فرونشست زمین

بررسی و پایش میدان جابه جایی ناشی از تغییر شکل های سطح زمین از مطالعات مهم و کاربردی در مباحث مختلف ازجمله زمین شناسی، ژئومورفولوژی، ژئوفیزیکی است که در پیشگیری و رفتارشناسی سوانح طبیعی از قبیل زلزله، فرونشست و زمین-لغزش نقش به سزایی دارد. در این میان فرونشست زمین یکی از پدیده های مخرب ژئومورفولوژیکی است که می تواند خسارت-های جبران ناپذیر مالی و جانی به دنبال داشته باشد و به بسیاری از زیرساخت ها و سازه ها آسیب برساند. به همین سبب با توجه به پیامدهای مخرب این پدیده، مطالعه و بررسی و حتی ارائه مدلی برای تخمین و پیش بینی نرخ فرونشست های آینده برای مناطق مستعد فرونشست ضروری به نظر می رسد. بدین منظور روش های مختلفی برای پایش فرونشست وجود دارد که از میان آن ها تکنیک تداخل سنجی، یکی از تکنیک های مهم و قابل توجه تبدیل شده است. در این پژوهش کوشش بر این است که سری زمانی فرونشست زمین را در دشت کرمانشاه در بازه زمانی 2016(ژوئن)تا2021(ژانویه) با استفاده از36 تصویر ماهواره ای Sentinel-1 و 88 اینترفروگرام حاصل از آن ،با به کارگیری تکنیک تداخل سنجی راداری تحت رویکرد طول خط مبنای کوتاه(SBAS) برآورد شود. نتایج حاصل از تحلیل سری زمانی خط مبنای کوتاه نشان دهنده ی بیشینه10سانتی متر در بخش غربی دشت کرمانشاه می باشد. بررسی ارتباط بین افت سطح آب های زمینی و میزان بیشینه فرونشست در سطح دشت خطی نبودن این رابطه را نشان می دهد. که با بررسی جنس زمین در محدوده مطالعاتی به تاثیر همزمان ضخامت رسوبات ریزدانه و افت سطح آب زیر زمینی در منطقه بیشینه پی برده شد.

پدیده فرونشست سطح زمین ناشی از عوامل طبیعی و فعالیت های انسانی در نقاط مختلف دنیا و در طی سال های اخیر در کشور به خصوص در اصفهان به علت برداشت بی رویه از آب های زیرزمینی، خشکسالی و عوامل دیگر پدیدار و سبب آسیب های جدی به زمین های کشاورزی، ساختمان های مسکونی، جاده ها و دیگر سازندها و بروز خسارت های زیست محیطی، اقتصادی و اجتماعی شده است. تحلیل آسیب پذیری و تاب آوری شهری ناشی از این فرونشست زمین در اصفهان به عنوان ابزاری در راستای پیشگیری از زایش فاجعه مورد توجه قرار گرفته است. این پژوهش بر آن است تا به پرسش اینکه شهر اصفهان در برابر پدیده فرونشست زمین چه مقدار آسیب پذیر است؟ پاسخ دهد. هدف این پژوهش بررسی نقش تاب آوری شهری بر میزان آسیب پذیری شهر اصفهان در برابر پدیده فرونشست زمین باشد. در این مطالعه ابتدا با استفاده از تکنیک تداخل سنجی راداری نرخ و دامنه فرونشست به عنوان فاکتور عامل در تولید خطر به تحلیلگر سیستم در محیط GIS وارد شد سپس با کمک تحلیل های کیفی به بررسی شاخص های تاب آوری شهری بر روی شهر اصفهان پرداخته شد. نتایج بیانگر این است که نواحی از شمال شهر و قسمت هایی به صورت نواری به علت نزدیکی به عوامل خطرزا مانند گسل، مسیل، قنات های قدیمی، منابع ذخیره سوخت، لوله انتقال نفت به این مخازن و تغییر مداوم مسیر رود روی آنها هم موجب افزایش آسیب پذیری است. همچنین نشان می دهد که اکثر ساخت وسازهای موجود در منطقه غیراصولی و غیرمتناسب با شرایط مخاطره آمیز است. 

تخریب سرزمین یک فرایند طبیعی یا فعالیت های انسان است که بر عملکرد زمین در یک اکوسیستم تأثیر منفی می گذارد. بهره برداری بی رویه از آب های زیرزمینی به ویژه در مناطق یادشده می تواند به فرونشست زمین منجر شود. هدف مطالعه حاضر بررسی میزان تأثیر فرونشست زمین در تخریب سرزمین در یازده حوضه آبریز ایران با استفاده از مدل اصلی IMDPA[1] و مدل توسعه یافته به نام IMDPAS[2] است. بدین منظور ابتدا با استفاده از تصاویر فرونشست زمین برای اولین بار طبقه بندی این معیار صورت گرفت. سپس، لایه اطلاعاتی پارامترهای کمی و کیفی آب زیرزمینی شامل افت سطح آب زیرزمینی، هدایت الکتریکی، و نسبت جذب سدیم طبقه بندی شد و در نهایت با میانگین هندسی و تلفیق نقشه نهایی شدت تخریب سرزمین با استفاده از کلاس های خطر نهایی تهیه و مقایسه شد. مقایسه نتایج کلاس های شدت تخریب سرزمین محاسبه شده نشان داد درصد تغییرات کلاس های شدت تخریب سرزمین با استفاده از مدل توسعه یافته منجر به افزایش 42 درصدی کلاس شدت تخریب سرزمین می شود که 37 درصد آن در کلاس افزایشی متوسط به شدید است. این موضوع حاکی از اهمیت معیار نرخ فرونشست و طبقه بندی آن است. در نهایت، در ارتباط با مدل مورد بررسی، با توجه به عدم وجود مرجع رفرنس دهی برای معیار نرخ فرونشست، پیشنهاد می شود با ادامه پایش طبقه بندی نهایی برای کل ایران تکمیل شود.  

فرونشست زمین، پدیده ای است که در چند دهه اخیر در اکثر دشت های آبرفتی ایران به چشم می خورد که درنتیجه پایین رفتن تدریجی یا ناگهانی سطح زمین در اثر عوامل مختلفی ازقبیل: برداشت بی رویه از آب های زیرزمینی، فعالیت های تکتونیکی، استخراج معادن و غیره به وقوع می پیوندد. دشت نیشابور نیز از این قاعده مستثنی نبوده و با برداشت بیش ازحد آب های زیرزمینی در چند دهه اخیر، سطح ایستابی لایه آبدار پایین رفته و فشار هیدرواستاتیک کاهش یافته است. درنتیجه، فرونشست هایی رخ داده که مناطق روستایی و شهری را تحت تأثیر قرار داده است. دشت نیشابور با وسعتی معادل3477 کیلومتر مربع محدوده ای از آن به وسعت 591 کیلومتر مربع با جمعیتی بالغ بر 59000 نفر، با 179 روستا با فرونشست شدید زمین مواجه است. در این پژوهش، سعی شده با بررسی وضعیت آبخوان و سطح آب زیرزمینی و انطباق آن با مناطقی که با پدیده فرونشست مواجه هستند، به رابطه بین این پدیده با کاهش سطح ایستابی آب بپردازیم. بررسی ها نشان می دهد که سالانه به ازای هر 83 سانتی متر پایین رفتن سطح آب های زیرزمینی، به طور متوسط 5/10 سانتی متر سطح دشت نیشابور نشست داشته است. در این پژوهش، از تصاویر ماهواره ایsentinel در دوره زمانی اکتبر 2014 تا دسامبر 2017 که توسط سازمان نقشه برداری به روش تداخل سنجی راداری تهیه شده، استفاده شده است. نتایج تحقیق در این دشت حاکی از آن است که بهره برداری بی رویه از منابع آب های زیرزمینی موجب نشست زمین وایجاد درز و ترک هایی در مناطق روستایی، به ویژه در اطراف روستاهای فیروزه، ابوسعدی، بیروم آباد، فیض آباد، سراب کوشک، اردوغش و کال فرخک به میزان 15 الی 20 سانتی متر در سال با بالاترین فرونشست و کم ترین فرونشست مربوط به روستاهای دشت، مهدی آباد و خروسفلی به میزان 1 سانتی متر در سال گزارش شده است. 

فرونشست زمین مخاطره ای است که بسیاری از دشت های ایران ازجمله دشت ایوانکی در استان سمنان را دربرگرفته است. دشت ایوانکی تحت تأثیر وضعیت اقلیمی و توپوگرافی، پتانسیل بالایی از نظر وقوع مخاطره فرونشست دارد. با توجه به اهمیت موضوع، در این پژوهش به برآورد وضعیت فرونشست دشت ایوانکی و تحلیل عوامل مؤثر در وقوع آن پرداخته شده است. در این تحقیق از تصاویر راداری سنتینل 1، تصاویر ماهواره لندست و اطلاعات مربوط به چاه های پیزومتری منطقه به عنوان مهم ترین داده های تحقیق استفاده شده است. مهم ترین ابزارهای پژوهش، GMT ، ArcGIS ، ENVI و SPSS بوده است. با توجه به موضوع و اهداف مورد نظر، در این پژوهش ابتدا به ارزیابی وضعیت فرونشست منطقه در طی سال های 2016 تا 2022 و سپس به ارزیابی تأثیر افت منابع آب زیرزمینی و تغییرات کاربری اراضی در فرونشست رخ داده پرداخته شده است. بر اساس نتایج حاصله، محدوده مطالعاتی در طی دوره زمانی 6 ساله بین 28 تا 533 میلی متر فرونشست داشته که رقم قابل توجهی می باشد. آنالیز مکانی فرونشست رخ داده بیانگر این است که بیش ترین میزان فرونشست مربوط به مناطق جنوبی دشت ایوانکی بوده است که این مناطق نیز سالانه با افت سطح آب زیرزمینی حدود 2 متر مواجه شده است، بر این اساس، یکی از دلایل فرونشست رخ داده، افت منابع آب زیرزمینی بوده است. همچنین بر اساس نتایج حاصله، کاربری نواحی انسان ساخت و اراضی کشاورزی در طی سال های 1992 تا 2022 به ترتیب با 9/6 و 2/7 کیلومترمربع افزایش مواجه شده اند و با توجه به اینکه بیش ترین میزان فرونشست (بیش از 500 میلی متر) در محدوده این کاربری ها بوده است، بنابراین توسعه اراضی کشاورزی و نواحی انسان ساخت، عامل اصلی وقوع فرونشست منطقه بوده است.

در سال های اخیر پدیده فرونشست و وقوع آن در دشت ها، مناطق شهری و زیرساخت های حمل و نقل کشور ایران به نگرانی عمده ای تبدیل شده است. از این رو مطالعه حاضر، به بررسی اثرات این پدیده بر راه آهن مشهد-سرخس پرداخته است؛ چرا که این خط آهن با قرارگیری در منتهی الیه شرقی شبکه ریلی ایران و اتصال آن به کشور های حوزه آسیای میانه، نقش مهمی در واردات و صادرات ایران ایفا می کند. در راستای بررسی میزان فرونشست این مسیر، با پردازش 151 تصویر راداری سنجنده سنتینل-1 به کمک الگوریتم نوین NSBAS و پیش پردازش داده ها در سامانه LiCSAR نرخ تجمعی فرونست در بازه زمانی 2017 تا 2023 محاسبه شد و به جهت تقلیل اثرات جوی از سامانه GACOS استفاده گردید. در گام بعد برای بررسی نقش پوشش اراضی بر فرونشست، به کمک سامانه متن باز Goolge Earth Engine نقشه پوشش اراضی محدوده مطالعاتی با چهار طبقه کاربری تولید شد. سپس پروفیل فرونشست در راستای ریل تولید و برای ارزیابی ارتباط فعالیت های کشاورزی و فرونشست، پروفیل فرونشست با طبقات کاربری اراضی تلفیق شد. نتایج پردازش InSAR نشان داد که سه پهنه فرونشستی در مسیر ریل وجود دارد؛ به طوری که برخی نواحی تا بیش از 200 میلی متر فرونشست داشته اند و محل وقوع فرونشست نیز عمدتاً در مناطق دارای فعالیت کشاورزی متمرکز قرار گرفته است. این مطالعه کیلومتر 0 تا 60 این مسیر را که دارای پل های روگذر و زیرگذر متعدد است، به عنوان پرمخاطره ترین بخش مسیر از نظر شدت فرونشست شناسایی کرد.

فرونشست زمین یک پدیده زیست محیطی است و به نشست تدریجی یا ناگهانی زمین گفته می شود. هدف پژوهش حاضر، مطالعه فرونشست زمین در دشت شبستر استان آذربایجان شرقی می باشد. برای بررسی نرخ تغییر شکل سطح زمین، از روش تحلیل سری زمانی خط مبنای کوتاه مبتنی بر تداخل سنجی راداری در بازه زمانی 2018 تا 2021 استفاده شده است. بیشینه فرونشست، در قسمت های جنوبی و جنوب شرقی دشت با حداکثر نرخ حدود 8 سانتی متر در سال در جهت خط دید ماهواره دیده می شود. همچنین با روش تحلیل سلسله-مراتبی وزندهی معیارهای موثر بر فرونشست انجام شده و حساسیت به فرونشست، با استفاده از تحلیل های مکانی مدل سازی شده است. بر این اساس دشت شبستر به پنج منطقه با احتمال وقوع فرونشست «خیلی زیاد»: 3% ، «زیاد»: %20، «متوسط»: 25%، «کم»: 33% و «خیلی کم»: 19 % مساحت کل دشت، طبقه بندی شد. برای صحت سنجی مدل پیش بینی فرونشست، از نقشه جابه جایی به دست آمده از تداخل سنجی راداری استفاده شد. با توجه به سطح زیر منحنی مشخصه عملکرد 86 % ، صحت خوب پیش بینی مدل تایید شد. همچنین مدل پیشنهادی، با انجام تحلیل حساسیت نسبت به معیارهای با بیشترین اهمیت، مورد ارزیابی قرار گرفته و اهمیت بالای آن ها در ایجاد فرونشست در منطقه، مورد تأیید قرار گرفت. مدل معرفی شده می تواند اطلاعات مفید و قابل اعتمادی برای مدیران و تصمیم گیرندگان منطقه، جهت برنامه ریزی های موثر و بهنگام پیشگیری و کاهش اثرات پدیده فرونشست با هزینه و زمان کم فراهم سازد.

یکی از مخاطرات بسیار مهم که دشتهای ایران را در معرض قرار داده است مسئله فرونشست زمین است و یکی از وظایف چالش برانگیز دولت ها جلوگیری از آن برای بهره برداری و توسعه دشت ها در آینده است. هدف پژوهش حاضر بررسی و تحلیل مروری این مسئله با استفاده از روش مرور سیستماتیک درمطالعات حوزه فرونشست زمین در ایران است. پژوهشگران با استفاده از واژه «فرونشست» در پایگاه های اطلاعاتی SID و Magiran مطالعات مربوط به فرونشست زمین در ایران را جستجو کرده اند. هیچ محدودیتی در تاریخ انتشار پژوهش ها در نظر گرفته نشده است. به این معنی که تمام مقالات منتشر شده تا فروردین 1402 برای ورد به مرور سیستماتیک در نظر گرفته شدند. چارچوب PRISMA برای جستجو و انتخاب ادبیات استفاده شد و در نهایت 76 مطالعه متمرکز در حوزه 21 استان ایران برای مرور سیستماتیک انتخاب شده است. نتایج نشان داد که دشت تهران با میزان فرونشست حدود 43 سانتیمتر (2015-2017)، دشت کرج با 30 سانتیمتر (2016-2021)، دشت دیندارلو با 30 سانتیمتر (1992-2014)، نوق و بهرمان با 30 سانتیمتر (2005-2010) و دشت قره باغ با 6/28 سانتیمتر (1996-2008)، در سال بیشترین مقدار فرونشست را در مناطق مختلف ایران تجربه کرده اند. نتایج این مطالعه می تواند برای جامعه اجرایی به ویزه در بخش دولتی مانند وزارتخانه ها و سازمان های محیط زیست و جامعه دانشگاهی و پژوهشگاهی کار برد داشته باشد.

این پژوهش ضمن بررسی نرخ تغییرات ناشی از فرونشست زمین در محدوده دشت اردبیل، به اثرات احتمالی تغییرات فرونشست زمین بر 5 محوطه تاریخی اوزریک، قلعه بوینی، قطار تپه سی، تپراقلو و نیارچمنی واقع در دشت اردبیل می پردازد. در تحقیق حاضر جهت بدست آوردن سطح ایستابی آب زیرزمینی از داده های 22 چاه پیزومتری در سطح دشت اردبیل با استفاده از روش RBF و برای دست یابی به تغییرات فرونشست زمین از تصاویر SAR ماهواره Sentinel1-A به روش تداخ سنجی راداری استفاده شده است. بازه زمانی مورد استفاده در این پژوهش، یک بازه 7 ساله؛ از سال 1395 تا سال 1402 است. نتایج تحقیق نشان داد که سطح آب زیرزمینی در جنوب شرقی دشت اردبیل وضعیت خطرناکی دارند. به دلیل تمرکز بی رویه چاه ها در این منطقه و برداشت زیاد آب، باعث افت شدید سطح آب زیرزمینی شده است که تبعات بسیار بدی مانند خشک شدن سفره های آب زیرزمینی و فرونشست شدید زمین در این منطقه را به دنبال داشته است. همپوشانی موقعیت محوطه های تاریخی با مناطق دارای فرونشست نشان می دهد که تپه تپراقلو مربوط به هزاره اول قبل از میلاد دارای فرونشست با نرخ 250 میلی متر است که در مقایسه با دیگر محوطه های تاریخی بیشترین مقدار را به خود اختصاص داده است. تپه اوزریک نیز که در شمال غربی شهر اردبیل قرار دارد با نرخ 69 میلی متر فرونشست زمین در رتبه دوم قرار دارد. سایر تپه ها نیز علارغم اینکه در شرایط موجود در محدوده فرونشست زمین قرار نگرفته اند ولی با توجه به روند پیشروی محدوده های تحت تاثیر فرونشست، در سال های آتی با توجه به مدیریت نامناسب آب های زیرزمینی، این محوطه های تاریخی نیز درگیر مسئله فرونشست زمین و تخریب بافت تاریخی خواهند شد.

فرونشست زمین اشاره به حرکت عمودی و رو به سمت پایین سطح زمین دارد. این پدیده ممکن است به صورت طبیعی یا در اثر فعالیت های انسانی ایجاد شود و خسارت هایی به شبکه های راه های ارتباطی، تاسیسات، سازه ها و زمین های کشاورزی وارد آورد. در چند سال اخیر پدیده فرونشست به عنوان یک بحران جدی در بسیاری از دشت های حاصل خیز ایران مطرح شده است و نگرانی های قابل توجهی را به وجود آورده است. در این مقاله دشت شبستر به عنوان یکی از دشت های پرخطر استان آذربایجان شرقی به عنوان منطقه مورد مطالعه انتخاب شده است. به منظور شناسایی احتمال فرونشست در نقاط مختلف و نیز شناسایی عواملی که سبب فرونشست زمین شدهاند از الگوریتم جنگل تصادفی استفاده شده است. نقشه موجود فرونشست زمین که با استفاده از سری زمانی مبتنی بر تکنیک تداخل سنجی راداری از منطقه مورد مطالعه تهیه شده بود، به عنوان داده آموزشی استفاده شده است. طبق نتایج مدلسازی، قسمت جنوبی منطقه مورد مطالعه دارای حساسیت بسیار زیاد نسبت به فرونشست شناخته شد، 63/5 درصد از مساحت منطقه دارای حساسیت خیلی زیاد و 37/6 درصد در کلاس حساسیت زیاد پهنه بندی شد. همچنین بر اساس مدلسازی انجام شده بیشترین تاثیر مربوط به عوامل «ارتفاع»، «سطح آب زیرزمینی»، «کاربری اراضی» و کمترین تاثیر مربوط به «فاصله از گسل» بود. در نهایت ارزیابی مدل از نظر قدرت پیش بینی با استفاده از منحنی مشخصه عملکرد سیستم (ROC) انجام شد، سطح زیر منحنی 96 درصد، پیش بینی بسیار خوب مدل را تأیید کرد. نتایج این پژوهش می تواند در برنامه ریزی برای توسعه ساخت و سازها و کاربری های مختلف آینده مورد استفاده قرار گیرد. همچنین با توجه به امکان شناسایی مناطق و تأسیسات در معرض خطر آن ها، اقدامات بهنگام و مناسب برای پیشگیری از خسارات مالی و جانی انجام یابد.