ارزیابی پتانسیل فرونشست زمین در آبخوان هومند -آبسرد با استفاده از روشهای سنجش از دور و ارتباط آن با برداشت آبهای زیرزمینی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار دانشکده زمین شناسی، دانشکدگان علوم، دانشگاه تهران، تهران، ایران.

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد آب زمین شناسی، دانشکده زمین شناسی، دانشکدگان علوم، دانشگاه تهران، تهران، ایران.

10.22034/hydro.2024.60463.1312

چکیده

در این تحقیق فرونشست دشت هومند-آبسرد و عوامل مؤثر بر آن بررسی شده است. برای اندازه­گیری میزان فرونشست دشت هومند-آبسرد از تصاویر راداری ماهواره سنتینل 1 در بازه زمانی 2014-2019 استفاده گردید. جهت تفسیر و پردازش تصاویر ماهواره­ای از تکنیک DinSAR در پکیج LiCSBAS که یک پکیج پردازش تصاویر و قابل اجرا در نرم افزار پایتون می­باشد، استفاده گردید. نرخ فرونشست بدست آمده برای آبخوان مورد نظر از حداقل صفر تا 11 میلی­متر در سال متغیر می­باشد. در ادامه جهت بررسی عوامل مؤثر بر فرونشست و تعیین پتانسیل فرونشست آبخوان اقدام به ساخت لایه­های اطلاعاتی در نرم افزار GIS گردید. با بررسی­های کارشناسی و اطلاعات جمع آوری شده، تعداد 9 لایه اطلاعاتی از عوامل مؤثر بر فرونشست شامل میزان برداشت آب از آبخوان، افت تجمعی سطح آب زیرزمینی، تخلخل، ضریب فشردگی آبخوان، ضخامت آبخوان، فاصله از رودخانه، ضخامت منطقه وادوز، کاربری اراضی و تغییرات تنش مؤثر در محیط GIS به صورت رستر تهیه و وزن دهی گردیدند. سپس تلفیق لایه­ها با وزن­های تعیین شده به روش همپوشانی وزنی انجام شد و شاخص پتانسیل فرونشست به صورت یک نقشه تهیه گردید. جهت صحت سنجی نقشه به دست آمده، میزان فرونشست اندازه­گیری شده به روش DinSAR و پتانسیل فرونشست در محل پیزومترها مقایسه گردید و همبستگی بالایی R= 0.91)) بین دو نقشه به دست آمد. همچنین نتایج نشان داد که بیشترین میزان فرونشست در بخش­های مرکزی که بیشترین برداشت و افت آب زیرزمینی را دارد و کمترین میزان فرونشست هم در بخش­های شمالی دشت اتفاق افتاده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of land subsidence potential in Humand-Absard aquifer using remote sensing methods and its relationship with groundwater abstraction

نویسندگان [English]

  • Elham Fijani 1
  • Parastoo Zarei 2
1 Associate Professor, School of Geology, College of Science, University of Tehran, Tehran, Iran.
2 MSc of Hydrogeology, School of Geology, College of Science, University of Tehran, Tehran, Iran.
چکیده [English]

