بررسى سازوکار فرونشستها و خطرات ناشى از آن در دشتهاى کبودرآهنگ، فامنین و همه کسى (استان همدان)

توضیحات

1-مقدمه زمینى که زیستگاه آفریده هاى حکیمانه خالق توانا است، در چرخه تبدیل انرژیهاى مختلف کنشها و واکنشهاى متفاوتى را جهت رسیدن به تعادل دینامیکى از خود بروز مى دهد. در این ارتباط فعالیتهایى وجود دارند که با سازوکار مخالف هم، این تعادل را بر هم مى زنند و باعث بروز پدیده هاى مختلفى همچون نشست زمین مى شوند. همه این فرآیندها بطور طبیعى در کتاب تاریخ زمین ثبت وضبط شده اند. اما آنچه را که امروزه شاهد هستیم، اگرچه شکل گیرى کلیه فرآیندها را بصورت بطئى نشان مى دهد، ولى فعالیت موجودات زنده بخصوص انسان در مقیاس جهانى، تأثیر محسوس و غیرقابل انکارى بر فرآیندهاى طبیعى داشته و باعث تشدید تغییرات محیطى شده است. فعالیتهاى کشاورزى، افزایش مصارف آب در بخشهاى مختلف شرب، صنعت وکشاورزى، فقر و بیکارى، آلودگیهاى افسارگسیخته زیست محیطى،  انجام وظایف مشخص شده هر بخش در امور بهره بردارى از آب و خاک و مهمتر از همه، هماهنگى مدیریتها، ازجمله عواملى هستند که در مقادیر کمى و کیفى تولید و مصرف، نقش تعیین کننده اى دارند و خدشه در سیر تکاملى هر یک از آنها، زنجیره تعادل بین آنها را از بین مى برد و خسارتهاى جبران ناپذیرى را برجای  مى گذارد. دشتهاى آبرفتى کبودرآهنگ و فامنین در استان همدان در سرشاخه هاى رودخانه قره چاى واقع شده اند . این دشتها از نظر ویژگیهاى هیدروژئولوژیکى بصورت کاسه هاى مرتبطى هستند که با حوضه هاى مجاور خود ارتباط هیدرولیکى ندارند و تمامى ذخیره آبهاى زیرزمینى این دشتها مربوط به نفوذ حاصل از ریزشهاى جوى است. به همین علت، مدیریت آبهاى زیرزمینى اعم از آبرفتى و کارستى در چنین مناطقى اهمیت و مفهوم واقعى خود را بروز مى دهد . بطورى که ورود و خروج آب به (از) سیستم بسته آبخوانهاى فوق باید کاملاً‌ تحت کنترل قرار گیرد. صدور مجوز حفارى چاهها و افزایش آبدهى مجاز آنها، نه تنها باید در چارچوب مشخص شده علم مدیریت آبهاى زیرزمینى مورد بررسى قرار گیرد، بلکه رعایت حریم چاهها باید مطابق پیشرفتهاى علمى و کارآمد روز منطبق باشد و اثرات افت حاصل از بهره بردارى چاهها و ایجاد مخروط افت در آبهاى زیرزمینى، نکاتى است که در مدیریت بهره بردارى ازآبهاى زیرزمینى بصورت مدل کارساز و قابل دسترس، حرف اول را خواهد زد. شسته و شور شدن خاک کشاورزى بسیار مرغوب در منطقه مورد مطالعه، که در گذشته اى نه چندان دور، به زیر کشت مى رفت، اکنون به زمینهاى بایر تبدیل شده است و آثار کرت بندى در آنها که هنوز دست نخورده باقیمانده است، نشانه تلاش و آبادانى در این محدوده مى باشد. خشک شدن قناتها نیز یکى از ناهنجارترین مواردى است که فاقد توجیه منطقى است. همه این مسائل در چارچوب برنامه هاى مدون و علمى، قابل پیشگیرى و جبران مى باشد. بر اساس درخواست استاندارى محترم استان همدان از سازمان زمین شناسى واکتشافات معدنى کشور، جهت بازدید و ارایه راهکار علمى وکاربردى از علت فرونشستها و جلوگیرى از بروز خطرات ناشى از آن در دشتهاى کبودرآهنگ، فامنین و همه کسى، اکیپى از کارشناسان گروه زمین شناسى مهندسى به منطقه اعزام و نتایج بررسیها در این گزارش ارایه شده است.   2-وضعیت جغرافیایى و ریخت شناسى منطقه دشتهاى کبودرآهنگ و فامنین در شمال خاورى شهرستان همدان و در سرشاخه هاى رودخانه قره چاى قرار دارند. مختصات محدوده مورد بررسى بین َ30 و ْ48 تا َ00 و ْ49 طول خاورى و َ00 و ْ35 تا َ15 و ْ35 عرض شمالى واقع شده است. دشتهاى فوق اگرچه نسبت به دشتهاى مجاور یعنى بهار، قهاوند و رزن به ترتیب در جنوب باخترى ، جنوب خاورى و شمال خاورى داراى ارتباط هیدرولیکى زیرزمینى مشخص است، اما تمامى آنها با حوضه هاى آبریز مجاور، ارتباط هیدرولیکى نداشته و تنها خروجى آنها نیز در شمال خاورى روستاى خماجین در بخش خاورى منطقه (روستاى عمرآباد با ارتفاع 1550 متر) باعث زهکشى آبهاى زیرزمینى مى گردد. بدین ترتیب مجموعه دشتهاى فوق بصورت کاسه اى با چهار دهلیزجانبى است که تقریباً دو به دو در دو راستاى متقاطع و نامتقارن NE-SW و     NW-SE قرار دارند و تنها منبع تغذیه آنها را نفوذى هاى ناشى از ریزشهاى جوى اعم از برف و باران تشکیل مى دهد. بنابراین در خشک سالى ها، نظیرخشک سالى هاى دهه قبل از سال 1380 همراه با افزایش بهره بردارى از ذخیره آبهاى زیرزمینى، اثرات