آینده پژوهی پدیده فرونشست زمین ناشی از برداشت بی¬رویه منابع آب¬های زیرزمینی دشت تهران- شهریار تا افق1410
محورهای موضوعی : برگرفته از پایان نامهسید حمید رضا حسینی 1 , سید حبیب موسوی جهرمی 2 , حسین محمد ولی سامانی 3
1 - دانشجوی دکتری مهندسی عمران – مهندسی مدیریت منابع آب، دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهر قدس، تهران- ایران
2 - استاد گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی شهر قدس، تهران- ایران
3 - استاد گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی شهر قدس، تهران- ایران
کلید واژه: فرونشست, آینده پژوهی, تخصیص, تراز آب زیرزمینی, جنس زمین,
چکیده مقاله :
مقدمه: در سالیان اخیر پدیده فرونشست زمین، به عنوان یکی از آثار زیان بار کاهش تراز سطح آب زیرزمینی، همواره محل بحث و نگرانی جوامع بشری بوده، بنابراین این مسئله در کنار تشدید سایر چالش ها مانند تغییرات اقلیمی، نیازمند یافتن راه حل های علمی و متعاقباً طراحی و تدوین آینده پژوی های مختلف برای مواجه با شرایط احتمالی پیشرو در آینده با کمترین هزینه و آسیب های اقتصادی و اجتماعی است.
دشت شهریار، یکی از دشت های ممنوعه و بحرانی کشور است که از نظر صنعتی و کشاورزی نیز فعال می باشد، این دشت طی چندین سال گذشته تحت تاثیر پدیده فرونشست زمین بوده است. وجود شریان های حیاتی، مناطق اقتصادی، زیارتی و نظامی آن را به منطقه ای استراتژیک تبدیل کرده است که هزینه عواقب زیان بار ناشی از فرونشست را دو چندان می کند. بنابراین پیش بینی احتمالات زمین ساختاری با اعمال شرایط و احتمال وقوع مختلف در شرایط گوناگون برای جلوگیری و آمادگی از کاهش عواقب سوِء آن در نحوه اجرای برنامه های آتی مدیریت منابع آب بسیار حائز اهمیت می باشد.
روش: با استفاده از داده های زمین شناسی، ژئوتکنیکی و آب شناسی دشت در نرم افزار COMSOL، فرونشست در 22 نقطه منتخب منطقه مطالعاتی را طی سنوات 98-1382 محاسبه و پس از صحت سنجی و کسب تطابق بالا با داده های واقعی و تصاویر تداخل سنجی راداری ، میزان فرونشست تا سال 1410 تخمین زده شده است.
یافته ها: در این پژوهش سعی شده است با تکیه بر یافته های حاصل از پیش بینی فرونشست دشت تهران- شهریار تا افق 1410 و بر مبنای روش آینده پژوهی چندگانه( وضع موجود، بدبینانه، میانه و خوش بینانه)، به منظور سیاستگذاری و جهت دهی به اقدامات آینده در عرصه مدیریت منابع و مصارف آب ارائه گردد.
نتیجه گیری: نتیجه کلی نشان داد که نرخ فرونشست در سال های ابتدایی با نرخ بالاتری در لایه های بالایی سفره آب خوان ظاهر شده که به مرور زمان پس از پر شدن خلل و فرج بین ذرات خاک به سمت لایه های فوقانی تر سطح آب خوان، و در نهایت به سطح زمین منتهی می گردد. بنابراین تغییرات تراز آب زیرزمینی و جنس زمین از جمله عوامل موثر بر الگوی و نرخ فرونشست بوده اند.
Introduction: In recent years, the phenomenon of land subsidence, as one of the harmful effects of lowering the level of underground water, has always been the subject of discussion and concern of human societies. Therefore, this issue, along with the intensification of other challenges such as climate change, needs to find a solution. Scientific studies and subsequently designing and compiling various future researches to face possible future conditions with the least cost and economic and social damage. Shahryar Plain is one of the forbidden and critical plains of the country, which is also active in terms of industry and agriculture. This plain has been affected by the phenomenon of land subsidence for the past several years. The presence of vital arteries, economic, pilgrimage and military areas has turned it into a strategic area, which doubles the cost of the harmful consequences of subsidence. Therefore, it is very important to predict the possibilities of structural land by applying different conditions and probability of occurrence in different conditions to prevent and prepare to reduce its negative consequences in the way of implementing future water resource management plans.
Methods: Using the geological, geotechnical and hydrological data of the plain in COMSOL software, the subsidence in 22 selected points of the study area was calculated during the years 2002-2018 and after verification and obtaining a high agreement with the real data and radar interferometric images, the amount of subsidence has been estimated till 2031.
Findings: In this research, it has been tried to rely on the findings obtained from the prediction of the subsidence of the Tehran-Shahriar plain until the horizon of 2031 and based on the multiple scenarios in order to make policies. and provide guidance for future actions in the field of water resource and consumption management.
Conclusion: The general result showed that the rate of subsidence in the early years appeared at a higher rate in the upper layers of the aquifer, and over time, after filling the voids between the soil particles towards the upper layers of the aquifer surface, and finally leads to the surface of the earth, the changes in the underground water level and the type of land have been among the factors affecting the subsidence pattern and rate.
Haqshanas, Mohammad، 2016، "Evaluation of ground subsidence caused by water level changes in Baghistan region (Shahriyar plain) using electrical resistance data". Master's thesis in Engineering Geology, Tarbiat Modares University.
2. Faryabi, Muhammad. Kalantri, Nasraleh. Chit-Sazan, Manouchehr and Rahimi, Muhammad Hossein,2008 . “We are talking about the old days of Rafsanjan’s homeland in the countryside of the city of Zarzamini.” Hamish Domain of the Network Directorate of Abiyari and Zahkashi, Shahid Chamran Ahvaz University, Faculty of Water Science Engineering, page 8.
3. Organization of Geology and Mineral Exploration of the country ، 2005، “The first generation of people in Dasht Tehran - Shahryar (First report),” page 54.
4. Zeng, C.-F., Wang, S., Xue, X.-L., Zheng, G. & Mei, G.-X. 2021. Evolution of deep ground settlement subject to groundwater drawdown during dewatering in a multi-layered aquifer-aquitard system: Insights from numerical modelling. Journal of Hydrology, 603, 12707.
5. Chao-Feng Zeng, Shuo Wang, Xiu-Li Xue, Gang Zheng, Guo-Xiong Mei., 2021. Evolution of deep ground settlement subject to groundwater drawdown during dewatering in a multi-layered aquifer-aquitard system: Insights from numerical odeling,Journal of Hydrology ,Volume 603, Part C,
6. Lashkaripour, G., Ghafouri, M., Rostami Barani, H. 2020. Investigation of the causes of fissure formation and subsidence in the west of Kashmar plain. Geological Studies, 1(1),.111-95.
7. Mahmoudpour, M., Khamehchiyan, M., Nikoudel, M.R., Ghassemi, M.R.,2013, Characterization of regional land subsidence induced by groundwater withdrawals in Tehran, Iran, JGeope 3(2): 49-62.
8. Nguyen, Q., 2016. The main causes of land subsidence in Ho Ghi Minh City. Procedia Engineering, 142:334-341.
9. H.Guo, 2015 , Groundwater- abstraction induced land subsidence and groundwater regulation in the North China Plain, piahs- 372
10. Tran, D.-H., Wang, S.-J. & Nguyen, Q. C. 2022. Uncertainty of heterogeneous hydrogeological models in groundwater flow and land subsidence simulations–A case study in Huwei Town, Taiwan. Engineering Geology, 298, 106543.
11. Iranian, Riadullah،2014،Continuity analysis of south Alborz aquifer (Abhar to Varamin plains), conference on management of water resources and uses (based on sustainable development of central Alborz region, challenges, strategies and new approaches), University of Tehran, page 12. .
12. Manafi Azar, Ali ، 2018،"Prediction of the amount of subsidence in the southwestern plain of Tehran aquifer using intelligent models" Master's thesis in Engineering Geology, Tarbiat Modares University.
13. Mohammad Khan, S., Ganjian, H., Grossi , L., Zanganeh Tabar, Z. 2020. Evaluation of the effect of groundwater depletion on subsidence using radar images, study area, Qorveh plain, Geographical Data Quarterly 112(28),. 229-220.
14. Organization of Geology and Mineral Exploration of the country ، 2005، “The first generation of people in Dasht Tehran - Shahryar (First report),” page 54.
15. Tehran Regional Water Company،2021، "South Tehran surface water management plan (quantitative and qualitative studies)". 1st consultant engineering, volumes 1 and 2.
16. Rajabi Khamseh, k, Nikbakht Shahbazi, A, Fatahhayan, H, Zahrabi, N., 2021,modeling of Izeh plain subsidence using MODFLOW mathematical code, Journal of Water Resources Research iran, 16(4): 112-126.
17. Tehran Regional Water Company. 2020. inventory of the third period of piezometers and wells in operation of Tehran-Shahriar aquifer., Tehran.[In Persian]
18. Angorani S, Shaiati Panahi M, Memaian H, Bolourchi MJ., 2015. Dynamic modeling of Land Subsidence in Tehran Plain. Geosciences 25(97):211-220
19. Tehran Regional Water Company. 2022. Artificial feeding studies through wide open wells in Tehran-Shahriar plain , Tehran.
20. Nadiri, A, Taheri, Z , Barzegari, G, Dedeban, K., 2018, Providing a framework for estimating aquifer subsidence potential using genetic algorithm, Journal of Water Resources Research, 4(2):185-174.
21. Nadiri, A., Monafi Azar, A., Khamehchian, M. 2018. Comparison of aquifer subsidence vulnerability in southwestern Tehran plain with simple weighting model and genetic algorithm, Journal of Kharazmi Earth Sciences, 4(2),. 212-199.
22. Papi, R. & Solemani, M. 2020. Analysing Time Series of Land Subsidence in the West of Tehran Province (Shahriar Plain) and its Relation to Groundwater Discharge by InSAR Technique. Geography and Environmental Sustainability, 10, 109-128.
23. Mohammad Khan, S., Ganjian, H., Grossi , L., Zanganeh Tabar, Z. 2020. Evaluation of the effect of groundwater depletion on subsidence using radar images, study area, Qorveh plain, Geographical Data Quarterly 112(28),. 229-220
Water Resources Engineering Journal Summer 2024. Vol 17. Issue 62
Research Paper | |
Seyed Hamidreza Hosseini1, Seyed Habib Mousavi Jahromi2*, Hossein Mohammad Vali Samani3 1. Ph.D. Student in Civil Engineering - Water Resources Management Engineering, Faculty of Engineering, Islamic Azad University, Shahr-e- Qods Branch, Tehran , Iran 2*.Professor, Faculty of Civil Engineering, Islamic Azad University, Shahr-e-Qods Branch, Tehran, Iran 3.Professor, Faculty of Civil Engineering, Islamic Azad University, Shahr-e-Qods Branch, Tehran, Iran | |
Received: 2023/10/08 Revised: 2023/12/05 Accepted: 2024/01/14 | Abstract Introduction: In recent years, the phenomenon of land subsidence, as one of the harmful effects of lowering the level of underground water, has always been the subject of discussion and concern of human societies. Therefore, this issue, along with the intensification of other challenges such as climate change, needs to find a solution. Scientific studies and subsequently designing and compiling various future researches to face possible future conditions with the least cost and economic and social damage. Shahryar Plain is one of the forbidden and critical plains of the country, which is also active in terms of industry and agriculture. This plain has been affected by the phenomenon of land subsidence for the past several years. The presence of vital arteries, economic, pilgrimage and military areas has turned it into a strategic area, which doubles the cost of the harmful consequences of subsidence. Therefore, it is very important to predict the possibilities of structural land by applying different conditions and probability of occurrence in different conditions to prevent and prepare to reduce its negative consequences in the way of implementing future water resource management plans. Methods: Using the geological, geotechnical and hydrological data of the plain in COMSOL software, the subsidence in 22 selected points of the study area was calculated during the years 2002-2018 and after verification and obtaining a high agreement with the real data and radar interferometric images, the amount of subsidence has been estimated till 2031. Findings: In this research, it has been tried to rely on the findings obtained from the prediction of the subsidence of the Tehran-Shahriar plain until the horizon of 2031 and based on the multiple scenarios in order to make policies. and provide guidance for future actions in the field of water resource and consumption management. Conclusion: The general result showed that the rate of subsidence in the early years appeared at a higher rate in the upper layers of the aquifer, and over time, after filling the voids between the soil particles towards the upper layers of the aquifer surface, and finally leads to the surface of the earth, the changes in the underground water level and the type of land have been among the factors affecting the subsidence pattern and rate. |
Use your device to scan and read the article online
| |
Keywords: Subsidence, Scenario, Allocation, Underground water level, Land type | |
Citation: Hosseini S.H.R, Mousavi Jahromi S.H, Samani H.M.V., Investigation of effective factors in the phenomenon of land subsidence in the western area of Tehran province Water Resources Engineering. Journal. 2024; 17 (62): 1- 15. | |
*Corresponding author: Seyed Habib Mousavi Jahromi Address: Department of Civil Engineering, Technical and Engineering Faculty, Islamic Azad University, Quds City Branch, Tehran, Iran. Tell: +989127126513 Email: H-Mousavi@srbiau.ac.ir | |
Extended Abstract
Introduction
The growth of the population along with the excessive expansion in the exploitation of underground water resources with the aim of expanding the uses in agriculture, industry and drinking, along with the increasing climate changes and droughts, have adverse results in the quantitative and qualitative aspects of the resources.
One of the negative and disastrous aspects of increasing the deficit of aquifers is the phenomenon of land subsidence. Which, unfortunately, has had an increasing trend in recent years, which mainly occurs due to the increase in the effective vertical stress of the soil as a result of the decrease in pore pressure.
Subsidence is caused as a result of excessive withdrawal from aquifers and increase in their deficit. Therefore, in case of depletion or reduction of this volume of water, the layers of the soil, which are mainly fine-grained sediments, are gradually pressed against each other. As a result of this event, the earth's surface reaches a new lower level. The effects of this sinister event in the long run will cause huge costs to be paid to compensate for its destructive effects. Of course, in many cases it is improbable and almost impossible to compensate for the damages due to the non-irreversibility of the natural behavior of this event. Therefore, it is very important and valuable to research, study and present different future studies with a high probability of occurrence based on documented findings regarding the optimal management of underground water resources and uses.
Materials and Methods
The main goal of this research is to know, examine and understand the behavior of the earth due to changes in the level of underground water in different future conditions, which are specifically called the phenomenon of land subsidence, which is used to achieve stable and strategic plans in optimal water sources management.
In order to predict subsidence, geological, geotechnical and hydrological data of the area were entered separately in the relevant part of COMSOL software. Then, three separate layers including the surface, middle and bottom layers were defined for the range, where the surface layer is free and the bottom layer is non-pervious in such a way that no seepage occurs from it. The middle layer is also largely non-permeable, which makes the upper table have a fixed head.
Land subsidence data were estimated from 2002 to 2018 in 22 selected points (corresponding to the location of piezometers). Also, accordingly, in order to check the accuracy, the Sentinel 1 radar interferometry images taken in 2002-2015 were compared with the corresponding maps of the output of COMSOL software. In comparison of images and maps, zoning of subsidence, an acceptable match in terms of subsidence area between the maps was observed.
As mentioned earlier, the main cause of subsidence in the studied area is the annual drop in the underground water level. By the year 2018, the amount of underground water drop in some parts of the studied area reaches about 30 meters, and the forecast of the drop of the underground water level with the continuation of the current trend is about 40 meters in the year 2031. Therefore, due to the fact that the potential of land subsidence is higher in the central and southern parts of the plain, as a result, the land subsidence is occurring at a faster rate in these parts, so the land subsidence is from the northern and central parts of the plain. It is expanding to the southern and southeastern parts, so that in 2031, almost one third of the studied area will be affected by the effects of subsidence or high rate of about 19 cm and the minimum will be about 9 cm. This amount of land subsidence in some places has led to the creation of cracks and fissures in buildings and agricultural lands, and the infiltration of rainwater and surface water into the cracks in the future. Therefore, it is very important to predict the possibilities of structural land by applying different conditions and probability of occurrence in different conditions in order to prevent and prepare for its adverse consequences in the way of implementing future plans of water resources management.
Findings
The final achievement of all future research methods is to investigate the possible scenarios. In fact, it is a method to identify and analyze different situations of a phenomenon with alternative and possible options in the future, whose probability of occurrence will be different in different conditions. Relying on the findings of the current research and based on the conventional methods of multiple future research, it was presented in order to make policies and direct future actions in the field of optimal management of water resources in Tehran-Shahriar plain.
In this research, it has been tried to rely on the findings of the subsidence prediction of Tehran-Shahriar plain until the horizon of 2031 and on the basis of multiple future research method (current situation, pessimistic, medium and optimistic), in order to make policies. and provide guidance for future actions in the field of water resource and consumption management.
Discussion
In this research, with the help of COMSOL software, the subsidence in Tehran-Shahriar plain in the period of 2002-2018 in 22 selected points was validated, compared and investigated with the Sentinel 1 radar interferometry images. Then, the subsidence rate from 2002 to 2015 was calculated by the relevant software. Also, in order to make policies and direct future actions in the field of optimal management of water resources and uses, relying on the findings of the prediction of the subsidence of the plain until the horizon of 2031 and based on the multiple future research method (current situation, pessimistic, moderate and optimistic) shows:
The occurrence of subsidence in this plain is a continuous phenomenon until the horizon of 2031 and has a direct relationship with the type of soil layering in the region, including fine-grained formations with a large thickness and changes in the level of the underground water level, so that in the early years at a higher rate. The upper surface of the aquifer has appeared, which can be seen over time after filling the voids between the soil particles and due to the hydraulic connection between the layers at a slower rate than in the past in the upper layers of the aquifer surface and the ground surface. Therefore, the changes in the underground water level and the type of land have been among the factors affecting the subsidence pattern and rate.
The aquifer level will reach 26, 44 and 84 meters respectively, by 2031 with the implementation of various future studies (current, optimistic and average). In the pessimistic future research, this amount of drop will be to the extent that the average thickness of the aquifer in 2031 exceeds 100 meters from the surface of the earth, which will result in the drying up of many surface and semi-deep wells.
Probable subsidence can be predicted by the implementation of various future studies (current, optimistic, medium and pessimistic situation) until 1950, 2350, 2900 and 3100 mm, respectively in 2031 compared to 2002. Of course, it should be noted that subsidence in the future research of continuing the status quo and pessimistically, with the drying up of a large part of the aquifer before the year 2031, will inevitably cause the subsidence to stop at that time. In the case of optimistic future research, due to the stability of the underground water level, it may have a little subsidence for a limited period of time, but it will stop after that.
Population growth along with excessive expansion in the exploitation of underground water resources in agriculture, industry and drinking sectors, along with climate changes and increasing droughts, have adverse results in the quantitative and qualitative aspects of the water resources, will increase the subsidence rate. Therefore, identifying and analyzing the different states of the land subsidence phenomenon, which has a direct relationship with the changes in the groundwater level and the type of land in the region, is very important and valuable in order to achieve stable and strategic plans in the optimal management of water resources and uses.
Ethical Considerations compliance with ethical guidelines
The cooperation of the participants in the present study was voluntary and accompanied by their consent.
Funding
No funding.
Authors' contributions
Design and conceptualization: Seyed Hamidreza Hosseini, Seyed Habib Mousavi Jahormi.
Methodolog and data analysis:
Seyed Hamidreza Hosseini, Seyed Habib Mousavi Jahormi, Hossein Mohammad Vali Samani.
Supervision and final writing
Seyed Hamidreza Hosseini, Seyed Habib Mousavi Jahormi, Hossein Mohammad Vali Samani.
Conflicts of interest
The authors declared no conflict of interest.
مقدمه
رشد جمعيت همراه با گسترش بيرويه در بهرهبرداري از منابع آبهاي زیرزمینی با هدف گسترش مصارف در كشاورزي، صنعت و شرب در کنار تغییرات اقلیمی و خشکسالیهای فزاینده، پي آمدهاي نامطلوبي را در جنبههاي كمي و كيفي منابع آب به همراه داشته است[1].
یکی از جنبههای منفی و فاجعهبار افزایش کسری آبخوانها، پدیده فرونشست زمین است[2]. که متاسفانه روندی افزایشی طی سالهای اخیر داشته است که عمدتا بهدلیل افزایش تنش عمودی موثر خاک در نتیجه کاهش فشاری منفذی رخ میدهد[3].
طبق شکل 1 این نوع از فرونشست در نتیجه افزایش بیرویه برداشت از آبخوان و افزایش کسری آنها ایجاد میشود[4]. بنابراین در صورت اتمام و یا کاهش این حجم از آب، بهصورت تدریجی لایههای خاک که عمدتا از رسوبات ریزدانه هستند بر همدیگر فشرده میشوند. در اثر این رخداد، سطح زمین به سطح جدید پایینتری میرسد[5]. اثرات ناشی از این رخداد شوم در بلندمدت باعث پرداخت هزینههای کلان و هنگفتی جهت جبران تاثیرات مخرب آن میگردد[6]. البته در بسیاری از موارد جبران خسارات وارده بهدلیل عدم برگشتناپذیر بودن رفتار طبیعی این رخداد، نامحتمل و تقریبا ناممکن میباشد[7]. بنابراین تحقیق، مطالعه و ارائه آینده پژویهای متفاوت با احتمال وقوع بسیار زیاد با تکیه بر یافته های مدون در خصوص مدیریت بهینه منابع و مصارف آبهای زیرزمینی بسیار مهم و ارزشمند است[8].
شکل1-کاهش فشار حفرهای و ازدیاد تنش موثر و ایجاد فرونشست(محمدپور،1395)
امروزه پدیده شوم فرونشست بهصورت مشکلی جهانی بروز نموده که در مناطق خشک و نیمهخشک نمود بیشتری پیدا میکند. حدود 150 شهر از شهـرهای بزرگ جـهان را بهنحـوی با ایـن پدیده درگیر میدانـد[9]. این پدیده در بسیـاري از کشورهـا مانند مکـزیک، استـرالیا، کلمبیا، چین، آمریکا، تایلند، هنــد، ژاپـن، ایتالیا، هلنـد، ونزوئلا، مصر، عربستان سعودي، انگلستان، فرانسه، لهستان و سوئد گزارش شده است[10].
در ایران، اولین دشتی که فرونشست زمین در اثر افت سطح آب زیرزمینی در آن گزارش شده است، دشت رفسنجان در سال 1346 شمسی است که به ازای هر 10 متر افت سطح آب زیرزمینی، حدود 42 سانتیمتر فرونشست سطح زمین برای آن گزارش شده است[11]. از آن زمان تاکنون دشتهای فراوانی در اثر برداشت بیرویه آبهای زیرزمینی درگیر این مساله شدهاند که میتوان از دشتهای مهیار اصفهان، کاشمر، نیشابور، مشهد، کاشان، ورامین، تهران، سمنان، سبزوار، سیرجان، کبودر آهنگ و فامنین همدان نام برد. برای تعدادی از استانها مانند سمنان، تهران(مناطق جنوبغربی و شرقی) و خراسان رضوی مقداری معادل 2 تا 4 سانتیمتر فرونشست ثبت شده است. این نرخ از فرونشست برای کلان شهری مانند تهران به دلیل تراکم باالای جمعیتی و وجود پروژههای عظیم عمرانی و صنعتی، زنگ خطری جدی تلقی میشود[12].
دشت تهران- شهریار، یکی از دشتهای ممنوعه و بحرانی کشور است که از نظر صنعتی و کشاورزی نیز فعال میباشد و در گستره جنوب باختری تهران واقع شده است.
در پژوهشی که با استفاده از داده‌هاي ماهواره‌اي رادار در روش InSAR ، پيرامون شهر تهران انجام شده، دو منطقه اصلي فرونشست مورد شناسايي قرار گرفتهاند كه يكي در جنوب باختری تهران و ديگري در جنوب دشت ورامين واقع مي‌باشند[13]. در شکل 2 نخستین بررسیهای رادار دشت مورد نظر در بازه سپتامبر 2004 تا مارس 2006 انجام گردیده است (شکل 8-الف) که بیشینه نرخ فرونشست 5/16 سانتیمتر بر سال را نشان می دهد. وسعت ناحیه فرونشستی بالغ بر 64/415 کیلومتر مریع میباشد. از سوی دیگر، آخرین تحلیل راداری ناحیه مطالعاتی (شکل 8-ب) نشان میدهد که بیشینه نرخ فرونشست در یک دوره 110 روزه ( بهار تا تابستان 2010) حدود 110 میلیمتر میباشد. این بدین معنی است که در نقطه بیشینه نرخ فرونشست، روزانه حدود 1 میلیمتر جابجایی در بازه زمانی بهار و تابستان 1389 رخ داده است. همچنین بیشینه نرخ فرونشست استخراج شده برای این ناحیه در بازه زمانی 2010-2007 حدود 59 سانتیمتر است[14].
در مطالعهای جامع دیگری، با عنوان بررسی و تحلیل اثرات ناشی از اجرای طرح شبکه آب جمع آوری فاضلاب بر منابع آب و نشست زمین در شهر تهران، که با همکاری شرکت سهامی آب منطقهای تهران انجام یافته است، حاکی از آنست که در سال های اخیر میزان نرخ فرونشست در مناطق 17، 18، 19 و 20 شهرداری تهران روبه افزایش یافته و در برخی از مناطق شهری نیز گسترش پهنهی فرونشست به سمت مناطق 10 و 20 شهرداری مشاهده میشود. همچنین شهرهای اسلامشهر، شهریار، چهاردانگه، نسیمشهر، صبـاشـهر و کهــریـزک تحت تاثیر فـرونشست دشـت تهـران قرار دارند. بیشینه مقدار فرونسشت در برخی از مناطق دشت تهران، 36 سانتیمتر در سال میباشد[15].
|
|
شکل 2- تصاویر تداخل سنجی راداری دشت تهران- شهریار الف) محدوده فرونشست در سال 2004 ، ب) محدوده فرونشست در سال 2010(سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی، 1392) | |
در پژوهشی، فرونشست دشت ایذه با استفاده از کد ریاضیMODFLOW مدلسازی گردید. در این مطالعه بارش سالانه حوزه در دورههای آتی تحت سناریوهای مختلف با 2/7، 71/18 و 7/23 درصد کاهش مواجه بوده که بهصورت کاهش تغذیه سطحی آبخوان نمود پیدا مینماید. نتیجه حاکی از آن است که مدل ریاضی استفاده شده جهت شبیهسازی آبخوان ایذه دارای خطای 16 درصد میباشد. بررسی تغییرات عمودی ساختار زمین نیز نشان داده است در بلند مدت 20 ساله با فرضیات اقلیمی مطرح شده، سطح آبخوان مجموعا حداکثر تا 5/1 و حداقل 9/0 متر فرونشست رخ میدهد[16].
مواد و روشها
دشت تهران- شهریار واقع در استان تهران میباشد. این دشت شامل بخش منتخبی از کل پهنه آبرفتی از شرق دشت تهران تا محدوده رودخانه کرج با مساحت حدود 1720 کیلومتر مربع میباشد که در شکل 3 با رنگ آبی نشان داده شده است. محدوده مورد مطالعه در این پژوهش قسمت مرکزی این دشت میباشد که با رنگ قرمز در شکل مشخص شده است.
این محدوده به مساحت 6/359 کیلومتر مربع در حد فاصل’ 52 و °39 تا ’31 و °39 طول شرقی و ’50 و °53 تا ’50 و °50 عرض شمالی واقع شده است. میانگین بارش سالانه دشت حدود 200 میلی متر و میانگین تبخیر سالانه حدود 2500 میلیمتر است[17].
این دشت در اثر رخدادهاي زمین ساختی بوجود آمده و حالت گرابني دارد. وسعت آبخوان آبرفتی در این دشت 62/2396 کیلومترمربع میباشد.كه اين فروافتادگي توسط مواد حمل شده از ارتفاعات مجاور بوسيله آبهاي جاري (بویژه رودخانه های کن، کرج و چیتگر) پر شده است. از مهمترين منبع تغذيه آبخوان منطقه رودخانه‌هاي دائمي و فصلي هستند كه در ابتداي ورود به دشت بر روي مخروط افكنه‌هاي دانه درشت حركت نموده و سپس وارد نواحي مركزي و انتهایي دشت كه از مواد دانه ريز سيلتي و رسي تشكيل شده، مي‌گردند.
طبق شکل 4 به لحاظ ويژگي‌هاي خاص تكتونيكي و زمين‌شناسي، آبخوان این محدوده را مي‌توان به سه بخش كاملا متمايز تفكيك نمود. بدين معني كه در بخش‌هاي شمالي دشت سفره‌ها اكثرا منفرد و موضعي با پتانسيل ضعيف و در بخش جنوبي آن همراه با نیمه غربی دشت آبخوان اصلي و يكپارچه گسترش دارد. همچنین در اراضی فشافویه واقع در جنوب محدوده مطالعاتی آبخوان آبرفتی جداگانهای وجود دارد. در اراضي واقع در شرق رودخانه کن آبخوان آبرفتي از نظر نوع و شكل آبخوان از نوع آزاد تشخيص داده شده و تنها در بخش‌هاي جنوبي به دليل گسترش لايه‌هاي ريزدانه و نهشته‌هاي رسي كهريزك و عملكرد گسل‌هاي ناحيه كه سبب روراندگي‌هايي شده است، امكان تشكيل سفره‌هاي تحت‌فشار در این محدوده وجود دارد[18].
از نظر جنس و اندازه ذرات آبخوان، با توجه به فاصله كم از محورهاي رسوب‌گذاري ذرات عموماً دانه درشت و زاويه‌دار و با سيمان ضعيف مي‌باشند و در مجموع در حواشي مسيل‌ها و رودخانه‌ها بافت ذرات درشت‌تر و از اين محور به طرفين و پائين دست ذرات ريزتر مي‌گردند.
از نظر شيب هيدروليكي و جبهه‌هاي تغذيه و تخليه، با توجه به شيب عمومي اين ناحيه، جبهه‌هاي تغذيه كننده آبخوان‌هاي اين نواحي در امتداد ارتفاعات شميران گسترش داشته و با توجه به شيب سنگ‌كف ناحيه،گراديان هيدروليكي اين بخش زياد و جبهه‌هاي تخليه كننده آن (خروجي آب‌زيرزميني) با توجه به اختلاف توپوگرافي زياد با بخش پائين‌دست، به صورت سرريز به آبخوان اصلي خواهد بود. ضمن آنكه گسل‌هاي متعدد و پراكنده در اين نواحي نقش زهكشي و انتقال و هدايت آب از بخش‌هاي ديگر از اين نواحي را به عهده دارند.
در شکل 5 آبنمود معرف آبخوان دشت مربوط به سال آبی 1401-1395 با استفاده از آمار ماهیانه نوسانات سطح آب زیرزمینی 55 حلقه چاه مشاهدهای و مساحت شبکه تیسن مربوطه رسم شده است. در مهرماه سال 1395 ارتفاع مطلق سطح آبزیرزمینی برابر 33/1045 متر و در شهریورماه سال 1401 ارتفاع مطلق سطح آبزیرزمینی برابر15/1044 متر است براساس آبنمود تهیه شده در طول دورۀ آماری 6 ساله سطح آبزیرزمینی 18/1 متر افت نموده که این پدیده بهعلت کاهش بارندگی و افزایش برداشت از آبخوان آبرفتی اتفاق افتاده است[19].
روش کار
هدف اصلی این تحقیق، شناخت، بررسی و درک صحیح از رفتار زمین در اثر تغییرات تراز سطح آب زیرزمینی در شرایط مختلف آتی است که بهطور خاص پدیده فرونشست زمین مینامند که برای برای دستیابی به برنامههای استوار و راهبردی در مدیریت بهینه منابع آب میباشد.
شکل 3- نمایی از دشت تهران- شهریار و توپوگرافی محدوده مورد مطالعه
|
|
شکل 4- مدل زمینشناسی و توپوگرافی دشت تهران-شهریار | |
شکل 5- آبنمود واحد آبخوان تهران- شهریار (شرکت آب منطقهای تهران – 1399)
طبق فلوچارت 6 جهت پیش بینی فرونشست از دادههای زمینشناسی، ژئوتکنیکی و آبشناسی ناحیه به تفکیک در قسمت مربوطه نرمافزار COMSOL وارد گردید. سپس سه لایه مجزا شامل لایه های سطح، میانی و کف برای محدوده تعریف گردید که لایه سطح بصورت آزاد و لایه کف بصورت ناتروا میباشد بگونهای که هیچگونه تراوشی از آن صورت نمیپذیرد. لایه میانی نیز تا حدود زیادی ناتروا بوده که باعث میشود سفره بالایی دارای هد ثابت باشد.
شکل 6- فلوچارت پیشبینی نرخ فرونشست توسط نرم افزار
بر اساس شکل 7، دادهها فرونشست زمین از سال 1382 تا 1398 در 22 نقطه انتخابی (منطبق بر محل پیزومترها) تخمین زده شد. همچنین طبق شکل 8 جهت صحتسنجی، تصـاویر تداخلسنجی راداری Sentinel 1 محـدوده در سـالهای سال 95-1382، با نقشههای متناظر همنشست خروجی نرمافزار COMSOL مقایسه گردید. در مقایسه تصاویر و نقشهها پهنهبندی فرونشست تطابق قابل قبولی از نظر پهنهی فرونشست بین نقشهها ملاحظه گردید.
|
|
شکل7- نقشه های هم نشست در محدوده مدل سال های 1385 و 1395 |
|
|
شکل8- نقشه فرونشست محدوده با استفاده از تصاویر تداخل سنجی راداریSentinel 1 در سال های 1385 و 1395 در ادامه طبق شکل 9 توسط نــرم افـزار مربوطه، پیشبینی نـرخ فرونشست طی سال 1399 تا 1410 در منطقه مورد مطالعه انجام میگردد. |
|
شکل 9- نقشه تغییرات نرخ فرونشست طی سالهای1410-1399 |
همانطور که قبلا به آن اشاره گردید علت اصلی ایجاد فرونشست در گستره مورد مطالعه افت سالیانه سطح آب زیرزمینی است[20]. تا سال 1398 میزان افت آب زیرزمینی در بعضی قسمتهای منطقه مورد مطالعه، به حدود 30 متر میرسد و پیشبینی افت سطح تراز آب زیرزمینی با ادامه روند فعلی، در سال 1410 حدود 40 متر میباشد. لذا با توجه به اینکه پتانسیل فرونشست زمین در قسمتهای مرکزی و جنوبی دشت بیشتر است، در نتیجه فرونشست زمین در این قسمتها بــا سرعت بیشتری در حال رخ دادن است، بنابراین فرونشست زمین از قسمتهای شمالی و مرکزی دشت به قسمتهای جنوبی و جنوبشرقی در حال گسترش است، بهنحویکه در سال 1410 تقریبا یک سوم گستره مورد مطالعاتی متاثر از اثرات فرونشست یا نرخ بالا حدود 19 سانتیمتر و کمینه حدود 9 سانتیمترخواهد بود. این میزان فرونشست زمین در بعضی نقاط، منجر به ایجاد ترکها و شکافهایی در ساختمانها و زمینهای کشاورزی شده است، همچنین نفوذ آب باران و آبهای سطحی به درون ترکها در آینده منجر به پیدایش و گسترش این درزها ترکها خواهد شد[21]. بنابراین پیش بینی احتمالات زمین ساختاری با اعمال شرایط و احتمال وقوع مختلف در شرایط گوناگون برای جلوگیری و آمادگی از عواقب سوِء آن در نحوه اجرای برنامههای آتی مدیریت منابع آب بسیار حائز اهمیت میباشد[22].
آینده پژوهی
دستاورد نهایی تمامی روشهای آیندهپژوهی، سناریوست. در واقع روشی است برای شناسایی و تحلیل وضعیتهای مختلف یک پدیده با گزینههای بدیل و ممکن در آینده، که احتمال وقوع آنها در شرایط گوناگون، متفاوت خواهد بود[23]. با تکیه بر یافتههای حاصل از تحقیقات حاضر و بر مبنای روشهای مرسوم، آینده پژوهیهای مختلف(وضع موجود، ، بدبینانه، میانه و خوش بینانه) طبق جدول 1 آینده پژوهیهای چندگانه بهمنظور سیاستگذاری و جهتدهی به اقدامات آینده در عرصه مدیریت بهینه منابع آب سطحی و زیرزمینی دشت تهران- شهریار ارائه گردید.
جدول1- آینده پژوهای تعریف شده
علامت اختصاری | عنوان آینده پژوهی | شرح آینده پژوهی |
RS
| وضع موجود Reference Scenario |
ادامه شرایط موجود با اعمال سنوات گذشته |
NCS | بدبینانه(غیرمحافظه کارانه) Non-Conservation Scenario | سرانه حجم مصارف آب کاهش نیافته و افزایش منابع آب سطحی و زیرزمینی دشت محقق نگردیده و در حدود سالهای اخیر میباشد. |
CS
| میانه(محافظه کارانه) Conservation Scenario | 50 درصد از افزایش ظرفیت تامین آب سطحی برنامهریزی شده برای سال 1410 و بخشی از کاهش سرانه آب در نظر گرفته شده محقق گردد. |
FDS | خوشبینانه(توسعه کامل) Fll Development Scenario | 100 درصد مصارف در نظر گرفته از منابع آب سطحی و زیرزمینی تامین گردد. |
تخصیص در آینده پژوهی بدبینانه
در طراحی این آینده پژوهی در یک نگاه بدبینانه فرض شده است که وضعیت موجود مصارف ادامه یافته و تغییری نیز در میزان تامین از منابع آب سطحی حاصل نشود. در سالهای اخیر حداقل سرانه تامین آب در حدود 348 لیتر در روز بوده است که درسال‌های 92، 93 و 1395 محقق شده است. لذا در این سناریو فرض شده است که در سال 1410 نیز سرانه تامین آب برابر با همین مقدار باشد که در این صو/رت میزان کل تامین آب مورد نیاز برای شهر تهران برابر 1450 میلیون مترمکعب خواهد بود. در این حالت فرض شده است ضریب تلفات فیزیکی و تبدیل آب به فاضلاب مطابق با فرض‌های طرح جامع فاضلاب ثابت باقی بماند. لذا با در نظر گرفتن مقادیر ثابت برای سایر ضرایب بیلان آب تا پساب، میزان پساب قابل برنامهریزی برابر با 771 میلیون مترمکعب خواهد بود. همچنین با در نظر گرفتن بیلان رواناب‌های سطحی، میزان خروجی رواناب سطحی از 259 میلیون مترمکعب به 270 میلیون مترمکعب افزایش خواهد داشت که حدود 176 میلیون مترمکعب آن می‌تواند برای تامین نیاز اراضی کشاورزی جنوب تهران به کار برده شود. همچنین در این آینده پژوهی فرض شده است که برنامههای انتقال و افزایش ظرفیت تامین آب شهر تهران از منابع آب سطحی تا سال 1410 تحقق پیدا نکند. در این حالت برای تعیین میزان تامین از منابع آب سطحی، متوسط 28 سال اخیر برای سدهای کرج، لار و لتیان برابر با 595 میلیون مترمکعب و برای سدهای طالقان و ماملو برابر با ظرفیت تعیین شده یعنی 185 میلیون مترمکعب در نظر گرفته شده است. لازم به توضیح است که قبل از 28 سال اخیر، میزان تامین آب سدهای لار و لتیان با مقادیر فعلی تفاوت قابل توجهی داشته است لذا در محاسبه، میانگین تامین آب این سدها مدنظر قرار نگرفته است. با توجه به توضیحات بالا میزان تامین آب منابع سطحی برابر با 780 میلیون مترمکعب و تامین از منابع آب زیرزمینی 670 میلیون مترمکعب خواهد بود. از آنجائیکه تاکید مطالعه حاضر بر وضعیت کلان شهر تهران است، وضعیت سایر مناطق مطابق با فرض‌های قبلی در نظر گرفته شده است و نیاز سایر بخشهای مختلف صنعت، کشاورزی، خدمات و فضای سبز نیز ثابت در فرض و در نظر گرفته شده است.
در شکل 10 وضعیت سیستم در این آینده پژوهی ارائه شده است. همانگونه که مشاهده میشود، در این آینده پژوهی، کمبودهای پیشبینی شده 139 میلیون مترمکعب در دشت تهران- شهریار افزایش خواهد یافت. که جز با کاهش نیاز خالص آبی کشاورزی به طریق تغییر الگوی کشت و یا سطح زیرکشت تا حدود 20 درصد راهکاری برای جبران آن به نظر نمی‌رسد. البته باید توجه داشت که اگر کاهش نیاز کشاورزی با افزایش راندمان اتفاق بیافتد، به دلیل کاهش میزان آب برگشتی به آبخوان ، اثرگذاری بر وضعیت آبخوان محدودتر بوده و کاهش بیشتری بسته به میزان افزایش راندمان در نیاز کشاورزی باید مدنظر قرار گیرد. به عبارت دیگر مشکل صرفا با افزایش راندمان مرتفع نشده و کاهش سطح و الگوی کشت ضروری است. با توجه به اولویت‌های و الزام تامین آب بخش کشاورزی در هریک از این قسمتهای دشت، میتوان در جهت برنامهریزی مدون و علمی کاهش نیاز خالص این بخش در شرایط آتی اقدام نمود.
تخصیص در آینده پژوهی میانه
در این آینده پژوهی، فرض شده است که در سال 1410 سرانه تامین آب، متوسط مقدار فعلی و پیشبینی شده در طرح جامع فاضلاب شهر تهران یعنی برابر با 327 لیتر به ازای هر نفر در شبانه روز باشد. در این صورت میزان کل تامین آب مورد نیاز در سال 1410 برابر 1362 میلیون مترمکعب مترمکعب برای شهر تهران خواهد بود. در این حالت فرض شده است ضریب تلفات فیزیکی و تبدیل آب به فاضلاب مطابق با فرض‌های طرح جامع فاضلاب ثابت باقی بماند. لذا با در نظر گرفتن مقادیر ثابت برای سایر ضرایب بیلان آب تا پساب میزان پساب قابل برنامهریزی برابر با 724 میلیون مترمکعب خواهد بود و میزان جریان ورودی به آبخوان نیز برابر با 330 میلیون مترمکعب خواهد بود. همچنین با در نظر گرفتن بیلان رواناب‌های سطحی، میزان خــــروجی رواناب سطحی از 259 میلیون مترمکعب به 264 میلیون مترمکعب افزایش خواهد داشت که حدود 173 میلیون مترمکعب آن می‌تواند برای تامین نیاز اراضی کشاورزی جنوب تهران بهکار برده شود. همچنین در این آینده پژوهی فرض شده است که تنها 50% از آب تامینی پیشبینی شده از برنامههای انتقال و افزایش ظرفیت تامین آب از منابع آب سطحی تا سال 1410 تحقق پیدا کند. در این آینده پژوهی میزان تامین آب منابع سطحی برابر با 900 میلیون مترمکعب و تامین از منابع آب زیرزمینی 462 میلیون مترمکعب خواهد بود.
|
شکل10- سیمای منابع و مصارف در دشت تهران- شهریار در شرایط آتی با در نظر گرفتن آینده پژوهی بدبینانه |
|
شکل 11- سیمای منابع و مصارف در دشتهای تهران- شهریار در شرایط آتی با در نظر گرفتن آینده پژوهی میانه |
وضعیت سایر مناطق مطابق با فرض‌های قبلی در نظر گرفته شده است و نیاز سایر بخشهای صنعت، کشاورزی و فضای سبز نیز ثابت فرض شده است. در شکل 11 وضعیت سیستم در این آینده پژوهی ارائه شده است. همانگونه که مشاهده میشود، در این آینده پژوهی، کمبود به حدود 60 میلیون مترمکعب افزایش خواهد یافت. که با کاهش کمتر از 10% نیازخالص کشاورزی در دشت تهران- شهریار (تغییر الگو یا سطح زیرکشت) و نیز مدیریت و ذخیره‌سازی روانـاب‌هـای سطــحی در جنـوب تهــران (تـا حـدود 60 میـلیـون
متـرمکعب) بـه راحتی قابـل جبـران است. البته بـا توجه به نـوسانات
رواناب‌های سطحی، توصیه کاهش نیاز خالص کشاورزی، افزایش راندمان و کاهش سطح زیر کشت در دشت همچنان مورد تاکید است.
تخصیص در آینده پژوهی خوشبینانه
درشکل 12 سیمای منابع و مصارف در محدوده مطالعاتی کل استان تهران بدلیل مدیریت یکپارچه منابع آب(انتقال و توزیع) و در افق سال 1410 با لحاظ کردن برنامهریزی و تخصیص‌های پیشنهادی و با در نظر گرفتن تمامی منابع تولید و مصارف ارائه شده است. در این آینده پژوهی کلیه نیازها در محدوده دشت تهران- شهریار تامین شده است. با توجه به اینکه تامین 100 درصدی منابع آب سطحی و زیرزمینی مصارف در نظر گرفته شده این مهم برای دشت در افق سال 1410 خوشبینانه به نظر میرسد، در آینده پژوهی خوشبینانه احتمال وقوع شرایط در نظر گرفته شده با واقعی فاصله خواهد داشت که این امر باید در ارزیابی وضعیت آتی سیستم مدنظر قرار گیرد. با این هدف دو آینده پژوهی بدبینانه و میانه نیز برای سیستم در سال 1410 در نظر گرفته شد.
|
شکل 12- سیمای منابع و مصارف در دشت تهران-کرج و ورامین در شرایط آتی با در نظر گرفتن آینده پژوهی خوشبینانه |
تغییرات تراز آب زیرزمینی
با توجه به آینده پژوهی پیشنهاد شده برای تخصیص میتوان تغییرات ایجاد شده در حجم آبخوان را به تغییرات سالانه تراز آب زیرزمینی آبخوان مرتبط کرد. بر این اساس، با فرض اینکه تغییرات تراز آبخوان در محدوده فرونشستی با تغییرات تراز آبخوان در کل دشت تهران- شهریار یکسان باشد در شکل 13 تغییرات سطح ایستابی آبخوان در آینده پژوهی مختلف برای محدوده فرونشستی در دشت تا سال 1410 پیش بینی شده است. تغییرات تراز آب سطح ایستابی از سال 1382 تا 1399 بر اساس اندازه‌گیری پیزومترها و از سال 1399 تا 1410 بر اساس مقادیر بدست آمده از آینده پژوهی مختلف محاسبه شده است. در تهیه این شکل فرض شده است که تغییرات سطح آبخوان در محدوده فرونشست با تغییرات تراز آبخوان در کل دشت در سالهای آتی یکسان باشد. با فرض عدم محدودیت در عمق آبخوان، تراز ایستابی آبخوان در سال 1410 نسبت به سال 82 به ترتیب 26 ، 44 و 84 متر در آینده پژوهی مختلف(وضعیت موجود، خوشبینانه و میانه) خواهد بود. در آینده پژوهی بدبینانه این میزان افت در حدی خواهد بود که از ضخامت متوسط آبخوان در سال 1410 که حدود 100 متر فراتر رفته که منتج به خشک شدن بسیاری از چاههای سطحی و نیمه عمق میشود.
|
شکل 13- تغییرات تراز آبخوان در آینده پژوهای مختلف تا سال 1410 |
نرخ فرونشست زمین
با توجه به ارتباط بین فرونشست و پایین رفتن تراز آب زیرزمینی و با استناد به شکل 14، میتوان با در نظر گرفتن تغییرات تراز آب تا سال 1410 در آینده پژوهی مختلف، فرونشست محتمل را در محدوده دشت را از لحاظ حیث بحرانی‌ترین حالت و سایر موارد ممکنه تخمین زد. طبق نمودار ترسیم شده ، فرونشست محتمل با اجرای آینده پژوهیهای مختلف تا سال 1410 را نشان داده شده است. به طور خلاصه، میزان فرونشست زمین حدود 1950، 2350 ، 2900 و 3100 میلیمتر در سال 1410 نسبت به سال 1382 با اجرای آینده پژوهیهای مختلف (وضعیت موجود، خوش بینانه، میانه و بدبینانه) محتمل و قابل پیش بینی است. البته باید توجه داشت که فرونشست در آینده پژوهی ادامه وضع موجود و بدبینانه با خشک شدن بخش اعظمی از آبخوان پیش از فرا رسیدن سال 1410، ناچارا موجب توقف فرونشست در آن زمان خواهد شد. در صورت اجرای آینده پژوهی خوش بینانه با توجه به ثابت بودن تراز آب زیرزمینی ممکن است تا مدت زمان محدود، اندک فرونشستی داشته باشد لیکن بعد از آن متوقف خواهد گردید.
|
شکل 14- منحنی تغییرات احتمالی فرونشست در آینده پژوهای مختلف تا سال 1410 |
نتایج
در این پژوهش به کمک نرم افزار COMSOL، فرونشست در محدوده دشت تهران- شهریار در بازه زمانی 98- 1382 در 24 نقطه منتخب با تصاویر تداخلسنجی راداری Sentinel 1، صحتسنجی، مقایسه و بررسی گردید. سپس نرخ فرونشست از سال 1399 تا 1410 توسط نرم افزار مربوطه محاسبه گردید. همچنین بهمنظور سیاستگذاری و جهتدهی به اقدامات آینده در عرصه مدیریت بهینه منابع و مصارف آب با تکیه بر یافتههای حاصل از پیشبینی فرونشست دشت تا افق 1410 و بر مبنای روش آینده پژوهی چندگانه(وضع موجود،بدبینانه، میانه و خوشبینانه) نشان میدهد:
* وقوع فرونشست در این دشت تا افق 1410 یک پدیده مستمر است و ارتباط مستقیمی با نوع لایهبندی خاک منطقه شامل سازندهای ریزدانه با ضخامت زیاد و تغییرات سطح تراز آبزیرزمینی دارد به نحویکه در سالهای ابتدایی با نرخ بالاتر و در لایه بالایی سفره آبخوان ظاهر شده که به مرور زمان پس از پر شدن خلل و فرج بین ذرات خاک و با توجه به ارتباط هیدرولیکی بین لایهها با سرعت کمتری نسبت به گذشته در لایههای فوقانی سطح آبخوان و سطح زمین مشاهده میگردد. بنابراین تغییرات تراز آبزیرزمینی و جنس زمین از جمله عوامل موثر بر الگوی و نرخ فرونشست بودهاند.
* تراز ایستابی آبخوان با اجرای آینده پژوهیهای مختلف(وضعیت موجود، خوشبینانه و میانه) تا سال 1410 به ترتیب 26 ، 44 و 84 متر خواهد رسید. در آینده پژوهی بدبینانه این میزان افت در حدی خواهد بود که از ضخامت متوسط آبخوان در سال 1410 از 100 متر فاصله از سطح زمین فراتر رفته که منتج به خشک شدن بسیاری از چاههای سطحی و نیمه عمق میشود.
* فرونشست محتمل با اجرای آینده پژوهیهای مختلف(وضعیت موجود، خوشبینانه، میانه و بدبینانه) تا سال 1410 بهترتیب 1950، 2350 ، 2900 و 3100 میلیمتر در سال 1410 نسبت به سال 1382 قابل پیش بینی است. البته باید توجه داشت که فرونشست در آینده پژوهی ادامه وضع موجود و بدبینانه با خشک شدن بخش اعظمی از آبخوان پیش از فرا رسیدن سال 1410، ناچارا موجب توقف فرونشست در آن زمان خواهد شد. در صورت اجرای آینده پژوهی خوش بینانه با توجه به ثابت بودن تراز آب زیرزمینی ممکن است تا مدت زمان محدود، اندک فرونشستی داشته باشد لیکن بعد از آن متوقف خواهد گردید.
* رشد جمعيت همراه با گسترش بيرويه در بهرهبرداري از منابع آبهاي زیرزمینی در بخشهای كشاورزي، صنعت و شرب در کنار تغییرات اقلیمی و خشکسالیهای فزاینده، پي آمدهاي نامطلوبي را در جنبههاي كمي و كيفي منابع آب و افزایش نرخ فرونشست را به همراه داشته است. بنابراین شناسائی و تحلیل وضعیتهای مختلف پدیده فرونشست زمین که ارتباط مستقیمی با تغییرات تراز آب زیزمینی و جنس زمین منطقه دارد برای دستیابی به برنامههای استوار و راهبردی در مدیریت بهینه منابع و مصارف منابع آب بسیار مهم و ارزشمند است.
ملاحظات اخلاقی پیروی از اصول اخلاق پژوهش
همکاری مشارکتکنندگان در تحقیق حاضر به صورت داوطلبانه و با رضایت آنان بوده است.
حامی مالی
هزینه تحقیق حاضر توسط نویسندگان مقاله تامین شده است.
مشارکت نویسندگان
طراحی و ایدهپردازی: سیدحمیدرضاحسینی، سیدحبیب موسوی جهرمی.
نظارت و نگارش نهایی: سیدحبیب موسوی جهرمی، سیدحمیدرضاحسینی.
تعارض منافع
بنابر اظهار نویسندگان، مقاله حاضر فاقد هرگونه تعارض منافع بوده است.
References
1. Haqshanas, Mohammad، 2016، "Evaluation of ground subsidence caused by water level changes in Baghistan region (Shahriyar plain) using electrical resistance data". Master's thesis in Engineering Geology, Tarbiat Modares University.
2. Faryabi, Muhammad. Kalantri, Nasraleh. Chit-Sazan, Manouchehr and Rahimi, Muhammad Hossein,2008 . “We are talking about the old days of Rafsanjan’s homeland in the countryside of the city of Zarzamini.” Hamish Domain of the Network Directorate of Abiyari and Zahkashi, Shahid Chamran Ahvaz University, Faculty of Water Science Engineering, page 8.
3. Organization of Geology and Mineral Exploration of the country ، 2005، “The first generation of people in Dasht Tehran - Shahryar (First report),” page 54.
4. Zeng, C.-F., Wang, S., Xue, X.-L., Zheng, G. & Mei, G.-X. 2021. Evolution of deep ground settlement subject to groundwater drawdown during dewatering in a multi-layered aquifer-aquitard system: Insights from numerical modelling. Journal of Hydrology, 603, 12707.
5. Chao-Feng Zeng, Shuo Wang, Xiu-Li Xue, Gang Zheng, Guo-Xiong Mei., 2021. Evolution of deep ground settlement subject to groundwater drawdown during dewatering in a multi-layered aquifer-aquitard system: Insights from numerical odeling,Journal of Hydrology ,Volume 603, Part C,
6. Lashkaripour, G., Ghafouri, M., Rostami Barani, H. 2020. Investigation of the causes of fissure formation and subsidence in the west of Kashmar plain. Geological Studies, 1(1),.111-95.
7. Mahmoudpour, M., Khamehchiyan, M., Nikoudel, M.R., Ghassemi, M.R.,2013, Characterization of regional land subsidence induced by groundwater withdrawals in Tehran, Iran, JGeope 3(2): 49-62.
8. Nguyen, Q., 2016. The main causes of land subsidence in Ho Ghi Minh City. Procedia Engineering, 142:334-341.
9. H.Guo, 2015 , Groundwater- abstraction induced land subsidence and groundwater regulation in the North China Plain, piahs- 372
10. Tran, D.-H., Wang, S.-J. & Nguyen, Q. C. 2022. Uncertainty of heterogeneous hydrogeological models in groundwater flow and land subsidence simulations–A case study in Huwei Town, Taiwan. Engineering Geology, 298, 106543.
11. Iranian, Riadullah،2014،Continuity analysis of south Alborz aquifer (Abhar to Varamin plains), conference on management of water resources and uses (based on sustainable development of central Alborz region, challenges, strategies and new approaches), University of Tehran, page 12. .
12. Manafi Azar, Ali ، 2018،"Prediction of the amount of subsidence in the southwestern plain of Tehran aquifer using intelligent models" Master's thesis in Engineering Geology, Tarbiat Modares University.
13. Mohammad Khan, S., Ganjian, H., Grossi , L., Zanganeh Tabar, Z. 2020. Evaluation of the effect of groundwater depletion on subsidence using radar images, study area, Qorveh plain, Geographical Data Quarterly 112(28),. 229-220.
14. Organization of Geology and Mineral Exploration of the country ، 2005، “The first generation of people in Dasht Tehran - Shahryar (First report),” page 54.
15. Tehran Regional Water Company،2021، "South Tehran surface water management plan (quantitative and qualitative studies)". 1st consultant engineering, volumes 1 and 2.
16. Rajabi Khamseh, k, Nikbakht Shahbazi, A, Fatahhayan, H, Zahrabi, N., 2021,modeling of Izeh plain subsidence using MODFLOW mathematical code, Journal of Water Resources Research iran, 16(4): 112-126.
17. Tehran Regional Water Company. 2020. inventory of the third period of piezometers and wells in operation of Tehran-Shahriar aquifer., Tehran.[In Persian]
18. Angorani S, Shaiati Panahi M, Memaian H, Bolourchi MJ., 2015. Dynamic modeling of Land Subsidence in Tehran Plain. Geosciences 25(97):211-220
19. Tehran Regional Water Company. 2022. Artificial feeding studies through wide open wells in Tehran-Shahriar plain , Tehran.
20. Nadiri, A, Taheri, Z , Barzegari, G, Dedeban, K., 2018, Providing a framework for estimating aquifer subsidence potential using genetic algorithm, Journal of Water Resources Research, 4(2):185-174.
21. Nadiri, A., Monafi Azar, A., Khamehchian, M. 2018. Comparison of aquifer subsidence vulnerability in southwestern Tehran plain with simple weighting model and genetic algorithm, Journal of Kharazmi Earth Sciences, 4(2),. 212-199.
22. Papi, R. & Solemani, M. 2020. Analysing Time Series of Land Subsidence in the West of Tehran Province (Shahriar Plain) and its Relation to Groundwater Discharge by InSAR Technique. Geography and Environmental Sustainability, 10, 109-128.
23. Mohammad Khan, S., Ganjian, H., Grossi , L., Zanganeh Tabar, Z. 2020. Evaluation of the effect of groundwater depletion on subsidence using radar images, study area, Qorveh plain, Geographical Data Quarterly 112(28),. 229-220