بخشی از مقاله
-1 چکیده
فرونشست زمین به عنوان یک مخاطره دشت تهران را تهدید میکند. در دهه اخیر برداشت بیرویه آبهای زیرزمینی، فرونشست را تشدید کرده و تبعات ناشی از آن را افزایش داده است. ارتباط بین فرونشست و پایین رفتن سطح آب زیرزمینی در بیشتر دشتهای کشور و سایر مناطق دنیا به اثبات رسیده است.
هدف اصل این پژوهش شناسایی و تحلیل ارتباط بین فرونشست رخ داده در جنوب غرب دشت تهران و سطح آب زیرزمینی است بدین منظور براساس مطالعات انجام شده بخصوص توسط سازمان زمینشناسی کشور میانگین میزان فرونشست با استفاده از دادههای راداری و تکنیک insar در دوره 14ساله اخیر استخراج گردید همچنین دادههای سطح آب زیرزمینی در دوره مذکور بدست آمد و با استفاده از روش همبستگی فضایی ارتباط بین این دو بدست آمد.
نتایج تحقیق نشان میدهد میانگین میزان فرونشست در محدوده مطالعاتی 9/9 سانتیمتر در سال و میانگین تغییرات سطح آبزیرزمینی در دوره مطالعاتی 43/9 متر برآورد شده است. همبستگی فضایی بین دادههای مکانی فرونشست و آب زیرزمینی حدود %43 را نشان میده که تائید کننده ارتباط فرونشست با برداشت آب زیرزمینی در دشت تهران است و ضرورت مدیریت برداشت آب زیرزمینی در دشت تهران را خاطر نشان مینماید.
-2 مقدمه
فرونشست زمین به عنوان پدیده موفولوژیک، نوعی از تغییر شکل سطح زمین است که با دگرشکلی عمودی و یا حرکت رو به پایین سطح زمین - - Glopper,49:1989 و همچنین نشست تدریجی یا دفعی - فروریزی - مواد سطحی همراه است
این پدیده در اثر فرآیندهای طبیعی و فعالیتهای انسانی روی میدهد. برداشت بیرویه آبهای زیرزمینی از جمله فعالیتهای انسانی است که منجر به فرونشست میشود. در نتیجه برداشت بیش ازحد از سفره های آب زیرزمینی، سطح آن از حد معمول پایین تر می آید . آبی که در بین ذرات لایه های خاک قرار دارد دارای فشاری است که به فشار آب بین منفذی موسوم است. این فشار در تعامل با فشار رو به پایین ناشی از وزن لایه های رویی خاک منجر به ایجاد یک وضعیت تعادلی در آبخوان می گردد.
وقتی آب در ظرف آبخوان پایین میآید حفرههای لابهلای خاک که تاکنون از آب پر بوده خالی می شود و هوا به جای آب قرار می گیرد. در عمل با حذف فشار آب بین منفذی، عاملی جهت تحمل وزن لایه های رویی خاک وجود نداشته و لذا لایه های خاک به تدریج از بالا به لایه های زیرین خود فشار می آورند. با خروج تدریجی هوای بین رسوبات، ذرهها به هم فشرده تر می شوند و درنهایت لایه های خاک و رسوب به تدریج نشست می کنند. به همین خاطر قدرت نفوذپذیری و تخلخل مفید خود را ازدست داده و در آینده حتی اگر آبی هم در سطح زمین موجود باشد امکان نفوذ و ذخیره آن بسیار کاهش یافته و جریانهای سطحی زمین تقویت مییابند
در مقیاس جهانی، خطر فرونشست زمین بر اثر افت سطح آب در بین سالهای 1970-1950 که همزمان با صنعتی شدن و رشد شهرنشینی بود به اوج خود رسید .
امروزه رخداد فرونشست زمین در بیش از 150 شهر مهم جهان گزارش شده است و در بسیاری از کشورهای جهان مانند مکزیک، کلمبیا، چین، آمریکا، تایلند،ژاپن، هلند، ونزوئلا، مصر،عربستان سعودی ، فرانسه، لهستان، سوئد و ایران روی داده است
در ایالاتمتحدهی آمریکا بیش از 17000 مایل مربع در 45 ایالت بهوسیلهی فرونشست زمین تحت تأثیر قرارگرفته و بیش از 80 درصد نشست ها متأثر از برداشت بیرویهی آبهای زیرزمینی بوده است
بررسیهای لافگرن و کلاوسینک - 1969 - جنوب شرقی دره مرکزی در کالیفرنیا نشان داد که در اثر استفاده بی رویه از آب های زیرزمینی در این منطقه، ناحیه ای با مساحت بیش از 2000 کیلومترمربع فرونشینی نموده است. حداکثر فرونشست سالانه 120 میلیمتر به دلیل پمپاژ آب در 35 سال گذشته در شهر بانکوک تایلند که در اوایل دهه 1980 گزارش گردیده است
در ایران از مجموع قریب به 600 دشت کشور که احتمال میرود بیش از نیمی از آنها در معرض نشست باشند، در سالهای اخیر پدیده فرونشست منطقهای زمین در ارتباط با افت سطح آب زیرزمینی در بسیاری از دشتهای کشور از جمله در دشت سیرجان - عباس نژاد، - 1377، زرند و کرمان - رحمانیان، - 1365، اردکان یزد - عالمی، - 1381، فامین کبودرآهنگ همدان - امیری، - 1384، معینآباد ورامین - شمشکی، - 1384، تهران شهریار - Alipour,2008 - گزارش شده است.
