بررسی فرونشست زمین با استفاده از روش تداخل سنجی راداری (مطالعه موردی: دشت سمنان)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری هیدروژئولوژی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران.

2 دانشیار دانشکده علوم زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران.

چکیده

افزایش جمعیت و برداشت بی­رویه از آب­های زیرزمینی برای مصارف کشاورزی و صنعتی باعث کاهش سطح آب­های زیرزمینی شده است و یکی از علل فرونشست می­باشد. در این پژوهش، با استفاده از روش تداخل­سنجی راداری مناطق دارای فرونشست در دشت سمنان ارزیابی گردید. در مرحله اول تصاویر ماهواره سنتینل-1 در سال­های 2014 و 2021 اخذ گردید و برای پردازش تصاویر راداری از نرم افزار SNAP استفاده شده است. طبق نتایج بدست آمده، بیشینه نرخ فرونشست 6 سانتی­متر برای بازه زمانی مورد مطالعه بدست آمدکه در دو منطقه شامل بخش مرکزی دشت و جنوب- جنوب شرق سمنان و بخش جنوب غربی دشت و جنوب صوفی­آباد می­باشد. در مرحله بعد، با استفاده از اطلاعات جمع آوری شده از 23 حلقه چاه پیزومتری دشت، نقشه هم افت در بازه هفت ساله، ترسیم و مورد بررسی قرار گرفت. کمینه افت سطح ایستابی طی دوره 7 ساله 15/0 متر در پیزومتر جعفرآباد و بیشینه آن 4/8 متر در پیزومتر شهرک افاغنه می­باشد. همچنین جهت ارزیابی نقشه فرونشست بدست آمده از روش تداخل­سنجی راداری، نقشه پتانسیل فرونشست با استفاده از دولایه وزن­دهی شده، شامل نقشه هم افت سطح ایستابی و پتانسیل وجود لایه­های مستعد فرونشست تهیه گردید. مقایسه این دو نقشه نشان می­دهد که آن­ها تطابق مناسبی با یکدیگر را دارند. همچنین از شواهد مورفولوژیکی نظیر مقدار رشد لوله جدار پیزومتر جهت ارزیابی نرخ فرونشست بدست آمده با مقدار فرونشست واقعی رخ داده استفاده گردید. مقایسه آن­ها نشان می­دهد که نرخ بدست آمده منطبق با مقادیر فرونشست رخ داده می­باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigation of land subsidence using radar interferometry technique (Case study: Semnan plain)

نویسندگان [English]

  • Leyla Helali 1
  • Rahim Bagheri 2
  • Aliakbar Momeni 2
1 Ph.D. student in Hydrogeology, Faculty of Earth Sciences Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran.
2 Associated Professor, Faculty of Earth Sciences, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran.
چکیده [English]

The increase in population and excessive extraction of groundwater for agricultural and industrial purposes has reduced the groundwater level and is one of the causes of subsidence in this region. In this research, using radar interferometry method, subsidence areas in Semnan Plain were evaluated. In the first stage, Sentinel-1 satellite images were obtained in 2014 and 2021, and for processing radar images, and SNAP software is used to process radar images. According to the obtained results, the maximum subsidence rate of 6 cm was obtained for the studied period in two zones including the central part of the plain and south-southeast of Semnan and the second zone in the southwest of the plain and south of Sufi Abad village. In the next step, using the information collected from 23 piezometric wells of the plain, the iso-drawdown map of the seven-year period was drawn and analyzed. The minimum water level drop during the 7-year period is 0.15 meters in the Jafarabad piezometer and the maximum is 8.4 meters in the Afaghane town piezometer. Also, in order to evaluate the subsidence map obtained by the radar interferometry method, a subsidence potential map was prepared using two weighted layers, including an iso-drawdown map and the potential subsidence layers. Comparing these two maps shows that they have a good match with each other. Also, morphological evidence such as the growth value of the piezometer case hole was used to evaluate the subsidence rate obtained with the actual subsidence amount that occurred. Their comparison shows that the obtained rate is consistent with the subsidence values.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Groundwater
  • Interferometry
  • Semnan Plain
  • Subsidence

