گستره آبخوان تحت‌فشار زنجانرود و ارتباط آن با منابع آب سطحی: تداخل‎سنجی راداری و هیدروژئولوژی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده علوم زمین، دانشگاه تحصیلات تکمیلی علوم پایه زنجان، زنجان، ایران.

2 دانشکده علوم زمین- دانشگاه تحصیلات تکمیلی علوم پایه زنجان، زنجان، ایران

3 گروه مطالعات منابع آب، شرکت آب منطقه‌ای استان زنجان، زنجان، ایران.

10.22034/hydro.2024.59056.1307

چکیده

اخیرا چندین چاه عمیق در انتهای حوضه آبگیر زنجانرود، تشکیل شده از مارن‎های ضخیم، حفر گردیده که به­طور تصادفی به یک آبخوان تحت فشار برخورد نموده‌اند. برای تعیین گستره این آبخوان عمیق، و ارزیابی ارتباط هیدرولیکی آن با آب‎های جوی و منابع آب سطحی، این تحقیق از تلفیق تداخل‎سنجی راداری، لاگ‌ لیتولوژی، هیدروشیمی و ایزوتوپ‎های پایدار منابع آبی منطقه به همراه بارش ارتفاعات استفاده می‌برد. ابتدا، تصاویر ماهواره Sentinel-1 در بازه زمانی 2017 تا 2022 پردازش و سپس میدان سرعت متوسط در منطقه در راستای خط دید ماهواره با روش آنالیز سری زمانی خط مبنای کوتاه محاسبه شده است. در عمل یک رابطه مستقیم بین نوسانات فشار هیدرواستاتیک آبخوان تحت فشار و تغییرات ضخامت آبخوان و به تبع نوسانات تراز ارتفاعی زمین وجود دارد. بنابراین، نقشه بزرگای فصلی نوسانات تراز ارتفاعی زمین حاصل از تداخل‎سنجی راداری به خوبی گستره آبخوان تحت فشار زنجانرود (135 کیلومتر مربع) را به نمایش درآورد، به‌نحوی که با شواهد هیدروژئولوژیکی و زمین‌شناسی منطقه نیز همخوان است. نتایج هیدروشیمیایی و ایزوتوپ‎های پایدار منابع آبی منطقه بیانگر ارتباط آبخوان تحت فشار با سیستم هیدرولوژی کنونی است. اما منشا آن متفاوت از رودخانه زنجانرود و آبخوان آزاد سطحی است. در مقابل، منشا احتمالی آن به دامنه‎های ارتفاعات شمال شرقی منطقه نسبت داده می‏شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Zanjanrood confined aquifer extent and its hydraulic connection with surface water and the shallow aquifer: Insights from InSAR and hydrogeology

نویسندگان [English]

  • Zeinab Tooshe 1
  • Abolfazl Rezaei 2
  • Zahra Mousavi 1
  • Meysam Amiri 1
  • Fatemeh Einlou 3
1 M.Sc., Department of Earth Sciences, Institute for Advanced Studies in Basic Sciences (IASBS), Zanjan 45137–66731, Iran
2 Faculty of Earth Sciences, Institute for Advanced Studies in Basic Sciences (IASBS), Zanjan, Iran
3 Basic Studies Department, Zanjan Regional Water Authority, Zanjan, Iran
چکیده [English]

Recently, several deep wells have been accidentally intersected with a confined aquifer located at the downstream end of the Zanjanrood watershed, characterized by the presence of thick marl units. To determine the extent of this deep aquifer and assess its hydraulic connection with shallow unconfined aquifer and surface water bodies, this investigation utilizes a comprehensive approach that combines InSAR, lithology logs, hydrochemistry, and stable isotopes collected from regional water supplies, in addition to stable isotopes data from precipitation. The initial step involved the processing of Sentinel-1 satellite images spanning 2017 to 2022, and the calculation of ground displacement patterns within the region using a time-series analysis technique based on the short baseline method. Capitalizing on the direct correlation between fluctuations in hydraulic head within the confined aquifer and variations in aquifer thickness, subsequently resulting in surface land deformations, the map displaying the seasonal amplitude of land displacement obtained through InSAR are used as an effective tool to delineate the boundaries of the Zanjanrood confined aquifer (135 km2), aligns well with hydrogeological evidence and the geological characteristics of the region. The results from hydrochemical and stable isotope analyses collectively indicate a connection between the confined aquifer and the contemporary hydrological system. However, its origin diverges from that of the shallow unconfined aquifer and Zanjanrood river while its potential source attributed to the highlands to the northeast of the area.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hydrochemistry
  • InSAR
  • Stable isotopes
  • Zanjanrood confined aquifer

