بخشی از مقاله
خلاصه
در دشت دامنه به علت افزایش جمعیت در طی چند سال اخیر و در نتیجه، ایجاد ساخت و سازهای بیشتر که باعث افزایش بارگذاری بر روی رسوبات تحکیم نیافته می گردد و همچنین توسعه بخش کشاورزی و افزایش حفر چاه های عمیق و نیمه عمیق پدیده فرونشست صورت گرفته است. در این مقاله برای بررسی فرونشست دشت دامنه از داده های راداری سنجنده ASAR بازه زمانی 20050325 تا 20051230 استفاده گردید.
این داده ها در نرم افزار SARSCAPE پردازش شده و 6 تداخل نگار از 6 تصویر بالارونده، 457 track حاصل شد. بنابراین نرخ فرونشست در بازه زمانی 9 ماهه 6.7 سانتی متر بدست آمد. از موقعیت شکاف های ایجاد شده در منطقه و میزان بازشدگی آن ها، پراکندگی نقاط چاه ها، تعیین میزان افت سطح آب در بازه زمانی معین و نقشه موقعیت سنگ بستر در بررسی فرونشست دشت دامنه استفاده گردید. موارد ذکر شده منطبق با مناطق فرونشست مشخص شده توسط تکنیک تداخل سنجی راداری می باشد. شمال دشت دامنه به عنوان منطقه ای با نشست بیشتر معرفی گردید.
1. مقدمه
پدیده فرونشست به علت حرکت رو به پایین سطح زمین تحت تاثیر عواملی همچون بهره برداری بی رویه از منابع آب زیرزمینی [1]، انحلال سنگ ها و ریزش آن ها، آب شدگی یخ ها و تراکم نهشته ها، فعالیت های آتش فشانی، تحکیم خاک های رسی و فعالیت تکتونیکی و فعالیت معدنکاری [2]، رخداد زمین لرزه [3]، بارگذاری بیش از حد روی زمین [4]، استخراج آب در مناطق ژئوترمال [5]، و تغییر کاربری زمین [6] و موارد دیگر ایجاد می گردد.
این پدیده تهدیدی برای انسان و دستاوردهای انسانی می باشد؛ به طوریکه باعث ایجاد گودال، خسارت به زیرسازی ها - جابه جایی پی و شکست و ترک در ساختمان ها، خطوط انتقال برق و آب و فاضلاب و ... - ، آسیب به تاسیسات کشاورزی و مشکلات زیست محیطی بسیاری از قبیل آب گرفتگی، سیلاب و ... می گردد. در اصفهان پدیده فرونشست زمین و درز و شکاف های ناشی از آن در دشت های مهیار شمالی [7]، مهیار جنوبی، کاشان، گلپایگان [8]، برخوار اصفهان، اردستان، نطنز و فلاورجان مشاهده شده است.
برای اندازه گیری فرونشست از مشاهدات محلی، مقادیر بریده شده لوله های جدار چاه ها، بررسی های سنجش از دوری - D-INSAR & GPS - ، روش های ژئوتکنیکی و هیدرولوژیکی استفاده می گردد. در گذشته برای بررسی تغییرات سطح زمین از روش های GPS و داده های ترازیابی دقیق استفاده می شد که این روش ها دارای محدودیت هایی می باشد.