سویى در حفظ تعادل دینامیکى آب و زمین ایجاد گردید. از نظر ریخت شناسى، حاشیه دشتهاى ذکر شده را ارتفاعات در برگرفته است و در بعضى از مناطق آن مانند باختر و جنوب باخترى شهرستان کبودرآهنگ، پستى ها و بلندیهاى تپه ماهورى مشاهده مى شود. اقلیم منطقه در طبقه بندى سیستم کوپن، آب و هواى مدیترانه اى با باران بهاره در نواحى دشت وکوهستانى سرد در ارتفاعات است. در طبقه بندى دومارتن، جزء اقلیم نیمه خشک و در سیستم طبقه بندى آمبرژه، نیمه خشک سرد است. همچنین در طبقه بندى اقلیم حیاتى ایران به روش گوسن داراى دو وضعیت اقلیمى است. مناطق مرتفع ، اقلیم سرد و مرطوب و نواحى دشت جزء اقلیم استیپى سرد یا سرد نیمه خشک مى باشد. میزان بارندگى در شرایط طبیعى حدود 332 میلیمتر است. حداکثر بارش نزولات جوى در ماههاى دى و بهمن و حداقل آن در ماههاى تیر و مرداد رخ مى دهد. در زمستان ارتفاعات منطقه پوشیده از برف است و آبراهه هاى دشتها نیز در سالهاى اخیر فاقد جریان آب مى باشد. حدود 88 درصد آب مصرفى منطقه براى صنعت، کشاورزى و شرب از آب زیرزمینى و12 درصد دیگر آن از منابع آبهاى سطحى تأمین مى گردد.   3-زمین شناسى عمومى و ساختمانى منطقه دشتهاى کبودرآهنگ و فامنین در زمین ساختار ایران، در زون سنندج – سیرجان واقع    شده اند. این دشتها بصورت ناودیسى هستندکه در بخشهایى بصورت سینکلینوریم (Synclinorium) درآمده اند. راستاى این ساختارها در جهت NW-SE است و نشان مى دهد که جهت تنشهاى وارد برمنطقه عموماً NE-SW  است . نهشته هاى رخنمون شده در منطقه مورد مطالعه به ترتیب قدمت عبارتنداز: - شیلها و شیستهاى سازند شمشک با سن ژوراسیک - آهکهاى اربیتولین دار کرتاسه - آهک هاى مطبق و توده اى سازند قم با سن میوسن - رسوبات آبرفتى عهد حاضر آنچه که در بررسیهاى صحرایى و لوگ زمین شناسى چاههاى حفارى شده به دست آمده است، مبین وجود آهکهاى سازند قم در زیر رسوبات آبرفتى است. این سنگ بسترآهکى در محدوده روستاى همه کسى کاملاً ‌بیرون زدگى دارد ولى در نقاط دیگر منطقه مطابق لوگ    زمین شناسى چاهها، در اعماق مختلف در نوسان است که در جدول زیر ارایه شده است. این نوسانات مى تواند ناشى از وجود سینکلینوریمى باشد که منطقه را تحت تأثیر قرار داده و یا گسلها و شکستگیهاى قدیمى که باعث جابه جایى آنها شده است. تمامى این احتمالات در مطالعات ژئوفیزیکى پیشنهادى قابل بررسى است.   ردیف نام روستا عمق آهکهاى سازندقم 1 2 3 4 5 6 7 8 شمال داغ داغ آباد پرورق خاور کردآباد باختر خلعت آباد عین آباد لیسترلو کوریجان ساراى 93 93 55 70-60 66 90 45 51 جدول 1- عمق سنگ بستر آهکى در محدوده مورد مطالعه گسلهایى که در سطح زمین قابل روئیت هستند عموماً در راستاى NE-SW ، NW-SE  وگاهى بحالت منحنى وار قرار دارند. به نظرمى رسد شکستگیهاى زیرزمینى نیز در راستای      NW-SE وجود داشته باشند که براى اثبات وجود آنها، مطالعات ژئوفیزیک باید حداقل با دو روش ژئوالکتریک و ثقل سنجى بطور توام انجام گیرد تا بتواند کاستیهاى موجود در هر روش را پوشش داده و نتایج حاصل از برآیند آنها را ملاک عمل قرار داد. براساس شواهد موجود در جنوب باخترى کوههاى قره لر و قلى آباد، گسلى با راستاى تقریبى NW-SE، ‌آهکهاى سازند قم را بر روى سازند شیلى شمشک در ارتفاعى بالاتر از سنگ کف آهکى آبخوان آبرفتى دشت کبودرآهنگ قرار داده است.   4-وضعیت آبهاى زیرزمینى در گذشته و حال در بررسیهاى صحرائى، مشاهده لوگ زمین شناسى چاههاى حفارى شده و پرسشهاى محلى از روستانشینان منطقه و همچنین وجود گزارشهاى مربوط به مطالعات آبهاى زیرزمینى تهیه شده توسط اداره کل امور آب استان همدان نشان مى دهد که سیستم آبخوان آبرفتى دشتهاى کبودرآهنگ و فامنین در سالهاى قبل از 1360 در شرایط مطلوبى بوده است، بطورى که عمق سطح آب زیرزمینى در سال آبى 60-1359 (تراز حداکثر) در اکثر نقاط مانند کبودرآهنگ و فامنین به 5 متر نمى رسیده است و در تراز حداقل نیز عمق آن در نقاط مزبور بین 8-6 متر در نوسان بوده است . این در حالى است که حداقل عمق آب در همان سال آبى در روستاهاى کردآباد و همه کسى کمتر از 3 متر و در روستاى حاتم آباد کمتر از 6 متر بوده است. همچنین سطح آب زیرزمینى در دشتهاى کبودرآهنگ و فامنین، مطابق گزارش سال آبى 68-1367 بنابه دلایل خشک سالى و افزایش بهره بردارى از ذخیره آبخوان به ترتیب به بیش از 20 و10 متر رسیده است. لازم به ذکر است