بررسی پی‌آمدهای ناشی از پدیده فرونشست در اراضی و دشت‌های مسکونی ایران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار گروه سنجش از راه دور، دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

فرونشست ناشی از ازدیاد بهره برداری از منابع آب زیرزمینی نسبت به توان ترمیمی آن در برخی نواحی داخلی ایران، سابقه طولانی دارد. تشدید این شرایط ناشی از خشکسالی‌های مکرر در سال‌های اخیر، علاوه بر نواحی خشک ایران مرکزی، نواحی نیمه خشک یا نسبتاً مرطوب شمال‌غربی کشور را با این پدیده درگیر ساخته است. فراگیری فرونشست در اغلب نواحی مسکون و پرجمعیت کشور و در پی داشتن خسارات فراگیر، این پدیده را در فرم یک مخاطره زمینی برای کشور مطرح ساخته است. با توجه به فراهم بودن زیرساخت مخاطره آمیز لرزه‌ای برای اغلب نواحی کشور، همزادی و همزمانی رخداد زمین لرزه در اراضی که فرونشست در آن حادث شده، امکان تشدید خسارات و ایجاد تلفات وسیع برای زایش یک فاجعه را فراهم آورده است. این تحقیق با هدف بررسی وضعیت فراگیری پدیده فرونشست در ایران و هم‌نهادسازی آن با الگوی توزیعی سکونتگاه‌ها و زیرساخت‌ها، به تبیین روند تبدیل پدیده به مخاطره پرداخته، سپس با سنجش شرایط مخاطره آمیز ناشی از همزادی آن با سایر مخاطرات، قابلیت پذیری رویداد فاجعه احتمالی را در برخی بسترهای نا امن معرفی نموده است. بدین منظور و با استفاده از مطالعات مقدم اطلاعات مربوط به نرخ و دامنه فضایی فرونشست برای 18 دشت کشور استخراج و برای 15 دشت دیگر نیز این مساله به کمک تکنیک تداخل سنجی راداری تبیین گردید. یافته نهایی نشان داد که فرونشست علاوه بر تهدیدات و توان خسارت‌زایی و فاجعه آفرینی فراگیر آن در نواحی مسکون، قادر به زایش مخاطره سیل و فاجعه‌سازی در رویداد زمین لرزه‌های کم شدت و عموماً غیر مخرب است. این تحقیق روشن ساخت رویداد فرونشست در دشت‌های کم شیب کشور، قادر است از طریق تغییر در تراز ایستایی سطح آب زیرزمینی، مخاطره سیل را ایجاد و یا تشدید نماید. به نحوی که بسیاری از نواحی مسکون کشور با زایش دو مخاطره نوین (سیل و فرونشست) مواجه می‌باشند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of land subsidence related disasters in plains and residential areas of Iran

نویسنده [English]

  • Mohammad Sharifikia
Assistant Professor, Department of Remote Sensing and GIS Tarbiat Modares University, Sharifikia@modares.ac.ir.
چکیده [English]

Land subsidence caused by heavy exploitation of groundwater is an acquaintance morphological phenomena occurrence Iran. Recently the areas involved with this phenomena has been rapidly increased, covered most part of Iran’s areas from desert land in center to semi moisture areas in west and north-west. This is mainly due to saver frequency drought occurred during last decade. The wide distribution of land subsidence occurrence over residential areas has brought serious problems and damage which appeared this phenomenon in form of Geo-Hazard for the country. As the most part of the areas involved with land subsidence are located in a high seismic zone, the simultaneity of land subsidence with earthquake occurrence can inclemently increase individual damage from each and converting these events to the disaster. The present research deals with lands subsidence areas identification and mapping for disaster evaluation over the counter. In other to extract the land subsidence vulnerability and hazard over the Iran’s areas, the land subsidence outcome map was superimposing with settlement and infrastructure distribution map. In the next step, the vulnerable residential and  infrastructure areas where overlaid with seismic hazard map to estimate and predict probable disaster. Thus, to mapping land subsidence over the country, the 18 areas where reported as land subsidence prone areas has been extracted from previous studies, where in 15 more areas the phenomena was measured using Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar- D-InSAR techniques. The result of superimposing land subsidence map with seismic zonation map of Iran showed most land subsidence areas are located in a high hazard seismic zone. The reach outcome also shown earthquake occurrence over the land subsidence prone area can be a trigger for land collapsing over residential area, which can make double disaster. Moreover, land subsidence hazard can cause flood hazard over the residential areas where are not involved with this hazard so far. This is because of changing the river bed morphology and land downfall due to subsidence phenomena.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Land subsidence
  • Earthquake
  • hazard
  • disaster
  • D-InSAR
  • flood

آمیغ پی، م.، عربی، س، طالبی، ع.، جمور، ی.، 1388. کاربرد تکنیک تداخل‌سنجی راداری در مطالعات مناطق فرونشست. ژئوماتیک 88، سازمان نقشه برداری کل کشور.