In this research, the subsidence of the Humand-Absard plain and the factors affecting it have been investigated. Sentinel-1 satellite radar images were used to measure the amount of subsidence in the Humand-Absard plain during the period from 2014 to 2019. To interpret and process the satellite images, the DinSAR technique was employed using the LiCSBAS package, which is an image processing tool that can be implemented in Python software. The subsidence rate obtained for the aquifer varied from 0 to 11 mm per year. Next, to investigate the factors affecting subsidence and determine the aquifer's subsidence potential, information layers were created using GIS software. Based on expert assessments and collected data, nine layers of information on the factors influencing subsidence were prepared and weighted in the GIS environment. These factors included the amount of water abstraction from the aquifer, cumulative drawdown in groundwater levels, porosity, compressibility of the aquifer, aquifer thickness, distance from the river, thickness of the vadose zone, land use, and changes in effective stress. The combination of the layers, along with the assigned weights, was performed using the weighted overlay method to create a subsidence potential index map. To verify the accuracy of the generated map, the subsidence measured by the DinSAR method was compared with the subsidence potential at the locations of the piezometers, resulting in a high correlation (R = 0.91) between the two maps. The results also indicated that the highest subsidence occurred in the central parts of the plain, where groundwater abstraction and drawdown were greatest, while the lowest subsidence was observed in the northern regions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Humand-Absard plain
  • LiCSBAS
  • Sentinel 1
  • Subsidence
  • Weighted overlay
ابراهیمی، ش.، رضایی، الف.، موسوی، ز.، 1403. بررسی فرونشست آبخوان دشت عباس ایلام در دو دوره افت و خیز تراز آب زیرزمینی به کمک تکنیک تداخل‌سنجی راداری. نشریه هیدروژئولوژی.
آمیغ پی، م.، عربی، س.، و طالبی، ع.، 1389. بررسی فرونشست یزد با استفاده از روش تداخل سنجی راداری و ترازیابی دقیق. علوم زمین، 20(77)، 157-164.
زارعی، پ.، 1401. ارزیابی پتانسیل فرونشست زمین در آبخوان هومند-آبسرد با استفاده از روش­های سنجش از دور و ارتباط آن با برداشت آب­های زیرزمینی. پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشکده زمین شناسی، دانشکدگان علوم، دانشگاه تهران.
شریفی کیا، م.ر.، 1391. بررسی و تعیین میزان و دامنه فرونشست زمین به کمک روش تداخل سنجی تفاضلی راداری DinSAR در دشت نوق – بهرمان. برنامه­ریزی و آمایش فضا، دوره شانزدهم، شماره 3 (پیاپی 77).
لشکری پور غ.، غفوری م.، کاظمی گلیان، ر.، دم شناس، م.، 1386. نشست زمین در اثر افت آب­های زیرزمینی در دشت نیشابور. پنجمین همایش زمین شناسی مهندسی و محیط زیست ایران.
محمدزاده، ح.، 1396. مکانیزم ذخیره و رها شدن آب در آبخوان و تأثیر آن بر افزایش تنش مؤثر و نشست زمین. همایش زمین شناسی مهندسی و زیست محیطی شهر مشهد، دانشگاه فردوسی مشهد.
مهندسین مشاور آساراب، 1396. مطالعات بهنگام سازی بیلان منابع آب محدوده­های مطالعاتی حوزه کویر مرکزی ایران.
هلالی، ل.، باقری، ر.، مومنی، ع.، 1403. بررسی فرونشست زمین با استفاده از روش تداخل‌سنجی راداری (مطالعه موردی: دشت سمنان). نشریه هیدروژئولوژی.
Arora, K., R., 2008. Soil Mechanics and Foundation Engineering (geotechnical Engineering). Standard Publishers. 953 p.
Chen, B., Gong, H., Chen, Y., Li, X., Zhou, C., Lei, K., Zhu, L., Duan, L., Zhao, X., 2020. Land subsidence and its relation with groundwater aquifers in Beijing Plain of China, Science of The Total Environment, 735, 139111.
Dinar, A., Esteban, E., Calvo, E., Herrera, G., Teatini, P., Tomás, R., Li, Y., Ezquerro, P., Albiac, J., 2021. We lose ground: Global assessment of land subsidence impact extent, Science of The Total Environment, 786. 147415.
Elliott, J., Walters, R., Wright, T., 2016. The role of space-based observation in understanding and responding to active tectonics and earthquakes. Nature Communications 7, 13844.
Esteban, E., Dinar, A., Calvo, E., Albiac, J., Calatrava, J., Herrera, G., Teatini, P., Tomás, R., Ezquerro, P., Li, Y., 2024. Modeling the optimal management of land subsidence due to aquifers overexploitation. Journal of Environmental Management, 349, 119333.
Galloway, D. L., Burbey, T. J., 2011. Review: Regional land subsidence accompanying groundwater extraction. Hydrogeol J 19, 1459–1486.
Wang, Y., Zhang, F., Liu, F., 2023. Thermo-hydro-mechanical (THM) coupled simulation of the land subsidence due to aquifer thermal energy storage (ATES) system in soft soils. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering.
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.
Zhou, X., Chang, N.-B., Li, S., 2009. Applications of SAR Interferometry in Earth and Environmental Science Research. Sensors, 9, 1876-1912.