مراجع

آمیغ پی، م.، عربی، س.، طالبی، ع.، جمور، ج.، 1386. بررسی مناطق فرونشـست ایران بر اسـاس داده­های ترازیابی. همایش ژئوماتیک، اردیبهشت ماه 86، تهران، ایران.
اکبری اریمی، ح.، مومنی، ع.، خراسانی، ا.، 1398. بررسی فرونشست دشت سمنان ناشی از برداشت آب زیرزمینی. یافته­های نوین زمین­شناسی کاربردی، (26): 97-98.
اسدی، م.، گنجائیان، ح.، جاودانی، م.، قادری حسب، م.، 1400. ارزیابی ارتباط بین عوامل طبیعی و میزان فرونشست در دشت ایوانکی با استفاده از تصاویر رادار. هیدروژئولوژی، 6(1): 13-22.
چترسیماب، ز.، آل شیخ، ع.، وثوقی، ب.، بهزادی، س.، مدیری، م.، 1399. بررسی تأثیر جنس آبخوان و افت تراز آب زیرزمینی در میزان فرونشست با استفاده از تکنیک تداخل­سنجی راداری و داده­های صحرایی ( مطالعه موردی: حوزه آبخوان تهران-کرج-شهریار). زمین ­شناسی کاربردی پیشرفته، 1(4): 683-689.
حسینی میلانی، م.، 1373. اضافه برداشت از منابع آب زیرزمینی و اثرات آن، مجموعه مقالات کنفرانس ملی منابع آب زیرزمینی سیرجان، 91-98.
رحمانی، غ.، چیت­سازان، م.، غفوری، ح.، 1401. تهیه نقشه آسیب­پذیری فرونشست زمین با استفاده از مدل WALPSRFT و روش تحلیل سلسله مراتبی- فازی (مطالعه موردی: دشت دامنه- داران در غرب استان اصفهان). هیدروژئولوژی، 7(1): 131-150.
شفیعی، ن.، گلی مختاری، ل.، امیر احمدی، ا.، زندی، ر.، 1399. بررسی فرونشست آبخوان دشت نورآباد با استفاده از روش تداخل­سنجی راداری. پژوهش­های ژئومورفولوژی کمّی، 4(8): 93-111.
شریفی­کیا، م.، 1391. تعیین میزان و دامنه فرونشست زمین به کمک روش تداخل­سنجی راداری (D-InSAR) در دشت نوق-بهرمان. مجله برنامه ریزی و آمایش فضا، 16(3): 55-77.
صدری­کیا، م.، 1401. پایش فرونشست زمین با تحلیل سری زمانی پراکنش­گر­های دائمی و تغییرات تراز آب زیرزمینی (مطالعه موردی: دشت سراب). تحقیقات منابع آب ایران، 18(2): 1-18.
زندی، ر.، فرزین کیا، ر.، شفیعی، ن.، 1398. فرونشست زمین و تداخل­سنجی راداری. چاپ اول، انتشارات ماهواره، تهران، 146ص.
محمد علیزاده رفیع، ب.، 1387. اصلاح خاک­های رمبنده به روش تزریق (مطالعه موردی راه آهن سمنان-تهران). پایان نامه کارشناسی ارشد خاک و پی، گروه عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بین المللی امام خمینی قزوین، 122 ص.
دوست محمدیان، ا.، 1397. بررسی تغییرات کمی و کیفی آب­های زیرزمینی (مطالعه موردی: دشت سمنان). پایان­نامه کارشناسی ارشد، رشته بیابان­زدایی دانشکده کویر شناسی، دانشگاه سمنان، 75 ص.
دلارام، ر.، فتوحی، ص.، حمیدیان پور، م.، سالاری، م.، ۱۴۰۳. بررسی میزان فرونشست در محدوده‌­ای از دشت مشهد- توس با استفاده از تکنیک DInsar. تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 72: 361-377.
قربانی محمدآبادی، ص.، نژاد حسینی، ر.، گنجائیان، ح.، 1402. تحلیل عوامل مؤثر در وقوع فرونشست دست قهاوند با استفاده از تصاویر راداری و ماهواره­ای. جغرافیا و روابط انسانی، 20: 542-553.
Alipour, S., Motgah, M., Sharifi, M.A., Walter, T.R., 2008. InSAR time series investigation of land subsidence due to groundwater overexploitation in Tehran, Iran. Second Workshop on Use of Remote Sensing Techniques for Monitoring Volcanoes and Seismogenic Areas, 1: 1–5.  
Asadzadeh, F., Kaki, M., Shakiba, S., Raei, B., 2016. Impact of drought on groundwater quality and groundwater level in Qorveh-Chardoli Plain. Water Resources Research, 12(3): 153-165.
Agustan, A., Sulaiman, A., Ito, A., 2016. Measuring Deformation in Jakarta through Long Term Synthetic Aperture Radar (SAR) Data Analysis. 2nd International Conference of Indonesian Society for Remote Sensing (ICOIRS).  
Conway, B.D., 2015. Land subsidence and earth fissures in south-central and southern Arizona. USA. Hydrogeology Journal, 24: 649–655.
Chatterjee, R.S., Shailaja Thapa, K.B., Singh, G., Varunakumar, E., Raju, V.R., 2015. Detecting mapping and monitoring of land subsidence in Jharia Coal field, Jharkhand, India by space borne differential interferometric SAR, GPS and precision levelling techniques. Journal of Earth System Science, 124(6): 1359-1376.  