که مقادیر افت سطح آب در طول دوره آمارى 22 ساله (77-1355) بر حسب موقعیت نقاط بهره بردارى نظیرحاشیه دشتها و تراکم چاههاى بهره بردارى بسیار زیاد است، بطورى که مقادیر افت سطح آب در محدوده روستاهاى کوریجان و قرخلر بیش از 30 متر و در محدوده روستاهاى روعان، رامیشان و قسمتهاى شمالى آن بیش از 50 مترگزارش شده است. شکل 1 هیدروگراف واحد آبهاى زیرزمینى آبخوان آبرفتى دشت کبودرآهنگ از مهر سال 1363 لغایت شهریور سال 1378 را نشان مى دهد که سیر نزولى پیشرونده دارد و معادله بهترین خط برازش یافته آن معادل y = -0.46 x +1678 است. جدول 2 نیز ارقام مربوط به اختلاف ارتفاع سطح آب زیرزمینى را در دشت کبودرآهنگ نشان مى دهد که در تمامى سالها به جز سالهاى آبى 73-372 ، 74-1373، 76-1375، سیرنزولى دارد و حاصل جمع جبرى دوره آمارى 16ساله آن معادل 6/17- متر است یعنى رقم متوسط افت براى تمامى دشت 6/17 متر تنزل داشته است و حجم آبى که طى این دوره آمارى از دست رفته است، على رغم اثرات نامطلوب و غیرقابل برگشتى که بر ویژگیهاى نفوذپذیرى و تخلخل مفید رسوبات آبرفتى دارد، بیش از 5/1 میلیارد مترمکعب برآورد مى شودکه با ساختن 15 سد خاکى با ظرفیت مفید 100 میلیون مترمکعبى نیز جبران نخواهد شد.   5-تأثیر تغییرات سطح آب زیرزمینى در ایجاد فرونشست ها تغییرات سطح آب زیرزمینى در آبخوانهاى آزاد در اثر تغذیه و تخلیه در سالهاى متوالى پدید مى آید. درآبخوانهایى که میزان بهره بردارى بیش از تغذیه آن باشد، سطح آب بتدریج افت مى نماید. اگر ایجاد افت در یک دوره آمارى شدید باشد و در اثر افزایش گرادیان هیدرولیکى، سیستم آبخوان بحالت ناپایدار و نامتعادل در آید، آنگاه فشار ایستابى نگهدارنده وزن طبقات فوقانى نیز کاهش یافته و باعث مى شود تا فشار وارد بر لایه هاى ریزدانه افزایش یابد و در نتیجه تحکیم طبقات، از میزان نفوذپذیرى و تخلخل مفیدکاسته شود. همچنین در اثر افزایش سرعت جریان آب زیرزمینى و بدنبال آن، شستشوى مواد ریزدانه باعث ایجاد حفرات در مقیاس بزرگ شده، که بصورت منطقه اى، سبب فرونشست کلى مى گردد. بر اساس مطالعات انجام شده در منطقه آلاباما آمریکا، اثرات کاهش سطح آب زیرزمینى بصورت زیر بوده است] 19 .[ الف- کاهش در مقدار نیروهاى مقاومت کننده وارد بر سقف حفرات در سنگ بستر آهکى و رسوبات فوقانى آن که قبلاً ‌از آب پر بوده است. ب- افزایش سرعت جریان آبهاى زیرزمینى ج- تأثیر بر نحوه حرکت آب از سطح زمین بطرف حفرات؛ این حفرات قبل از افت سطح آب زیرزمینى، از آب پر بوده اند، بنابراین عمل تغذیه آب که با انتقال و ته نشینى مواد سست دانه ریز همراه است، کندتر انجام مى شده است. کاهش مقدار نیروهاى بالا بر(Buoyant) بدنبال کاهش سطح آبهاى زیرزمینى، مى تواند به فرو ریزش ناگهانى سقف این حفرات و یا انتقال رسوبات سست بالاى سنگ بستر به درون حفرات بیانجامد. بصورت نظرى، مقدار این نیروهاى بالابر در صورت وجود آب حدود40% نیروى وزن رسوبات پوششى مى باشد که معمولاً به وزن مخصوص رسوبات نیز بستگى دارد. عامل تأثیرگذار دیگر، ایجاد مخروط افت در منطقه پمپاژ و برداشت آب است که افزایش شیب هیدرولیک را به سمت محل بهره بردارى بدنبال دارد. این امر افزایش سرعت حرکت آب و انتقال رسوبات ریزدانه و سست تر را به طرف نقطه برداشت یا تجمع این رسوبات در حفرات عمیق تر تسهیل مى نماید. افزایش سرعت حرکت آب زیرزمینى، نقش مهمى در شکل گیرى حفرات در رسوبات سست دارد. فرسایش حاصل از حرکت آب در رسوبات ریزدانه موجود در درزه ها، شکافها، گسلها و یا دیگر حفرات پر شده، مى تواند منجر به تشکیل حفراتى گردد که بتدریج توسعه یافته و در مراحل آخر، فرو ریزش‌ را ایجاد نمایند(Robinson and others,1953;John Ston 1933). پمپاژ و بهره بردارى بى رویه آب مى تواند به تشدید تغییرات سطح آب زیرزمینى، بیش از آنچه که در شرایط طبیعى رخ مى دهد، منجرگردد. شدت این تغییرات به حجم آب تخلیه شده و عوامل تغذیه کننده آبخوان در هر دوره آبى در منطقه بستگى دارد. از سوى دیگر، تغییرات متوالى سطح آب داخل حفرات که در تماس با رسوبات فوقانى است ، به افزایش و یا کاهش نیروهاى مقاوم به ترتیب بصورت خشکیدگى و یا آبگیرى متوالى در آنها منجرمى‌گردد. این پدیده را مى توان بعنوان فرسایش زیرزمینى (Erosion from below) نامگذارى کرد. این پدیده باعث ایجاد حفرات زیرزمینى در رسوبات ناپیوسته شده و بدنبال توسعه آن، فرو ریزش