پایش فرونشست زمین تحت تاثیر عوامل زمین‌شناسی و منابع آب با روش تداخل‌سنجی تفاضلی راداری (مطالعه موردی: شهر اراک)

محورهای موضوعی : مدیریت آب در مزرعه با هدف بهبود شاخص های مدیریتی آبیاری

محمود اکبری ¹ ( گروه علوم و مهندسی آب-دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی-دانشگاه اراک-اراک-ایران )

تاریخ دریافت : 1399/12/18 تاریخ پذیرش : 1400/02/26 تاریخ انتشار : 1400/03/01

کلید واژه: افزونه SARscape 4.3, فرونشست زمین, نرم‌افزار EOLi-sa, ماهواره ENVISAT,

چکیده مقاله :

ممنوعه‌شدن تمام مساحت دشت‌های استان مرکزی و عدم امکان برداشت جدید آب و رخداد فرونشست، باعث اهمیت پایش فرونشست شده است. از طرفی تداخل‌سنجی تفاضلی راداری (D-InSAR)، روشی کارآمد در پایش فرونشست به‌صورت پیوسته، با دقت بالا و در گستره وسیع می‌باشد. در این پژوهش، از روش تداخل‌سنجی تفاضلی راداری در بررسی فرونشست زمین در شهر اراک استفاده شد. بدین‌منظور 14 تصویر مختلط منفردنگر از سنجنده ASAR ماهواره ENVISAT در محدوده C-Band توسط نرم‌افزار EOLi-sa دریافت گردید. تصاویر مذکور از فریم 2925 مسیر پایین‌رونده 421 با قطبیدگی VV و با مود IMS بودند. ده مرحله پردازش توسط افزونه SARscape 4.3 نرم‌افزار ENVI 4.8 بر مبنای چهار تداخل‌نما که هر دو معیار زمانی و مکانی را داشتند، صورت گرفت. از طرفی سازمان نقشه‌برداری کشور، مشاهدات ترازیابی شبکه درجه یک کشور را برای شهر اراک واقع در مسیر BHBT (بروجرد-سلفچگان) در سال‌های 1364 و 1383 تکرار نموده است و در این 19 سال، 190mm ± 0.8 mm/km فرونشست را اندازه‌گیری کرده است. برمبنای چهار تداخل‌نمای بازیابی‌شده مسطح زمین‌مرجع برای مناطق مرکزی شهر اراک (حوالی میدان شهدای اراک)، نرخ فرونشست کمابیش یک سانتی‌متر در سال بدست آمد. همچنین مناطق شهری، نرخ فرونشست تقریبا یکسان داشتند. لذا نتایج اعتبارسنجی روش تداخل‌سنجی تفاضلی راداری با استفاده از مشاهدات ترازیابی سازمان نقشه‌برداری کشور، دقت مناسب روش تداخل‌سنجی تفاضلی راداری را تأیید نمود. نتایج این پژوهش، تاثیرپذیری پدیده فرونشست از عوامل زمین‌شناسی و منابع آب و لزوم حفاظت از منابع آب و خاک در طرح‌های توسعه در شهر اراک را نشان داد.

چکیده انگلیسی:

The prohibition of the entire area of the plains of the Markazi province and the impossibility of a new water withdrawal and occurrence of subsidence has caused the importance of monitoring of subsidence. On the other hand, the Differential Interferometry SAR (D-InSAR) is an efficient way to continuously, accurately and in a wide range monitor land subsidence. In this research, the D-InSAR method was used in the study of land subsidence in Arak city. 14 single-look complex images were obtained in the range of C-Band by EOLi-sa software. Ten processing steps were done by the SARscape software based on the four interferograms which had both the time and space criteria. On the other hand, the National Cartography Center has repeated the observations of the first-class network of the country for the city of Arak, located on the BHBT route (Borujerd-Salafchegan) in 1985 and 2004 and it measured 190mm ± 0.8mm / km of subsidence in 19 years. Based on four geocoded reflated unwrapped interferograms, the subsidence rate was calculated about one centimeter at year, for the central regions of Arak (around the Shohada Square of Arak). The urban areas had also almost identical subsidence rate. Therefore, the results of validation of the D-InSAR method using the observations of the National Cartography Center confirmed appropriate accuracy of the D-InSAR method. The results of this study showed the impact of geological and water resources factors on subsidence and the necessity of protecting water and soil resources in development projects in Arak city.

منابع و مأخذ:

آقایار، م.ص.، ملک‌پور، ا. و شفیعی ثابت، ب. ١٣٩٩. فرونشست ناشی از پمپاژ متغیر آب زیرزمینی در وضعیت لایه‌بندی خاک با کاربرد تابع تأثیر و داده‌های سیستم اطلاعات جغرافیایی. مجله پژوهش آب ایران، 14 (3): .

آمیغ‌پی، م.، عربی، س.، طالبی، ع. و جمور، ی. 1388. بررسی مناطق فرونشست در ایران با استفاده از روش ترازیابی دقیق. نقشه‌برداری، 20 (4): 1-12.

جانباز فوتمی، م.، خلقی، م.، عبده کلاهچی، ع. و روستایی، م. 1399. بررسی فرونشست زمین ناشی از تغییرات سطح ایستابی آب زیرزمینی با استفاده از روش تداخل‌سنجی تفاضلی راداری: مطالعه موردی استان قزوین. تحقیقات منابع آب ایران، 16 (3): 133-147.

شریفی­کیا، م. 1391. تعیین میزان و دامنه فرونشست زمین به کمک روش تداخل سنجی راداری (D-InSAR) در دشت نوق – بهرمان. برنامه ریزی و آمایش فضا (مدرس)، 16 (3): 77-55.

شمشکی، ا.، انتظام سلطانی، ا.، محمودپور، م. و بلورچی، م.ج. 1395. فرونست زمین در ایران. سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور. 20ص.

طاهری زنگی، ص.، واعظی هیر، ع. 1399. پتانسیل فرونشست دشت شازند ناشی از افت آب زیرزمینی با مدل وزن دهی و آنالیز صحت سنجی آن با استفاده از تداخل سنجی راداری. اکوهیدرولوژی، 7 (1): 183-194.

Chang, Y. L., Tsai, T. L. and Yang, J. C. 2019. Flood hazard mitigation in land subsidence prone coastal areas by optimal groundwater pumping. Journal of Flood Risk Management. 12(2): 1-15.

Hu, R.L , Yue ,Z.Q, Wang, L.C, & Wang, S.J. 2004. Review on current status and challenging issues of land subsidence in China. Engineering Geology, 76: 65- 77.

DePrekel, K., Bouali, E. H. and Oommen, T. 2018. Monitoring the impact of groundwater pumping on infrastructure using Geographic Information System (GIS) and Persistent Scatterer Interferometry (PSI). Infrastructures. 3(4): 57.

Ren, G., Buckeridge, J. and Li, J. 2014. Estimating land subsidence induced by groundwater extraction in unconfined aquifers using an Influence Function Method. Journal of Water Resources Planning and Management. 141(7): 1-10.

Tony, W., Martin, G. C. and Fred, G. B. 2005. Sinkhole and subsidence. Springer and Praxis Publishing, 383 pp.