بخشی از مقاله
خلاصه
قنات یک نظام آبرسانی است که در آن آبهای زیرزمینی بدون نیاز به نیروی مکانیکی و تنها با استفاده از نیروی جاذبه زمین به سطح زمین آورده می شود. بخشی از قنوات با گسترش شهرها در محدوده شهری قرار گرفته اند. احداث نا آگاهانه سازه ها بر روی این قناتها می تواند موجب مشکلاتی از قبیل نشست سازه ها شود. به منظور جلوگیری از به وجود آمدن چنین مشکلاتی، تعیین مسیر قنات ها الزامی می باشد.
در این مطالعه به منظور شناسایی قنات در سایت پروژه مجتمع مسکونی شرکت تعاونی کارکنان دادسرای عمومی انقلاب کرمان واقع در شهرکرمان- اراضی حسن آباد، از مطالعات رادار زمینی - - GPR استفاده شده است. استفاده از این روش ژئوفیزیکی باعث تسریع روند شناسایی گردید. با توجه به موارد مشاهده شده بر روی مقاطع و روند برخی از آنومالی ها می توان وجود دو مسیر احتمالی قنات را در قسمت جنوب غربی محدوده مورد مطالعه تشخیص داد.
1. مقدمه
قنات یکی از قدیمی ترین و اقتصادی ترین راه های استخراج آب های زیرزمینی است که از 2500 سال پیش به خصوص در ایران رایج بوده است.بزرگترین کانون قنات و محل تکامل آن اطراف کویرهای ایران است.قنات یک نظام آبرسانی است که در آن آبهای زیرزمینی بدون نیاز به نیروی مکانیکی و تنها با استفاده از نیروی جاذبه زمین به سطح زمین آورده می شود. بطور کلی قنات، تشکیل شده از یک دهانه که روباز است و یک مجرای تونل مانند زیرزمینی و چندین چاه عمودی که مجرا یا کوره زیرزمینی را در فواصل مشخص با سطح زمین مرتبط می سازد.
نیاز روزافزون به آب در پی تغییرات اقتصادی-اجتماعی کشور به همراه خشکسالی در نیم قرن گذشته باعث جایگزینی چاه های عمیق، نیمه عمیق و سدهای بزرگ به جای قنات ها شده است. استحصال بیشتر آبهای زیرزمینی از طریق حفر چاه های عمیق افت سطح آب زیرزمینی و در نتیجه خشک و متروکه شدن قنوات را به دنبال داشته است. بخشی از قنوات نیز با گسترش شهرها در محدوده شهری قرار گرفته اند. احداث نا آگاهانه سازه ها بر روی این قناتها می تواند موجب مشکلاتی از قبیل نشست سازه ها شود.
به منظور جلوگیری از به وجود آمدن چنین مشکلاتی، تعیین مسیر قنات ها الزامی می باشد. - 1 - شواهد نشان می دهند که قنات های بسیاری در سطح شهر کرمان وجود دارند. هدف از این مطالعه شناسایی دقیق مسیر قنات های موجود با استفاده از روش ژئورادار در منطقه مورد مطالعه می باشد. اصول و مبانی تئوری روش ژئورادار شباهتهای بسیاری با لرزهنگاری انعکاسی دارد. موج بکار گرفته شده در روش لرزه-نگاری مکانیکی و از نوع امواج صوتی است ولی در GPR از امواج الکترومغناطیس فرکانس بالا استفاده میشود. ژئورادار برای مکانیابی پدیدههای زیرسطحی و یا پیوستگی جانبی سطح مشترک خاک و سنگ در اعماق کم بکار میرود.
در این روش امواج رادیویی با فرکانس بسیار بالا - بین 10 تا 3000مگاهرتز - به درون زمین ارسال شده و این امواج با برخورد به اشیاء و یا مرز نسبتاً واضح بین لایههای زیرزمینی بازتاب میکنند و در نهایت توسط دستگاه به صورت نگاشت ثبت میگردند. بهطور کلی پردازش دادههای ژئوفیزیک به منظور غلبه بر محدودیتهای ذاتی و نوفههای موجود در دادههای خام، صورت میپذیرد.
روش GPR نیز از این قاعده مستثنی نیست و حتی در پارهای از مطالعات بدون اعمال پردازشهای مناسب، دستیابی به هدف مورد نظر غیر ممکن به نظر میرسد. دامنه پردازشهای به کار رفته بر روی دادهها توسط پارامترهای مختلفی کنترل میشود. در برخی از مطالعات ممکن است حتی از اعمال پردازشهای ابتدایی بر روی دادهها خودداری شود و در پارهای از آنها دامنه وسیعی از پردازشها بر روی دادهها صورت پذیرد.
به طور معمول در مرحله اول داده ها ویرایش می شوند در این مرحله تصحیح صفر زمانی1 ، معکوس کردن جهت پروفیلها، پیوند فایلها، حذف ردهای تکراری و اضافه کردن آنها در ایستگاههایی که برداشت صورت گرفته، ویرایش پارامترهای برداشت از قبیل فرکانس مرکزی، فاصله آنتنها صورت میپذیرد. مطالعات بسیاری در زمینه اکتشاف محل قنات ها با استفاده از روش های ژئوفیزیکی از جمله GPR انجام شده است.
حمیدبیگی و راسخ - - 1393 از روش های ژئوفیزیکی میکروگرانی سنجی و مقاومت ویژه الکتریکی در تعیین مسیر قنات استفاده کرده اند و نتیجه گرفتند که ترکیب این دو روش دقت شناسایی را بالاتر می برد - . - 2 محمودی و همکاران - - 1393 با استفاده از مطالعات سنجش از راه دور به شناسایی مسیر قنات ها در دانشگاه افضلی پور کرمان پرداخته اند و در نهایت میله های قنات ها را شناسایی کرده اند
بنی اسدی - - 1386 از روش GPR برای آشکار سازی خواص و ناپیوستگی های سنگ ها استفاده کرده است - . - 3 محمدی ویژه و کامکار روحانی - - 1390 از روش GPR برای آشکارسازی ساختارهای مدفون زیرسطح زمین استفاده کرده است و روش مقاومت ویژه را مکمل بسیار خوبی برای GPR معرفی کرده است - . - 4 نیک ور حسنی - - 1392 از روش GPR به عنوان روشی سازگار با محیط و سریع درشناسایی گودال های کارستی در منطقه دانشگاه رازی کرمانشاه یاد می کند.
ناصری و همکاران در تحقیقی به معرفی روش GPR و همچنین تاثیر بسیار مثبت آن در اکتشاف مسیر قنات می پردازد
در این مطالعه به منظور شناسایی عوارض زیر سطحی از جمله قنات و حفره در سایت پروژه مجتمع مسکونی شرکت تعاونی کارکنان دادسرای عمومی وانقلاب کرمان واقع در کرمان-اراضی حسن آباد- نزدیک پل کوثر ، از مطالعات رادار زمینی استفاده شده است.
2. موقعیت مکانی منطقه مورد مطالعه
پروژه مورد نظر در استان کرمان، شهر کرمان و به منظور ارزیابی محل احداث مجتمع مسکونی - تجاری مشتمل بر بلوک های ساختمانی 9 و 10 طبقه شرکت تعاونی مسکن کارکنان دادسرای کرمان می باشد. این استان از نظر جغرافیایی بین 53 درجه و 26 دقیقه تا 59 درجه و 29 دقیقه طول شرقی و 25 درجه و 55 دقیقه تا 32 درجه عرض شمالی قرار دارد شهرستان کرمان مرکز استان کرمان یکی از شهرستان آن از نظر جغرافیایی در 57 درجه و 7 دقیقه طول خاوری و 30 درجه و 18 دقیقه عرض شمالی و در ارتفاع 1755 متری از سطح دریا قرار دارد.پروژه حاضر شرکت تعاونی مسکن کارکنان دادسرای کرمان واقع در شهرستان کرمان، کمبرندی غربی، اراضی حسن آباد، جنب پل کوثر میباشد. این مجتمع مشتمل بر ساختمان های اسکلت فلزی شامل 7 بلوک 9 طبقه و 1 بلوک 10 طبقه با وجود یک طبقه زیر زمین میباشد. شکل 1 موقعیت مکانی محل مطالعه را نشان می دهد.
