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

Document Type : Research paper

Authors

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.

Abstract

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.

Keywords

Main Subjects

References

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.
Hydrogeology
Volume 9, Issue 1
Publisher
June 2024
Pages 1-15

Files

Share

How to cite

Statistics