انجام   مى شود. نمونه اى ازآن در منطقه ”گرین وود“ آلاباما بصورت تفصیلى گزارش شده است (Newton and others; 1973). کاهش شدید سطح آب زیرزمینى در مناطق پستى که در آن تمامى حفرات قبلاً از آب پر بوده اند، مى تواند به تغذیه بیشترآبخوان از سطح بیانجامد. پر بودن این حفرات از آب تا حدى مانع تغذیه مى شده است. بصورت کلى مقادیر جریان آب بعلت حرکت آبهاى سطحى از مناطق مرتفع به مناطق پست در این مکانها زیاد است، بطورى که نفوذ آنها از طریق حفرات موجود در رسوبات که با حفرات سنگ بستر ارتباط دارند، مى تواند به ایجاد و توسعه حفراتى منجر شود که به گذرگاهى براى حرکت مواد رسوبى ریزدانه و سست بطرف حفرات عمیق تر موجود در سنگ بسترمنتهى گردد. بارانهاى پى در پى نیز توسعه این حفرات را تسهیل مى نماید. نازک شدگى سقف حفرات در پى این سازوکار همراه با توسعه حفرات در این بخش مى تواند به یک فرو ریزش منجرگردد. در این حالت، قرار گرفتن سطح آب زیرزمینى در سطحى پایین تر از رسوبات و حفرات سنگ بستر، زمینه را براى ایجاد این فرآیند تسهیل مى نماید و سرانجام ریزش سقف حفرات در رسوبات ناپیوسته در اثر تغذیه سفره آب زیرزمینى از بالامشابه همان پدیده پایپینگ(piping) یا فرسایش مکانیکى زیرزمینى (Subsurface mechanical erosion) مى‌باشد که از سوى محققین بعنوان عامل اصلى بیشتر  فرو ریزشها در سنگهاى غیرکربناته معرفى شده است(Allen,1969). در منطقه گسترش فروچاله ها، محلى که مخروط افت بوسیله پمپاژ مداوم ایجاد شده است، تمامى فرآیندهاى فوق الذکر را مى توان مشاهده کرد. با اینکه تنها یکى ازآنها بعنوان دلیل اصلى ایجاد حفرات و فرو ریزش معرفى مى گردد، در مناطق کرانه اى مخروط افت، ایجاد حفرات و ریزش مى تواند در نتیجه مجموعه تأثیرات ذکر شده فوق باشد. دراین مورد، یک حفره مى تواند از عدم وجود نیروهاى مقاوم بالابر شکل گرفته و بدنبال آن در اثر کاهش و افزایش نیروهاى مقاوم و یا خشکیدگى و آبگیرى متوالى رسوبات توسعه یافته که متناسب با افزایش سرعت حرکت آب زیرزمینى و نفوذ آب و تغذیه آبخوان سرانجامى جز فرو ریزش و ایجاد فروچاله ندارد.   6-انواع فروچاله ها و شبه فروچاله ها فروچاله هایى که عموماً با فروچاله هاى منطقه قابل مقایسه باشند به دو صورت کارستى وغیرکارستى (فرسایش زیرزمینى) در نقاط مختلف دنیا مشاهده شده اند:   الف- فروچاله ها و نشستهاى با منشاء کارستى الف-1- فروچاله هاى انحلالى که به دنبال انحلال آهک در طول زمان و به کندى شکل مى گیرند و مانند دره هاى پنهان در زیر بستر زمین گسترش مى یابند. الف-2- فروچاله هاى ریزشى که در اثر فرو ریختن ناگهانى سقف حفرات در سنگ بسترکارستى شکل مى گیرند. الف- 3- فروچاله هاى مدفون که داراى پتانسیل نشست نامتقارن هستند و در واقع نوعى فروچاله هاى قدیمى  (paleo karst)  پرشده مى باشند. الف-4- فروچاله هاى فرونشستى که حدود 99 درصد فروریزش هاى آهکى را در بر مى‌گیرند. در این نوع فروچاله ها، منشأ شکل گیرى، حرکت نهشته هاى ریزدانه فوقانى به درون حفرات و شکافهاى موجود در سنگ بسترمى باشد. شکل 2 نمایى از انواع مختلف این فروچاله ها را نشان مى دهد[20].   شکل 2 – نمایى از انواع مختلف فروچاله هاى کارستى ب – فرسایش زیرزمینى و فروچاله‌هاى غیرکارستى این نوع فروچاله‌ها در مقایسه با فروچاله‌هاى کارستى ابعادى کوچکتر دارند. شکل گیرى فروچاله هاى غیر کارستى معمولا‌‍ٌ با ایجاد تونل یا گذرگاههایى به قطر 1 تا 2 متر آغاز مى‌گردد. این حفرات به قسمت خاک پوششى محدود بوده و در آنها انتقال خاک به قسمتهاى پایین‌تر، حفراتى را ایجاد مى‌نماید که به سرعت توسعه مى‌یابد. کل این فرآیند عمدتاً تحت تأثیر حرکت و سرعت جریان آبهاى زیرزمینى شکل مى‌گیرد. در مطالعه‌اى که بر روى تشکیل این نوع فروچاله‌ها در منطقه برزیل [5] انجام شده است، عوامل زمین‌شناختى، ریخت شناسى، خاک و بیولوژى خاک بعنوان عوامل مؤثر بر روى این پدیده شناخته شده‌اند. این مطالعات نشان داده است که حفرات موجود در خاک و چسبندگى، از مهمترین ویژگیهاى ایجاد فرسایش زیرزمینى است. در این حالت خاک باید داراى چسبندگى پایینى بوده، تا اجازه جدا شدن و انتقال خاک را بطور هـمزمان بدهد و از طرف دیگـر، داراى حـدى از چسبندگى باشد که به پیدایش حالت خمش(A rching phenomenon) کمک نماید. این حالت کمانى شدن، اجازه ایجاد تونلها و گذرگاه را مى‌دهد. تخلخل و حفرات اولیه عمدتاً