فرونشست دشت تهران در ابتدا توسط اندازه گیری های سازمان نقشهبرداری کشور در دهه 1370 موردتوجه قرار گرفت. از سال 1384 مسئولیت بررسی این پدیده در دشت تهران به سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور سپرده شد. همواره عوامل مختلفی را برای رخداد پدیده فرونشست زمین مطرح می کنند اما مهمترین عامل برداشت بیش ازحد از منابع آب زیرزمینی عنوان می شود - مبتکرسرایی و همکاران، . - 1392 به طورکلی، اطلاعات مربوط به فرونشست زمین برای برنامه ریزی فضایی شهری و فعالیت های توسعه، مدیریت زیست محیطی و تلاش های ارزیابی زمین اهمیت دارد؛ بنابراین، نظارت منظم و پیوسته بر فرونشست در مناطق شهری بهوضوح موردنیاز و برای رفاه مردم حیاتی است.
-3 مواد و روشها
1,1 موقعیت جغرافیایی منطقه
فرونشست تهران در پهنهای بالغ بر 715/64 کیلومتر مرع طول خاوری در جنوب باختری شهر تهران روی داده است. محیز این پهنه حدود 97/17 کیلومتر است. میزان فرونشست در بخشهای مختلف متفاوت و دارای الگوی "V" شکل است
آبخوان دشت تهران از شمال به دامنه جنوبی رشته کوههای البرز، از جنوب به کوههای آراد و فشاپویه، از شرق به ارتفاعات سه پایه، قوچک، بیبیشهربانو و در ادامه محدود به رودخانه شور تا محمودآباد خرابه و از غرب به محدوده شرقی دشت کرج، یعنی از وردآورد به شهریار و در امتداد جاده شهریار به رباطکریم محدود میشود. مساحت دشت بالغ بر 2250 کیلومترمربع میباشد که حدود 350 کیلومتر مربع آن کوهپایه و بیرون زدگیهای داخل دشت و 1900 کیلومترمربع آن قسمت هموار دشت میباشد. متوسط ارتفاع دشت 1100 متر و حداکثر ارتفاع در قله توچال به 3933 متر میرسد. راه ارتباطی دشت تهران از نوع آسفالته درجه 1 و راههای ارتباطی بین شهرها و آبادیهای واقع در این دشت از نوع آسفالته درجه 2 میباشد.
1,2 تکنیک insar
اینترفرومتری یک روش عالی برای تشخیص حضور ساختارهای زیرزمینی که از طریق نشست سطح آشکار شده فراهم میکند. ایده این روش به دست آوردن دو یا چند تصویر SAR از منطقه و مقایسه دامنهها و فازهای پیکسلهای متناظر در دو تصویر است. زوج تصویر باید یکی قبل و دیگری بعد از حادث شدن نشست با فاصله یک ماه یا بیشتر دریافت شود. در این روش تصاویر مختلط راداری که دارای مقادیر فاز و دامنه موج برگشتی از عارضه به سمت سنجنده هستند با یکدیگر تلفیق شده و تصویری به نام تداخل نگار تولید میشود. تداخل نگار تصویری است که از اختلاف فاز دو تصویر به دست آید در دو زمان مختلف که از نظر هندسی به طور دقیق بر روی هم منطبق شدهاند، حاصل میشود
اگرچه تحقیقات اولیه با روش تداخلسنجی راداری بر روی تخمین توپوگرافی تأکید داشتند اما در سالهای اخیر تحقیقات وسیعی بر روی استفاده از این فن برای اندازهگیری حرکت و تغییرات سطح زمین انجام شدهاست به تدریج در این فن میتوان به دقت یک سانتیمتر و حتی بهتر رسد و در نتیجه این فن از قدرت تفکیک فضایی بالایی برخوردار است
در فرمول - 1 - فرونشست در محدوده جنوب غربی تهران براساس دادههای ماهوارهای با استفاده از روش insar بدست آمده است. اندازه گیری های تداخلسنجی راداری سنجش از راه دور توسط مرکز نظارت و مدل سازی زلزله و زمین شناسی در دانشگاه آکسفورد انگلستان انجام شده است
که درآنD میزان جابجایی عمودی - insar-d - گرفته شده از اندازهگیری insar i زاویه برش برابر با 24/6
شکل 1 میانگین فرونشست
شکل 2 تغییرات آب زیرزمینی
جدول 1 اطلاعات کلی لایههای سطح آب زیرزمینی و میزان فرونشست
-4 بحث و نتایج و یافته ها
نتایج تحقیق نشان میدهد میانگین فرونشست در بازه زمانی مورد مطالعه حدود 9/9 سانتیمتر در سال میباشد. بیشترین نرخ فرونشست در چهار پهنه اصلی اتفاق افتاده است - شکل - 1 بطوریکه پهنههای فرونشست در قالب پهنه های A،B،CوD در سراسر دشت تهران پراکنده شدهاند. پهنه B با بیشترین میزان فرونشت تقریبا 23/6 سانتی متر در سال در نزدیکی صباشهر، پهنه D با کمترین میزان فرونشست برابر 14 سانتیمتر در سال در قسمت شرقی دشت، نزدیک به منطقه 19 تهران گسترش یافته و پهنههای A ،C به ترتیب 19/6، 23/3 سانتی متر در سال مشاهده میشود.
