ঢাকা মেট্রোপলিটন, গ্রাউন্ড ওয়াটার নিঃশেষন ও ভূ-অবনমন

মাহফুজ খান

ভূ-অবনমন (Land Subsidence) ও ভূ-জলীয় চাপ তলের (Hydraulic Head) সম্পর্ক:
ভূ-জলীয় চাপ তলের অবনমনের কারণে কোনও একুইফারের ভেতর মোট তরলের চাপ (Fluid pressure) হ্রাস পায় এবং ফলশ্রুতিতে ঐ একুইফারের উপর মোট কার্যকরী চাপ (Effective stress) বৃদ্ধি পায়। যার ফলে একুইফারটি সঙ্কুচিত হয়। আবার নীচের একুইফারে (কনফাইন্ড একুইফারের ক্ষেত্রে) তরলের চাপ হ্রাস পাওয়ার ফলে উপরের একুইটার্ড হতে পানি ধীরে ধীরে নিচের একুইফারে প্রবেশ করতে থাকে এবং একইভাবে একুইটার্ডের উপর মোট কার্যকরী চাপ বৃদ্ধি পেতে থাকে এবং সময়ের সাথে সাথে একুইটার্ডটি সঙ্কুচিত হতে থাকে। চিত্রে বিষয়টি দেখানো হল-

চিত্র-একুইফার সিস্টেম

সকল একুইফার বা একুইটার্ড একই হারে সঙ্কুচিত হয় না, সঙ্কোচনের হার ভূ-জলীয় চাপ তলের অবনমনের হার এবং তাদের ভৌত অবস্থার উপর নির্ভর করে। যেমন, কাঁদার সঙ্কোচন ক্ষমতা বালির চাইতে অনেক বেশী, আবার নরম কাঁদার সঙ্কোচন ক্ষমতা শক্ত ও জমাট কাঁদার চাইতে বেশী। পললের সঙ্কোচনের ক্ষমতা বা সঙ্কোচাঙ্ক (Compressibility) কে α দ্বারা প্রকাশ করা হয়। সাধারণ কিছু পললের α এর মান নিচের সারণিতে দেওয়া হল

সারণি: সঙ্কোচাঙ্ক

একুইফারে জলীয় চাপ তলের পতন (dh) ও ভূ-স্তর সমূহের সঙ্কোচনকে (db) নিচের সমীকরণ দ্বারা প্রকাশ করা হয়-
db = -αbρg dh
যেখানে, b=স্তরটির পু্রত্ব, ρ=পানির ঘনত্ব, এবং g=অভিকর্ষজ ত্বরণ।
যেহেতু, বালির চেয়ে কাঁদার সঙ্কোচাঙ্ক অনেক বেশী (১০ থেকে ১০০০ গুন), কাজেই পুরু কাঁদার স্তরের উপস্থিতি ভূমি অবনমনের ঝুঁকি অনেকাংশে বৃদ্ধি করে দেয়। উপরের চিত্রটি বিবেচনা করি যেখানে কাঁদার পুরুত এবং সর্বনিম্ন বালির স্তরের পুরুত সমান এবং ধরা যাক তা ৫০মিটার। তাহলে ঐ স্তর গুলোর সঙ্কোচাঙ্কের উপর ভিত্তি করে, প্রতি মিটার জলীয় চাপ তলের অবনমনের কারণে কাঁদার স্তরের ৫মিমি থেকে ৫০০মিমি হারে সঙ্কোচন ঘটবে আর বালির স্তরটির ০.৫ থেকে ৫০ মিমি হারে সঙ্কোচন ঘটবে।

