مطالعة فرونشست در شهر گرگان با استفاده از روش تداخل سنجی راداری

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد تکتونیک دانشگاه گلستان

2 عضو هیئت علمی دانشگاه گلستان

3 سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور

چکیده

در سال‌های اخیر فرونشست زمین باعث بروز مخاطره محیطی مهمی در نقاط مختلف ایران شده است. فرونشست زمین پدیده‌ای ژئومورفیکی است که توسط عوامل مختلفی پدید می‌آید؛ گاهی تحت تاثیر عوامل طبیعی ولی بسیاری از اوقات در اثر فعالیت‌های بشری بخصوص استخراج بی‌رویه آب‌های زیرزمینی ایجاد می‌شود. روش‌های متنوعی برای اندازه‌گیری فرونشست زمین وجود دارد که شامل استفاده از جی‌پی‌اس، ترازیابی ابزار دقیق و روش‌های دورسنجی بخصوص روش تداخل‌سنجی رادرای می‌باشد. از بین این روش‌ها، روش تداخل‌سنجی راداری روشی مؤثر برای اندازه‌گیری دگرشکلی‌های سطح زمین می‌باشد. در این تحقیق پدیدة فرونشست زمین در محدوده شهر گرگان با روش تداخل-سنجی راداری و استفاده از تصاویر راداری انویست بررسی شد. گرگان مرکز استان گلستان واقع در شمال‌شرق ایران است. موقعیت زمین‌ساختی منطقه مورد مطالعه بسیار پیچیده است؛ این محدوده در بین کمربند در حال فراخاست کپه‌داغ در غرب، ناحیه در حال فرونشست خزر جنوبی در شرق و رشته‌کوه‌های در حال فراخاست البرز در جنوب قرار دارد. نتایج نشان دادند که در دوره زمانی بین بهمن 1385 تا آذر 1388 (دورة 34 ماه و 15 روزه) محدودة شمال گرگان متحمل فرونشست شده است. این محدوده تقریباً روند شرقی- غربی دارد و میزان فرونشست در آن چیزی حدود 8/4 سانتی-متر محاسبه شد. نمودارهای تراز سطح آب و میزان بارندگی گرگان در سال‌های 1385 تا 1389 علیرغم نوسانات فصلی روند نزولی نشان می‌دهند. پیامد این افت سطح آب‌زیرزمینی می‌تواند منجر به فرونشست زمین در شهر گرگان شده باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study of subsidence in Gorgan using InSAR method

نویسندگان [English]

  • Marjan Tourani 1
  • Maryam Agh-Atabai 2
  • Mahasa Roostaei 3
چکیده [English]

In recent years, land subsidence creates a serious environmental disaster in various places of the Iran. Land subsidence is a geomorphic phenomenon that caused by several factors; sometimes it is influenced by natural factors but in many cases occurs due to human intervention specially uncontrolled exploitation of groundwater from aquifers. There are several methods to measure the land subsidence including the use of GPS (Global Positioning System), the precise leveling and remote sensing techniques, particularly Interferometric Synthetic Aperture RADAR (InSAR) method. Between these methods, the InSAR technique is the sufficient method for ground surface deformations. In this research, the land subsidence phenomenon in Gorgan has been investigated by the InSAR technique using ENVISAT radar images. Gorgan is the capital of Golestan province in Northeast of Iran. The tectonic situation of the studied area is very complex; this area is located between the uplifting Kopeh-Dagh belt to the West, subsiding South Caspian region to the east and uplifting Alborz mountain range to the South. The results show that the north of Gorgan has experienced subsidence in the period of 2007/01/26 to 2009/12/11 (34 months and 15 days). The subsided area has almost east–west trend which is consistent with the trend of tectonic structures. The amount of displacement is calculated about 4.8 cm. The graphs of the rainfall and groundwater level changes with time in Gorgan for the period of 2007/01/26 to 2009/12//11 show a downward trend, despite of seasonal fluctuations. The consequences of this decline in groundwater levels may lead to land subsidence in the study area.

کلیدواژه‌ها [English]

  • subsidence
  • Groundwater
  • Gorgan
  • InSAR
  1. افضلی، عباسعلی. محمد شریفی­کیا و سیاوش شایان. 1392. ارزیابی آسیب­پذیری زیرساخت­ها و سکونتگاه­ها از پدیده فرونشست زمین در دشت دامغان، دو فصلنامه­ ژئومورفولوژی کاربردی ایران، سال اول، شماره اول.
  2. امیری، منوچهر. هادی نظری­پویا و حبیب­اله مظاهری. 1383. علل و مکانیسم وقوع فروچاله­ها در دشت فامنین- کبودرآهنگ، فصلنامه تحقیقاتی- جغرافیایی، شماره 73، صص 187-172.
  3. بلورچی، محمد­جواد. 1384. احتمال فرونشست در اراضی وسیعی از تهران، پایگاه- خبری شریف نیوز.
  4. جنت، کبری. اکبر قاضی­فرد و مه­آسا روستایی. 1388. پایش فرونشست زمین در دشت گلپایگان با استفاده از روش تداخل­سنجی راداری و شکاف­سنج، ششمین کنفرانس زمین­شناسی و مهندسی و محیط زیست ایران، مهر88، دانشگاه تربیت مدرس.
  5. حسامی آذر، خالد. هادی طبسی و پریسا مبین. 1390. نقشة گسل­های جنبا در ایران (سی­دی)، پژوهشگاه بین­المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله.
  6. حسینی میلانی، میرداوود. 1373. اضافه برداشت از منابع آب زیرزمینی و اثرات آن، مجموعه مقالات کنفرانس ملی منابع آب زیرزمینی، صص 91-98، سیرجان.
  7. رحمانیان، داوود. 1365. نشست زمین و ایجاد شکاف بر اثر تخلیه آب­های زیرزمینی در کرمان، مجله آب.
  8. زارع، مهدی. مجید شاه­پسند­زاده. 1374. بررسی مقدماتی لرزه­خیزی، زمین­ساخت و خطر زمین­لرزه- گسلش در پهنه آذربایجان شرقی، موسسه بین­المللی زلزله­شناسی و مهندسی زلزله، تهران.
  9. شاه­پسند­زاده، مجید. 1383. زلزله­خیزی و لرزه­زمین­ساخت گستره استان گلستان، شماال خاور ایران، کنفرانس بین­المللی زلزله(یادآور فاجعه بم)، 8 تا 10 دی 1383، دانشگاه شهید باهنر کرمان.

10. شریفی­کیا، محمدرضا. 1391. تعیین میزان و دامنه­ی فرونشست زمین به کمک روش تداخل­سنجی راداری (D-InSAR) در دشت نوق- بهرمان، برنامه­ریزی و آمایش فضا، دوره­ شانزدهم، پاییز 91، مدرس علوم انسانی.

11. شمشکی، امیر. ایمان انتظام سلطانی. 1384. سازوکار علل تشکیل شکاف­های زمین در منطقه معین آباد- ورامین، چهارمین کنفرانس زمین شناسی مهندسی و محیط زیست ایران.

12. شمشمکی، امیر. یوسف محمدی و محمد­جواد بلورچی. 1390. شناسایی پهنه آبخوان تحت فشار و نقش آن در شکل­گیری فرونشست زمین در دشت هشتگرد، علوم زمین، سال بیستم، شماره 79، بهار90.

13. صالحی، رضا. محمد غفوری و غلام­رضا لشکری­پور و مریم دهقانی. 1392. بررسی فرونشست دشت مهیار جنوبی با استفاده از روش تداخل سنجی راداری، فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب، شماره 11.

  1. عالمی، افشین. 1381. بررسی علل فرونشست در دشت یزد- اردکان، مجموعه مقالات سومین همایش بین المللی ژئوتکنیک و مکانیکی خاک ایران، تهران.
  2. عباس­نژاد، احمد. 1377. بررسی شرایط و مسائل زمین شناسی محیط زیست دشت رفسنجان، فشرده مقالات دومین همایش انجمن زمین شناسی ایران، مشهد.

16. فرهودی، قدرت­اله. محمد محبی. 1389. بررسی برخی از وقایع تکتونیکی حاکم بر جنوب شرقی دریای خزر و بلوک خزر جنوبی، فصلنامه زمین­شناسی کاربردی، سال 6، شماره 1، 41-27.

17. قاسمی، محمدرضا. حسین محمدخانی و عطا عبدالهی. 1386. گذر از برپایی در کپه­داغ به فرونشینی در کاسپین جنوبی، معرفی گسله­های نوشناخته گنبدکاووس و یساقی، بیست و ششمین گردهمایی علوم زمین، 8 ص.

18. مداح، مرتضی. محمد غفوری و غلامرضا لشکری­پور و سلمه افشار. 1392. بررسی پدیده نشست زمین و تاثیر آن بر روی گسیختگی لوله­های جدار چاه­های آب در محدوده شهر مشهد با استفاده از پهنه‌بندی تغییرات دانه­بندی لایه­های زمین، فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب، سال چهارم، شماره 13، پاییز 92.

19. میرشاهی، فاطمه­السادات. محمدجواد ولدان­زوج و مریم دهقانی و سیدمحمد هاشمی امین­آبادی. 1392. اندازه­گیری فرونشست سطح زمین به کمک تکنیک تداخل­سنجی راداری با استفاده از تصاویر TerraSAR-X، بیستمین همایش ملی ژئوماتیک، اردیبهشت 92.

 

20. Allen, Mark B., Mohammad Reza Ghassemi, Mahmood Shahrabi and Manouchehr Qorashi. 2003. Accommodation of late Cenozoic oblique shortening in the Alborz range, northern Iran, J. Stuct. Geol, 25: 659-672.

21. Aobpaet, Anuphoa, Miguel Caro Cuenca and Andrew Hooper and Itthi Trisirisatayawong.  2013. I.: InSAR time-series analysis of land subsidance in Bangkok, Thailand, Int. J. Remote Sens., 34, 2969-2982, doi: 10.1080/01431161.2012.756596.

22. Axen, Gary J., Patrick S. Lam, Marty Grove, Daniel F. Stockli and Jamshid Hassanzadeh. 2001. Exhumation of the west-central Alborz Mountains, Iran, Caspian subsidence, and collision-related tectonics, Geology, 29(6): 559-562.

23. Carbognin, Laura, Pietro Teatini and Luigi Tosi. 2004. Eustacy and land subsidence in the Venice Lagoon at the beginning of the new millennium, J. Mar. Syst., 51: 345-353.

24. Chang, Chung-Pai, T.Y. Chang, Chih-Tien Wang, C.H. Kue and Kun-Shan Chen. 2004. Land surface deformation corresponding to seasonal ground- water fluctuation, determining by SAR interferometry in the SW Taiwan, Math, Comput, Sim., 67: 351-359.

25. Crosetto, Michele, Carl Christian Tscherning, Bruno Crippa and Manuel Castillo. 2002. Subsidence monitoring using SAR interferometry: Reduction of the atmospheric effects using stochastic filtering, Geophysical Researech Letters, 29(9): 26.1-26.4.

26. Dehghani, Maryam, Mohammad Javad Valadan Zoej, Iman Entezam and Ali Mansourian and Sassan Saatchi. 2009. InSAR monitoring of progressive land subsidence in Neyshabour, northeast Iran, GJL, 178, 47-56.

27. Ferretti, Alessandro. 2014. Satellite InSAR Data: Reservoir Monitoring from Space, EAGE Publication bv.

28. Fruneau, Benedicte, Francesco Sarti. 2000. Detection of ground subsidence in the city of paris using radar interferometry: Isolation from atmospheric artefacts using correlation, Geophysical Research Letters, 27(24): 3981-3984.