مراجع

محمدزاده، ح.، اسکندری، ع.، 1397. استفاده از تکنیک های هیدروژئوشیمیایی و ایزوتوپی به منظور فهم بهتر ویژگی های منابع آبی مهم محدوده های مطالعاتی پاوه و جوانرود، استان کرمانشاه. هیدروژئولوژی، 3 (1): 98-80.‎
مهندسین مشاور کنکاش عمران.، 1394. مطالعات بهنگام سازی بیلان منابع آب حوزه آبریز سفیدرود بزرگ مختوم به سال آبی 89. جلـد پنجم ـ ارزیابی منابع آب، ضمیمه شماره 4: بیلان منابع آب محدوده مطالعاتی زنجان.
مرکز ملی آمار، 1395. درگاه ملی آمار، https://www.amar.org.ir.
هادیپور هفشجانی، ز.، ناصری، م.ر.، علیجانی، ف.، 1397. فرآیندهای هیدروژئوشیمی آبخوان کوهدشت. هیدروژئولوژی،  3 (1): 32-64.
 Berardino, P., Fornaro, G., Lanari, R., Sansosti, E., 2002. A new algorithm for surface deformation monitoring based on small baseline differential SAR interferograms. IEEE transactions on geoscience and remote sensing, 40: 2375-2383.
Calderhead, A. I., Therrien, R., Rivera, A., Martel, R., Garfias, J., 2011. Simulating pumping-induced regional land subsidence with the use of InSAR and field data in the Toluca Valley, Mexico. Advances in Water Resources, 34(1): 83-97.
Castellazzi, P., Martel, R., Rivera, A., Huang, J., Pavlic, G., Calderhead, A.I., Chaussard, E., Garfias, J. Salas, J., 2016. Groundwater depletion in Central Mexico: Use of GRACE and InSAR to support water resources management. Water resources research, 52(8): 5985-6003.
Chen, J., Knight, R., Zebker, H.A., Schreüder, W.A., 2016. Confined aquifer head measurements and storage properties in the San Luis Valley, Colorado, from spaceborne InSAR observations. Water Resources Research, 52: 3623-3636.
Hanssen, R.F., 2001. Radar Interferometry: Data Interpretation and Error Analysis. Springer Science & Business Media: 1-308.
Hoffmann, J., Galloway, D.L., Zebker, H.A., 2003. Inverse modeling of interbed storage parameters using land subsidence observations, Antelope Valley, California. Water Resources Research, 39.
Jiang L., Bai L., Zhao Y., Cao G., Wang H., Sun Q., 2018. Combining InSAR and hydraulic head measurements to estimate aquifer parameters and storage variations of confined aquifer system in Cangzhou, North China plain. Water resources research, 54(10): 8234–8252.
Galloway, D.L., Hudnut, K.W., Ingebritse, 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 resources research, 34(10): 2573–2585.
Sabeti, H., Pourmina, A., Rezaei, A., Tayfehrostami, A., Einlou, F., Nankali, H., 2023. Discovering confined zones and land deformation characteristics across an aquifer system in Iran using GNSS and InSAR techniques. Hydrogeology Journal, 31(8): 2061-2076.
Mirzadeh, S. M. J., Jin, S., Chaussard, E., Bürgmann, R., Rezaei, A., Ghotbi, S., Braun, A., 2023. Transition and Drivers of Elastic to Inelastic Deformation in the Abarkuh Plain from InSAR Multi‐Sensor Time Series and Hydrogeological Data. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, e2023JB026430.
Rezaei, A., Mousavi, Z., 2019. Characterization of land deformation, hydraulic head, and aquifer properties of the Gorgan confined aquifer, Iran, from InSAR observations. Journal of Hydrology, 579: 124196.
Rezaei, A., 2018. Comments on “Quantifying groundwater exploitation induced subsidence in the Rafsanjan plain, southeastern Iran, using InSAR time-series and in situ measurements” by Motagh, M., Shamshiri, R., Haghighi, MH, Wetzel, HU, Akbari, B., Nahavandchi, H., ...  and Arabi, S. [Engineering Geology, 218 (2017), 134-- 151]. Engineering Geology, 246: 417-419.
Riley, F.S., 1969. Analysis of borehole extensometer data from central California. Land subsidence, 2: 423-431.
Shahbazi, S., Mousavi, Z., Rezaei, A., 2022. Constraints on the hydrogeological properties and land subsidence through GNSS and InSAR measurements and well data in Salmas plain, northwest of Urmia Lake, Iran. Hydrogeology Journal, 30(2): 533-555.
Smith, R.G., Knight, R., Chen, J., Reeves, J.A., Zebker, H.A., Farr, T., Liu, Z., 2017. Estimating the permanent loss of groundwater storage in the southern S an J oaquin V alley, C alifornia. Water Resources
Research, 53: 2133-2148.
هیدروژئولوژی
دوره 8، شماره 2
ناشر
اسفند 1402
صفحه 80-93

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار