مطالعه فرونشست دشت خرمدره با استفاده از تکنیک تداخلسنجی راداری و بررسی مخاطرات آن

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناس ارشد ژئودزی، دانشکدهی فنی و مهندسی دانشگاه زنجان

2 استادیار گروه زمین- دانشکده علوم زمین - دانشگاه تحصیلات تکمیلی زنجان

3 عضو پژوهشکده تغییر اقلیم و گرمایش زمین، دانشگاه تحصیلات تکمیلی علوم پایه‌ زنجان

چکیده

در این تحقیق، به منظور بررسی رخداد پدیده فرونشست زمین (تعیین نرخ، محدوده و تغییرات زمانی آن) در دشت خرمدره، از تکنیک تداخل‌سنجی راداری استفاده شد. به همین منظور، تصاویر ماهواره ENVISAT اخذ شده در بازه زمانی 2005-2003 ابتدا پردازش شده و سپس میدان جابجایی در منطقه با روش آنالیز سری زمانی، بر اساس پراکنش‌گرهای پایدار محاسبه شد. میدان جابجایی، بیانگر بیشینه تغییر شکل برابر با 35 میلی‌متر بر سال، در راستای دور‌ شدن از ماهواره را نشان می‌دهد. برای بررسی نرخ فرونشست در سال‌های اخیر نیز، تصاویر Sentinel S1 اخذ شده در بازه زمانی 2017-2014 پردازش و میدان جابجایی در منطقه، با روش آنالیز سری زمانی خط مبنای کوتاه تعیین شد. نتایج حاصله، بیانگر بیشینه نرخ سرعت 49 میلی‌متر برسال در راستای خط دید ماهواره در دشت خرمدره است. با فرض عدم وجود تغییرشکل مسطحاتی، بیشینه فرونشست رخ‌داده 41 میلی‌متر بر سال، در بازه زمانی 2003 تا 2005 و 69 میلی‌متر بر سال در بازه زمانی 2017-2014 است. نتایج حاصل از پروفیل ترازیابی دقیق عبوری از دشت خرمدره نیز، بیانگر بیست سانتی‌متر بر سال در طی دو اپک مشاهداتی 2005-1985 است. همچنین ایستگاه GPS ثابت خرمدره نیز، نشانگر افزایش نرخ فرونشست از 16 میلی‌متر بر سال در بازه زمانی 2009-2006 به 36 میلی‌متر بر سال در بازه زمانی 2013-2009 و افزایش آن به 51 میلی‌متر بر سال، در بازه زمانی 2017-2013 است. نتایج حاصل از داده‌های ژئودتیک (تداخل‌سنجی راداری، GPS و ترازیابی دقیق)، بیانگر افزایش نرخ فرونشست در این دشت است. در ادامه، نتایج به دست آمده از فرونشست با استفاده از سیستم‌ اطلاعات مکانی (GIS)، با لایه‌های کاربری اراضی و نیز چاه‌های منطقه مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج این بخش، نشان‌دهنده بالا‌بودن تراکم کاربری اراضی کشاورزی و نیز چاه‌های بهره‌برداری در منطقه است. همچنین با استفاده از تحلیل‌های مکانی، مخاطرات احتمالی فرونشست در منطقه مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج به دست‌آمده در این بخش نیز، بیانگر تأثیرپذیری قسمتی از مسیر خطوط راه‌آهن، راه‌های اصلی و بزرگراه‌ از فرونشست است. ‌

عنوان مقاله [English]

Khoramdarreh Subsidence Estimation Using SAR Interferometry and Investigation its Risks

نویسندگان [English]

  • naeimeh ahmadi 1
  • zahra mousavi 2
  • zohreh mosoumi 3
1 Msc. Student in Geodesy, Faculty of engineering, University of Zanjan
2 Assistant Professor, Faculty of Earth Sciences, University of Advanced Studies in Basic Sciences, Zanjan, Iran
3 Center for Research in Climate Change and Global Warming (CRCC), University of Advanced Studies in Basic Sciences, Zanjan, Iran
چکیده [English]