شکل :1تصویر ماهواره ای محل پروژه مجتمع مسکونی- تجاری شرکت تعاونی مسکن کارکنان دادسرای کرمان
3. داده ها و روش تحقیق
دادههای برداشت شده توسط رادار زمینی مورد پردازش قرار گرفتهاند. بازتابشهای رادار بوسیله تفاوت گذردهی الکتریکی - ثابت دی الکتریک - بین موادی که امواج الکترومغناطیس را از خود عبور میدهند ایجاد میگردند. امواج الکترو مغناطیس هنگام برخورد به ناپیوستگیهای الکتریکی درون لایه-های زمین قسمتی بازتاب یافته و قسمتی با درون لایههای زیرین نفوذ میکند تا در نهایت موج مستهلک میگردد. زمان رفت و برگشت امواج الکترومغناطیس منعکس شده از سطح مشترک اهداف زیر سطحی اندازهگیری شده و با معلوم بودن سرعت امواج الکترومغناطیس موقعیت هدف در زیر زمین بر روی مانیتور دستگاه به صورت مقطع رادار به نمایش در میآید.
بنابراین مقطع رادار بیش از آنکه چگالی را به نمایش درآورد، ویژگی الکتریکی زمین را نشان میدهد. امواج الکترومغناطیس ژئورادار از موادی که هدایت الکتریکی کمی دارند عبور نموده اما هنگام عبور از مواد با هدایت الکتریکی بالا مانند رسها، خاکهای آلی اسیدی و مواد اشباع با آب شور به شدت جذب میشوند. مقدار نفوذ عمقی GPR به مقدار امواج عبور شده از زمین بستگی دارد. نفوذ امواج رادار توسط آب زیرزمینی و درصد بالای رس کاهش مییابد.
بهترین کارآئی GPR در خاکهای ماسهای خشک می-باشد.امتیاز بالقوه GPR در به نقشه درآوردن شرایط زیر سطحی طبیعت غیر مخرب آن است. در این روش هیچ نیازی به حفاری گمانه و یا سوراخ کردن خاک نمیباشد، در حالیکه تکنیکهای مخرب، هزینه بر، زمان بر و اساساً از بین برنده ساختار ناحیه نمونه گیری و اطلاعات آن میباشد. علاوه بر آن، پیمایشهای GPR سریعتر و اقتصادیتر بوده و دقت فضایی بیشتر و بهتری را نسبت به روشهای متداول دیگر فراهم مینمایند. این روش قابلیت تهیه اطلاعات زیرسطحی را از عمق چند سانتیمتر تا چند ده متر دارد. تجهیزات مورد استفاده برای اندازهگیری شرایط زیر سطحی توسط رادار زمینی عمدتا شامل آنتنهای فرستنده، واحد کنترل کننده رادار و ابزارهای مناسب ذخیره سازی و پردازش دادهها میباشد.
بخشی از انرژی امواج در برخورد با فصل-مشترکهای زیرسطحی منعکس و یا پخش و بخشی از انرژی در لایهها و یا اشیاء مدفون نفوذ میکند. مؤلفه الکتریکی امواج الکترومغناطیس - E - به عنوان یک تابع پیمایش زمانی توسط گیرنده ثبت میشود. گیرنده ممکن است توانایی ذخیره و رقمی کردن دادهها، را داشته باشد. بعضی سیستمهای پیشرفته به همراه یک رایانه بوده که پردازش دادهها به هنگام برداشت و بعد از آن را ممکن میسازند. انعکاس - بازتاب - و انکسار امواج الکترومغناطیسی در فصل مشترکهای بین لایه ها و اهداف، که اختلاف در خواص الکتریکی دارند صورت می گیرد. گذردهی دی الکتریکی - - و هدایت الکتریکی - - پارامترهای فیزیکی تعیین کننده در انعکاس پذیری امواج از فصل مشترک ها می باشند.
از آنجا که روشهای ژئوفیزیکی برپایه خواص فیزیکی مصالح می باشند و عامل شناسایی، اختلاف بین پارامترهای فیزیکی مصالح ومحیط می باشد، تغییرات بر این اساس مورد توجه قرار می گیرند و تحت عنوان ناهنجاری - آنومالی - شناخته شده و مورد بررسی قرار می گیرند. ناهنجاریهایی که این مطالعه به آنها پرداخته است مربوط به مسیر قنات وحفرات احتمالی می باشد. کل تغییرات مشاهده شده در رادارگرامهای پردازش شده با علامت منحنی نشان داده شده اند. تصویر رادارگرامها به عنوان نتیجه پردازش، در ادامه ارائه شدهاند. مسیر برداشت در هر سایت بنا به شرایط محیطی تعیین شده است