اکبری، و.، 1387. نظارت برفرونشست زمین ناشی از استخراج بی رویه آب‌های زیرزمینی در دشت مشهد با استفاده ازسری زمانی تکنیک تداخل‌سنجی راداری و مقایسه با مشاهدات ژئودتیک. پایان نامه کارشناسی ارشد، به راهنمایی مهدی متعق، دانشگاه تهران، دانشکده فنی.

امیری، م.، 1384. ارتباط بین فروچاله‌های دشت فامنین کبودرآهنگ – قهاوند با سنگ کف منطقه. فصلنامه علمی و پژوهشی علوم زمین، شماره 58 ، ص. 134-147.

جنت، ک، قاضی فرد، ا.، 1388. بررسی ویژگی‌ها و علل فرونشست در دشت گلپایگان با استفاده از تداخل‌سنجی رادار وGIS. مجموعه مقالات نخستین کنفرانس سراسری آب‌های زیرزمینی، ص. 1-9.

حسامی، خ.،جمالی، ف. طبسی، ه.، 1382. نقشه گسل‌های فعال ایران، پژوهشکده بین الملی زلزله شناسی و مهنسی زلزله.

حسینی، م.،1386. تلفیق داده‌هایInSAR وGPS درتعیین جابه‌جایی ناشی از فرونشست؛ پایانامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی.

حقیقت‌مهر، پ.، 1389. مطالعه فرونشست سطح زمین ناشی از استخراج آب‌های زیرزمینی و چاه‌های نفتی به کمک تداخل‌سنجی راداری. پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی.

دهقانی، م.، 1387. فرونشست. گزارش تحقیقاتی انتشار داخلی سازمان زمین‌شناسی کشور.

دهقان سورکی، ی.، 1390. به کارگیری تکنیک تداخل‌سنجی تفاضلی راداری D-InSAR در تعیین نرخ و دامنه فرونشست زمین در دشت مرند. پایان‌نامه کارشناسی ارشد (سنجش از دور وGIS)، به راهنمایی محمد شریفی کیا، دانشگاه تربیت مدرس.

شریفی کیا، م.، 1390. سنجش و استخراج مخاطرات حاصل از پدیده نشست در اراضی مسکون تهران بزرگ. همایش مخاطرات محیطی شهر تهران، دانشگاه تربیت معلم.

شفیعی ثابت، ب.، 1373. مدل کردن نشست منطقه‌ای زمین در اثر پائین رفتن سطح آب‌های زیرزمینی. پایانامه کارشناسی ارشد؛ به راهنمائی : محمدمحسن توفیق، دانشگاه شهید باهنر کرمان، دانشکده فنی.

شمشکی، ا.، بلورچی، م.ج.، انصاری، ف.، 1384. بررسی فرونشست زمین در دشت تهران- شهریار. مدیریت زمین شناسی مهندسی و زیست محیطی، سازمان زمین شناسی کشور، نشریه داخلی.

فتوت اسکندری،آ.، 1387. مدل‌سازی ریاضی فرونشست دشت شهریار. پایان‌نامه کارشناسی‌ارشد، دانشگاه صنعتی شاهرود، مهندسی‌معدن، نفت و ژئوفیزیک.

فولادی مقدم، ن.، 1388. پایش میزان فرونشست زمین در میدان نفتی آغاجاری بر پایه تداخل سنجی تفاضلی رادار. پایان‌نامه کارشناسی ارشد، به راهنمایی اکبر متکان، دانشگاه شهید بهشتی.

قماشی، ع.، 1376. پیش‌بینی نشست منطقه‌ای زمین در اثر استخراج آب و پائین انداختن ایستایی آب زیرزمینی. پایان‌نامه کارشناسی ارشد، به راهنمایی ابوالفضل شمسایی؛ دانشگاه صنعتی شریف.

عالمی، ا.، 1381. بررسی علل نشست در دشت یزد –اردکان. مجموعه مقالات سومین همایش بین المللی ژئوتکنیک و مکانیک خاک ایران، تهران، ص. 434-429 .