از جمله این محدودیت ها، نقطه ای بودن برداشت ها، محدودیت اجرا در بعضی مکان ها، هزینه بالا اجرا و سختی کار، زمان بر بودن این روش، تعیین مکان اجرا نقاط GPS و تعیین فواصل زمانی مناسب برداشت ها می باشد و برای داشتن نتایج دقیق باید برای هر 1km2 حداقل 10 نقطه برداشت تعیین گردد .[9] البته اگر فرونشست در یک منطقه وسیع و گسترده باشد این روش زیاد قابل اجرا نیست .[10]
با وجود این محدودیت ها داده های ترازبابی اطلاعات دقیقی از تغییرات سطح می دهد. امروزه علاوه بر روش های ذکر شده، روش تداخل سنجی راداری به عنوان تکنیکی که جابه جایی سطح زمین را با دقت و توان تفکیک بالا برآورد می کند، ابزار متداولی برای بررسی تغییر شکل سطح زمین در اثر عوامل مختلف از جمله فرونشست می باشد. تکنیک InSAR، ابزار جدیدی برای پیمایش انواع جابه جایی های سطح زمین که تحت تاثیر خطرات طبیعی - فعالیت زلزله، انفجارهای آتش فشانی و زمین لغزش - و فعالیت های بشری - فعالیت های معدن کاری و استخراج بیش از حد آب زیرزمینی - می باشد.
داده های راداری نسبت به روش های قبلی ذکر شده، دارای مزیت سهولت دسترسی به داده ها برای نقاط مختلف جهان می باشد و ارزان و دقیق است به طوریکه در حد mm جابه جایی سطح زمین را ارزیابی می کند و محدوده وسیع تا 10000km2 را مورد بررسی قرار می دهد [9] تکنیک تداخل سنجی راداری می تواند کامل کننده و در بعضی موارد جایگزین تکنیک های قبلی گردد.
اصول تکنیک تداخل سنجی راداری توسط Graham بیان شده بود .[9] اساس کار روش تداخل سنجی تفاضلی راداری - D-InSAR - ، استفاده از اطلاعات فاز رادار بازتابی از زمین است به نحویکه تغییرات ایجاد شده در سطح زمین سبب اختلاف فاز در دو تصویر رادار از دو زمان مختلف از منطقه ای مشابه می شوند که با بررسی این اختلاف فاز و مدلسازی آن، تغییرات سطح زمین قابل کمی سازی می باشند. کاربردهای بیشتر روش D-InSAR بستگی به زمینه های متفاوت بررسی دگرشکلی زمین از جمله زمین لرزه، فرونشست معدنکاری و زمین لغزش دارد.
سنسورهای راداری فعال هستند؛ یعنی از خود تشعشعاتی را ساطع می کنند و بنابراین بی نیاز از طول روز و شب هستند و همچنین سیستم سنجش از دور راداری در باندهای L،C و X اجرا می شوند که دارای فرکانس بین 1.2 تا 10.9 GHz می باشند. با توجه به این فرکانس ها، تابش های الکترومغناطیس در پوشش های ابری نفوذ می کند و نیازی به شرایط آب و هوایی خاص ندارد .[9] در سیستم سنجش از دور راداری، سیگنال ها به صورت مقادیر مرکب ثبت می گردند.
بدین صورت که هر پیکسل داده راداری دارای اطلاعات دامنه و فاز می باشد. دامنه بیانگر میزان پخش شدگی امواج الکترومغناطیس و فاز بیانگر فاصله سنجنده تا سطح زمین است. تغییر واحد فازها - 2π - متناظر با نصف طول موج می باشد که برای داده های Asar با طول موج 5.6cm، 2.8 و برای داده های Palsar با طول موج 23cm، 11.5 است. تکنیک های جدید مانند سیستم های مکان یابی جغرافیایی پیشرفته و رادار در برخی از دشت های کشور از جمله دشت شهریار در تهران [11] و دشت مشهد [12] استفاده گردیده است. در این مقاله نیز از روش تداخل سنجی تفاضلی راداری جهت تعیین محدوده و نرخ فرونشست در دشت دامنه استفاده شده است.
.1-1 محدوده مورد مطالعه
شهر دامنه با مساحت 435 کیلومترمربع بین"50°18'22 تا 50°40' 53" طول جغرافیایی و 32°56' تا 33° 11' عرض جغرافیایی در شهرستان فریدن، درفاصله 7 کیلومتری شمالشرق داران و 130 کیلومتری شمالغرب اصفهان واقع شده است. این شهر در دامنه دماغه کوه قال زرد - از ارتفاعات دالانکوه - واقع شده و توسط سه دشت به نام های باتلاق قهیز، دره بید و آشجرد از اطراف محصور شده است.
مسیل رودخانه دامنه که ماحصل زهکشی منطقه باتلاق قهیز در شرق دامنه است، از شمال شهر عبور کرده وبه سمت آشجرد و داران تداوم می یابد. این دشت در سر شاخه های حوزه آبریز زاینده رود یا گاوخونی قرار دارد. از شمال به حوزه آبریز قمرود، از شرق به علویجه و دهق، از جنوب شرقی با کرون، از جنوب با چادگان و از غرب با بویین و داران هم مرز می باشد.
محصولات کشاورزی دشت گندم، جو، سیب زمینی و یونجه و پیاز می باشد. افزایش تراکم جمعیت - براساس سرشماری نفوس و مسکن سال 1390 معادل 4617 نفر می باشد - و در نتیجه آن ساخت و ساز و بارگذاری بیشتر بر روی زمین های تحکیم نیافته رسی و نیمه تحکیم یافته، بهره برداری بیش از حد آب زیرزمینی جهت کشاورزی، تراکم بالای چاه ها - گاهی فاصله بین آن ها تا 150-100 متر نیز می رسد - علت عمده این نشست می باشد. گرمترین ماه های سال، تیر و مرداد با حداکثردرجه حرارات 35,5 و سردترین ماه های سال، دی و بهمن با حداقل درجه حرارت -30 و میانگین بارندگی 348 میلی متر می باشد.
این دشت بر روی رسوبات آبرفتی کواترنر قرار گرفته است. سنگ بستر در برخی مناطق از شیل ژوراسیک و در برخی مناطق از آهک می باشد. کوه های دماغه مارا و دماغه قال زرد از جنس آهک اوربیتولین دار کرتاسه می باشد. ضخامت قابل توجه این ارتفاعات و برخورداری از اقلیم بارشی و سرد، باعث شده پدیده کارستی فیکاسیون در آن ها به طور کامل انجام گرفته و دارای اهمیت زیادیاشدب. آب این آهک ها اکثراً به صورت جریان های قابل ملاحظه در داخل آبرفت های دشت تخلیه و عامل اصلی تغذیه کننده آبخوان دامنه و به خصوص دشت قهیز دامنه می باشد .[13] ارتفاع شهر از سطح آزاد دریاها بین 2330 تا 2370 متر متغیر می باشد.
2. روش تحقیق و تحلیل داده ها
.2-1 داده های راداری در بررسی فرونشست دشت دامنه
با مقایسه فازهای دو تصویر راداری که از یک منطقه در دو زمان مختلف اخذ می گردد، تغییرات سطح زمین در آن بازه زمانی تعیین می گردد. فاز اخذ شده از یک عارضه بر روی سطح زمین متناسب با فاصله آن تا سنجنده راداری است. تصاویر راداری ممکن است از موقعیت های تصویربرداری مختلف و یا در زمان های مختلف اخذ شده باشند؛ بنابراین به منظور بدست آوردن اختلاف فاز، پیکسل های متناظر در دو تصویر راداری با بازه زمانی معین شناسایی شده و معادلات مربوط به هر کدام در هم ضرب مختلط می شود.
اختلاف فاز بدست آمده ا ز پیکسل های متناظر در دو تصویر راداری از یک منطقه، تشکیل یک اینترفروگرام را می دهد. اینترفروگرام یک طرح تداخلی از حاشیه یا لبه هایی است که به دلیل اختلاف فاز نسبی ایجاد می شود. هر دوره از یک لبه یا حاشیه تغییر فاز را از 0 تا 2π نشان می دهد که معادل با تغییر فاصله سنجنده تا سطح زمین به اندازه نصف طول موج سیگنال می باشد.