ভূ-জলীয় চাপ তলের অবনমনের ফলে ভূ-সঙ্কোচন একটি ধীর কিন্তু অবিরাম প্রক্রিয়া এবং এর হার মূলত কোনও অঞ্চলের মোট কাদা/মিহি দানার পললের পুরুত, তাদের ভৌত অবস্থা, এবং ঐ অঞ্চলে ভূ-জলীয় চাপ তলের পতনের হারের উপর নির্ভর করে। সাধারণত বয়সে নবীন পলল তুলনা মূলক ভাবে বেশী বয়স্ক পললের চেয়ে বেশী নরম হয়, আবার সামুদ্রিক পলল নদীবাহিত পললের চেয়ে নরম হয়। কাজেই যে সকল অঞ্চলে বেশ পুরু, নবীন, সামুদ্রিক পলল আছে সেই অঞ্চলসমূহ ভূ-জলীয় চাপ তলের অবনমনের ফলে ভূ-সঙ্কোচনের জন্য অত্যধিক ঝুঁকিপূর্ণ।

ভূ-জলীয় চাপ তলের অবনমনের ফলে ভূ-সঙ্কোচনের ঘটনা নতুন নয়। পৃথিবীর অনেক অঞ্চলেই এই ঘটনার চিহ্ন আছে। চায়নার সাংহাই নগরীতে এই ঘটনা সর্বপ্রথম পরিলক্ষিত হয় ১৯২১ সালে। এছাড়াও ইতালির ভেনিস, মেক্সিকোর মেক্সিকো সিটি, থাইল্যান্ডের ব্যাংকক, এবং টেক্সাসের হিউস্টন নগরী সহ পৃথিবীর নানা স্থানে এই ঘটনা পরিলক্ষিত হয়েছে। বেশীরভাগ ক্ষেত্রেই একাধিক নরম, পুরু সামুদ্রিক কাঁদার স্তরের উপস্থিতি পরিলক্ষিত হয়।

চিত্র: সাংহাই (তথ্যসূত্র-৪)

চিত্র: ভেনিস (তথ্যসূত্র-৪)

চিত্র: ব্যাংকক (তথ্যসূত্র-৪)

চিত্র: মেক্সিকো সিটি (তথ্যসূত্র-৪)

ঢাকা মেট্রো, ভূ-অবনমনের বর্তমান হার:
এবার ঢাকার দিকে নজর দেওয়া যাক। সাম্প্রতিক সময়ে (২০০৩) ঢাকা বিশ্ববিদ্যালয়ে বসানো Trimble SES GPS এর তথ্য অনুযায়ী, বর্তমানে ঢাকা শহর ১২.২৫ মিমি/বছর হারে নিচের দিকে দেবে যাচ্ছে (তথ্য সূত্র-১)। নিচের চিত্রে GPS কর্তৃক ধারণকৃত কয়েক বছরের অবিরাম রেকর্ড দেখানো হল-

চিত্র: ঢাকা ও সিলেট শহরের অবনমন (তথ্যসূত্র-১)

এই অবনমন বেশ কতগুলো বিষয়ের মিথস্ক্রিয়ার ফসল। এর মধ্যে উল্লেখযোগ্য হচ্ছে-
১) টেকটনিকস্‌
২) আইসোস্টেসি
৩) উপরিস্থ নতুন পললের চাপে পুরাতন পললের সঙ্কোচন
৪) ভূ-অভ্যন্তরস্থ পানি, তেল বা গ্যাস উত্তোলনের ফলে ভূ-স্তরের সঙ্কোচন।

এছাড়া আরও অনেক কারণে ভূমি দেবে যেতে পারে। ভূ-তাত্ত্বিক অবস্থাভেদে বিশেষ এলাকায় বিশেষ একটি বিষয়ের আধিপত্য থাকতে পারে। ঢাকা শহরে হয়তো ভু-জলের অবনমন সর্বোচ্চ ভূমিকা পালন করছে।

ঢাকার ভূ-তাত্ত্বিক অবস্থা:
বৃহৎ পরিসরে বলতে গেলে, ঢাকা শহর মধুপুর কাঁদার উপর অবস্থিত। এই কাঁদা ঢাকা শহরের মোটামুটি সব জায়গাতেই বিদ্যমান। কোনও এলাকাতে হয়তো ভূ-উপরিভাগেই দৃশ্যমান, আবার কোথাও কোথাও হয়তোবা সাম্প্রতিক কালের পলল দ্বারা আবৃত হয়ে আছে। নিচের মানচিত্রে বিষয়টি দেখানো হল-

মানচিত্র: ঢাকার জিওমরফলজি
ঢাকা শহরের মূল একুইফারটি এই মধুপুর ক্লে এবং কোথাও কোথাও মধুপুর ক্লে ও সাম্প্রতিক পললের স্তরটির নিচে অবস্থিত। এটি পূর্ব-পশ্চিম দুইদিকেই ফল্ট দ্বারা আবদ্ধ; যারা, এই ডুপিটিলা স্তরটির, আশে পাশের এলাকা থেকে আপেক্ষিক ভাবে উপরে অবস্থানের জন্য দায়ী। নিচের চিত্রে বিষয়টি দেখানো হল।

চিত্র: ঢাকার একুইফার সিস্টেম (তথ্যসূত্র-২)

এটি ডুপি টিলা নামক বালির স্তর দিয়ে গঠিত। যদিও অঞ্চল ভেদে এর পুরত্বে হেরফের হয় তবু এটি গড়ে প্রায় ১৪০মি পুরু। আর এর উপরের একুইটার্ড (যা মধুপুর ক্লে ও সাম্প্রতিক পলল দিয়ে গঠিত) এর পুরুত অঞ্চলভেদে ৮মি থেকে ৬০মি পর্যন্ত হয়। নিচে এই একুইটার্ডটির পুরুত্বের একটি মানচিত্র দেওয়া হল-

মানচিত্র: কাঁদার পুরুত (তথ্যসুত্রঃ ৩)
ঢাকা শহরে ভূ-জলীয় তলের অবনমনের হার এলাকা ভেদে এখন বছরে ১ থেকে ২.৫ মিটার পর্যন্ত। ২০০২ সালের ভূ-জলীয় চাপ তলের অবস্থানের একটি মানচিত্র নিচে দেওয়া হল-

মানচিত্র: গ্রাউন্ড ওয়াটার লেভেল (তথ্যসূত্রঃ ৩)

ঢাকা, ভূ-জলীয় চাপ তলের অবনমন ও ভূ-অবনমনঃ
আমরা ইতোমধ্যে ঢাকা শহরের ভূতাত্ত্বিক অবস্থা সম্পর্কে এবং, ভূ-জলীয় তলের অবনমনের হার সম্পর্কে জানলাম। এখন যদি ঢাকার একুইফার এবং একুইটার্ডের সঙ্কোচাঙ্কের মান জানতে পারি তাহলে খুব সহজেই ভূ-জলীয় চাপ তলের অবনমন ও ভূ-অবনমনের কারণে ঢাকা শহরের বিভিন্ন এলাকায় ভ-অবনমনের হারের একটি মানচিত্র তৈরি করা যাবে। যেহেতু আমাদের এই মানগুলো জানা নেই, কাজেই আমরা যুক্তি তর্কের সাহায্যে একটি মান নির্ণয়ের চেষ্টা করব। আমরা সারণী-১ থেকে দেখতে পাই যে, কাঁদার সঙ্কোচাঙ্ক ১০-৬ থেকে ১০-৮ মি২/নিউটন, আর বালির সঙ্কোচাঙ্ক ১০-৭ থেকে ১০-৯ মি২/নিউটন পর্যন্ত হয়। খুবই নরম, সামুদ্রিক কাঁদার ক্ষেত্রে সঙ্কোচাঙ্কের মান সর্বনিম্ন হবে, আর শক্ত ও জমাট কাঁদার ক্ষেত্রে সঙ্কোচাঙ্কের মান হবে সর্বোচ্চ। বালির ক্ষেত্রে, ঝুরঝুরে ও মিহি দানার বালির সঙ্কোচাঙ্ক কম আর জমাট ও বড় দানার বালির সঙ্কোচাঙ্ক বেশী। পললের এই ভৌত বৈশিষ্ট্য সমূহ পললের বয়সের উপর অনেকাংশেই নির্ভরশীল। সাধারণত একটি পলল যত বেশী বয়স্ক সে তত বেশী জমাট ও শক্ত হয়। ঢাকা শহরের মধুপুর ক্লে প্লাইস্টোসিন (১০,০০০ থেকে ১.৮ মিলিয়ন বছর) আমলের। ডুপিটিলার বয়স আরও বেশী। সাধারণ ভাবে এই ক্লে লাল রঙের, খুবই শক্ত ও আঠালো হয়। আবার কোথাও কোথাও এর মধ্যে মিহিদানার বালির বা সিল্টের স্তরও দেখা যায়। এই কাঁদার সঙ্কোচাঙ্কের মান সাধারণ কাঁদার সঙ্কোচাঙ্কের গড় মানের (১০-৭) চেয়ে অনেক কম হওয়া স্বাভাবিক। একই ভাবে ডুপিটিলার সঙ্কোচাঙ্কের মান সাধারণ বালির সঙ্কোচাঙ্কের গড় মানের (১০-৮) চেয়ে অনেক কম হবে। এখানে সাধারণ কাঁদা ও বালির সঙ্কোচাঙ্কের গড়মান ধরে ঢাকা শহরে প্রতি মি ভূ-জলীয় চাপ তলের পতনের ফলে ভূ-অবনমনের এলাকা ভিত্তিক একটি মানচিত্র তৈরি করা হয়েছে, যা নিম্নরূপ।

মানচিত্র: ঢাকা শহরের ভু-অবনমন
মানচিত্রে দেখা যাচ্ছে যে পানির স্তরের প্রতি মিটার পতনের ফলে ঢাকা শহরের বিভিন্ন অঞ্চলে ভু-অবনমনের হার ২ থেকে ৫সেমি পর্যন্ত হতে পারে। এ হিসাব অনুযায়ী ঢাকার কেন্দ্রস্থলে, যেখানে প্রতি বছর ভূ-জলীয় তলের পতনের হার ২.৫ মি, সেখানে ভূ-অবনমনের হার হয় প্রায় ৫সেমি। অথচ GPS এর মাধ্যমে আমরা ঐ অঞ্চলে ভূ-অবনমনের হার পেয়েছি ১২.২৫মিমি। আবার আমরা যদি ডুপিটিলা ও কাঁদার স্তরের সর্বনিম্ন সঙ্কোচাঙ্কের মান ধরে হিসাব করি তাহলে ঐ অঞ্চলে ভূ-অবনমনের হার হয় ৫ মিমি আর সর্বনিম্ন মানের দ্বিগুণ নিয়ে হিসাব করে দেখা যায় যে ঢাকার কেন্দ্রীয় অঞ্চলে ভূ-অবনমনের হার প্রায় ১০ মিমি, যা GPS এর নিরীক্ষিত মানের কাছাকাছি। কাজেই স্তর দুটির সঙ্কোচাঙ্কের মান, তাদের সর্বনিম্ন তাত্ত্বিক মানের দ্বিগুণ নিয়ে প্রতি মিটার ভূ-জল চাপ তলের পতনের ফলে ঢাকা শহরের বিভিন্ন অঞ্চলে ভূ-অবনমনের একটি মানচিত্র তৈরি করা হয়েছে, যা নিম্নরূপ-

মানচিত্র: ঢাকা শহরের ভু-অবনমন-২
কোনও অঞ্চলের ভূ-অবনমনের বাৎসরিক হার জানতে চাইলে, এই মানচিত্রের মানের সাথে ওই এলাকায় ভূ-জলীয় চাপ তলের পতনের হার দিয়ে গুন দিলেই হবে।
এই মানচিত্রে একটি বিশেষ লক্ষণীয় বিষয় হল, ঢাকার পূর্ব এবং দক্ষিণে সমপরিমাণ ভূ-জল চাপ তলের পতনের জন্য ভূ-অবনমনের হার ঢাকার কেন্দ্রীয় অঞ্চলের তুলনায় অনেক বেশী। এর মুল কারণ এই অঞ্চলে কাঁদার স্তরটির অধিক পুরত্ব এবং মধুপর ক্লের উপর একটি নরম পলির স্তরের উপস্থিতি। বর্তমানে এই অঞ্চলে পানির স্তরের অবনমন কেন্দ্রীয় অঞ্চলের মত অত্যধিক নয়, কিন্তু অদূর ভবিষ্যতে হয়তো এই হার পরিবর্তিত হবে। এই অঞ্চলে যেভাবে নিম্নাঞ্চল ভরাট করে বিভিন্ন হাউজিং ডেভেলপমেন্ট প্রজেক্ট গড়ে উঠছে, তাতে করে এরা পরিবেশের উপর দ্বিমুখী প্রভাব সৃষ্টি করছে। প্রথমত; এটি একুইফারের রিচার্জ কমিয়ে পানির স্তরের পতন দ্রুততর করবে এবং দ্বিতীয়ত; গোটা এলাকাটি ভূমিকম্প ঝুঁকি পূর্ণ হয়ে গড়ে উঠবে।
একটি কথা বলে রাখা প্রয়োজন যে, গ্রাউন্ড ওয়াটার উত্তোলনের ফলে কোনও এলাকায় ভু-অবনমন একদিনে ঘটে না; বরং ধীরে ধীরে প্রতিনিয়ত এই ঘটনা ঘটতে থাকে। সুতরাং কেউ যদি বলেন যে অমুক বছর পর্যন্ত ভূ-অবনমনের সম্ভাবনা নেই তাহলে সেটি ভুয়া কথা।
আরেকটি বিষয় হল, যদি একটি বিরাট এলাকা (যেমন গোটা বাংলাদেশ) একই হারে ধীরে ধীরে নিচের দিকে দেবে যেতে থাকে, তবে সেটা আমরা টের পাইনা, এবং সাধারণত সেটা ক্ষতিকারক হয় না (ব্যতিক্রম: উপকূলীয় অঞ্চল, যেখানে ভূ-অবনমনের ফলে বিস্তর ভূমি সমুদ্র গর্ভে বিলীন হয়ে যেতে পারে)। কিন্তু যখন ছোট পরিসরে দুটি পাশাপাশি এলাকার মধ্যে বিভিন্ন হারে ভু-অবনমন ঘটে তখনি সাধারণত ভু-পৃষ্টে বিভিন্ন ফাটলের দেখা দেয়, বিভিন্ন ভবন হেলে পড়ে, ইত্যাদি ঘটনা ঘটে।
পরিশেষে একথা বলা যায় যে, হয়তো মধুপুর ক্লে’র দৃঢ়টা এবং স্বল্প পুরত্ব ঢাকার কেন্দ্রীয় অঞ্চলকে এখনো পর্যন্ত বড় রকমের দুর্ঘটনা থেকে রক্ষা করেছে, কিন্তু অদূর ভবিষ্যতে; বিশেষ করে ঢাকার পূর্বাঞ্চলে কি হবে সেটা অনুমান করা দুরূহ কিছু নয়।

তথ্যসূত্র সমূহঃ
1. Steckler, et_al., 2010 : Modeling Earth Deformation from Monsoonal Flooding in Bangladesh using Hydrographic, GPS and GRACE Data

2. Morris, et al., 2003: Response of the Dupi Tila aquifer to intensive pumping in Dhaka, Bangladesh

3. Hoque, et al.,2007: Declining groundwater level and aquifer dewatering in Dhaka metropolitan area, Bangladesh: causes and quantification

4. Land subsidence Case studies

5. Akhter, S. H., 2010: Earthquakes of Dhaka

6. Causes of Land Subsidence