تحت تأثیر ساختار خاک در نظر گرفته مى‌شوند. در این نوع فروچاله‌ها، برداشت و حرکت رو به پایین آب از عوامل اصلى شکل گیرى فروچاله‌ها است. این عوامل هیدرولیکى به دو صورت افت شدید سطح آبهاى زیرزمینى با ایجاد مخروط افت، موجب افزایش شیب هیدرولیکى و در نتیجه تسریح فرسایش و انتقال خاک در زیرزمین مى‌گردند. عامل دیگر، آبگیرى از گذرگاهها و حفرات سطحى زمین است که در پیدایش فروچاله‌ها مؤثرند. وجود حوضچه‌هاى دفعى یا ذخیره آب که ایجاد نوعى تغذیه مصنوعى مى‌نماید، مى‌تواند به امر حرکت و فرسایش آب به سوى پایین کمک کند.     7- مشخصات و پراکندگى فروچاله‌هاى منطقه مختصات فروچاله‌هاى ایجاد شده در منطقه مورد مطالعه مطابق نقشه پیوست، در جدول 3 ارایه شده است. براساس نقشه ارایه شده، تجمع فروچاله‌ها در چهارنقطه قابل توجه است. این مکانها عبارتند از: منطقه همه کسى (تعداد 11 فروچاله) منطقه فامنین (تعداد 2 فروچاله) منطقه کبودرآهنگ (تعداد 4 فروچاله) منطقه سردارآباد در شمال خاورى کبودرآهنگ (یک شکاف خطى (  Fissure) بطول بیش از 1000 متر) در اینجا لازم است یادآور شود که شواهدى مبنى بر رخداد فرونشستهاى جدید در آینده نیز بصورت شکافهاى متحدالمرکز در نقاط مختلف مشاهده شده است که در مطالعات پیشنهادى، باید بطور کامل شناسایى گردد.   8- علل وقوع فروچاله‌هاى منطقه فروچاله‌هاى منطقه را مى توان عمدتاً از دو نوع فروچاله‌هاى طبیعى (مانند فروچاله‌هاى همه کسى) و فروچاله‌هایى که فعالیتهاى انسان در شکل گیرى آنها مؤثرتر بوده‌اند (مانند فروچاله‌هاى کردآباد و فامنین) بر شمرد. بطور اساسى باید بین فروچاله‌هاى منطقه همه کسى که بیشتر در کارست‌هاى برهنه (Bare karst) تشکیل و قدیمى‌تر مى باشند و داراى سازوکار کارستى ساده‌ترى هستند با فروچاله‌هاى دیگر منطقه که پیدایش آنها پیچیده‌تر بوده و احتمالاً با کارستهاى پوشیده (  Cover karst)یا حتى کارست‌هاى عمیق (Deep Karst)  ارتباط دارند، باید تفاوت گذاشت. بعضى از این فروچاله‌ها و شکافها شاید عموماً با حالت کارستى به علت عمق زیاد این آهکها در بعضى از قسمت‌ها در ارتباط نبوده و منشائى مشابه فروچاله‌هاى غیرکارستى داشته باشند که روشن ساختن این امر نیاز به مطالعات تفضیلى دارد.     8-1-فروچاله‌هاى منطقه همه کسى در این منطقه فروچاله ها بر روى آهک کارستى شده الیگومیوسن سازند قم قابل رویت مى‌باشند. چاله‌هاى ایجاد شده عمدتاً از نوع انحلالى ـ ریزشى (S olution & Collapse Sinkhole) بوده که در اثر ریزش سقف یک حفره کارستى، یا انحلال آهک در طول زمان و ایجاد حفرات و غارهاى کارستى شکل گرفته‌اند. ایجاد این حفرات همچنین مى‌تواند بوسیله وجود گسل‌هاى قدیمى در این واحد آهکى کنترل گردند. احتمالاً آغاز شکل‌گیرى بعضى از این فروچاله‌ها در منطقه به سالهاى بسیار دورتر باز مى‌گردد (Paleo karst). هر نوع ساخت و ساز و عملیات راهسازى در این منطقه باید با در نظر گرفتن وضعیت کارستى این آهک‌ها انجام گیرد. در مورد وجود حفرات کارستى در زیر منطقه مسکونى روستاى همه کسى و اطراف آن، انجام مطالعات جامع الزامى است تا از تلفات و حوادث آتى جلوگیرى گردد. در این منطقه، گسلى با راستاى W64N شناسائى گردید. وجود  بعضى از این فروچاله‌ها در امتداد این گسل، نشان دهنده ارتباط ژنتیکى سازوکار تشکیل آنها است. همچنین، حالتى از فرونشست و ایجاد یک فروچاله بزرگ در حال شکل گیرى در بین تپه باستانى ”گل خانم تپه“ و فروچاله‌هاى قدیمى در طرف دیگر جاده قابل رویت مى‌باشد. بهمین علت، مسیر جاده در دست احداث در مجاورت روستاى همه کسى باید بصورت جدى مورد بازنگرى قرار گیرد.   8-2-فروچاله‌هاى منطقه کردآباد – فامنین مکانیسم این دسته از فروچاله ها نسبت به فروچاله‌هاى منطقه همه کسى پیچیده‌تر است. بطورى که واحد آهک کارستى سازند قم در روى زمین قابل مشاهده نبوده و وجود حفرات کارستى در آهک، بصورت مستقیم مشاهده نشده است. با اینکه بعضى از مطالعات ژئوفیزیکى پراکنده، اشاره به شناسائى حفرات از طریق مطالعات ژئوفیزیکى دارد، مطالعات استانداردى در این مورد در دست نمى‌باشد. با این وجود، با توجه به وضعیت زمین‌شناسى منطقه، وجود آهک الیگومیوسن مشابه منطقه همه کسى، در زیر پوشش سطحى محتمل بوده و داده‌هاى حاصل از حفارى چاهها نیز این نکته را مشخص مى‌سازد، ولى یکنواختى و عمق این لایه آهکى که احتمالاً باید خصوصیات کارستى مشابه منطقه همه