Evaluation of the Relationship between Natural Factors and Subsidence in Ivanaki Plain Using Radar Imaging

Document Type : Technical note

Authors

1 Faculty member, Department of Social Sciences (Geography), Payame Noor University, Tehran, Iran

2 Ph.D. in Geomorphology, Tehran University, Tehran, Iran

3 Ph.D. Studend of Geomorphologhy, Ferdosi University, Mashhad, Iran

4 M.Sc. Hydrogeomorphology, Yazd University, Yazd, Iran

Abstract

Soil subsidence is one of the dangers facing many Iranian plains. In the meantime, the plains of Semnan province, including the Ivanaki plain, are at risk. Due to the importance of the subject, in this study, the rate of subsidence of Ivanaki plain and its effective factors are analyzed. In this research, the descriptive-analytical method was used. The survey data included radar and satellite imagery, statistical information, and a 30-m digital elevation model. The method is first to evaluate the geomorphology, land use and groundwater status of the Ivanaki Plain, and then, using Sentinel 1 radar image and SBAS time series method, the amount of subsidence is calculated. Surveys show that natural factors, including trends and trends in anomalies, have played a major role in shaping climate and water resource constraints, and restricting access to water causes the excessive use of groundwater and severe surface depletion. The results of calculating the groundwater level in the area show that the average of the study wells falls between 1372 and 1394 years between 0/85 to 2/01 cm per year. Also, the results of the assessment of the area's subsidence indicate that the range of studies over the 3-year period (from 2016/01/06 to 2018/12/21) decreased between -0.9 to -33.2 cm. Most of the subsidence has been in the center of the plain of Ivanaki, near the village of Cheshmeh Nadi.

