مدل‌سازی فرونشست زمین در دشت سلماس (آذربایجان‌غربی) با استفاده از ANFIS

جغرافیا و مخاطرات محیطی

مقاله 3، دوره 13، شماره 4 - شماره پیاپی 52، دی 1403، صفحه 48-73   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/geoeh.2024.75157.1171

نویسندگان

مریم بیاتی خطیبی^{* 1}؛ روح الله محمدزاده²؛ صدرا کریم زاده³

¹استاد ژئومورفولوژی، دانشکده برنامه‌ریزی و علوم محیطی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.

²دانش‌آموخته سنجش‌ازدور و سیستم اطلاعات جغرافیایی، دانشکده برنامه‌ریزی و علوم محیطی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

³استادیار سنجش‌ازدور و سیستم اطلاعات جغرافیایی، دانشکده برنامه‌ریزی و علوم محیطی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

دشت سلماس از محدوده‌های مهم کشاورزی شمال غرب کشور و استان آذربایجان غربی، محسوب می‌شود. این دشت در دهه‌های اخیر، به لحاظ برداشت بیش‌ازحد از آب‌های زیرزمینی دچار بحران شدید فرونشست زمین شده است. شناسایی مناطق مستعد فرونشست در محدوده دشت سلماس، از دیدگاه شناخت علت وقوع، مدیریت و کنترل پدیده فرونشست و همچنین جلوگیری از فرسایش خاک، از اهمیت زیادی برخوردار است. در این تحقیق، با هدف بررسی علل و ابعاد فرونشست زمین و همچنین پیش‌بینی مناطق مستعد به فرونشست، از مدل سیستم استنتاج عصبی فازی و برای رسیدن به هدف، از هفت عامل تأثیرگذار در پدیده فرونشست دشت (شامل: شیب زمین، ارتفاع، پوشش گیاهی، آب‌های زیرزمینی، فاصله از جاده، فاصله از رودخانه و فاصله از چاه‌های پیزومتری) استفاده شد. در روند تحقیق، اطلاعات جمع‌آوری شده به محیط ArcGis وارد و برای پیاده‌سازی مدل به نرم‌افزار متلب منتقل گردیدند و با استفاده از روشC-flodCV داده‌ها با دقت  آموزش و اعتبار سنجی شدند. داده‌ها در چند تابع عضویت مختلف، شامل توابع عضویت ذوزنقه‌ای، مثلثی، گوسی، گوسی دو طرفه و تابع زنگوله‌ای مدل‌سازی شدند. نتایج بررسی‌ها نشان داد تابع عضویت ذوزنقه‌ای با ضریب همبستگی رگرسیون 0.86 و تابع عضویت گوسی با ضریب همبستگی رگرسیون 0.81 بهترین عملکرد را در شناسایی مناطق مستعد فرونشست دارند. با توجه به نتایج مطالعات در دشت سلماس، می‌توان گفت در طی سال‌های موردبررسی، مناطق شرقی و خروجی دشت با افت زیاد آب‌های زیرزمینی و متعاقب آن با پدیده فرونشست مواجه شده‌اند. همچنین بررسی‌های آماری نشان داد در بازه زمانی موردبررسی، آب‌های زیرزمینی در کل بیش از 18 متر افت سطح ایستابی داشته‌اند و این افت به‌طور متوسط در هر سال  1.23 متر گزارش شده است. در دو دهه گذشته، با محاسبه ضریب ذخیره یا تغذیه 0.03 درصدی و شرایط خشکی اقلیمی و افزایش سطح زیر کشت، این بحران در سال‌های اخیر به‌شدت تشدید شده است.

کلیدواژه‌ها

فرونشست زمین، افت سطح آب زیرزمینی، مدل ANFIS؛ دشت سلماس، آذربایجان غربی

مراجع

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(1999)027%3C0483:STUADO%3E2.3.CO;2

Burbey, T. J. (2002). The influence of faults in basin-fill deposits on land subsidence, Las Vegas Valley, Nevada, USA. Hydrogeology Journal, 10, 525-538. http://dx.doi.org/10.1007/s10040-002-0215-7

Cassiani, G., & Zoccatelli, C. (2000). Subsidence risk in Venice and nearby areas, Italy, owing to offshore gas fields; a stochastic analysis. Environmental & Engineering Geoscience, 6(2), 115-128. https://doi.org/10.2113/gseegeosci.6.2.115