29. Gabriel, Andrew K., Richard M. Goldstein and Howard A. Zebker. 1989. Mapping small elevation changes over large areas: Differential radar interferometry, J. Geophys. Res., 94(B7), 9183-9191.

30. Ge, Daging, Yan Wang and Ling Zhang and Ye Xia and Yi Wang and Xiaofang Gue. 2010. Using permanent scatterer In SAR to monito land subsidence along high speed rall way-the first experiment in China, ESA SP-677, March 2010.

31. Hoffman, Jorn, Stanley A. Leake and Devin L. Galloway and Alica M. Wilson. 2003. MODFLOW-2000 ground- water model- user guide to the subsidence and aquifer- system compaction (SUB) package, U.S. Geological Survey Open- File Report 03-233.

32. Hollingsworth, James, James Jackson and Richard Walker and Hamid Nazari. 2008. Extrusion tectonics and subduction in the eastern South Caspian region since 10 Ma, Geology 36 (10): 763-766.

33. Kagawa, Atsushi, Kunio Furuno. 2010. Land subsidence monitoring system in the southeast part of Kanto groundwater basin, Japan, in: Land Subsidence, Associated Hazard And the Role Of Natural Resources Development, Proceedings of EISOLS 2010, Queretaro, Mexico, 17-22 October 2010, IAHS Publ. 339: 339-344.

34. Massonnet, Didier, Kurt L. Feigle. 1998. Radar interferometry and its application to changes in earth's surface, Reviews of Geophysics, 36(4): 441-500.

35. Mingsheng, Liao. 2008. Subsidence measurement with PS-InSAR techniques in Shanghai urban, The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. Vol. XXXVII. Part B7. Beijing 2008.

36. Motagh, Mahdi, Yahya Djamour, Thomasv R. Walter and Hans- Ulrich Wetzel and Jochen Zschau and Siavash Arabi. 2006. Land subsidence in Mashhad Vally, northeast Iran: results from InSAR, levelin and GPS, Geophys. J. Int., 168, doi: 10.1111/j.1365-246X.2006.03246.x.

37. Nemati, Majid, Dennis Hatzfeld and Mohammad Reza Gheitanchi and Ahmad Sadidkhouy and Nour Bakhsh Mirzaei. 2011. Microseismicity of the Astane-Firouzkuh faults, east  Alborz, Iran, Tectonophysics, 506(1-4), 11-21.

38. Pacheco, Jesus, Jorge Arzate and Eduardo Rojas and Moises Arroyo and Vsevolod Yutsis and Gil Ochoa. 2006. Delimitation of ground failure zones due to land susidence usind gravity data and finite element modelling in the queretaro valley, Mexico. Engineering Geology, 84.

39. Peltzer, Gilles, Paul Rosen and Francois Rogez and Kenneth W. Hudnut. 1998. Poro- elastic rebounded along the landers 1992 earthquake surface rupture, J. geophys. Res., 103: 30 131-30 145.

40. Tesauro, Magdala, Paolo Beradino, Riccardo Lanari, Eugenio Sansoti, Gianfranco fornaro and Giorgio Franceschetti. 2000. Urban subsidence inside the City of Napoli (Italy) obsarved with synthetic aperture radar interferometry at Campi Flegrei caldera, J. Geophys. Res., 27, 1961- 1964.

41. Ustun, Aydin, Ekrem Tusat and Sefa Yalvac. 2010. Preliminary results of land subsidence monitoring project in Konya Closed Basin between 2006-2009 by means of GNSS observation. Natural Hazards and Earth System Science, 10(6):1151-1157.

42. Ustun, Aydin, Ekrem Tusat, Sefa Yalvac, Ihsan Ozkan, Yasar Eren, Adnan Ozdemir and Taner Ustuntas. 2015. Monitoring land subsidence in Konya Closed Basin by using geodetic techniques and investigation of its cause, Tubitak Project Grant Number: 110Y121.