دینامیک زمانی و ناهمگنی رفتار زمین‌شناسی فرونشست زمین در دشت ورامین با استفاده از سری زمانی InSAR

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه زمین‌شناسی معدنی و آب، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2 گروه زمین‌شناسی معدنی و آب، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران.

چکیده

دشت ورامین در جنوب شرق تهران با پدیده فرونشست زمین مواجه است که خسارات زیرساختی و کاهش ظرفیت ذخیره آبخوان را به دنبال داشته است. با وجود پهنه‌بندی‌های پیشین، تحلیل دینامیک زمانی فرونشست و تفاوت رفتاری آن در واحدهای زمین‌شناسی مختلف کمتر مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش، با استفاده از سری‌های زمانی ۱۰ ساله (1403-1393) حاصل از تداخل‌سنجی راداری (Sentinel 1, LiCSBAS) و مدل‌سازی ARIMA روی داده‌های ایستا شده (تفاضل مرتبه اول)، ساختار خودهمبستگی ۹ چاه مشاهده‌ای در بخش‌های مختلف آبخوان ورامین تحلیل شد. نتایج نشان داد که در ایستگاه‌های واقع در واحدهای ریزدانه رسی (مانند W 14 و W 03) میانگین فرونشست تجمعی ۱۰ ساله به ترتیب ۷۲۶ و ۴۷۳ میلی‌متر بوده و رفتار زمانی از نوع مدل خودرگرسیو (AR) با روند پایدار است. در مقابل، ایستگاه‌های واقع در واحدهای درشت‌دانه (W 06 و W 08) میانگین نرخ فرونشست کمتر از ۲۰۰ میلی‌متر داشته و رفتار تصادفی (میانگین متحرک خالص) فاقد روند معنادار از خود نشان دادند. آزمون لیونگ باکس کفایت مدل‌ها را تأیید کرد (p-value > 0.05). یافته اصلی این پژوهش آن است که دانه‌بندی رسوبات به ویژه ضخامت و پیوستگی لایه‌های رسی نقش تعیین‌کننده‌ای در نوع دینامیک فرونشست (رونددار در مقابل تصادفی) دارد و صرفا افت سطح آب زیرزمینی بدون حضور لایه‌های رسی کافی، منجر به فرونشست قابل توجه نمی‌شود. این نتیجه لزوم پهنه‌بندی ریسک بر اساس جنس رسوبات، نه فقط نرخ فرونشست، را در مدیریت آبخوان‌های آبرفتی آشکار می‌سازد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Temporal dynamics and heterogeneity of geological behavior of land subsidence in Varamin plain using InSAR time series

نویسندگان [English]

  • Mohammad Kaveh Cholcheh 1
  • Hamid Reza Nassery 2
  • Farshad Alijani 2
1 Department of Mineral and Groundwater Resources, Faculty of Earth Sciences, Shahid Beheshti University Tehran, Tehran, Iran.
2 Department of Mineral and and Groundwater Resources, Faculty of Earth Sciences, Shahid Beheshti University Tehran, Tehran, Iran.
چکیده [English]

The Varamin plain, located southeast of Tehran, is experiencing land subsidence, leading to infrastructure damage and reduced aquifer storage capacity. Despite previous zonation studies, the temporal dynamics of subsidence and its differential behavior across various geological units have received less attention. In this study, using 10-year time series (2014–2024) derived from radar interferometry (Sentinel‑1, LiCSBAS) and ARIMA modeling on stationary data (first‑order differencing), the autocorrelation structure of nine observation wells in different parts of the Varamin aquifer was analyzed. The results showed that in stations located within fine‑grained clay units (e.g., W-14 and W-03), the mean 10‑year cumulative subsidence rates were 726 mm and 473 mm, respectively, and the temporal behavior followed an autoregressive (AR) model with a stable trend. In contrast, stations in coarse‑grained units (W-06 and W-08) exhibited mean subsidence rates of less than 200 mm and showed purely random (moving average) behavior without a significant trend. The Ljung–Box test confirmed the adequacy of the models (p‑value > 0.05). The main finding of this study is that sediment grain size, particularly the thickness and continuity of clay layers, plays a decisive role in the type of subsidence dynamics (trending vs. random), and that groundwater level decline alone, without sufficient clay layers, does not lead to significant subsidence. This result highlights the need for risk zoning based on sediment type, not only on subsidence rates, in the management of alluvial aquifers.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Time series
  • autocorrelation
  • subsidence
  • Varamin
  • LiCSBAS