ElGharbawi, T., 2023. Monitoring land subsidence in Egypt’s northern west coast using interferometric synthetic aperture radar. Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 1: 2-7.  
Ferretti, A., Prati, C., Rocca, F., 2007. Permanent scatterers in SAR interferometry. IEEE Transactions on geoscience and remote sensing, 39(1): 8-20.  
Gabriel, A.K., Goldstein, R.M., 1988. Crossed orbit interferometry: theory and experimental results from SIRB. International Journal of Remote Sensing, 9(5): 857-872.  
Hakim, W.L.; Achmad, A.R.; Eom, J., Lee, C-W., 2020. Land subsidence measurement in Jakarta coastal area using time series interferometry with Sentinel-1 SAR data. In: Jung, H.S.; Lee, S.; Ryu, J.H., and Cui, T. (eds.), Advances in Geospatial Research of Coastal Environments. Journal of Coastal Research, Special, 102: 75-81.  
Imamoglu, M., Blik Sanli, F., Cakir, Z., Kahramn, F., 2022. Rapid ground subsidence in the Küçük Menderes Graben (W. Turkey) captured by Sentinel-1 SAR data. Environmental Warth Sciences, 81(221).  
Jelini, M., Sepehr, A., Lashkaripoor, A.R., Rashki, A.R., 2017. Morphometric correlation of land subsidence related fissures and edaphic variability over Neyshabour Plain. Quantitative Geomorphological Research, 20: 59-75.  
Moarefvand, P., Shamsadin Saeid, M., 2013. The Effect of Surface Loading on Wastewater Pipes in Different Implementation Methods. Journal of Analytical and Numerical Methods in Mining Engineering, 5: 1-10.
Poland, J.F., 1981. The occurrence and control of land subsidence due to groundwater withdrawal with special reference to the San Joaqui n and Santa Clara Valleys, California. PhD Dissertation, Stanford University, Palo Alto, California.
Qiao, X., Chu, T., Tissot, P., Seneca, S., 2023. Sentinel-1 InSAR-derived land subsidence assessment along the Texas Gulf Coast. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 125.  
Rafiei, F., Gharechelou, S., Golian, S., Johnson, B.A., 2022. Aquifer and Land Subsidence Interaction Assessment Using Sentinel-1 Data and Din SAR. Technique, Geo- Information, 11(9): 495.  
Riley, F.S., (1998). Mechanics of aquifer systems-The scientific legacy of Joseph F. Poland, in Borchers, J., ed., Land Subsidence-Case Studies and Current Research: Proceedings of the Dr. Joseph F. Poland Symposium on Land Subsidence, Association of Engineering Geologists Special Publication, 8: 13–27.
Sowter, A., Bin Che Amat, M., Cigna, F., Marsh, S., Athab, A., Ashammari, L., 2016. Mexico City land subsidence in 2014–2015 with Sentinel-1 IW TOPS:Results using the Intermittent SBAS (ISBAS) technique. Applied Earth Observation and Geoinformation, 52: 230–242.  
Thomas, R., Marquez, Y., Lopez-Sanchez, M., Delgado, J., Blanco, P., Mallorqui, S., Monica, M., Gerardo, H., Joaquin, M., 2005. Mapping ground subsidence induced by aquifer overexploitation using advanced differential SAR interferometry: Vega Media of Segura River (SE Spain) case study, Remote Sensing of Environment, 98: 269-283.  
Zhu, C., Wu, W., Motagh, M., Zhang, L., Jiang, Z., Long, S., 2020. Assessments of land subsidence along the Rizhao–Lankao high-speed railway at Heze, China, between 2015 and 2019 with Sentinel-1 data, Nat. Hazards Earth System Sci, 20: 3399–3411.  
Waltham, A-C., 1989. Ground subsidence. Blackie & Son Ltd, 202 p.
هیدروژئولوژی
دوره 9، شماره 1
ناشر
شهریور 1403
صفحه 72-86

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار