به کارگیری تکنیک PS-InSAR برای شناسایی تاثیرات فرونشست زمین بر پل‌های جاده‌ای جنوب غربی شهر تهران

جغرافیا و مخاطرات محیطی

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 24 شهریور 1404   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/geoeh.2025.93735.1575

نویسندگان

ساسان زنگنه تبار¹؛ مجتبی یمانی^{* 2}؛ محمد شریفی کیا³؛ سید موسی حسینی⁴؛ معصومه آمیغ پی⁵

¹دانشجوی دکتری ژئومورفولوژی، دانشکده جغرافیا، دانشگاه تهران، تهران، ایران

²استاد ژئومورفولوژی، دانشکده جغرافیا، دانشگاه تهران، تهران، ایران

³دانشیار سنجش از دور، دانشکده ادبیات و علوم انسانی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

⁴دانشیار مهندسی منابع آب، دانشکده جغرافیا، دانشگاه تهران، تهران، ایران

⁵رییس اداره ترازیابی دقیق و تداخل‌سنجی راداری، سازمان نقشه‌برداری کشور، تهران، ایران

چکیده

در این پژوهش با استفاده از روش پراکنشگرهای دائمی تکنیک تداخل‌سنجی راداری، تصاویر سنتینل1 در بازه زمانی سال 2022 به منظور بررسی تاثیرات فرونشست بر سازه‌های شهری جنوب غرب شهر تهران مورد پردازش قرار گرفت. برای این منظور از نرم‌افزارهای GMTSAR و Stamps استفاده شد. همچنین با استفاده از داده‌های سطح آب زیرزمینی چاه‌های محدوده مورد مطالعه، مقدار تجمعی استاندارد شده تغییرات سطح آب زیرزمینی محاسبه شد. نتایج پردازش راداری نشان‌دهنده میزان جابه‌جایی بین 3+ تا 95- میلی­متر در سال در راستای خط دید ماهواره در جنوب غربی شهر تهران می‌باشد. بیشینه فرونشست مربوط به جنوب منطقه 18 و قسمت غربی منطقه 19 به میزان 70- میلی‌متر در سال می‌باشد. میزان جابجایی و پایین رفتن عرشه پل‌ها در اثر فرونشست حدود 2.3 تا 4.5 سانتیمتر در سال بوده است. انجام بازدید میدانی از پل‌های مورد مطالعه نشان می‌دهد که در پل شماره 3 (تقاطع بزرگراه کاظمی و بلوار شکوفه)، اثرات فرونشست زمین به خوبی محسوس است. نتایج حاصل از بررسی ارتباط تغییرات سطح آب زیرزمینی با تغییرات ارتفاعی پراکنشگرهای دائمی پل‌ها بیانگر میزان همبستگی بالای این دو می‌باشد. بالابودن میزان همبستگی موید این نکته می‌باشد که علاوه بر تاثیرات فرورونده فرونشست، اشباع هیدرولوژیک خاک در ارتفاع یافتن سطح زمین و سازه‌های انسان‌ساخت تاثیرگذار است.

کلیدواژه‌ها

فرونشست زمین؛ PS-InSAR؛ شهر تهران؛ پل‌های جاده‌ای

مراجع

Abidin, H. Z., Djaja, R., Darmawan, D., Hadi, S., Akbar, A., Rajiyowiryono, H., ... & Subarya, C. (2001). Land subsidence of Jakarta (Indonesia) and its geodetic monitoring system. Natural Hazards, 23(2), 365-387. https://doi.org/10.1023/A:1011144602064

Al Heib, M., Hassoun, M., Emeriault, F., Villard, P., & Farhat, A. (2021). Predicting subsidence of cohesive and granular soil layers reinforced by geosynthetic. Environmental Earth Sciences, 80, 1-24. https://doi.org/10.1007/s12665-020-09350-3

Alani, A. M., Tosti, F., Ciampoli, L. B., Gagliardi, V., & Benedetto, A. (2020). An integrated investigative approach in health monitoring of masonry arch bridges using GPR and InSAR technologies. NDT & E International, 115, 102288.  https://doi.org/10.1016/j.ndteint.2020.102288

Amelung, F., Galloway, D. L., Bell, J. W., Zebker, H. A., & Laczniak, R. J. (1999). Sensing the ups and downs of Las Vegas: InSAR reveals structural control of land subsidence and aquifer-system deformation. Geology, 27(6), 483-486.  https://doi.org/10.1130/0091-7613

Babaee, S., Khalili, M. A., Chirico, R., Sorrentino, A., & Di Martire, D. (2024). Spatiotemporal characterization of the subsidence and change detection in Tehran plain (Iran) using InSAR observations and Landsat 8 satellite imagery. Remote Sensing Applications: Society and Environment, 36, 101290.  https://doi.org/10.1016/j.rsase.2024.101290

Berardino, P., Fornaro, G., Lanari, R., & Sansosti, E. (2002). A new algorithm for surface deformation monitoring based on small baseline differential SAR interferograms. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 40(11), 2375-2383. https://doi.org/10.1109/TGRS.2002.803792

Castellazzi, P., Arroyo-Domínguez, N., Martel, R., Calderhead, A. I., Normand, J. C., Gárfias, J., & Rivera, A. (2016). Land subsidence in major cities of Central Mexico: Interpreting InSAR-derived land subsidence mapping with hydrogeological data. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 47, 10. https://doi.org/10.1016/j.jag.2015.12.002

Colesanti, C., Ferretti, A., Prati, C., & Rocca, F. (2003). Monitoring landslides and tectonic motions with the Permanent Scatterers Technique. Engineering Geology, 68(1-2), 3-14. https://doi.org/10.1016/S0013-7952(02)00195-3

Colesanti, C., Mouelic, S. L., Bennani, M., Raucoules, D., Carnec, C., & Ferretti, A. (2005). Detection of mining related ground instabilities using the Permanent Scatterers technique—a case study in the east of France. International Journal of Remote Sensing, 26(1), 201-207. https://doi.org/10.1080/0143116042000274069

Ferretti, A., Prati, C., & Rocca, F. (2002). Permanent scatterers in SAR interferometry. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 39(1), 8-20. https://doi.org/10.1109/IGARSS.1999.772008

Galloway, D. L., Jones, D. R., & Ingebritsen, S. E. (1999). Land subsidence in the United States (Vol. 1182). Geological Survey (USGS).

Giao, P. H., Saowiang, K., & Anh, N. T. H. (2019). The Role of Groundwater and Land Subsidence Analysis for Sustainable Development of Infrastructure in Some SE Asian Cities. In International Conference on Critical Thinking in Sustainable Rehabilitation and Risk Management of the Built Environment (pp. 90-100). Cham: Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-030-61118-7_7

Haghighi, M. H., & 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 Sensing of Environment, 221, 534-55. https://doi.org/10.1016/j.rse.2018.11.003

Hakało, J., & Wroński, J. (2003). Subsidence and its effects on the anterior plate stabilization in the course of cervical interbody spondylodesis. Part II. Clinical evaluation. Study design. Neurologia i Neurochirurgia Polska, 37(5), 1063-1072. https://europepmc.org/article/med/15174252

Hooper, A., Bekaert, D., Spaans, K., & Arıkan, M. (2012). Recent advances in SAR interferometry time series analysis for measuring crustal deformation. Tectonophysics, 514, 1-13.  https://doi.org/10.1016/j.tecto.2011.10.013

Hu, J. C., & Chiu, C. Y. (2023). Additional horizontal displacement across the transportation infrastructures induced by land subsidence revealed by SAR interferometry. EGU General Assembly Conference Abstracts. https://ui.adsabs.harvard.edu/link_gateway/2023EGUGA..25.5681H/doi:10.5194/egusphere-egu23-5681

Jones, C. E., Farr, T. G., Liu, Z., & Miller, M. M. (2020). Measuring Subsidence in California and Its Impact on Water Conveyance Infrastructure. In Advances in Remote Sensing for Infrastructure Monitoring (pp. 211-226). Springer.  https://doi.org/10.1007/978-3-030-59109-0_9

Ma, P., Wu, Z., Zhang, Z., & Au, F. T. (2024). SAR-Transformer-based decomposition and geophysical interpretation of InSAR time-series deformations for the Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge. Remote Sensing of Environment, 302, 113962.  https://doi.org/10.1016/j.rse.2023.113962

Maghsoudi, Y., Amani, R., & Ahmadi, H. (2019). A Study of land Subsidence in West of Tehran Using Sentinel-1 Images and Permanent Scatterers Interferometry. Iran-Water Resources Research, 15(1), 299-313 [In Persian] https://dor.isc.ac/dor/20.1001.1.17352347.1398.15.1.22.9

Poland, J. F. (1984). Guidebook to studies of land subsidence due to ground-water withdrawal . https://policycommons.net/artifacts/10710460/guidebook-to-studies-of-land-subsidence-due-to-ground-water-withdrawal/11617224/

Tolman, C. F., & Poland, J. F. (1940). Ground‐water, salt‐water infiltration, and ground‐surface recession in Santa Clara Valley, Santa Clara County, California. Eos, Transactions American Geophysical Union, 21(1), 23-35.  https://doi.org/10.1029/TR021i001p00023