علی‌عسکری، م.، 1374. بررسی و اندازه‌گیری نشست حاصل از استخراج لایه‌های زغال سنگ منطقه طزره - شاهرود. پایان‌نامه کارشناسی ارشد،  به راهنمایی هرمز ناصرنیا، دانشگاه تهران.

کمک‌پناه، ع.، 1386. مطالعه علل گسیختگی زمین در دشت یزد – اردکان. پژوهش‌نامه حمل و نقل، سال چهارم ، شماره دوم، ص181-194.

لشکری پور، غ.، رستمی بارانی، ح.، کهندل، ا.، ترشیزی، ح.، 1385. افت سطح آب زیرزمینی و نشست زمین دردشت کاشمر. دهمین همایش انجمن زمین‌شناسی ایران ، دانشگاه تربیت مدرس، ص. 2428-2438.

لشکری پور، غ.، 1387. بررسی علل تشکیل شکاف‌ها و فرونشست زمین درغرب دشت کاشمر. مجله مطالعات زمین‌شناسی، جلد1، شماره1، ص. 95-111.

محمدی، آ.، 1389. ارزیابی تراکم مخزن و فرو نشست سطح میادین هیدروکربوری با استفاده از روش تداخل سنجی تقاضی رادار و مدل‌سازی‌های ژئومکانیکی: مطالعه موردی میدان نفتی درود. پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه  صنعتی شاهرود، مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک.

مصلحی، ع.، قاضی‌فرد، ا.، 1389. بررسی فرونشست زمین و پهنه‌بندی خطر فرونشست در دشت کاشان. مجموعه مقالات همایش ملی مهندسی عمران و توسعه پایدار، استهبان - دانشگاه آزاد اسلامی واحد استهبان، ص. 1-8..

موسوی، م.، 1378. آنالیز تاثیرات متقابل پارامترهای هیدرولیکی و فرونشست زمین در اثر استخراج آب‌های زیرزمینی (دشت رفسنجان). رساله دکترا (مهندسی آب) – دانشگاه صنعتی شریف.

هاشمی، ع.، 1381. بررسی علل فرونشست عمومی زمین وتشکیل فروچاله‌ها در دشت فامنین و راه‌های مقابله با آن. پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده صنعت آب و برق.

Abidin H.Z., Andreas, H., Gamal, M., Djaja, R., Murdohardono, D., Rajiyowiryono, H., Hendrasto, M., 2006. Studying landsubsidence of Bandung basin (Indonesia) using GPS survey method. Survey Review, 38(299): 397-405.

Allen, A.S., 1984. Types of land subsidence. In: F. Poland (Ed.), Guidebook to Studies of Land Subsidence due to Ground Water Withdrawal, UNESCO, pp. 133-142.

Amighpey, M., Arabi, S., Talebi, A., Djamour, Y., 2006. Elevation Changes of the Precise Leveling Tracks in the Iran Leveling Network. Scientific Report, National Cartographic Center (NCC) of Iran, Tehran, Iran.

Anna F., Mario P., Pietro T., 2003. Monitoring of hydrological parameters related to peat oxidation in a subsiding coastal basin south of Venice. Italy, Proceedings of International Symposium on Hydrology of the Mediterranean and Semiarid Regions, Montpellier, IAHS Publ. no. 278, pp. 458-462.

Anderssohn, J., Wetzel, H.L., Walter, T.R., Motagh, M., Djamour, Y., Kaufmann., H., 2008. Land subsidence pattern controlled by old alpinebasement faults in the Kashmar valley, northeast Iran: Results from InSARandlevelling. Geophysical Journal International, 174: 287– 294.

Fulton, A., 2005. Land Subsidence: What Is and Why Is It an Important Aspect of Ground Water Management?. California Department of Water Resources, series 4, No 3.

Ashrafianfar, N., Busch W., Dehghani, M., Haghighatmehr P., 2010. Differential SAR interferometric technique for land subsidence monitoring due to ground water exploitation in the Hasthgerd, Proceeding of Fringe 2009 Workshop, Frascati, Italy, ESA SP-677.

Baikpour S., Zulauf G., Dehghani M. and Bahroudi A., 2010. InSAR maps and time series observations of surface displacements of rock salt extruded near Garmsar, Iran, Journal of the Geological Society, 167: 171-181.

Bernard, E., George, V. Chilingarianband, T.F Yen 1991. Environmental hazards of urban oilfield operations. Petroleum  Science and Engineering, 6: 95- 106.

Bolt, B.A., Horn, W.L., MacDonald, G.A., Scott, R.F., 1975. Geological Hazards. Springer-Verlag, Berlin.

Chatterjee, R.S., Fruneau, B., Rudant J.P., Roy P.S., Frison, P., Lakhera, R.C., Dadhwal, V.K., Saha, R., 2006. Subsidence of Kolkata (Calcutta) city, India during the 1990s as observedfrom space by differential synthetic aperture radar interferometry (D-InSAR) technique. Remote Sensing of Environment, 102: 176–185.

Coates, D.R., 1985. Geology and Society. Chapman and Hall, NewYork.

Dehghani, M., Valadan Zoej, M.J, Entezam, I., Mansourian, A., Saatchi, S., 2009. InSAR monitoring of progressive land subsidence in Neyshabour, northeast Iran. Geophysical Journal International, 178(6): 47-56.

Dehghani, M., Valadan Zouj, M.J., Saatchi, S., Biggs, J., Parsons, B., Wright, T., 2008. Radar interferometry time series analysis of Mashhad subsidence, Journal of Indian Society of Remote Sensing (JISRS), 37: 191-200.

Dehghani, M., ValadanZoej, M.J., Entezam, I., Saatchi, S., Shemshaki, A., 2010. Interferometric measurements of ground surface subsidence induced by overexploitation of groundwater. Journal of Applied Remote Sensing, 4(041864): 1-15.

Deng, A., Ju, J., 1994. Land subsidence, sinkhole collapse and earth fissure occurrence and control in China. Hydrological Sciences Journal, 39(3): 245-256.

Ding, X.L., Liu, G.X., Li, Z.L., Chen, Y.Q., 2004. Ground subsidence monitoring in Hong Kong with satellite SAR interferometry. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 70(10): 1151-1156.

Duong, T.T., 2005. Initial Study on Hanoi Land Subsidence. Master thesis, Asian Institute of Technology, Bangkok, Thailand

Duong, T.T., Vu, C.M., Doan, V.T., 2010. Land Subsidence Hazard due to Karts in Vietnam and Mitigation Measures. Proceeding of International Symposium Hanoi Geo-Engineering, Hanoi, Vietnam, pp. 267-273. 

Donald  A.W., 2005. Drought and Water Crises.Taylor & Francis Group, p328.

Esmaili, M., Motagh, M., 2009. Remote sensing measurements of land subsidence in Kerman Valley, Iran, 2003-2009. American Geophysical Union, abstract ,NH43C-1348.

Fruneau, B., Sarti, F., 2000. Detection of ground subsidence in the city of Paris using radar interferometry: Isolation from atmospheric artefacts using correlation. Geophysical Research Letter, 27: 3981–3984.

Halim, S., Rusli, O.,  2006. Monitoring of offshore platform subsidence using permanent GPS stations. Journal of Global Positioning Systems, 5(1-2): 17-21.

Hays, W.W., 1981. Facing geologic and hydrologic hazards: earth-science considerations. United States Geological Survey, Professional Paper 1240-B: 54–85.

Hiroshi, P. S., Kaoru, A., Osamu, O., 2003. GPS-measured land subsidence in Ojiya city, Niigata prefecture, Japan. Engineering Geology, 67: 379–390.

Hosseini, M.,  ValadanZouj, Mobasheri, M.R., Dehghani, M., 2007. Land Subsidence Monitoring Using InSARand GPS. Proceedings of Map Asia Conference, Malaysia, pp. 1-15.

Huanyin, Y., Hanssen, R., Leijen, F., Marinkovicand, P., 2005. Land Subsidence Monitoring in city area by Time Series Interferometric SAR Data. National Natural Science Foundation of China(40301032), KGW project report

Hua, R.L., Yueb, Z.Q., Wanga, L.C., Wang, S.J., 2004. Review on current status and challenging issues of land subsidence in China. Engineering Geology, 76: 65–77.

Hunt, R.E., 2005. Geologic Hazards-A Field Guide for Geotechnical Engineers. Taylor & Francis Group, London.

Margarita, M., Georgi, F., Ilia, Y., Plamen, I., 2005. UNESCO- bas project of land subsidence research in the region of the Sofia, Skopje and Tirana cities. Geoindicators, pp. 31-33.

Molaienea, M.R., 2009. Modeling Land Subsidence due to Ground Water Abstraction. PhD Thesis, Department of Civil Engineering, IIT Delhi – India. 

Motagh, M., Walter, T. R., Sharifi, M.A., Fielding, E., Schenk, A., Anderssohn, J., Zschau, J., 2008. Land subsidence in Iran caused by widespread water reservoir over exploitation.Geophysical Research Letters, 35: 1-5.

Motagh, M., Djamour, Y., Walter, T.R., Wetzel, H.U., Zschau, J., Arabi, S., 2007. Land subsidence in Mashhad Valley, northeast Iran; results from InSAR, levelling and GPS. Geophysical Journal International, 168(2): 518–526.

Motagh, M., Djamour, Y., Walter, T., Moosavi, Z.,Arabi, S., Zschau, J., 2006. Mapping the spatial and temporal pattern of land subsidence in the city of Toos, northeast Iran, using the integration of InSAR, continuous GPS and preciseleveling. Geophysical Research Abstracts, 8: 07881

Mousavi, S.M., Shamsai, A., Naggar, M.H.E., Khamehchiyan, M. 2001. A GPS-based monitoring program of land subsidence due to ground water withdrawal in Iran. Cannadian Journal of Civil Engineering, 28(3); 452– 464.

Galloway, D., Hudnut, K., Ingebritsen, S., Phillips, S., Peltzer, G.F., Rosen, P., 1998. Detection of aquifer system compaction and land subsidence using interferometric synthetic aperture radar, Antelope Valley, Mojave Desert, California. Water Resource Research, 34(10): 2573−2583.

Galloway, D., Jones, D., Ingebritsen, S., 1999. Land Subsidence in the United States. U.S. Geological Survey, Circular 1182, 175 p.

Goudie, A.S., 2010. Geomorphological Hazards and Disaster Prevention., Cambridge University Press, New Yurok.

Phien-wej, N., Giao, P.H., Nutalaya, p., 2006. Land subsidence in Bangkok, Thailand. Engineering Geology, 82: 187– 201.

Psimoulis, P., Ghilardi, M., Fouache, E., Stiros, S. 2007. Subsidence and evolution of the Thessaloniki plain, Greece, based on historical leveling and GPS data. Engineering Geology, 90: 55–70.

Pulawski, B., Obro, H., 1976. Groundwater study of a volcanic area near Bandung, Java, Indonesia. Journal of Hydrology, Amsterdam, 28: 53-72.

Shaarifikia, M., 2009. D-InSAR Data Processing and Analysis for Mapping Land Subsidence Phenomenon in Rafsanjan Area, Iran. M.Tech thesis, Andra University – India.

Shelley, E.O., Ossa, A., Romo, M.P., 2007. The sinking of Mexicocity: its effects on soil properties and seismic response, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 27: 333–343.

Tavakoli, B., Ghafory-Aashteyany, M., 1991. Seismic hazard assessment of Iran, Journal of Annali Di Geofisica, 42(6): 1013- 1021. 

Thomas, R., Marquez, Y., Lopez-Sanchez, M., Delgado, J., Blanco, P., Mallorqui, S., Monica, M., Gerardo, H., Joaquin, M., 2005. Mapping ground subsidence induced by aquifer overexploitation using advanced differential SAR interferometry: Vega Media of Segura River (SE Spain) case study. Remote Sensing of Environment, 98: 269-283. 

Tony, W., Martin, G.C., Fred, G.B., 2005. Sinkhole and Subsidence. Springer and Praxis Publishing Ltd. UK –Germany.

Toufigh, M.M., Shafeisabet, B., 1995. Prediction of future land subsidence in Kerman, Iran, due to groundwater withdrawal. Proceedings of the Fifth International Symposium on Land Subsidence, The Hague, IAHS Publ. No. 234, pp. 363-367.

Tung Chen, C., Ching Hu, J., Yu Lu, C., Cheng Lee, J., Chang Chan, Y., 2007. Thirty-year land elevation change from subsidence to uplift following the termination of groundwater pumping and its geological implications in the Metropolitan Taipei Basin, Northern Taiwan. Engineering Geology, 95: 30–47.

Wang, G.Y., You, G., Shi, B., Yu, J., Tuck, M., 2009. Long-term land subsidence and strata compression in Changzhou, China. Engineering Geology, 104: 109–118.

Whittow, J., 1980. Disasters: The Anatomy of Environmental Hazards. London, Allen lane, P412.

Wu, J., Xi, W., 2010. Geologic hazards research and their inducing factors in Xianyang urban area, Northwest China. International Journal of Geomantic and Geoscience, 1(3): 426-435..