بررسی روند توسعه فرونشست دشت مشهد- چناران با استفاده از تصاویر راداری سنتینل -1 و ارتباط آن با افت سطح آب زیرزمینی

الموضوعات :

جواد دولتی ¹ , غلامرضا لشکری پور ² , ناصر حافظی مقدس ³ , یاسر مقصودی ⁴

1 - گروه زمین شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
2 - گروه زمین شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
3 - استادگروه زمین شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
4 - دانشیار گروه فتوگرامتری و سنجش از دور، دانشکده مهندسی ژئودزی و ژئوماتیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی تهران

تاريخ الإرسال : 07 الجمعة , رمضان, 1443 تاريخ التأكيد : 03 الخميس , ذو القعدة, 1443 تاريخ الإصدار : 16 الخميس , رجب, 1446

الکلمات المفتاحية: ضریب همبستگی, تداخل سنجی راداری, آب زیرزمینی, فرونشست زمین, دشت مشهد-چناران,

ملخص المقالة :

بهره‌برداری گسترده از منابع آب زیرزمینی در آبخوان مشهد- چناران در 50 سال گذشته (1400-1350) منجر به افت شدید سطح آب زیرزمینی شده است. آثار منفی فرونشست ناشی از توسعه شدید منابع آب زیرزمینی از اواخر دهه 1360در برخی نقاط دشت بروز کرده و در سال‌های اخیر کل دشت را درگرفته است. در این تحقیق فرونشست دشت مشهد -چناران با استفاده از داده ماهواره‌ راداری سنتینل-1 بین سال‌های 1393تا 1399 با استفاده از تکنیک تداخل سنجی سری زمانی به روش طول خط مبنای کوتاه (SBAS)بررسی‌شده است. بررسی نقشه‌های فرونشست تهیه‌شده نشان می‌دهد که سه ناحیه فرونشستی در جنوب شرق شهر مشهد، شمال غرب شهر مشهد و شمال غرب دشت وجود دارد. حداکثر نرخ نشست سالانه در ناحیه دو فرونشستی در شمال غرب شهر مشهد برابر19 سانتی‌متر در سال بوده و در دو ناحیه فرونشستی 1 و 3 به ترتیب 9/8 و 1/12 سانتی‌متر در سال است. نتایج نرخ سری زمانی برآورد شده با استفاده از پردازش تصاویر راداری در محل ایستگاه‌های GPS گلمکان و نیروگاه توس با مقادیر اندازه‌گیری شده واقعی نشان‌دهنده انطباق بالای این دو سری زمانی باهم است. انطباق منحنی‌های هم افت 30 ساله سطح آب زیرزمینی و نقشه فرونشست نشان می‎دهد که زون‌های فرونشست سه‌گانه منطبق بر مناطق دارای افت سطح آب زیرزمینی بیش از 30 متر است. همچنین برای بررسی ارتباط فرونشست و افت سطح آب زیرزمینی، با استفاده از داده های سطح آب زیرزمینی و فرونشست در محل چاه‌های مشاهده‌ای منتخب ضرایب همبستگی و تعیین برای هر چاه محاسبه‌شده است. بر اساس بررسی ضرایب همبستگی به‌دست‌آمده چاه‌های انتخابی به دو گروه دارای ضریب همبستگی بیش از 8/0(75 درصد چاه‌ها ) و بین 46/0 تا 08/0تقسیم می‌شوند که نشان‌دهنده وجود رابطه همبستگی بسیار قوی و قوی بین نرخ فرونشست – افت سطح آب زیرزمینی در اغلب چاه‌های مشاهده‌ای است.

المصادر:

1. Akbari V, Motagh M. 2011. Improved ground subsidence monitoring using small baseline SAR interferograms and a weighted least squares inversion algorithm. IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, 9(3): 437-441.
2. Anwari, M. and H. Noorollahian (2007). A new approach to subsidence of Mashhad plain. Geomatics Conference, National Cartographic Center of Iran(NCC):
3. Arjmand Sharif, M., Jafari, H. 2021. Estimation of Groundwater Recharge Lag Time in Mashhad-Chenaran Aquifer Using Cross-Correlation Method. Water and Soil, 35(4): 489-504. (In Persian).
4. Arjmand Sharif, M. and Jafari, H. 2022. "Groundwater Recharge Estimating in Mashhad-Chenaran Aquifer using water table fluctuations method (MRC algorithm)." Hydrogeology 6(2): 151-168.
5. Arvin A, Vahabzadeh G, Mousavi SR, Bakhtyari Kia M. 2019. (Arvin, Vahabzadeh et al. 2019). Journal of RS and GIS for Natural Resources, 10(3): 19-34. http://girs.iaubushehr.ac.ir/article_668468_en.html(In Persian).
6. Babaee, S., Mousavi, Z., Masoumi, Z., Malekshah, A.H., Roostaei, M., & Aflaki, M. 2020. Land subsidence from interferometric SAR and groundwater patterns in the Qazvin plain, Iran. International Journal of Remote Sensing, 41: 4780-4798
7. Berardino P, Fornaro G, Lanari R, Sansosti E.2002. A new algorithm for monitoring localized deformation phenomena based on small baseline differential SAR interferograms. IEEE Int Geosci Remote Sens Symp 2:2375–2383. doi: 10.1109/IGARSS.2002.1025900
8. Dehghani M, Valadan Zouj MJ, Saatchi S, Biggs J, Parsons B, Wright T.2009. Radar interferometry time series analysis of Mashhad subsidence. J Indian Soc Remote Sens., 37(1):147–156. https://doi.org/10.1007/s12524-009-0006-x
9. Dehghani M.2014. An Enhanced Algorithm based on Radar Interferometry for Monitoring Land Subsidence Caused by Over-Exploitation of Groundwater. jgit., 2 (2):61-73: http://jgit.kntu.ac.ir/ article-1-135-fa.html (In Persian).
10. Geological Survey of Iran.2018.The land subsidence study of Mashhad plain with InSAR: 80p. (In Persian).
11. Gharechelou, S., Akbari Ghoochani, H., Golian, S., Ganji, K.2021. Evaluation of land subsidence relationship with groundwater depletion using Sentinel-1 and ALOS-1 radar data (Case study: Mashhad plain). Journal of RS and GIS for Natural Resources, 12(3): 40-61(In Persian).

12. Hafezi Moghaddas N, Leo C, Rahimi B, Azadi A. 2018. Morpho-tectonics and Geoelectrical method applied to active faults characterization in South of Mashhad Plain, Northeast of Iran. Geopersia, 8(1): 13-26. doi:https://dx.doi.org/10.22059/geope.2017.230489.648312.
13. Haghshenas Haghighi M, Motagh M. 2019. Ground surface response to continuous compaction of aquifer system in Tehran, Iran: results from a long-term multi-sensor InSAR analysis. Remote Sens. Environ., 221:534–550
14. Khorasan Razavi Regional Water Authority. KRRWA.2015.Water Resources Budget of Ghareghum Basin .Vol. 7. Mashhad Sub basin,90 P. (In Persian).
15. Khorrami, M., Abrishami, S., Maghsoudi, Y.2020. Extreme subsidence in a populated city (Mashhad) detected by PSInSAR considering groundwater withdrawal and geotechnical properties. Sci Rep 10(1): 1-16., 11357. https://doi.org/10.1038/s41598-020-67989-1
16. Lashkaripoor G, Ghafoori M, Bagherpoor Moghadam B, Talebian S. 2007. Investigation of Groundwater Depletion on Land Subsidence case study. 1st International Applied Geological Congress May 2007, Mashhad, Iran.Vol 2:15-21 (In Persian).
17. Lashkaripour GR, Ghafoori M, Maddah MM. 2014. An investigation on the mechanism of land subsidence in the Northwest of Mashhad city, NE Iran. Journal of Biodiversity and Environmental Sciences (JBES),Vol, 5: 321-327.
18. IWRMC (Iran Water Resources Management Company).2021. The situation of the forbidden plains of the country Iran. Ministry of Energy, Iran,90 P. (In Persian).
19. Mahmoudpour, M., Khamehchiyan, M., Nikudel, M.R.,Ghassemi, M.R.2016. Numerical simulation and prediction of regional land subsidence caused by groundwater exploitation in the southwest plain of Tehran, Iran. Engineering Geology,201:6-28.
20. Mehrabi, A., Ghazanfarpour, H.2019. Monitoring Surface Elevation Changes of Kerman City and Prediction of High-Risk Areas Using ASAR and SENTINEL 1 Radar Images. Journal of Geography and Environmental Hazards. 8(2):167-182. doi: 10.22067/geo.v0i0.77132(In Persian).
21. Mirzadeh, S. M. J., Jin, S., Parizi,E., Chaussard, E., Burgmann, R.,Delgado Blasco, J. M., et al..2021. Characterization of irreversible land subsidence in the Yazd-Ardakan Plain,Iran from 2003 to 2020 InSAR time series. Journal of Geophysical Research, Solid Earth. 126(11). https://doi.org/ 10.1029 /2021JB022258
22. Motagh, M., Djamour, Y., Walter, T. R., Wetzel, H. U., Zschau, J., Arabi, S. 2007. Land subsidence in Mashhad Valley, northeast Iran: results from InSAR, levelling and GPS. Geophysical Journal International, 168(2): 518-526.
23. Motagh, M., Walter, T. R., Sharifi, M. A., Fielding, E., Schenk, A., Anderssohn, J., Zschau, J. 2008. Land subsidence in Iran caused by widespread water reservoir overexploitation. Geophysical Research Letters, 35(16). doi:10.1029/2008gl033814

24. Motagh, M., Shamshiri, R., Haghshenas Haghighi, M., Wetzel, H.-U., Akbari, B., Nahavandchi, H., Roessner, S., Arabi, S. (2017): Quantifying groundwater exploitation induced subsidence in the Rafsanjan plain, southeastern Iran, using InSAR time-series and in situ measurements.- Engineering Geology, 218, 134-151.https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2017.01.011
25. National Cartographic Center of Iran (NCC). 2018. Atlas of Mashhad plain subsidence,38 p. (In Persian). https://www.ncc.gov.ir/images/docs/files/000001/nf00001461-2.pdf
26. Papi, R., Attarchi, S., Soleimani, M. 2020.Analysing Time Series of Land Subsidence in the West of Tehran Provin111ce (Shahriar Plain) and its Relation to Groundwater Discharge by InSAR Technique. Geography and Environmental Sustainability. 10(1): 109-128. doi:10.22126/ges.2020.4933.2182 (In Persian).
27. Rahmanian,A.1986.The land subsidence and earth fissure by groundwater depletion in Kerman.water,5:25-48 (In Persian)
28. Rokni, J., HosseinZadeh, S., Lashkaripour, G.R., Velayati, S. 2019. Analysis of Spatial Distribution and Mechanism of Formation of Fissures due to Land Subsidence in Dasht-e-Neyshabur. Scientific Quarterly Journal of Iranian Association of Engineering Geology, 12(3): 65-82.
29. Saeidi, H., Lashkaripour, G.R., Ghafoori, M. 2020. Evaluation of land subsidence in Kashmar-Bardaskan plain, NE Iran. Iranian Journal of Earth Sciences, 12(4): 280-291. doi: 10.30495/ijes.2020.677469
30. Salehi Moteahd, F., Hafezi Moghaddas, N., Lashkaripour, G.R. .2019. Geological parameters affected land subsidence in Mashhad plain, north-east of Iran. Environ Earth Sci .78:1-12 https://doi.org/10.1007/ s12665-019-8413-y
31. Tarahhomi. A. 1997. The economic and social effects of ground water Decline and the land subsidence of mashhad plains, Water and Development.5: 54-59.
32. Water Resources Basic Studies Office (KRRWA). 2018. Prohibition Extension Report of Mashhad-Chenaran study area water resources.,90 P.. (In Persian)