Chen, C. H., Wang, C. H., Hsu, Y. J., Yu, S. B., & Kuo, L. C. (2010). Correlation between groundwater level and altitude variations in land subsidence area of the Choshuichi Alluvial Fan, Taiwan. Engineering Geology, 115(1-2), 122-131. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2010.05.011  

Dehghani, M., Rastegarfar, M., Ashrafi, R. A., Ghazipour, N., & Khorramrooz, H. R. (2014). Interferometric SAR and geospatial techniques used for subsidence study in the Rafsanjan plain. American Journal of Environmental Engineering, 4(2), 32-40. http://dx.doi.org/10.5923/j.ajee.20140402.03

Dousti Rezaie, M., Zeinalzadeh, K., Besharat, S., & Amirataee, B. (2022). Effects of Management and Climate Scenarios on Groundwater Level Changes: Case Numerical Modeling Study in Salmas Plain Aquifer. Iranian Journal of Irrigation & Drainage, 16(2), 280-293. [In Persian]   https://dor.isc.ac/dor/20.1001.1.20087942.1401.16.2.2.1

Galloway, D. L., Hudnut, K. W., Ingebritsen, S. E., Phillips, S. P., Peltzer, G., Rogez, F., & Rosen, P. A. (1998). Detection of aquifer system compaction and land subsidence using interferometric synthetic aperture radar, Antelope Valley, Mojave Desert, California. Water Resources Research, 34(10), 2573-2585. https://doi.org/10.1029/98WR01285

Ganguli, M. (2011). Groundwater withdrawal and land subsidence: a study of Singur Block, West Bengal, India. International Journal of Geomatics and Geosciences, 2(2), 465-471. http://dx.doi.org/10.32545/encyclopedia202008.0011.v2

Jahed Armaghani, D., Hajihassani, M., Monjezi, M., Mohamad, E. T., Marto, A., & Moghaddam, M. R. (2015a). Application of two intelligent systems in predicting environmental impacts of quarry blasting. Arabian Journal of Geosciences, 8, 9647-9665. https://doi.org/10.1007/s12517-015-1908-2

Jahed Armaghani, D., Hajihassani, M., Sohaei, H., Tonnizam Mohamad, E., Marto, A., Motaghedi, H., & Moghaddam, M. R. (2015b). Neuro-fuzzy technique to predict air-overpressure induced by blasting. Arabian Journal of Geosciences, 8, 10937-10950. http://dx.doi.org/10.1007%2Fs00366-015-0410-5

Karimzadeh, S., & Matsuoka, M. (2020). Remote Sensing X-Band SAR Data for land subsidence and pavement monitoring. Sensors, 20(17), 4751. https://doi.org/10.3390/s20174751

Lashkaripour, G., Ghafoori, M., & Rostami Barani, H. R. (2009). An investigation on the mechanism of earth-fissures and land subsidence in the western part of Kashmar Plain. Scientific Semiannual Journal Sedimentary Facies, 1(1), 95-111. [In Persian] https://doi.org/10.22067/sed.facies.v1i1.697

Naderloo, L., Javadikia, H., & Mostafaei, M. (2017). Modeling the energy ratio and productivity of biodiesel with different reactor dimensions and ultrasonic power using ANFIS. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 70, 56-64. https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.11.035

Nilzad, M., Moradi, H., & Jalili, K. (2018). Estimation of Temporal and Spatial variations of the Level of the Aquifers in Bisotun Plain of Kermanshah Province with Geostatistical Methods. Journal of Irrigation and Water Engineering, 8(4), 79-92. [In Persian]   https://www.waterjournal.ir/article_76950.html

Niroumandfar, F., khozeymehnehad, H., & Khashei Siuki, A. (2020). Investigating management and hydrogeological criteria on ground level changes in the plain of Sarayan. Journal of Irrigation and Water Engineering, 10(4), 210-228. [In Persian] https://doi.org/10.22125/iwe.2020.110087   

Rajabi, M., & Bayati, K. M. (2011). Geomorphology of Northwest Iran. Tabriz: University of Tabriz. [In Persian].

Zarei, K., Rasoulzadeh, A., Seddighi, M., Ahmadzadeh, G., & Ramezani, J. (2020). Determination of the relationship between land subsidence and ground water level loss with radar interferometry and GPS station methods (Case study: Salmas Plain). Journal of Irrigation and Water Engineering, 11(1), 168-182.[In Persian] https://www.waterjournal.ir/article_114960_en.html