Subsidence is a downward motion of ground surface with small horizontal displacement vector. It may happen due to natural factors or human activities. In Iran, subsidence may occur because of the human activities and excessive extraction of groundwater resources. In this study, we applied Synthetic aperture Radar Interferometry (InSAR) to investigate the rate of subsidence. We estimated the rate of subsidence in Khoramdareh plain using Permanent Scattering (PS) for the duration time 2003-2005. The mean velocity map indicated that the subsidence is occurring with the rate of 35 mm/yr in direction of Satellite Line of Sight. Afterward, we used Geospatial Information System (GIS) to evaluate subsidence relation with agricultural lands and wells in the case study area. Also the risks of subsidence are investigated in the area using GIS abilities. The results show some parts of the railways, main roads and highways are affected by subsidence.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Khoramdarreh plain-SAR interferometry (InSAR)- Geospatial Information System (GIS)

مراجع

  1. جلیلی، ث.، 1392، مطالعات منابع آب و شبیه‌سازی جریان آب‌های زیر‌زمینی دشت ابهر با استفاده از مدل ریاضی تفاضلات محدود، پایان نامه کارشناسی ارشد دانشگاه شهید چمران اهواز
  2. جنت، ک.، قاضی زاده، ا.، روستایی، م.، 1388، پایش فرونشست زمین در دشت گلپایگان با استفاده از روش تداخل‌سنجی راداری و شکاف سنج، ششمین کنفرانس زمین شناسی مهندسی و محیط زیست ایران، دانشگاه تربیت مدرس
  3. حقیقت‌مهر، پ.، ولدان‌زوج، .م.ج.، صاحبی،م.ر.، دهقانی،م.، 1389، اندازه‌گیری فرونشست دشت هشتگرد ناشی از استخراج آبهای زیرزمینی با استفاده از تکنیک تداخل-سنجی راداری، همایش ژئوماتیک، تهران، سازمان نقشه‌برداری کشور
  4. شریفی‌کیا، م.،1391، تعیین میزان فرونشست زمین به کمک روش تداخل‌سنجی راداری، دشت نوق بهرمان، برنامه‌ریزی و آمایش فضا دوره شانزدهم، شماره 3
  5. عبدی‌نژاد، پ.، 1390، بررسی وضعیت سفره‌های آب زیرزمینی دشتهای مهم استان زنجان، جهت مدیریت مناسب منابع آب زیرزمینی در آنها، دومین کنفرانس ملی پژوهشهای کاربردی منابع آب ایران، زنجان، شرکت آب منطقه‌ای استان زنجان.
  6. عینلو، ف.، معافی، ر.، ملکیان، ع.، قضاوی، آ.، محسنی ساروی، ر.، 1395، بررسی کیفیت آب زیرزمینی دشت زنجان از نظر استانداردهای شرب با استفاده از رویکرد زمین‌آمار، جغرافیا و برنامه ریزی محیطی، شماره‌ی 2، پیاپی 62، 1-16.
  7. مرتضوی، م.، سلیمانی، ک.، غفاری موفق، ف.، 1389، مدیریت منابع آب و توسعه‌ی پایدار، مطالعه موردی دشت رفسنجان، نشریه آب و فاضلاب شماره 3، 131-126
  8. معتق، م.، داودی جم، م.، مومنی، م.، هاشمی، م.، 1391، کشف و نمایش فرونشست دشت مهیار اصفهان به کمک تداخل‌سنجی راداری، نشریه علمی ترویجی مهندسی نقشه برداری و اطلاعات مکانی دوره سوم ، شماره‌2
  9. Berardino, P., Fornaro, G., Lanari, R. and Sansosti, E., 2002, A new algorithm for surface deformation monitoring based on small baseline differential SAR interferograms, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 40(11), pp.2375-2383.
  10. Bürgmann, R., Rosen, P.A. and Fielding, E.J., 2000, Synthetic aperture radar interferometry to measure Earth’s surface topography and its deformation, Annual review of earth and planetary sciences, 28(1), pp.169-209.
