تحلیل زمین‌شناسی و هیدروژئولوژیکی فرونشست دشت هشتگرد و عوامل موثر بر تشدید یا مهار فرونشست

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور

10.22034/irqua.2025.2054321.1041
چکیده
مطالعات جامع و شرایط زمین ساختی حاکم بر دشت هشتگرد بیانگر وجود سفره آب زیرزمینی چند لایه است (مطالعات بیلان دشت هشتگرد، 1395). در طول سه دهه اخیر دشت هشتگرد متاثر از برداشت های بی رویه از منابع آب زیرزمینی تحت تاثیر مخاطره فرونشست قرار گرفته است. در بخش های شمالی دشت هشتگرد- نظرآباد از سال 1365 تا 1400 تراز آب زیرزمینی 40 متر افت داشته است. به دلیل وجود ضخامت زیادی از  رسوبات تراوا و دانه درشت در این بخش، علیرغم برداشت از منابع آب، شواهد سطحی فرونشست زمین وجود ندارد. در بخش های مرکزی و جنوبی دشت هشتگرد به دلیل وجود میان لایه های رسی و رسوبات دانه ریز، افت تراز آب زیزمینی منجر به ایجاد مخاطره فرونشست شده است. سهم مناطق درگیر مخاطره فرونشست از تخلیه سفره آب زیرزمینی هشتگرد تنها 24 درصد از حجم برداشت سالیانه است (داده های وزارت نیرو، 1390). در واقع برداشت های بی رویه در بالادست و محدود شدن تغذیه سفره آب زیرزمینی، منجر به فرونشست زمین در بخش های مرکزی و جنوبی دشت هشتگرد شده است. در حاشیه جنوبی،  علاوه بر جابجایی قائم،  شواهدی از حرکت افقی مشاهده شده است. میزان نرخ فرونشست ارائه شده بر اساس داده های سنجش از دور، حداکثر 20 سانتیمتر در سال به صورت نقطه ای و 6 تا 7 سانتیمتر در سال بصورت میانگین است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله English

Geological and Hydrogeological Analysis of Land Subsidence in Hashtgerd Plain and Factors Affecting its Aggravation or Mitigation

نویسندگان English

Fatemeh Kalantarian
Morteza Morteza
Mahmoud Navvar Noveiri
GSI
چکیده English

Introduction:
Land subsidence, defined as the downward movement of sediments, is one of the significant geological hazards primarily caused by the decline in groundwater levels and the increase in effective stress in aquifer sediments. This phenomenon leads to considerable damage to surface and subsurface infrastructures, including road networks, urban water and sewage systems, and buildings. However, due to the relatively low immediate human casualties, it has not been considered a serious hazard. Over time, the continued subsidence of land results in irreparable damage to urban infrastructure. In most plains of the country, especially in densely populated provinces, excessive groundwater extraction has led to land subsidence.
Alborz Province is no exception and is considered one of the high-risk areas in the country. Studies on subsidence in Alborz Province began in 2005, conducted by the GSI. In 2017, the organization's Remote Sensing Group updated these studies to monitor subsidence and its development patterns in Alborz Province. Research Findings Using radar interferometry technology, the maximum rate of subsidence in Nazarabad Plain was calculated for the period 2014–2017, revealing a maximum rate of 22 centimeters.
Result:
In addition to the rates obtained from remote sensing studies of the GSI, data prepared by the land subsidence portal under the name COMIT-LICS were also used. The subsidence rates obtained from the processing of COMIT data are consistent with the studies conducted by the GSI. The 9-year subsidence rate for the Hashtgerd plain is more than 90 centimeters cumulatively.
Additionally, the groundwater level decline model for Hashtgerd Plain, developed using data from the Alborz Regional Water Management, along with geological and sedimentological analyses of the area, was used to assess the causes of subsidence in Nazarabad Plain. In the northern parts of the Hashtgerd Plain, due to the coarse-grained nature of the sediments, the aquifer receives adequate recharge, which helps reduce the subsidence rate. In the central parts of Hashtgerd Plain, limited recharge from the north and south, the fine-grained sediments, and the presence of clay interlayers result in the highest subsidence rates. In the northern parts of the Hashtgerd Plain, there is no evidence of land subsidence due to the significant accumulation of coarse-grained sediments from the Karaj and Kordan rivers. Although the greatest decline related to groundwater withdrawal occurs in this Part of the Plain. In fact, the result of high withdrawals from the groundwater table in the north of the plain has been manifested in the form of subsidence due to the drop in water level in the fine-grained sediments in the southern parts.
Discussion: 
Changes in Hashtgerd groundwater level over 25 years using the Surfer model software. The behavior of the level lines is an expression of the aquifer geometry. Therefore, to interpret and analyze the risk of subsidence, a set of different factors must be evaluated. The complexities of the Hashtgerd plain's groundwater table affect water resource management. The geology and hydrogeology of the plain are such that the spread of subsidence can be prevented by aquifer management and balancing. Currently, the central and southern parts of the Hashtgerd Plain are at risk of subsidence. The depletion of groundwater resources and excessive exploitation in the north, on the one hand, will limit the supply to the aquifer in the central parts of the plain, and on the other hand, will lead to the reversal of the hydraulic gradient and the ineffectiveness of controls and balancing.
Conclusion:
The total number of wells drilled in the Hashtgerd Plain aquifer is 2,852, with a withdrawal volume of 241 million cubic meters. The share of wells in the subsidence area is 518, of which 211 are abandoned according to the Ministry of Energy statistics. The volume of water that can be withdrawn in this area is 58 million cubic meters, which 24% of the total water withdrawn from the plain. The results of the study of groundwater level changes in the Hashtgerd Plain show that an area of the plain that is at risk of subsidence, based on field evidence, has fewer wells and fewer discharges compared to the entire plain.
The specific geological and geomorphological conditions of the Hashtgerd Plain and the presence of the permanent and abundant Kordan River have a positive effect on controlling the subsidence rate. Therefore, to control the subsidence rate, monitor and prevent future damage, it is recommended to: manage the aquifer and create underground dams to increase the water level in the north of the plain, control surface water and implement artificial recharge plans; identify the geometry of the aquifer, and identify the type of aquifer in the Hashtgerd Plain using pumping tests.

کلیدواژه‌ها English

Subsidence
Hashtgerd
Aquifer
Sedimentology
Drow Down
بابایی،س:«بررسی فرونشست قزوین با استفاده از تداخل سنجی راداری»، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه زنجان،1394.
«بیلان منابع آب محدوده‌های مطالعاتی حوزه آبریز دریاچه نمک»، منابع آب محدوده مطالعاتی اشتهارد ، 1392.
«بیلان منابع آب محدوده‌های مطالعاتی حوزه آبریز دریاچه نمک»، منابع آب محدوده مطالعاتی تهران- کرج ، 1392.
حاجب، ز: «تخمین نرخ فرونشست در دشت قم با استفاده از تداخل سنجی راداری»، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تحصیلات تکمیلی علوم پایه زنجان.1396.
حقیقت مهر و همکاران: «تحلیل سری زمانی فرونشست هشتگرد با استفاده از روش تداخل سنجی راداری و سامانه موقعیت یابی جهانی». مجله علوم زمین: سال بیستم و دوم، شماره 85، 1391.
روستا، م: «پایش فرونشست در استان البرز به کمک فناوری تداخل سنجی راداری: تصاویر Sentenel-1A»، سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور، 1396.
روستا، م: «کاربرد مطالعه تداخل سنجی راداری در مطالعه تغییر شکل پوسته با نگرشی بر زمین لرزه »، رساله دکتری. پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله.1389.
 شمشکی، الف؛ محمدی، ی؛ بلورچی، م: «شناسایی پهنه آبخوان تحت فشار و نقش آن در شکل گیری فرونشست زمین در دشت هشتگرد». مجله علوم زمین: سال بیستم، شماره 79،1391.
قاسمی،م؛بلورچی،م: «بررسی مخاطرات ناشی از فرونشست زمین در استان تهران»،گزارش آب زمین شناسی، جلد دوم، دشت هشتگرد، سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور، 1386.
قاسمی،م؛بلورچی،م: «بررسی مخاطرات ناشی از فرونشست زمین در استان تهران»،گزارش آب زمین شناسی، جلد سوم، دشت کرج، سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور، 1386.
قاسمی،م؛بلورچی،م: «بررسی مخاطرات ناشی از فرونشست زمین در استان تهران»،گزارش آب زمین شناسی، جلد چهارم، دشت اشتهارد، سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور، 1386.
محمودپور، م؛ شمشکی، الف: «فرونشست زمین در ایران»، مجموعه مقالات کنفرانس ملی حفاظت محیط زیست. 1395.
مهشادنیا،ف: « مروری بر نشست منطقه ای زمین در ایران و تدوین بانک اطلاعات فرونشست زمین»، گروه بلایای طبیعی و مدیریت بحران، پایگاه ملی داده های علوم زمین کشور، سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور،1384.
ناقلی،س: «تجزیه و تحلیل پدیده فرونشست زمین در دشت نجف آباد با شبیه سازی عددی آب زیرزمینی»، پایان نامه کرشناسی ارشد،دانشگاه شیراز ، 1390.
Babaee, S., Z. Mousavi, Z. Masoumi, A. H. Malekshah, M. Roostaei, M. Aflaki (2019), Land subsidence from interfometric SAR and groundwater patterns in the Qazvin plain, Iran, International Journal of Remote Sensing, 41 (12), 4780-4798, doi: 10.1080/01431161.2020.1724345
Dehghani, M., et al., InSAR monitoring of progressive land subsidence in Neyshabour, northeast Iran.
Geophysical Journal International, 2009. 178(1): p. 47-56.
Galloway, D.L., Jones, D.R., & Ingebritsen, S.E. (1999). Land Subsidence in the United States. U.S. Geological Survey Circular 1182
Subsidence in Website: http://www.ngdir
Wegmuller, U; Werner, C; Strozzi, T; & Weismann, A; Frey, O;Santoro, M: »Gamma Remote Sensing «.2016.
Sentinel-1 User Handbook (2013), https://sentinel.esa.int/