بررسی عوامل موثر در پدیده فرونشست زمین در گستره غرب استان تهران

الموضوعات :

سیدحمیدرضا حسینی ¹ (دانشجوی دکتری مهندسی عمران- مهندسی مدیریت منابع آب، دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهر قدس، تهران- ایران)
سید حبیب موسوی جهرمی ² (استاد ، گروه مهندسی عمران ،واحد شهر قدس، دانشگاه آزاد اسلامی،تهران ،ایران)
حسین محمد ولی سامانی ³ (استاد گروه مهندسی عمران، واحدشهرقدس، دانشگاه آزاد اسلامی ، تهران،ایران)

تاريخ الإرسال : 15 الأحد , جمادى الأولى, 1443 تاريخ التأكيد : 26 الأحد , محرم, 1445 تاريخ الإصدار : 08 الإثنين , ربيع الثاني, 1445

الکلمات المفتاحية: آبخوان, گسل, جنس زمین, نشست زمین, poroelasticity,

ملخص المقالة :

چکیده مقدمه: پدیده فرونشست یکی از مخاطرات زمین­شناسی می­باشد، که بیشتر در اثر فعالیت­های انسانی و طبیعی همچون برداشت درازمدت از منابع زیرزمینی آب، نفت و گاز  یا استخراج مواد معدنی از معادن و انحلال تشکیلات زیر سطحی و ریزش کارست ایجاد و تشدید می­ گردد. دشت شهریار یکی از دشت­های ممنوعه و بحرانی کشور است که از نظر صنعتی و کشاورزی نیز فعال می­باشد، این دشت طی چندین سال گذشته تحت تاثیر پدیده فرونشست زمین بوده است. در این پژوهش به منظور تحلیل، بررسی و پیش­بینی نرخ فرونشست، از ماژولporoelasticity flow در نرم­افزار COMSOL استفاده گردید، که توسط آن می­توان تغییرات ضخامت لایه رسوبی خاک را در اثر افت آب زیرزمینی تعیین و  همچنین در سنوات آتی پیش­بینی نمود. روش­: جهت اجرای مدل، داده­های زمین­شناسی، ژئوتکنیکی و آب­شناسی ناحیه به تفکیک در قسمت مربوطه نرم­افزار وارد گردید. سپس سه لایه مجزا شامل لایه های سطح، میانی و کف برای محدوده تعریف گردید که لایه سطح  بصورت آزاد و لایه کف بصورت ناتروا می­باشد بگونه­ای که هیچ­ گونه تراوشی از آن صورت نمی ­پذیرد. لایه میانی نیز تا حدود زیادی ناتروا بوده که باعث می­شود سفره بالایی دارای هد ثابت باشد.  یافته ­ها: در این پژوهش سعی شده با کوپل نمودن قانون دارسی و تغییر اسکلت خاک توسط نرم­افزار COMSOL، فرونشست در 22 نقطه منتخب منطقه مطالعاتی را طی سنوات 98-1382 محاسبه و پس از صحت سنجی و کسب تطابق بالا با داده­های واقعی و تصاویر تداخل سنجی راداری ، میزان فرونشست تا سال 1410 را تخمین زد. نتیجه­ گیری: نتیجه کلی مدل­سازی عددی المان محدود نشان داد: که نرخ فرونشست محدوده در طول سال 1410 به میزان 8/12 سانتی­متر و در نقاط بحرانی 98/20 سانتی­متر تخمین زده شد. بنابراین حداکثر نشست ناشی از افت سطح آب­زیرزمینی در سال­های ابتدایی با نرخ بالاتر در لایه بالایی سفره آبخوان ظاهر شده که به مرور زمان پس از پر شدن خلل و فرج­ بین ذرات خاک و با توجه به ارتباط هیدرولیکی بین لایه­ ها با سرعت کمتری نسبت به گذشته در لایه ­های فوقانی سطح آبخوان و سطح زمین مشاهده می­ گردد. بنابراین تغییرات تراز آب­زیرزمینی، جنس زمین و فاصله از گسل نیز از جمله عوامل موثر بر الگوی و نرخ فرونشست بوده ­اند.