کسى را نیز داشته باشد، مشخص نیست. کمترین عمقى که در آن یک چاه مشاهده‌اى به آهک رسیده است حدود 55 متر در اطراف کردآباد بوده و بیشترین عمق حدود 90 متر، باز هم در همان حوالى مشخص شده است. این در حالى است که چاههاى متعددى با اعماق بیش از 100 متر نیز لایه آهکى را در منطقه قطع نکرده‌اند(جدول 1). در مورد تأثیر برداشت آبهاى زیرزمینى با وقوع این فروچاله‌ها ابهام کمترى وجود دارد. بطور کلى با توجه به وضعیت توپوگرافى، خاک و پوشش گیاهى منطقه و همچنین عمق واحد آهکى، در شرایط طبیعى امکان تشکیل فروچاله‌هاى مشاهده شده بسیار کم بوده است و در واقع وضعیت تحمیلى که شیب هیدرولیک و سطح آب زیرزمینى منطقه را کاملاً تغییر داده است، محرک اصلى تشکیل این فروچاله‌ها است. محتمل ترین فرضیه در این مورد، فرسایش و حمل خاک از بخش زیرین نهشته هاى آبرفتى و تجمع آنها در حفرات آهکى موجود در سنگ بستر مى‌باشد که به پیدایش حفرات در خاک پوششى و در نتیجه آن، فرونشست و تشکیل فروچاله‌هاى فرونشستى است. نقش آبهاى زیرزمینى و تأثیر بلامنازع افت سطح آب در این پدیده در بند چهارم این گزارش بصورت تفضیلى مورد بحث قرار گرفته است. با توجه به تعداد چاههاى غیرمجاز در منطقه و برداشت‌هاى غیراستاندارد، وقوع فروچاله‌هائى در سطح مشترک مخروط افت چندین چاه و وجود مکانیسم فرسایش زیرزمینى بدون ارتباط با واحد کارستى نیز محتمل و یا انتظار وقوع آن در آینده زیاد است. بهر صورت شناخت مشخص‌تر سازوکار این فروچاله‌ها نیاز به مطالعات جامع‌تر زمین‌شناسى زیرسطحى منطقه، شناسائى کامل زمین شناسى ساختمانى و نقشه‌بردارى دقیق از پراکندگى و عمق  آهکهاى کارستى الیگومیوسن در منطقه دارد. بدون شک چنین مطالعاتى باید با یک بررسى دقیق ژئوفیزیکى از نوع ثقل سنجى و ژئوالکتریک همراه باشد. وجود و تشکیل شکافها (Fissure) درمنطقه سردارآباد نیز احتمالاً با وجود ساختار مدفون یک گسل قدیمى و نقش کاهش سطح آب و برداشت بى‌رویه و در نتیجه فرسایش زیرزمینى نهشته هاى فوقانى قابل توجیه است و موارد مشابه آن در چنین شرایطى دیده شده است. احتمال رویدادهاى مشابه از این دست در منطقه و افزایش موارد وقوع آن در منطقه کاملاً محتمل به نظر مى‌رسد.   9- امکان سنجى تهیه نقشه خطر فروچاله ها ارزیابى دقیق محل وقوع فروچاله ها در آینده بر اساس موقعیت کنونى آنها که آرایش تصادفى دارند، تقریباً غیرممکن است. اما پهنه‌بندى و شناسائى مکانهایى که بیشترین خطر فروچاله را در بر دارند، امرى است که امروزه در دنیا نیز مورد توجه قرار گرفته است. یکى از آخرین مقالات منتشره در این مورد مربوط به انجام این اقدامات در منطقه تورناسیس در جنوب بلژیک است(   Kawfmann & Quinif, 2002). براى تهیه نقشه خطر فروچاله‌ها، ابتدا باید تمامى اطلاعات مربوط به فروریزش‌ها جمع‌آورى گردد. این اطلاعات مى‌تواند بعنوان لایه‌اى تلفیقى براى تهیه نقشه خطر نیز مورد استفاده قرار گیرد. تجربه نشان داده است که معمولاً فرو ریزش در مناطقى که قبلاً در آن فرو ریزش دیده شده، امکان وقوع بیشترى دارد. مدل مربوط به وضعیت سه بعدى زمین شناسى منطقه را نیز براى شناسائى وضعیت زیرساختى مى‌توان تهیه کرد که از این مدل در جهت تهیه نقشه سقف سنگ بستر یا کف واحد رسوبى فوقانى مى‌توان استفاده نمود. این نقشه مى‌تواند بعنوان لایه دیگر اطلاعاتى جهت تهیه نقشه خطر مورد استفاده قرار گیرد.  نقشه زمین شناسى ساختمانى مخصوصاً وجود گسلها و طاقدیسها و ناودیس‌هاى منطقه،    نه تنها به تهیه مدل سه بعدى زمین شناسى منطقه کمک مى‌نماید بلکه نقشه پراکندگى گسلها مى‌تواند بعنوان یک لایه اطلاعاتى جداگانه در تهیه نقشه خطر مورد استفاده قرار گیرد. کاهش سطح آب زیرزمینى عامل مهم دیگرى در وقوع فروچاله‌هاى منطقه است. سطوح پیزومتریک در سطح منطقه باید در حالت حداکثر و حداقل شناسائى گردد و بعنوان لایه اطلاعاتى مورد استفاده قرار گیرد. ارتفاع سقف سنگ بستر از سطح آب زیرزمینى عاملى است که در پیش بینى وجود فروچاله‌ها مى‌تواند بسیار مفید باشد. تلفیق این لایه ها با ضریب‌دهى مناسب مى‌تواند به شناسایى منطقه پرخطر، کم خطر و با خطر متوسط وقوع فروچاله ها بیانجامد. عامل اصلى مورد تفسیر در این نقشه ها مربوط به تراکم فروچاله‌ها بر حسب کیلومتر مربع، فاصله سنگ کف از سطح آب زیرزمینى و وجود یا عدم وجود گسل و خطواره در هر کدام از این پهنه‌ها است. البته دقت چنین پهنه‌بندى اى همانگونه که ذکر شده است به تعداد لایه‌هاى اطلاعاتى مورد نیاز بستگى دارد که تهیه آنها منوط به عملیات زمین شناسى زیرسطحى، ژئوفیزیکى و زمین شناسى ساختمانى در منطقه به صورت تفضیلى مى‌باشد.   10- نتیجه‌گیرى - عمده آب مورد نیاز منطقه از ذخیره آبهاى زیرزمینى (88%) آبخوان آبرفتى تامین       مى شود. - سنگ کف آهکى منطقه در دشتهاى آبرفتى فامنین و کبودرآهنگ در فواصل مختلف داراى تغییر ارتفاع است که مى‌تواند ناشى از کنترل ساختمانى (Structural Control) باشد. - عدم بهره‌بردارى بهینه از ذخیره آبهاى زیرزمینى آبخوان آبرفتى دشتهاى کبودرآهنگ و فامنین، بطورى که در دشت کبودرآهنگ، در یک دوره آبى 22 ساله، متوسط افت معادل 6/17- متر است که بصورت پیشرونده ادامه دارد. افت سطح آب بصورت نقطه اى بیش از 50 متر نیز گزارش شده است که عاملى اساسى در شکل گیرى فروچاله ها است. - اثرات افت سطح آب زیرزمینى بصورت کاهش در مقادیر نفوذپذیرى و تخلخل مفید رسوبات آبرفتى است که متأسفانه قابل جبران نیز نخواهد بود. - از اثرات افزایش گرادیان هیدرولیکى ناشى از افت سطح آب زیرزمینى، شستشوى مواد ریزدانه در داخل رسوبات آبرفتى است که بتدریج توسعه یافته وحفراتى را در اندازه‌هاى مختلف ایجاد مى‌نماید که در منطقه مى‌تواند باعث فرونشست کلى گردد. - فروچاله‌هاى ایجاد شده در منطقه، ارتباط مستقیمى با فرسایشهاى زیرزمینى دارد که در نتیجه برداشتهاى بى‌رویه آب، رو به تشدید است. - فروچاله‌هاى منطقه به دو دسته کلى تقسیم مى‌شوند که عبارتند از: دسته اول – فروچاله‌هاى منطقه کبودرآهنگ و فامنین داراى سازوکارى مشابه و از نوع فروچاله‌هاى فرونشستى (Subsidence Sinkhole) است. البته باید امکان منشأ غیرکارستى برا ى بعضى از فروچاله‌ها و یا امکان ایجاد چنین فرونشستهایى را در آینده نیز مد نظر داشت. دسته دوم – فروچاله‌هاى منطقه همه کسى که در کارستهاى برهنه و رخنمون شده ایجاد شده است، از نوع فروچاله‌هاى انحلالى – ریزشى(Solution & Collapse Sinkholes)  است. - با توجه به عمق واحد آهکى سازند قم در منطقه (به غیر از منطقه همه کسى)، گسترش فروچاله‌ها بطور طبیعى در منطقه از پتانسیل پایینى برخوردار است. رخداد فروچاله‌هاى سالهاى اخیر کاملاً در ارتباط با وضعیت غیرطبیعى سیستم آبهاى زیرزمینى است که در نتیجه برداشتهاى بى‌رویه به منطقه تحمیل شده است. - مطالعات انجام شده در نقاط دیگر دنیا نشان داده است که ارتباط مستقیمى بین سطح آب زیرزمینى و سقف سنگ بستر آهکى با ایجاد فروچاله‌ها در مناطق مستعد وجود دارد. مطالعات مقدماتى ارایه شده در این گزارش نیز تا حدودى نشان دهنده این ارتباط در منطقه مورد مطالعه است. در صورتى که بهره‌بردارى بى‌رویه و غیراصول کنونى از ذخیره آبهاى زیرزمینى ادامه یابد، فروچاله‌هاى ایجاد شده در سالهاى اخیر، فقط مقدمه‌اى بر روند ایجاد فروچاله‌ها و فرونشستها در آینده‌اى نه چندان دور در منطقه خواهد بود. 11- پیشنهادات 1- تهیه مشخصات و آمار چاههاى بهره‌بردارى مجاز و غیرمجاز حفارى شده در منطقه مورد مطالعه کاملاً الزامى است. هم اکنون کلیه محاسبات بیلان ارایه شده براى آبخوانهاى آبرفتى دشتهاى کبودرآهنگ و فامنین مانند دشتهاى دیگر استان همدان از دقت و صحت (Precession & Accuracy) قابل قبولى برخوردار نیست. 2- هر نوع اقدام براى کنترل و جلوگیرى از ایجاد فروچاله‌ها در منطقه، در درجه اول، منوط به کنترل بهره‌بردارى از منابع آبهاى زیرزمینى منطقه است. در این مورد، اعمال مدیریت آبهاى زیرزمینى باید بصورت حفظ تعادل بین داشت و برداشت در ذخیره آبهاى زیرزمینى باشد. 3- شناخت وضعیت کامل زمین‌شناسى زیرسطحى منطقه کلید شناسایى سازوکار ایجاد فرونشستها و کنترل آنها در منطقه است. در این مورد، مطالعه دقیق زمین شناسى ساختمانى و طرح ریزى مطالعات ژئوفیزیک شامل ثقل سنجى و ژئوالکتریک بصورت مکمل یکدیگر در منطقه الزامى است. 4- مطالعه و تهیه نقشه‌هاى هم عمق رسوبات آبرفتى و ارتفاع مطلق سنگ کف، نقشه‌هاى تراز و هم عمق آبهاى زیرزمینى، نقشه موقعیت گسلهاى پنهان احتمالى و درز ه هاى منطقه مى‌تواند در تهیه نقشه پهنه خطر فرونشستها کمک بسیار مهمى باشد. 5- به پدیده ایجاد فرونشستها نباید بصورت رویدادهاى مجزا و منفردى که هم اکنون در منطقه مشاهده مى‌شوند، نگاه کرد. ایجاد فرونشست در مناطق غیر از منطقه همه کسى مى‌تواند مقدمه‌اى بر ادامه فرونشستهاى بعدى باشد که اگر تدابیر لازم اتخاذ نگردد، خسارتهاى غیرقابل جبرانى بر جاى خواهد گذاشت. 