Monitoring the land subsidence phenomenon using differential radar interferometry technique (Case Study: Khanmirza plain, Chaharmahal and Bakhtiari Province)

Subject Areas : Geomorphology

Sadegh Karimi ¹ , Mohsen pourkhosravani ² , Ayda Ramezani ³

1 - Associate Professor of Climatology, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
2 - Associate Professor of Geomorphology, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
3 - MSc of Environmental Hazards, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran

Received: 2022-10-13 Accepted : 2023-04-10 Published : 2023-03-21

Keywords: Underground water, Radar interferometry, Land subsidence, Uplift, Khanmirza Plain,

Abstract :

Land subsidence is one of the environmental hazards caused by various factors, and especially in recent years, it has caused a lot of damage to human societies. The Khanmirza plain aquifer has also faced this phenomenon in recent years. The creation of wide gaps and cracks on the surface of the plain and the release of gas from them makes the issue of subsidence important. For this reason, the present study tries to monitor and measure the amount of land subsidence in Khanmirza plain, and evaluate and analyze its relationship with the withdrawal of excess from underground water sources. For this purpose, in order to investigate the changes in the underground water level during 10 years and in two different time frames from the IDW geostatistics model and to estimate the subsidence of the land surface using the differential radar interferometric method and from the Sentinel-1A radar images during 5 years and in Three different time periods were used. The results of the research indicate that displacement of the earth's surface in different time periods is different and does not have a constant trend, while the trend of the drop of the underground water level has been increasing in the whole time period. Accordingly, according to the results of the research, there is no significant relationship between the indiscriminate extraction of underground water sources and the subsidence areas in Khanmirza plain.

References:

1- پور خسروانی، محسن. (1391): دوالیتی در ژئومورفولوژی، استاد راهنما دکتر محمدحسین رامشت، رساله دکتری ژئومورفولوژی، دانشکده علوم جغرافیایی و برنامه‌ریزی دانشگاه اصفهان. 

2- پور خسروانی، محسن؛ رامشت، محمدحسین؛ المدرسی، سید علی. (1391): دوالیتی در ژئومورفولوژی، مجله پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، شماره 81، 63-72.

3- رضایی، مجتبی؛ وفاخواه، مهدی؛ قرمزچشمه، باقر. (1395): تغییرپذیری مکانی سیل‌خیزی با استفاده از روش عکس‌العمل سیل واحد در حوزه آبخیز خانمیرزا، نشریه علمی- پژوهشی مهندسی و مدیریت آبخیز، شماره 2، 128-139.

4- شرکت آب منطقه‌ای استان چهارمحال و بختیاری (1399): داده‌های مربوط به پیزومتری چاه‌های آب زیرزمینی دشت خانمیرزا.

5- شریفی کیا، محمد(1391): تعیین میزان و دامنۀ فرونشست زمین به کمک روش تداخل‌سنجی راداری(D-Insar) در دشت نوق- بهرمان، نشریه جهاد دانشگاهی، دوره شانزدهم، شماره3، صص77-55

6- صالحی متعهد، فهیمه. دهقانی، مریم. (1398): ارزیابی فرونشست زمین به کمک تلفیق روش تداخل‌سنجی راداری و اندازه‌گیری‌های میدانی و بررسی دلایل و اثرات آن بر شهر مشهد. نشریۀ زمین‌شناسی مهندسی، جلد 13، شمارۀ 3، صص 463-435.

7- قاسمی، مرضیه، مهدوی، علی، جعفر زاده، علی‌اکبر. (1393): مقایسه دو روش درون‌یابی Kriging  و IDW برای تهیه نقشه خاک، دومین کنفرانس ملی مخاطرات محیط‌زیست زاگرس، تهران،https://civilica.com/doc/373196

8- مرادی، آیدین؛ عمادالدین، سمیه؛ آرخ، صالح؛ رضایی، خلیل. (1399): تحلیل فرونشست زمین با استفاده از تکنیک تداخل سنجی راداری، اطلاعات چاه‌های ژئوتکنیکی و پیزومتری (مطالعه موردی منطقه شهری 18 تهران)، نشریه تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، سال هفتم، شماره1، 176-153.

9- مقصودی، یاسر؛ امانی، رضا؛ احمدی، حسن. (1398): بررسی رفتار فرونشست زمین در منطقه غرب تهران با استفاده از تصاویر سنجنده سنتینل 1 و تکنیک تداخل سنجی راداری مبتنی بر پراکنش گرهای دائمی، تحقیقات منابع آب ایران، دور 15، شماره 1، 229- 313.

10- مهرابی‌نژاد، علی؛ پور خسروانی، محسن. (1397): پایش روند پدیده فرونشست دشت انار با استفاده از روش تداخل سنجی راداری و ارتباط آن با برداشت بی‌رویه منابع آب زیرزمینی، چاپ در مجموعه مقالات نخستین همایش ملی آینده‌نگاری راهبردی در حوزه علوم جغرافیایی و مطالعات شهری- منطقه‌ای، کرمان، صص 134-123.

11- Aobpaet, Anuphoa. Miguel Caro, Cuenca. Andrew, Hooper. Itthi, Trisirisatayawong. (2013): Insar Timeseries Analysis Of Land Subsidance In Bangkok, Thailand. Int. J. Remote Sens., 34, 2969-2982, Doi: 10.1080/01431161.2012.756596.

12- Bianchini, S, Solari, L, Del Soldato, M, Raspini, F, Montalti, R, Ciampalini, A, And Nicola Casagli (2019): Ground Subsidence Susceptibility (GSS) Mapping In Grosseto Plain (Tuscany, Italy) Based On Satellite Insar Data Using Frequency Ratio And Fuzzy Logic. Remote Sensing, 11, 2015, Pp 1-27

13- Chang, Chung-P. Chang, T.Y. Chih-Tien, Wang. Kue, C.H. Chen, Kun-Shan. (2004): Land Surface Deformation Corresponding To Seasonal Ground- Water Fluctuation, Determining By SAR Interferometry In The SW Taiwan. Math, Comput, Sim, 67: 351- 359.

14- Crosetto, M. Carl, CT. Bruno, C. Castillo, M. (2002): Subsidence Monitoring Using SAR Interferometry: Reduction Of The Atmospheric Effects Using Stochastic Filtering. Geophysical Research Letters, 29(9): 261-264.

15- Daging, Ge. Wang, Yan. Zhang, Ling. Xia, Ye. Wang, Yi, Gue, Xiaofang. (2010): Using Permanent Scatterer In SAR To Monito Land Subsidence Along High Speed Rall Way-The First Experiment In China. ESA SP-677.

16- Fngkai, Li. Huili, G. Beibei, C. Chaofan,Z And Lin, G. (2020): Analysis Of The Contribution Rate Of The Influencing Factors To Land Subsidence In The Eastern Beijing Plain/China Based On Extremely Randomized Trees (ERT) Method. Remote Sensing 12: 1-21.

17- Goli, A. Moradi, M. Dehghani, M. (2019): Land Subsidence Vulnerability Assessment Of Rural Seelements In Fars Provice. Research And Rural Planning, 8: 91-106.

18- Guzay, A, Malinowska, A.(2020): State Of The Art And Recent Advancements In The Modelling Of Land Subsidence Induced By Groundwater Withdrawal.  Water Journal, 12, 2051. PP 1-41

19- Haghshenas Haghighi, M & Motagh, M.(2021): Landsubsidence Hazard In Iran Revealed By Country-Scale Analisis Of Sentinel-1 Insar, The International Archive Of The Photogrammetry, Remotesensing And Spatial Information. Vol. XLIII Pp 161-655.

20- Khorami, M. Abrishami, S. Maghsodi, Y. Alizadeh, B. Perrissin, D. (2020): Extreme Subsidence In Apopulated City (Mashhad) Detected By PS INSAR Considering Ground Water With Drawal And Geotechnical Propertice. Nature Research, 19: 1-16.

21- Mingsheng, L. (2008): Subsidence Measurement With PS-Insar Techniques In Shanghai Urban, The International Archives Of The Photogrammetry. Remote Sensing And Spatial Information Sciences. Vol. XXXVII. Part B7.

22- Zhu, L. Gong, H. Teatini, P. Li, X. Wang, R. Chan, B. And Dai, Zh. (2015): Land Subsidence Due To Grandwater Withdrawal In The Northern Beijing Plain, China. Engineering Geology, 28: 109-122.