ارزیابی رفتار متقابل آبخوان با فرونشست زمین و ارتباط آن با سطح آب زیرزمینی و تغییرات پوشش گیاهی با استفاده از تکنیک تداخل‌سنجی تفاضلی راداری

محورهای موضوعی : برنامه های کاربردی در مدیریت منابع آب

فاطمه رفیعی ¹ , سعید قره چلو ² , سعید گلیان ³

1 - کارشناسی ارشد مهندسی و مدیریت منابع آب، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران
2 - استادیار گروه ژیوتکنیک-راه و نقشه برداری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود
3 - دانشیار، گروه مهندسی آب و محیط زیست، دانشکده مهندسی عمران ، دانشگاه صنعتی شاهرود ، شاهرود ، ایران

تاریخ دریافت : 1400/10/25 تاریخ پذیرش : 1400/11/27 تاریخ انتشار : 1402/01/01

کلید واژه: فرونشست, آب‌های زیرزمینی, تداخل سنجی تفاضلی راداری, رفتار متقابل آبخوان, سنتینل-1,

چکیده مقاله :

تغییرات اقلیمی جهانی و رشد جمعیت، منجر به افزایش تقاضای آب‌ به‌عنوان منبعی اساسی برای آب‌های شیرین شده است. خطر فرونشست زمین به دلیل پمپاژ آب‌های زیرزمینی و افت سطح آب ازجمله خطرات زیست‌محیطی است که خسارات زیادی به جوامع وارد می‌کند. این تحقیق در دشت سملقان یکی از دشت‌های کشاورزی در استان خراسان شمالی به‌صورت موردی انجام‌شده است که بر اساس اطلاعات شرکت آب منطقه‌ای این استان، بیشترین منابع آب زیرزمینی از چاه‌های عمیق این دشت استخراج‌شده و در شرایط بحرانی قرار دارد. در این مطالعه به‌منظور بررسی فرونشست زمین در اثر افت آب‌های زیرزمینی از تکنیک تداخل سنجی تفاضلی راداری از داده‌های پایین گذر ماهواره‌ی Sentinel-1 در بازهی ۲۰۲۰-۲۰۱۴ استفاده شد. همچنین رفتار متقابل آبخوان با فرونشست دشت مورد بررسی قرار گرفت و علاوه بر آن برای پایش تغییرات پوشش گیاهی در دوره فرونشست از داده‌های ماهواره لندست-8 در دشت سملقان استفاده شد. با استفاده از داده چاه‌های پیزومتری دشت نقشه‌های هم افت آب زیرزمینی با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی تهیه‌شده و ارتباط افت سطح آب زیرزمینی با فرونشست تحلیل گردید. نقشه‌های تولید شده نشان‌دهنده ارتباط مستقیم افت آب با فرونشست در آبخوان سملقان در بازه زمانی موردمطالعه بود. حداکثر فرونشست در این دشت در سال 2019 مقدار بیشینهی 34 سانتی‌متر داشته و حداقل 18 سانتی‌متر در سال‌های 2015 و 2018 برآورد شد. درنهایت ارتباط افت سطح آب زیرزمینی با فرونشست منطقه موردمطالعه قرار گرفت و رفتار آبخوان بررسی شد. نتایج نشان‌دهنده‌ی رفتار الاستیک زمین در آبخوان سملقان و اطراف شهرستان چمن بید بود. همچنین با پردازش تصاویر لندست- ۸ ارتباط زمانی-مکانی تغییرات پوشش گیاهی با فرونشست مطالعه شد. بررسی نتایج نشان‌دهندهی تخریب پوشش گیاهی به میزان ۵.۹٪ در مناطقی از دشت که تماما با افت سطح آب‌های زیرزمینی مواجه بوده و در پی آن فرونشست در منطقه رخ داده و همبستگی زمانی-مکانی بالایی را آشکار ساخت

چکیده انگلیسی:

Global climate change and overpopulation increased the need for groundwater resources. Land subsidence due to groundwater extraction and water depletion is one of the environmental hazards that threatens the communities. This research has been done as a case study in Semalghan plain, one of the agricultural plains in North Khorasan province. According to the information of the Regional Water Organization of this province, most of the groundwater resources have been extracted from the deep wells of this plain and groundwater resources are in a critical situation. In this study, to investigate land subsidence due to groundwater depletion in Semalghan plain radar differential interferometry technique of Sentinel-1 satellite Descending data from 2014 to 2020 have been produced and analyzed. Also, to monitor vegetation changes Landsat-8 satellite images and study of aquifer interaction behavior was applied. Groundwater depletion maps have been produced using GIS and piezometric data of plain, and their relationship with subsidence was assessed. The result maps showed a direct relationship between water table head fall and subsidence in the Semalghan aquifer during the study period. The maximum subsidence which occurred in this plain in 2019 is equal to 34 cm and a minimum of 18 cm in 2015 and 2018 respectively. Finally, the relationship between groundwater level decline and land subsidence was studied and the behavior of the aquifer was investigated. The results showed the elastic behavior over the Semalghan aquifer and around Chamanbid city. Furthermore, by processing Landsat-8 images from 2015 to 2020, the temporal-spatial relationship of vegetation changes with subsidence was studied. The results showed that the destruction of vegetation has occurred by 5.9% in some areas in the plain due to groundwater level decline which has occurred all over the plain and subsidence in the region and revealed a high temporal-spatial correlation.