Keywords


احمدی، ن.، موسوی، ز.، معصومی، ز.، ۱۳۹۷. مطالعه فرونشست دشت خرمدره با استفاده از تکنیک تداخل سنجی راداری و بررسی مخاطرات آن، سنجش از دور و GIS در ایران، سال ۱۰، شماره ۳، 33-52.
تورانی، م.، آق اتابای، م.، روستایی، م.، ۱۳۹۷. مطالعۀ فرونشست در غرب استان گلستان با استفاده از روش تداخل­سنجی راداری، مجله آمایش جغرافیایی فضا، دوره 8، شماره 27، 117-128.
زمانی، ط.، کریمی، ح.، توکلی، م.، علی مرادی، ص.، 1396. عوامل موثر بر افت آب زیرزمینی دشت مهران، استان ایلام، مجله هیدروژئولوژی، سال 2، شماره 2، 17-28.
شایان، س.، یمانی، م.، یادگاری، م.، ۱۳۹۵. پهنه­بندی فرونشست در حوضه آبریز قره­چای، مجله هیدروژئومورفولوژی، دوره ۳، شماره ۹، 139-158.
شرکت مدیریت منابع آب ایران.، ۱۳۹۸. دفتر مطالعات پایه منابع آب، سامانه ارائه آمار و گزارش.
شریفی­کیا، م.، 13۹1. تعیین میزان و دامنه فرونشست زمین به کمک روش تداخل­سنجی راداری (D-InSAR) در دشت نوق-بهرمان، مجله برنامه­ریزی و آمایش فضا، دوره 16، شماره 3، 55-77.
شریفی­کیا، م.، افضلی، ع.، شایان، س.، ۱۳۹۴. استخراج و ارزیابی اثرات پدیده­های ژئومورفولوژیک ناشی از فرونشست در دشت دامغان، پژوهش­های ژئومورفولوژی کمی، سال ۴، شماره ۲، 60-74.
صالحی متعهد، ف.، حافظی مقدس، ن.، لشکری پور، غ.، دهقانی، م.، ۱۳۹۸. ارزیابی فرونشست زمین به کمک تلفیق روش تداخل­سنجی راداری و اندازه‌گیری‌های میدانی و مطالعه دلایل و اثرات آن بر شهر مشهد، نشریه زمین­شناسی مهندسی، سال ۱۳، شماره ۳، 462-435.
صفاری، ا.، جعفری، ف.، توکلی صبور، س.م.، 1395. پایش فرونشست زمین و ارتباط آن با برداشت آب­های زیرزمینی (مطالعه موردی: دشت کرج-شهریار)، پژوهش­های ژئومورفولوژی کمی، سال ۵، شماره 2، 82-93.
عبادتی، ن.، ۱۳۹۴. بررسی روند تغییرات کیفی منابع آب زیرزمینی دشت ایوانکی، مجله اکوهیدرولوژی، دوره ۲، شماره ۴، 383-394.
کریمی، ث.، محمدی، ض.، سامانی، ن.، 1396. بررسی خصوصیات هیدروشیمیایی آب زیرزمینی و روند تکاملی آن در دشت سمنان، مجله هیدروژئولوژی، سال 2، شماره 1، 1-19.
کریمی، م.، قنبری، ع. ا.، امیری، ش.، ۱۳۹۲. سنجش خطرپذیری سکونتگاه های شهری از پدیده فرونشست زمین (مطالعه موردی: منطقه 18 شهر تهران)، مجله برنامه­ریزی فضایی، دوره ۳، شماره ۱، 37-55.
کوه­بنانی، ح.، یزدانی، م.ر.، حسینی، س.ک.، ۱۳۹۸. پهنه‌بندی گسترة خطر فرونشست زمین با بهره‌‎گیری از تداخل‌سنجی راداری (مطالعه موردی: دشت کاشمر و خلیل‌آباد)، مجله مدیریت بیابان، دوره ۷، شماره ۳، 95-76.
مقصودی، ی.، امانی، ر.، احمدی، ح.، ۱۳۹۸. بررسی رفتار فرونشست زمین در منطقه غرب تهران با استفاده از تصاویر سنجنده سنتینل ۱ و تکنیک تداخل­سنجی راداری مبتنی بر پراکنش­گرهای دائمی، مجله تحقیقات منابع آب ایران، سال ۱۵، شماره ۱، 299-313.
ناصری، ح.ر، نظری، ر.، ۱۳۹۰. شبیه­سازی و پیش­بینی هیدروگراف معرف آبخوان دشت ایوانکی، مجله پژوهش­های دانش زمین، سال ۲، شماره ۵، 70-87.
Brunori, C., Bignami, C., Albano, M., Zucca, F., Samsonov, S., Groppelli, G., Norini, G., Saroli, M., Stramondo, S., 2015. Land subsidence, Ground Fissures and Buried Faults: InSAR Monitoring of Ciudad Guzmán (Jalisco, Mexico). Remote Sen, 7, 8610–8630.
Chen, B., Gong, H., Lei, K., Li, J., Zhou, C., Gao, M., Guan, H., Lv, W., 2019. Land subsidence lagging quantification in the main exploration aquifer layers in Beijing plain, China. Int. J. Appl. Earth Obs. Geoinf, 75, 54–67.
Chen, J., Knight, R., & Zebker, H. A., 2017. The temporal and spatial variability of the confined aquifer head and storage properties in the San Luis Valley, Colorado inferred from multiple InSAR missions. Water Resources Research, 53, 9708-9720.
Chen, M.,  Tomás, R.,  Li, Zh.,  Motagh, M., Li, T., Hu, L., Gong, H., Li, X.,  Yu, J.,  Gong, X., 2016.  Imaging Land Subsidence Induced by Groundwater Extraction in Beijing (China) Using Satellite Radar Interferometry, Remote Sens, 8(6), 468.
Galloway, D.L., Hudnut, K.W., Ingebritsen, S.E., Phillips, S.P., Peltzer, G., Rogez, F., Rosen, P.A., 1998. Detection of aquifer system compaction and land subsidence using interferometric synthetic aperture radar, Antelope valley, Mojave Desert, California,‖ Water Resour. Res, 34, 2573–2585.
Ge, L., Ng, A., Li, X., Abidin, H., & Gumilar, I., 2014. Land subsidence characteristics of Bandung Basin as revealed by ENVISAT ASAR and ALOS PALSAR interferometry. Remote Sensing of Environment, 154, 46–60.
Geo, M., Gong, H., Xiaojuan, L., Beibei, C., Chaofan, Z., Min, S., Lin, G., Zhang, C., Zhongyun, N., Guangyao, Duan., 2019. Land Subsidence and Ground Fissures in Beijing Capital International Airport (BCIA): Evidence from Quasi-PS InSAR Analysis, Remote Sens, 11(12), 1466.
Hanssen, R.F., 2001. Radar Interferometry: Data Interpretation and Error Analysis. Dordrecht. Kluwer Academic Publishers.
Kim, J.W., Lu, Z., Jia, Y., Shum, C., 2015. Ground subsidence in Tucson, Arizona, monitored by time-series analysis using multi-sensor InSAR datasets from 1993 to 2011. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 107, 126-141.
Pacheco, J., Arzate, J., Rojas, E., Arroyo, M., Yutsis, V., & Ochoa, G., 2006. Delimitation of ground failure zones due to land subsidence using gravity data and finite element modeling in the Queretaro valley, Mexico. Engineering Geology, 84: 143-160.
Poland, J.F., Davis, G.H., 1969. Land subsidence due to withdrawal of fluids,‖ Rev. Eng. Geol., 2, 187-269.
Stephen, S., 2011. Subsidence: Dissolution & Human Related Causes, Natural Disasters, Tulane University, pp 1-10.
Zhang, Y., Liu, Y., Jin, M., Jing, Y., Liu, Y., Liu, Y., Sun, W., Wei, J., Chen, Y., 2019. Monitoring Land Subsidence in Wuhan City (China) using the SBAS-InSAR Method with Radarsat-2 Imagery Data, Sensors, 19(3): 743.
Zhu, L., Gong, H., LI,X., Wang, R., Chen, B., Dai, Z., & Teatini, P., 2015. Land subsidence due to groundwater withdrawal in the northern Beijing plain, China. Engineering Geology, 193, 243–255.