زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

ارزیابی فرونشست زمین به‌کمک تلفیق روش تداخل‌سنجی راداری و اندازه‌گیری‌های میدانی و بررسی دلایل و اثرات آن بر شهر مشهد

نویسندگان
1 دانشگاه فردوسی، دانشکدۀ علوم، گروه زمین‌شناسی
2 دانشگاه شیراز
چکیده
مشهد دومین کلان شهر ایران ‌‌‌‌است. به‌دلیل برداشت بیش از حد از منابع آ‌ب‌های زیرزمینی، عوارض فرونشست به‌صورت شکاف زمین و ترک در دیوار سازه‌های مسکونی در حریم شمالی شهر مشهد مشاهده شده است. هدف از این پژوهش پایش دقیق نرخ فرونشست سالانه به‌کمک تمامی داده‌های موجود و علت‌یابی این پدیده با توجه به‌ویژگی‌های زمین‌شناختی و هیدروژئولوژیکی منطقه است. ابتدا به‌کمک روش ترازیابی دقیق که قدیمی‌ترین داده‌ها را از فرونشست زمین در اختیار قرار می‌دهد، سابقه فرونشست بررسی شده است. سپس پردازش تداخل‌سنجی راداری برای کل دشت مشهد به‌کمک 23 تصویر ماهواره ENVISAT انجام گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که دو کاسه فرونشستی یکی از شمال‌غرب و دیگری از جنوب‌شرق وارد حریم شهر مشهد شده است و در دشت مشهد در سال 2010 محدوده‌ای به‌وسعت km2 7/13 با میزان بیش از cm/year20 در حال فرونشست بوده است. بررسی مقاطع زمین‌شناسی که به‌صورت طولی و عرضی دشت را قطع کرده‌اند، نشان می‌دهد، بیش‌ترین میزان فرونشست در مناطق با افت شدید سطح آب زیرزمینی، بافت خاک تناوب ریزدانه و درشت‌دانه و ضخامت زیاد آبرفت ایجاد شده است. هسته مرکزی شهر مشهد نیز از نظر زمین‌شناسی بسیار مستعد فرونشست است و پیش‌بینی می‌شود در صورت کاهش ورودی پساب به آبخوان شهری در آینده فرونشست چشم‌گیری در این مناطق ایجاد شود.
کلیدواژه‌ها

1.. "شرکت مدیریت منابع آب ایران"، شرکت آب منطقه ای خراسان رضوی (1394) ## 2. آقانباتی س. ع.، "زمین‌شناسی ایران"، وزارت صنایع و معادن، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، چاپ دوم (1385). ## 3. شرکت آب منطقه‌ای خراسان رضوی، مهندسین مشاور طوس آب، "گزارش آب‌های زیرزمینی مدیریت بهم پیوسته منابع آب حوضه آبریز کشف‌رود" (1387). ## 4. "آلبوم نقشه‌ها آب‌های زیرزمینی مدیریت بهم پیوسته منابع آب حوضه آبریز کشف‌رود"، شرکت مهندسی مشاور طوس آب (1387) ## 5. شرکت سهامی آب منطقه ای خراسان رضوی، "آمار و اطلاعات پایه منابع آب"، (1395) ## 6. هرمن ب، رحمانیان د، "نشست زمین و ایجاد شکاف بر اثر تخلیه آب‌های زیرزمینی"، مجلۀ آب، شمارۀ (1364) 5 25-35. ## 7. Terzaghi K., "Principles of soil mechanics: IV- settlement and consolidation of clay", Engineering News-Record., Vol. 95, No. 19, (1925) 874-878. ## 8. Gambolati G., Teatini P., Ferronato M., "Anthropogenic Land Subsidence", Encyclopaedia of Hydrological Sciences, M.G. Anderson (ed), J. Wiley, Chapter 158, IV (2005) 2444-2459. ## 9. Motagh M., Djamour Y., Walter T. R., Wetzel H.-U., Zschau J., Arabi S., "Land subsidence in Mashhad Valley, northeast Iran: results from InSAR, levelling and GPS", Geophysical Journal International, Vol. 168, No. 2, (2007) 518-526. ## 10. سازمان زمینشناسی و اکتشافات معدنی کشور، مدیریت منطقۀ شمال‌شرق، "گزارش بازدید انجام شده از پدیدۀ نشست زمین و شکاف ایجاد شده در روستای فریزی (منطقه خین عرب) شمال مشهد"، توسط جعفر رکنی (1389). ## 11. Pratt W. E., Johnson D. W., "Local subsidence of the Goose Creek oil field. Journal of Geology", Vol. 34, No. 7, (1956) 577-590. ## 12. Meinzer O. E., "Compressibility and elasticity of artesian aquifers", Economic Geology, Vol. 23, No. 3, (1928) 263-291. ## 13. Tolman C. F., Poland J. F., "Ground-water infiltration and ground-surface recession in Santa Clara Valley, Santa Clara County",California, Transactions American Geophysical Union, Vol. 21, (1940) 23-34. ## 14. Riley F.S., "Analysis of borehole extensometer data from central California, In Land Subsidence", International Association of Scientific Hydrology, Publication Vol. 89 (1969) 423-431. ## 15. Dehghani M., "Valadan Zoej M. J., Hooper A., Hanssen R., Entezam I., Saatchi S., "Hybrid conventional and Persistent Scatterer SAR interferometry for land subsidence monitoring in the Tehran Basin", Iran, ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, Vol.79, (2013) 157-170. ## 16. نامقی ه.، "بهینه‌سازی چندهدفه در بهره‌برداری از منابع آب زیرزمینی با رویکرد کاهش نشست"، پایان‌نامه دکتری، گروه عمران-هیدرولیک، دانشگاه فردوسی مشهد (1392). ## 17. Castellazzia P., Arroyo-Domínguezb N., Martela R., Calderheada A., Normandc J., Gárfiasb J., Rivera A., "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, Vol. 47, (2016) 102-111. ## 18. Amighpey M., Arabi S., "Studying landsubsidence in Yazd province, Iran, by integration of InSAR and leveling measurements", Remote Sensing Applications, Society and Environment, Vol. 4, (2016) 1-8. ## 19. Sun H., Zhang Q., Zhao C., Yang C., Sun Q., Chena W., "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, (2017) 73-84. ## 20. Motagh M., Shamshiri R., Haghshenas Haghighi M., Wetzel H., Akbari B., Nahavandchi H., Roessner S., Arabi S., "Quantifying groundwater exploitation induced subsidence in the Rafsanjan plain, southeastern Iran, using InSAR time-series and in situ measurements", Engineering Geology, Vol. 218, (2017) 134-151. ##21. آمیغ پی م.، عربی س.، طالبی ع.، جمور ی.، "بررسی مناطق فرونشست در ایران با استفاده از روش ترازیابی دقیق"، نشریه نقشه‌برداری، سال بیستم، شمارۀ 104 (1388). ## 22. Buckley S. J., Mills J. P., Clarke P. J., Edwards S. J., Pethick J. S., Mitchell H. L., "Synergy of GPS, digital photogrammetry and InSAR in coastal environments", Miami. Florida. USA (2002). ## 23. Fruneau B., Sarti F., "Detection of ground subsidence in the city of Paris using radar interferometry: Isolation from atmospheric", Geophysical Research Letters, Vol. 27, No. 24, (2000) 3981-3984. ## 24. Hung W. C., Hwang C., Chang C. P., Yen J. Y., Liu C. H., Yan W. H., "Monitoring severe aquifer-system compaction and land subsidence in Taiwan using multiple sensors: Yunlin, the southern Choushui River Alluvial Fan", Environmental Earth Sciences, Vol. 59, (2010) 1535-1548. ## 25. Daniel R. C., Maisons C., Carnec S., Mouelic L., King C., Hosford S., "Monitoring of slow ground deformation by ERS radar interferometry on the Vauvert salt mine (France) Comparison with ground-based measurement", Remote Sensing of Environment, Vol. 88, (2003) 468-478. ## 26. اکبری و.، "نظارت بر فرونشست زمین ناشی از استخراج بی‌رویه آب‌های زیرزمینی در دشت مشهد با استفاده از سری زمانی تکنیک تداخل‌سنجی راداری و مقایسه با مشاهدات ژئودتیک"، دانشگاه تهران، گروه مهندسی نقشه‌برداری و ژئوماتیک (1387). ## 27. حسینی م.، "تلفیق داده‌های InSAR و GPS در تعیین جابه‌جایی ناشی از فرونشست"، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، گروه ژئودزی و ژئوماتیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی (1386). ## 28. Dehghani M., Valadan Zouj M. J., Saatchi S., Biggs J., Parsons B., Wright T., "Radar Interferometry Time Series Analysis of Mashhad Subsidence", Journal of the Indian Society of Remote Sensing, Vol. 37, (2009) 191-200. ## 29. Akbari V., Motagh M., "Improved Ground Subsidence Monitoring Using Small Baseline SAR Interferograms and a Weighted Least Squares Inversion Algorithm", IEEE geoscience and remote sensing, Vol. 9, No. 3, (2011) 437-441. ## 30. Berardino P., Fornaro G., Lanari R., Sansosti E., "A New algorithm for surface deformation monitoring based on small baseline differential SAR interferograms", IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, Vol. 40, (2002) 2375-2383. ## 31. Hafezi Moghaddas, N., Leo, C., Rahimi, B., Azadi, A., "Morpho-tectonics and geoelectric method applied to active faults characterization in South of Mashhad Plain", Northeast of Iran, Geopersia, Vol. 8, No. 1 (2018) 13-26. ## 32. اشجاری ج.، "اثر سیستم جمع‌آوری فاضلاب شهری مشهد بر آبخوان با استفاده از مدل ریاضی"، سی و چهارمین گردهمایی و دومین کنگره بین‌المللی تخصصی علوم‌زمین، ایران-تهران (1394). ##