  11. Djamour, Y., Vernant, P., Bayer, R., Nankali, H.R., Ritz, J.F., Hinderer, J., Hatam, Y., Luck, B., Le Moigne, N., Sedighi, M. and Khorrami, F., 2010, GPS and gravity constraints on continental deformation in the Alborz mountain range, Iran, Geophysical Journal International, 183(3), pp.1287-1301.
  12. Farr, T.G. and Kobrick, M., 2000, Shuttle Radar Topography Mission produces a wealth of data, Eos, Transactions American Geophysical Union, 81(48), pp.583-585.
  13. Ferretti, A., Prati, C. and Rocca, F., 2001, Permanent scatterers in SAR interferometry, IEEE Transactions on geoscience and remote sensing, 39(1), pp.8-20.
  14. Goldstein, R.M. and Werner, C.L., 1998, Radar interferogram filtering for geophysical applications, Geophysical research letters, 25(21), pp.4035-4038.
  15. Hanssen, R.F., 2001, Radar interferometry: data interpretation and error analysis (Vol. 2), Springer Science & Business Media.
  16. Hooper, A., Segall, P. and Zebker, H., 2007, Persistent scatterer interferometric synthetic aperture radar for crustal deformation analysis, with application to Volcan Alcedo, Galapagos, Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 112(B7).
  17. Hooper, A.J., 2006, Persistent scatter radar interferometry for crustal deformation studies and modeling of volcanic deformation.
  18. Hooper, A., Zebker, H., Segall, P. and Kampes, B., 2004, A new method for measuring deformation on volcanoes and other natural terrains using InSAR persistent scatterers, Geophysical research letters, 31(23).
  19. Massonnet, D. and Feigl, K.L., 1998, Radar interferometry and its application to changes in the Earth's surface, Reviews of geophysics, 36(4), pp.441-500.
  20. Motagh, M., Djamour, Y., Walter, T.R., Wetzel, H.U., Zschau, J. and Arabi, S., 2007, Land subsidence in Mashhad Valley, northeast Iran: results from InSAR, levelling and GPS, Geophysical Journal International, 168(2), pp.518-526.
  21. Motagh, M., Shamshiri, R., Haghighi, M.H., Wetzel, H.U., Akbari, B., Nahavandchi, H., Roessner, S. and Arabi, S., 2017, Quantifying groundwater exploitation induced subsidence in the Rafsanjan plain, southeastern Iran, using InSAR time-series and in situ measurements. Engineering Geology, 218, pp.134-151.
  22. Osmanoğlu, B., Dixon, T.H., Wdowinski, S., Cabral-Cano, E. and Jiang, Y., 2011, Mexico City subsidence observed with persistent scatterer InSAR, International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 13(1), pp.1-12.
  23. Sandwell, D., Mellors, R., Tong, X., Wei, M. and Wessel, P., 2011. GMTSAR: An InSAR Processing System Based on Generic Mapping Tools, UC San Diego: Scripps Institution of Oceanography.
  24. Sousa, J.J., Ruiz, A.M., Hanssen, R.F., Bastos, L., Gil, A.J., Galindo-Zaldivar, J. and de Galdeano, C.S., 2010, PS-InSAR processing methodologies in the detection of field surface deformation—Study of the Granada basin (Central Betic Cordilleras, southern Spain), Journal of Geodynamics, 49(3-4), pp.181-189.
  25. Samsonov, S., d'Oreye, N., 2012, Multidimensional time-series analysis of ground deformation from multiple InSAR data sets applied to Virunga Volcanic Province, Geophys.J. Int. 191 (3):1095–1108. (http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-246X.2012.05669.x)

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار