با همکاری انجمن هیدرولیک ایران

ارزیابی تاثیر افت آب‎های زیرسطحی بر میزان فرونشست با استفاده از تصاویر راداری سنتینل ۱ (مطالعه موردی: منطقه سیستان)

نوع مقاله : پژوهشی کاربردی

نویسندگان

1 گروه سنجش از راه دور و GIS واحد یزد، دانشگاه آزاد اسلامی، یزد، ایران.

2 گروه ژئومورفولوژی، دانشکده جغرافیا و برنامه‏ریزی محیطی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران.

3 گروه کشاورزی، دانشگاه پیام نور تهران، تهران، ایران.

10.22067/jwsd.v13i1.2511-1470
چکیده
فرونشست زمین، یکی از مخاطرات ژئومورفیک خزنده و پیامد برداشت بی‌رویه از آب‌های زیرزمینی، تهدیدی جدی برای پایداری محیط‌زیستی و امنیت آبی در مناطق خشک و نیمه‌خشک است. در این راستا پژوهش حاضر به ارزیابی تاثیر افت آب‎های زیرسطحی بر میزان فرونشست منطقه سیستان با استفاده از تصاویر راداری سنتینل ۱، پرداخته است. این پژوهش با رویکردی ترکیبی و با استفاده از ۵۴ تصویر راداری سنتینل-۱ (۲۰۱۴-۲۰۲۲)، داده‌های GRACE، تراز آب ۲۹ چاه پیزومتری و تصاویر لندست ۸ در منطقه سیستان انجام شد. برای برآورد فرونشست از تکنیک تداخل‌سنجی راداری (InSAR) در نرم‌افزار SNAP و برای طبقه‌بندی کاربری اراضی از الگوریتم جنگل تصادفی (با دقت کاپای 0/95) استفاده شد. یافته‌ها نشان‌دهنده رابطه مستقیم و معنادار بین افت آب زیرسطحی و فرونشست است. میانگین نرخ افت سالانه آب زیرزمینی از 6/5 سانتی‌متر در سال ۲۰۱۵ به 12/7 سانتی‌متر در سال ۲۰۱۷ افزایش یافت. هم‌زمان، میانگین نرخ فرونشست از حدود ۱۰- سانتی‌متر در سال‌های ۲۰۱۶-۲۰۱۴ به بیش از ۲۰- سانتی‌متر در سال‌های ۲۰۲۲-۲۰۲۰ رسید. بیشترین نرخ فرونشست (میانگین 2/33- سانتی‌متر) در اراضی کشاورزی مناطق مرکزی و شرقی دشت سیستان متمرکز بود. ضریب همبستگی قوی 0/82 بین داده‌های InSAR و مشاهدات چاه‌های پیزومتری، دقت روش را تأیید می‌کند. همچنین، افزایش سطح اراضی بایر در سال‌های ۲۰۱۴ تا ۲۰۲۴ نشانه فشار مضاعف بر منابع آب است. نتایج کلی نشان داد برداشت بی‌رویه آب برای کشاورزی، محرک اصلی فرونشست در سیستان است. این مطالعه اثربخشی تلفیق داده‌های سنتینل-۱ و GRACE را به عنوان ابزاری دقیق و مقرون‌به‌صرفه برای پایش منطقه‌ای فرونشست نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

امیری، سیامک، و مظاهری، مهدی. (1402). چالش‏های ناشی از برداشت بی‏رویه آب‏های زیرزمینی در کشور، بررسی شرایط فعلی و بحران فرونشست زمین. (e18884). ماهنامه گزارش‏های کارشناسی مرکز پژوهش‏های مجلس شورای اسلامی، 31(2)، 20.1001.1.29809525.1402.1402.1.15.9
حسین‏زاده، سیدرضا، اکبری، ابراهیم، جوانشیری، مهدی، و محمدپورسنگانی، زینت. (1401). تحلیل فضایی فرونشست سطح زمین با استفاده از تداخل‏سنجی راداری (مورد مطالعه: دشت مرکزی شهرستان قاین). جغرافیا و مخاطرات محیطی، 11(4)، 99-126. 10.22067/geoeh.2022.75138.1169
حسینی، سید حمیدرضا، موسوی جهرمی، سیدحبیب، و محمدولی سامانی، حسین. (۱۴۰۲). شبیه‌سازی و تحلیل پدیده فرونشست زمین با استفاده از نظریه پوروالاستیسیته (مطالعه موردی: دشت تهران-شهریار). مجله آب و فاضلاب، 34(2)، 1-20. doi: 10.22093/wwj.2022.321484.3215
حسینی، سیدحمیدرضا، موسوی جهرمی، سیدحبیب، و محمد ولی سامانی، حسین. (1402). بررسی عوامل موثر در پدیده فرونشست زمین در گستره غرب استان تهران. فصلنامه علمی مهندسی منابع آب، 16(58)، 69-84. doi:10.30495/wej.2023.29602.2348
شفیعی دارافشانی، علی، و شمسی اژیه، علی. (1403). بررسی میزان آسیب‌پذیری و تاب‌آوری شهر اصفهان در برابر پدیدۀ فرونشست زمین. منظر, 16(69), 24-37. doi:10.22034/manzar.2024.457486.2285
عمادالدین، سمیه، محمد قاسمی، مسعود، و قریشی، دانیال. (1402). بررسی فرونشست زمین به دلیل برداشت بی رویه از منابع آب های زیرزمینی با تکنیک تداخل سنجی راداری در دشت فسا. مهندسی جغرافیایی سرزمین، 7(4)، 767-778. doi:10.22034/jget.2024.148385
گودرزی، محمدرضا، صباغ زاده، مریم، و رجب‏پور، نیکنام امیررضا. (۱۴۰۴). رابطه بین فرونشست زمین و مصرف آب در دشت یزد-اردکان با استفاده از تصاویر سنتینل۱ تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، ۲۵ (۷۶)، ۱۶۱-۱۴۴. doi:10.61186/jgs.25.76.13
محمدخان، شیرین، گنجائیان، حمید، گروسی، لیلا، و زنگنه تبار، زهرا. (1398). ارزیابی تأثیر افت آب‏های زیرزمینی بر میزان فرونشست با استفاده از تصاویر راداری سنتینل-1؛ محدوده مورد مطالعه: دشت قروه. فصلنامه اطلاعات جغرافیایی «سپهر», 28(112), 219-229. doi: 10.22131/sepehr.2020.38617
Chen, M., Tomás, R., Li, Zh., Motagh, M., Li, T., Hu, L., Gong, H., Li, X., Yu, J., & Gong, X. (2016). Imaging Land Subsidence Induced by Groundwater Extraction in Beijing (China) Using Satellite Radar Interferometry, Remote Sens, 8(6),. 320-348. https://doi.org/10.3390/rs8060468
Du, Z., Ge, L., Ng, A., Zhu, Q., Yang, X., & Li, L. (2018). Correlating the subsidence pattern and land use in Bandung, Indonesia with both Sentinel -1/2 and ALOS -2 satellite images. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation. 67, 54 -68. https://doi.org/10.1016/j.jag.2018.01.001.
Duc-Huy, T., Shih-Jung, W., & Quoc Cuong, N. (2022). Uncertainty of heterogeneous hydrogeological models in groundwater flow and land subsidence simulations – A case study in Huwei Town, Taiwan, Engineering Geology, 298, 34-56. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2022.106543
Ferretti, A., Savio, G., Barzaghi, R., Borghi, A., Musazzi, S., Novali, F., & Rocca, F. (2007). Submillimeter accuracy of InSAR time series: Experimental validation. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 45(5), 1142-1153. DOI: 10.1109/TGRS.2007.894440
Ghorbani, Z., Khosravi, A., Maghsoudi, Y., Fazel Mojtahedi, F., Javadnia, E., & Nazari, A. (2022). Use of InSAR data for measuring land subsidence induced by groundwater withdrawal and climate change in Ardabil Plain, Iran, Sci Rep, 17;12(1), 73-98. DOI: 10.1038/s41598-022-17438-y
Goli, A., Moradi, M., & Dehghani, M. (2019). Land Subsidence Vulnerability Assessment of Rural Settlements in Fars Province, Journal of Research and Rural Planning, 8(4), 91-106. 0.22067/jrrp.v8i4.78463
Goorabi, A., Karimi, M., Yamani, M., & Perissin, D. (2020). Land subsidence in Isfahan metropolitan and its relationship with geological and geomorphological settings revealed by Sentinel-1A InSAR observations. Journal of Arid Environments, 181, 104238. https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2020.104238
Gumilar, I., Abidin, H.Z., Hutasoit, L.M., Hakim, D.M., Sidiq, T.P., & Andreas, H. (2015). Subsidence in Bandung Basin and its Possible Caused Factors, Procedia Earth and Planetary Science,12, 47-62. https://doi.org/10.1016/j.proeps.2015.03.026
Guo, H., Wang, L., Cheng, G., & Zhang, Z. (2015). Groundwater- abstraction induced land subsidence and groundwater regulation in the North China Plain, Proc. IAHS, 372, 17–21, https://doi.org/10.5194/piahs-372-17-2015.
Guo, J., Zhou, L., Yao, Ch., & Hu, J. (2016). Surface Subsidence Analysis by Multi-Temporal InSAR and GRACE: A Case Study in Beijing, Sensors. 19(19), 1-18. https://doi.org/10.3390/s16091495
Hu, R.L., Yue, Z.Q., Wang, L.C., & Wang, S. J. (2004). Review on current Status and challenging issues of and subsidence in China. Engineering Geology, 76(1), 65-77. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2004.06.006
Jeanne, P., Faar, T. G., Rutqvist, J., & Vasco, D. W. (2019). Role of agricultural activity on land subsidence in the Jouquin Valley, California, Journal of Hydrology, 569, 462-469. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2018.11.077
Jiang, H., Zhang, J., Liu, Y., Li, J., & Fang, Z. N. (2023). Does flooding get worse with subsiding land? Investigating the impacts of land subsidence on flood inundation from Hurricane Harvey. Science of The Total Environment, 865, 161072. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.161072
Ma, P., Wang, W., Zhang, B., Wang, J., Shi, G., Huang, G., & Lin, H. (2019). Remotely sensing large- and small- scale ground subsidence: A case study of the Guangdong –Hong Kong – Macao Greater Bay Area of China. Remote Sensing Environment, 232. https://doi.org/10.1016/j.rse.2019.111282
Mahmoudpour, M., Khamehchiyan, M., Nikoudel, M.R., & Ghassemi, M.R. (2013). Characterization of regional land subsidence induced by groundwater withdrawals in Tehran, Iran, JGeope 3(2), 49-62.  https://journal.ut.ac.ir/article_36014.html
Rott, H., & Nagler, T. (2006). The contribution of radar interferometry to the assessment of landslide hazards. Advances in Space Research, 37(4), 710-719. https://doi.org/ 10.1016/ j.asr.2005.06.059
Stramondo, S,. Bozzano, F., Marra, R., Marra, F.U, Wegmuller, R.F., Cinti, M., Moro, M., & Saroli, M. (2008). Subsidence induced by urbanisation in the city of Rome detected by advanced InSAR technique and geotechnical investigations. Remote Sensing of Environment, 112,. 3160–3172. https://doi.org/10.1016/j.rse.2008.03.008
Su, G., Wu, Y., Zhan, W., Zheng, Zh., Chang, L., & Wang, J. (2021). Spatiotemporal evolution characteristics of land subsidence caused by groundwater depletion in the North China plain during the past six decades, Journal of Hydrology, 600,  126678. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2021.126678
Tran, D. H., Wang, S. J., & Nguyen, Q. C. (2022). Uncertainty of heterogeneous hydrogeological models in groundwater flow and land subsidence simulations–a case study in Huwei Town, Taiwan. Engineering Geology, 298, 106543. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2022.106543
Zhang, L. (2019). Big Data, Knowledge Mapping for Sustainable Development: A Water Quality Index Case Study. Emerging Science Journal, 3(4), 1-12. https://doi.org/10.28991/esj-2019-01187
Zhang, Y., Wu, H. A., Kang, Y., & Zhu, C. (2016). Ground subsidence in the Beijing-TianjinHebei region from 1992 to 2014 revealed by multiple sar stacks. Remote Sensing, 8(8), 675. https://doi.org/10.3390/rs8080675
ارسال نظر در مورد این مقاله
نام را وارد کنید.
نشانی پست الکترونیکی را به درستی وارد کنید.
وابستگی سازمانی را به درستی وارد کنید.
توضیحات را وارد کنید (حداقل 50 حرف)
CAPTCHA Image
شناسه امنیتی را به درستی وارد کنید.
دوره 13، شماره 1 - شماره پیاپی 39
آب و تعارض منافع
بهار 1405
صفحه 53-72

  • تاریخ دریافت 26 آبان 1404
  • تاریخ بازنگری 02 اردیبهشت 1405
  • تاریخ پذیرش 03 اردیبهشت 1405