المصادر:

1. Biot, M.A., 1941. General theory of three-dimensional consolidation. J. Appl. Phys. 12,155–164.


2. Comsol Multiphysics, Software Guide Version 5.1.


3. Gambolati, G, Gatto, P, Freeze, R.A.,1974,2005 Mathematical simulation of the subsidence of Venice. Results: American Geophysical Union, Water Resources Research, v. 10, no. 3, p. 563–577.


4. Geological Survey of Iran., 2005, study of land subsidence in Tehran-Shahriar plain, Tehran.[In Persian]


5. Hsieh, P.A., 1996. Deformation-induced changes in hydraulic head during ground-water withdrawal. Ground Water 34,6: 1082-1089. doi:10.1111/j.1745-6584.1996.tb02174.


6. 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, 76:6577.


7. Guo,(2015) , Groundwater- abstraction induced land subsidence and groundwater regulation in the North China Plain, piahs- 372


8. Baitullahi, A, Dehghan, F. 2019. Investigating the risk of subsidence in the southwest region of tehran.Disaster prevention and management knowledge. Vol,9,No,2 Serial 32.[In Persian]


9. Guo, Wang,G. Cheng Zhang,Z, I., 2015, Groundwater- abstraction induced land subsidence and groundwater regulation in the North china plain. PIAHS,372,17-21.,


10. Lashkaripour, G, Ghafouri, M, Rostami Barani, H., 2009, Investigation of the causes of fissure formation and subsidence in the west of Kashmar plain, Geological Studies, 1(1):111-95.[In Persian]


11. 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.  


12. Mahmoudpour, M., 2015, The role of interaction of engineering geological features and groundwater abstraction in the mechanism and pattern of land subsidence in the southwest of Tehran, PhD thesis in Engineering Geology, Tarbiat Modares University, Tehran.[In Persian]


13. Mohammad Khan, S, Ganjian, H, Grossi , L, Zanganeh Tabar, Z., 2020, Evaluation of the effect of groundwater depletion on subsidence using radar images, study area, Qorveh plain, Geographical Data Quarterly 112(28) : 229-220.[In Persian]


14. Nadiri, A, Habibi,M,H , Asghari,A., 2016, Spatio-temporal groundwater level prediction using hybrid geneti-kriging model, Journal of Water Resources Research, 11(3):85-99.[In Persian]


15. Duc-Huy Tran, Shih-Jung Wang, Quoc Cuong Nguyen., 2022, Uncertainty of heterogeneous hydrogeological models in groundwater flow and land subsidence simulations – A case study in Huwei Town, Taiwan,Engineering Geology,Volume 298,


16. Azar, A, Khamehchian, M., 2018, Comparison of aquifer subsidence vulnerability in southwestern Tehran plain with simple weighting model and genetic algorithm, Journal of Kharazmi Earth Sciences, 4(2): 212-199.[In Persian]


17. Rajabi Khamseh, k, Nikbakht Shahbazi, A, Fatahhayan, H, Zahrabi, N., 2021,modeling of Izeh plain subsidence using MODFLOW mathematical code, Journal of Water Resources Research iran, 16(4): 112-126.[In Persian]


18. Sharifi Kia, M , Nikta, M., 2011, Measurement and extraction of hazards resulting from subsidence in residential lands of Greater Tehran, the first seminar on spatial analysis of environmental hazards in Tehran, Tarbiat Moallem University.[In Persian]


19. Terzaghi K,(1925), principles of soil mechanics, IV-settlement and consolidation of clay. Engineeing News-Record, 95 (3): 874-878


20. Taheri Tizro, Abdullah., 2008, Groundwater, Razi University Press, second edition.


21. Tehran Regional Water Company., 2020, inventory of the third period of piezometers and wells in operation of Tehran-Shahriar aquifer, Tehran.[In Persian]