یکی از مسائلی که در اثر برداشت بی‌رویه آب زیرزمینی اتفاق می‌افتد فرونشست زمین (land subsidence) است. این وضعیت اکنون در بسیاری نقاط استان‌های کرمان و خراسان که دشت‌ها با بیلان منفی آب زیرزمینی روبرو هستند مشاهده می‌گردد. نشست زمین در آکیفرهای محصور و نیمه محصور که از مواد آبرفتی تحکیم نشده یا نیمه تحکیم شده تشکیل یافته باشند بیشتر مشاهده می‌گردد. در اثر برداشت آب زیرزمینی و خارج شدن آب از منافذ امکان متراکم شدن مواد تا عمق ۳۰۰ متر فراهم می‌گردد و هرچه بیشتر برداشت شود تراکم مواد بیشتر خواهد بود.
فرونشست زمین، پدیده ای که از آن صاحبنظران علوم زمین شناسی به عنوان زلزله خاموش در سال های اخیر نام می برند، حادثه ای تدریجی که بی توجهی به آن خسارت های جبران ناپذیری را در سطوح مختلف به همراه دارد اما با این اوصاف روند این پدیده قابل کنترل و پیشگیری است.
فرونشست می تواند در اثر پدیده های طبیعی زمین شناسی یا فعالیت های انسانی ایجاد شود، اما به گفته کارشناسان، کاهش شدید سطح آبهای زیرزمینی در اثر برداشت بی رویه از این منابع، مهمترین دلیل فرونشست زمین در ایران است.
طی سال های گذشته تغییرات اقلیمی و خشکسالی های پیاپی و بلندمدت، نبود مدیریت در مصرف آب در بخش های مختلف شهری و صنعت و استفاده از روش های سنتی آبیاری در بخش کشاورزی موجب شده است تا بخش قابل توجهی از منابع آبی کشور خشک شود و تنزل سطح سفره های زیرزمینی را در بسیاری از مناطق کشور به همراه داشته باشد.
تحقیقات نشان از وقوع این پدیده در بیش از 150 کشور جهان از جمله ایران دارد.طبق تحقیقات انجام شده، پدیده فرونشست زمین در 209 دشت از دشتهای کشور از جمله دشتهای کاشمر، تهران، مشهد، کاشان، سمنان، دامغان، گرمسار و رفسنجان را با مشکل مواجه کرده است.بیشترین نرخ فرونشست زمین 30 سانتی متر بر سال مربوط به دشتهای رفسنجان وکاشمر و کمترین نرخ فرونشست زمین چهار و سه دهم سانتی متر بر سال متعلق به دشتهای جمکران و کاشان است .وقتی بی‌هیچ ضابطه و معیاری چاه عمیق و نیمه‌عمیق حفر می‌شود تا کشاورزی ناپایدار توسعه یابد، آبخوان‌ها خالی می‌شود، سطح آبهای زیرزمینی پایین می‌رود و در نتیجه ۲۳۰دشت حاصلخیز کشور دچار بحران می‌شود.
در مناطقی که لایه های خاک تناوبی از ماسه و سیلت و رس است در هنگام افت سطح آب زیرزمینی به دلیل زهکشی آب لایه رس به وسیله لایه با نفوذ زیاد، سبب کاهش فشار آب منفذی در لایه رس و تحکیم و فشردگی این لایه ها و نشست زمین می‌شود. به علاوه استخراج بی رویه آب زیرزمینی باعث افت سطح آب زیرزمینی و کاهش فشار هیدرواستاتیکی و در نتیجه افزایش فشار میان ذره ای و در نهایت منجر به ایجاد تراکم و پدیده فرو نشست زمین می شود. تخلخل مصالح تشکیل دهنده لایه های خاک، تراکم، جنس و ترکیب لایه ها، ساختار زمین شناسی منطقه، هدایت هیدرولیکی لایه های آبدار، بارندگی و دما همگی از عوامل مؤثر بر فرونشست زمین به شمار میروند. افت ناموزون سطح آب زیرزمینی، متغییر بودن ضخامت لایه های فشردگی پذیر و ناهمگنی تراکم این لایه ها به دلیل داشتن جنس مختلف، موجب نشست ناموزون سطح زمین و نهایتاً ایجاد شکاف هایی در سطح زمین می شود. ترک های بزرگ اغلب در مجاورت مناطق کشاورزی ایجاد می شوند. در بیشتر مواقع ضخامت رسوبات ریز دانه و هدایت هیدرولیکی پایین این رسوبات، باعث ایجاد تأخیر زمانی بین افت سطح آب زیرزمینی و نشست سطح زمین می شود.
نشست زمین به هر دلیلی سبب ایجاد تأثیرات منفی خواهد شد که برخی از این تأثیرات به شرح زیر است:
- تغییر الگوی جریان های زیرزمینی و سطحی
- کاهش ظرفیت مخازن آبخوان ها
- خسارت به سازه های دست ساز بشر مانند ساختمان ها، خیابان ها، پل ها و خطوط انتقال نیرو
- معکوس شدن شیب کانال های آبیاری و زهکشی
- افزایش خطر وقوع سیل
- افت بیش از حد آب زیرزمینی در نواحی ساحل سبب پیشروی آب شور دریا به سمت سفره های ساحلی می گردد
- کج شدن لوله های چاه و لوله زائی
اولین گام در مطالعه این پدیده، اندازه گیری مقدار جابه جایی ایجاد شده در سطح زمین است. برای اندازه گیری فرونشست زمین روش های مختلف ژئودتیک و غیر ژئودتیک مانند استفاده از GPS (سامانه موقعیت جهانی)، توتال استیشن، لیزر اسکنر و غیره وجود دارد. ایستگاه های GPS اندازه گیری های دقیق و پیوسته ای را در نقاط محدودی از نواحی فرونشست می دهند. یکی از دلایل آن را می توان محدود بودن تعداد ایستگاه های GPS دائم مربوط به شبکه ژئودینامیک ایران (Iranian Permanent Network for Goedynamic (IPGN)) دانست. بنابراین آن ها توانایی تعیین وسعت و الگوی فرونشست را ندارند. روش تداخل سنجی راداری (InSAR) نیز در سال های اخیر به عنوان یکی از روش های غیر ژئودتیک با توجه به مزایایی که نسبت به دیگر روش ها دارد، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این روش در میان روش های زمینی و فضایی به عنوان کارآمدترین روش برای اندازه گیری تغییرات سطح زمین با دقت و قدرت تفکیک مکانی بسیار بالا به شمار می رود. از دیگر مزایای این روش می توان به پوشش وسیع، عدم نیاز به کار میدانی، مقرون به صرفه بودن و امکان دستیابی به اطلاعات در هر شرایط آب و هوایی اشاره کرد. در ایران نیز در چند سال اخیر از این روش در پایش تغییر شکل های سطح زمین استفاده شده است. تحلیل سری های زمانی نیز به تازگی به عنوان فنی جهت توصیف رفتار مکانی و زمانی کوتاه مدت و بلند مدت فرونشست توسعه یافته است.