن اصلی شامل امیرکبیر، لتیان، لار، ماملو و طالقان متکی است که با چرخههای بارش شدید، ذوب سریع برف، تبخیر بالا و برداشت حداکثری در دورههای خشکی مواجهند. در اوج چرخه خشکسالی ظرفیت ترکیبی این مخازن بهحدود ۱۰تا۱۵درصد ظرفیت اسمی طراحی کاهش مییابد.
او توضیح میدهد که در چنین شرایطی حدود ۷/۰تا۹/۰میلیاردمترمکعب آب ظرف چندماه از مخازن تخلیه میشود. درمقابل وقوع یک رویداد قوی النینو میتواند بارگذاری ناگهانی آب را بهمنطقه بازگرداند. سوپر النینوی۲۰۲۶ میتواند موجب شارژ ناگهانی آب شود و ذوب سریع برفها و روانابهای ناگهانی حدود ۶/۰تا۸/۰میلیاردمترمکعب آب را در یک فصل بهار بهدرههای کوهستانی بازگرداند.