6- هر نوع ساخت و ساز در منطقه که با چهارگوش قرمز رنگ در نقشه پیوست، مشخص شده است، مخصوصاً در منطقه‌اى که کارستهاى برهنه وجود دارد، باید با مطالعه دقیق و امکان سنجى رخداد فرونشستها و فروچاله‌ها همراه باشد. از نمونه هاى مورد اشاره مى توان از مسیر جاده تازه تأسیس نزدیک روستاى همه کسى نام برد که باید مورد مطالعه مجدد و ارزیابى جدى قرار گیرد. این جاده علاوه بر اینکه از روى مظهر چشمه‌اى آهکى گذشته است که در زمانهاى پرآبى، محل زایش بوده است، بلکه از روى فرونشست بزرگى که در جنوب باخترى روستاى همه کسى حرکت خود را آغاز کرده است، مى‌گذرد. 7- با توجه به اینکه روستاهاى زیادى در محدوده چهارگوش مشخص شده در نقشه پیوست وجود دارند که ممکن است، بطور ناگهانى دستخوش فرونشست گردند، لازم است مطالعات پیشنهاد شده، هر چه سریعتر انجام و نتایج آن جهت جلوگیرى از عواقب بعدى مورد استفاده قرار گیرد. در آخر لازم است یادآور شود که با توجه به توانمندیهاى علمى و امکانات تحقیقاتى که در سازمان زمین شناسى و اکتشافات معدنى کشور وجود دارد، گروه زمین شناسى مهندسى این سازمان که متولى بررسى خطرات زمین‌شناسى در کشور است، آمادگى کامل خود را جهت انجام این تحقیقات اعلام مى‌دارد.   منابع فارسى و انگلیسى مورد استفاده 1- اداره کل امور آب استان همدان، 1353، گزارش مطالعات ژئوالکتریک چهاردشت همدان، مهندسین مشاور آبکاو 2- اداره کل امور آب استان همدان، گروه مطالعات منابع آب، سال آبى 60-1359، گزارش مطالعات آبهاى زیرزمینى همدان 3- اداره کل امور آب استان همدان، بهمن 1364، بررسیهاى ژئوفیزیکى با روش ژئوالکتریک در منطقه کبودرآهنگ و خاور همدان، مهندسى مشاور صحراکاو 4- اداره کل امور آب استان همدان، دفتر مطالعات منابع آب، اردیبهشت 1375، مقاطع زمین شناسى و لوله گذارى چاههاى دشت کبودرآهنک 5- اداره کل امور آب استان همدان، دفتر مطالعات منابع آب، اردیبهشت 1375، مقاطع زمین شناسى و لوله گذارى چاههاى بهار، رزن و قهاوند 6- اداره کل امور آب استان همدان، امور مطالعات منابع آب، 1368، گزارش مطالعات آبهاى زیرزمینى چهاردشت همدان 7- اداره کل امور آب استان همدان 1371، گزارش آبهاى زیرزمینى چهاردشت همدان 8- سازمان زمین شناسى کشور، 1979، نقشه زمین شناسى کبودرآهنگ، مقیاس 1:250000 شماره D5 9- شرکت ملى نفت ایران، 1978، نقشه زمین شناسى ایران، ورقه شماره 1، شمال باخترى ایران مقیاس 1:1000000 10- سازمان زمین شناسى کشور، 1977، نقشه زمین شناسى همدان، مقیاس 1:250000، شماره D6 11- سازمان جغرافیایى ارتش، 1380، نقشه توپوگرافى کبودرآهنگ، مقیاس 1:250000، سرى K551، برگ NI39-1 12- سازمان جغرافیایى ارتش، 1354، مقیاس 1:50000 با شماره‌هاى الحاقى (سرى 753):   دمق    I     5760      قاباخ‌تپه    IV     5760   فامنین  II    5760 کبودرآهنگ  III   5760  13- اداره کل امور آب استان همدان، دفتر مطالعات منابع آب، تیر 1379، چکیده وضعیت آب استان همدان در سال آبى 79-1378 و اثرات خشکسالى دو ساله اخیر 14- فاطمى عقدا، س. م. ، نخعى، م. ، بیت‌الهى، ع. ، علیارى، ع. ر. ، مهر 1380، بررسى مکانیزم تشکیل فروچاله‌هاى دشت مرکزى همدان، مجموعه مقالات دومین کنفرانس زمین شناسى مهندسى و محیط زیست ایران 15- گزارش زمین شناسى مهندسى درباره فروریزش زمین در شمال غرب کرمان، منوچهر پدرامى – فرهاد انصارى ‚ سازمان زمین شناسى کشور: 1377   16- Coch, Nicholas K. ,1995, Geohazards, Natural and Human, Printice Hall. 17- Foose, R. M. , 1953, Ground-Water behavior in the Hershey valley, pennsylvania. Geol.soc. America. Bull. 649 P. 623-645 18- Newton. J.G. and Hyde, L. W., 1971, Sinkhole problem in and near Roberts industrial subdivision, Birmingham, Alabama--a reconnaissance, Alabama Geo. Survey circ. 68,42P. 19- Newton, J. G.,Case history No. 9.11. Alabama, U.S.A, U.S. Geological survey, Tuscaloosa, Alabama 20- Waltham, A.C., 1994, Foundations of Engineering Geology, Blackie. Academic & proffessional 21- Mendonca, A.F., Pires, A.C.B., Barros, J.G.C. , 1993, Pseudo-Sinkhole in Lateritic Terrains, Brasilia, Brazil (Applied karst geology, Edite: Beek, B. F, 1993, Balkema, Rotterdam)