بررسی میزان همبستگی بین فرونشست و تغییرات سطح آب زیرزمینی با استفاده از آنالیز سری زمانی تداخل‌سنجی راداری (منطقه مطالعاتی: اصفهان)

جغرافیا و مخاطرات محیطی

مقاله 8، دوره 11، شماره 4 - شماره پیاپی 44، بهمن 1401، صفحه 173-192  

نوع مقاله: ویژه نامه (چالش جهانی فرونشست زمین: مدیریت بحران یا بحران مدیریت)

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/geoeh.2022.75774.1199

نویسندگان

زهرا آزرم¹؛ حمید مهرابی ²؛ سعید نادی³

¹دانشجوی کارشناسی ارشد سنجش‌ازدور، گروه نقشه‌برداری، دانشکده حمل‌ونقل، دانشگاه اصفهان

²استادیار گروه مهندسی نقشه‌برداری، دانشکده عمران و حمل‌ونقل، دانشگاه اصفهان

³استادیار سابق گروه مهندسی نقشه‌برداری، دانشکده عمران و حمل‌ونقل، دانشگاه اصفهان. محقق دانشکده مهندسی عمران و محیط‌زیست، دانشگاه کارلتون، اوتاوا، کانادا

چکیده

فرونشست زمین یکی از مخاطرات طبیعی است که به‌صورت تدریجی اتفاق می­افتد، این پدیده در اکثر مناطق ایران به وضعیت بحرانی رسیده است. عوامل تأثیرگذار بر فرونشست شامل تغییرات سطح آب زیرزمینی، جنس خاک، عمق بستر سنگی و ... است. برای جلوگیری از پیشروی فرونشست باید علل رخداد آن بررسی شود تا با توجه به ویژگی­های هر منطقه تصمیم­گیری­ها مبتنی بر واقعیت باشد. افت سطح آب زیرزمینی یکی از عوامل مهم مؤثر بر فرونشست است ولی به دلیل پیچیدگی ارتباط فرونشست با عوامل تأثیرگذار دیگر، نمی­توان به‌صورت عام یک رابطه خطی مستقیم بین تغییرات سطح آب زیرزمینی و فرونشست در نظر گرفت. این تحقیق با هدف بررسی رابطه بین فرونشست و تغییرات سطح آب زیرزمینی به بررسی همبستگی بین دو پارامتر مذکور در بازه زمانی 1393 تا 1397 در منطقه اصفهان پرداخته است. در این راستا سری زمانی تداخل سنجی راداری و سری زمانی سطح آب چاه‌های پیزومتری در منطقه اصفهان موردبررسی و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان می­دهد، در 12% از چاه‌ها، عدم همبستگی­، در 9% همبستگی ضعیف و مثبت، در 12% همبستگی­ متوسط و مثبت، در 48% همبستگی­ قوی و مثبت، در 6 % همبستگی ضعیف و منفی، در 4% همبستگی متوسط و منفی و در 9% همبستگی قوی و منفی بین میزبان فرونشست و افت سطح آب زیرزمینی وجود دارد. مقادیر همبستگی پیچیدگی ارتباط میزان فرونشست و افت سطح آب را نشان می­دهد. پیچیدگی ارتباط میزان فرونشست و عوامل ایجاد آن، نشان دهنده لزوم انجام بررسی­های دقیق­تر و ارائه مدل­های جامع­تر است.

کلیدواژه‌ها

فرونشست؛ تداخل‌سنجی راداری؛ تحلیل سری زمانی؛ سطح آب‌ زیرزمینی؛ چاه‌های پیزومتری

مراجع

زارعی، زاده رسول، صدیقی و همکاران؛ 1399. «تعیین رابطه فرونشست زمین و افت سطح آب‌زیرزمینی با دو روش تداخل سنجی راداری و ایستگاه ثابت GPS (مطالعه موردی: دشت سلماس)». نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران، صص 168-182.

علیزاده، امین؛ 1367. اصول هیدرولوژی کاربردی. انتشارات آستان قدس رضوی، بنیاد فرهنگی رضوی.        

 

2001. Ferretti, C. Prati, and F. Rocca., 2001. “Permanent scatterers in SAR interferometry,” IEEE Transactions on geoscience and remote sensing, vol. 39, no. 1, pp. 8-20, https:// doi.org/ 10.1109/ 36.898661.
2002. Rucci, A. Ferretti, A. M. Guarnieri, and F. Rocca., 2012. "Sentinel 1 SAR interferometry applications: The outlook for sub millimeter measurements," Remote Sensing of Environment, vol. 120, pp. 156-163, https://doi.org/10.1016/j.rse.2011.09.030.
2003. Tamburini, M. Bianchi, C. Giannico, and F. Novali., 2010. "Retrieving surface deformation by PSInSAR™ technology: A powerful tool in reservoir monitoring," International Journal of Greenhouse Gas Control, vol. 4, pp. 928-937.
2004. Chen, H. Gong, Y. Chen, X. Li, C. Zhou, K. Lei, L. Zhu, L. Duan, and X. Zhao., 2020. “Land subsidence and its relation with groundwater aquifers in Beijing Plain of China,” Science of the Total Environment, vol. 735, pp. 139111.
2005. H. Chen, C.-H. Wang, Y.-J. Hsu, S.-B. Yu, and L.-C. Kuo., 2010. “Correlation between groundwater level and altitude variations in land subsidence area of the Choshuichi Alluvial Fan, Taiwan,” Engineering Geology, vol. 115, no. 1-2, pp. 122-131.

Chung-Pai Chang, Jiun-Yee Yen, Andrew Hooper, Fong-Min Chou, Yi-An Chen, Chin-Shyong Hou, Wei-Chia Hung, and Ming-Sheng Lin. 2010. "Monitoring of Surface Deformation in Northern Taiwan Using DInSAR and PSInSAR Techniques," Terrestrial, Atmospheric & Oceanic Sciences, doi: 10.3319/TAO.2009.11.20.01(TH).

2019. Békési, P. A. Fokker, J. E. Martins, J. Limberger, D. Bonté, and J.-D. Van Wees., 2019. “Production-induced subsidence at the Los Humeros geothermal field inferred from PS-InSAR,” geofluids.
2020. S. Firdaus, Y. Prasetyo, and D. Diyanah., 2018. "Spatial Correlation Analysis of Land Subsidence and The Water Table Changes in Unconfined Aquifers Using Sentinel 1-SAR Image and Geographic Information Systems (Case Study: Semarang City–Indonesia)." pp. 03022.
2021. Sun, Q. Zhang, C. Zhao, C. Yang, Q. Sun, and W. Chen., 2017. “Monitoring land subsidence in the southern part of the lower Liaohe plain, China with a multi-track PS-InSAR technique,” Remote sensing of environment, vol. 188, pp. 73-84.
2022. Wang, J. Mao, S. Zhao, X. Ning, and Q. Wu., 2021. "PS-InSAR based surface subsidence analysis in Changchun metropolitan area," in E3S Web of Conferences.

J.-s. Kim, D.-J. Kim, S.-W. Kim, J.-S. Won, and W. M. Moon., 2007. “Monitoring of urban land surface subsidence using PSInSAR,” Geosciences Journal, vol. 11, no. 1, pp. 59.

Jo, M.J., Won, J.S. and Kim, S.W., 2011, September. A time-series observation of ground subsidence at Ulsan area using SAR interferometry. In 2011 3rd International Asia-Pacific Conference on Synthetic Aperture Radar (APSAR) (pp. 1-3). IEEE.

2018. Biswas, D. Chakravarty, P. Mitra, and A. Misra., 2018. "Spatial Correlation Based Psinsar Technique to Estimate Ground Deformation in las Vegas Region, Us," in IGARSS 2018-2018 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium, pp. 2251-225.
2019. Malik, D. Kumar, D. Perissin, and B. Pradhan., 2021. “Estimation of ground subsidence of New Delhi, India using PS-InSAR technique and Multi-sensor Radar data,” Advances in Space Research.
2020. Oštir, and M. Komac., 2007. “PSInSAR and DInSAR methodology comparison and their applicability in the field of surface deformations a case of NW Slovenia,” Geologija, vol. 50, no. 1, pp. 77-96.
2021. Solari, A. Ciampalini, F. Raspini, S. Bianchini, and S. Moretti., 2016. “PSInSAR analysis in the Pisa urban area (Italy): A case study of subsidence related to stratigraphical factors and urbanization,” Remote Sensing, vol. 8, no. 2, pp. 120.

Liu, G., Jia, H., Zhang, R., Cen, M. and Zhang, T., 2010. Subsidence detection by PSInSAR based on high resolution TerraSAR-X images. Progress In Electromagnetics Research, 11.

2019. Khorrami, B. Alizadeh, E. Ghasemi Tousi, M. Shakerian, Y. Maghsoudi, and P. Rahgozar. 2019. "How groundwater level fluctuations and geotechnical properties lead to asymmetric subsidence: A PSInSAR analysis of land deformation over a transit corridor in the Los Angeles metropolitan area," Remote Sensing, vol. 11, p. 377.
2020. F. Hanssen., 2001. Radar interferometry: data interpretation and error analysis: Springer Science & Business Media.
2021. Xiong, C. Wang, X. Qin, B. Zhang, and Q. Li., 2021. “Time-Series Analysis on Persistent Scatter-Interferometric Synthetic Aperture Radar (PS-InSAR) Derived Displacements of the Hong Kong–Zhuhai–Macao Bridge (HZMB) from Sentinel-1A Observations,” Remote Sensing, vol. 13, no. 4, pp. 546.