تحلیل فضایی مخاطرات محیطی

تحلیل فضایی مخاطرات محیطی

اثرات چاه های بهره برداری آب زیرزمینی بر تغییرپذیری پهنه های فرونشست دشت نیشابور و پیامدهای ژئومورفیک آن

نویسندگان
دانشگاه فردوسی مشهد
چکیده
با وجود مطالعات بسیار در زمینه ارتباط بین فرونشست زمین و نوسان سطح ایستابی، تحقیقات اندکی در رابطه با اثرات فاصله از چاه های پمپینگ بر تغییرپذیری گسترش مکانی محدوده های کم خطر و پر خطر فرونشست انجام شده است. علاوه بر این مطالعات کمی به بررسی اثرات تغییر در نرخ فرونشست بر میزان گسترش شکاف های سطحی بصورت ترکیبی از پردازش تصاویر رادار و پیمایش میدانی پرداخته­اند. در پژوهش حاضر پیامدهای ژئومورفیک بهره برداری بی رویه از منابع آب­های زیرزمینی با تاکید بر اثرات فاصله از چاه های پمپینگ بر تغییرپذیری نرخ فرونشست بررسی شده است. در ابتدا منطقه مورد مطالعه از لحاظ گسترش مکانی بخش­های پرخطر و کم خطر فرونشست پهنه­بندی شد. این پهنه بندی براساس پردازش تصاویر رادار مربوط به سال 2020 انجام شد. بعد از پهنه بندی منطقه از لحاظ شدت وقوع فرونشست، براساس اطلاعات گرفته شده از سازمان آب منطقه ای استان خراسان رضوی، 30 چاه پمپینگ در منطقه شناسایی و بعد از تطبیق آنها با منطقه از طریق پیمایش میدانی، نقاط GPS از استقرار چاه ها روی نقشه پهنه بندی فرونشست منطقه تعیین شد. سپس بافرهایی در فواصل 500، 700، 1000، 1300، 1500 و 2000 متر در اطراف چاه ها مشخص شدند. در مرحله بعد، از طریق پیمایش میدانی شکاف­های فرونشست در سطح محدوده مورد مطالعه شناسایی و موقعیت مکانی آن­ها ثبت گردید. سپس موقعیت شکاف­ها به نقشه پهنه یندی فرونشست انتقال داده شد. نتایج نشان داده است که فاصله از چاه های پمپینگ اثرات قابل توجهی بر گسترش مکانی محدوده­های پرخطر و کم خطر فرونشست دارد. به طوریکه با نزدیک شدن به چاه­های پمپینگ وسعت محدوده­های پر خطر افزایش یافته و بر عکس با دور شدن از چاه بر گسترش محدوده­های کم خطر فرونشست افزوده می­شود. سایر نتایج نشان داد که گسترش نرخ فرونشست بطور معنی داری توزیع تراکم شکاف­ها را تحت تاثیر قرار می­دهد. بطوریکه بیشترین تراکم این شکاف­ها با پهنه­های پر خطر فرونشست انطباق داشته است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Evaluation of the impact of pumping wells on variation in land subsidence rate and associated geomorphic consequences

نویسندگان English

Fatemeh Mahmoodinasab
Neda Mohseni
Ferdowsi University of Mashhad
چکیده English

Despite extensive studies on the relationship between land subsidence and groundwater level, less research were focused on the impacts of distance to pumping wells on variation of land subsidence area. This study presented the linkage between the ground surface displacement rate and groundwater pumping area and the associated geomorphic consequences. The land subsidence rate was extracted from Sentinel-1A images. Then, to evaluate the relationship between the ground surface displacement extent and distance from the pumping wells, 30 pumping wells were identified within the study area. Different buffers at specified distances (500, 700, 1,000, 1,300, 1,500, 2,000 m) were created around each well. To test the effect of the distance to the pumping wells on the spatial extent of critical and slight subsidence areas, average annual images of land subsidence were classified into two classes, including areas with a maximum subsidence rate and a minimum subsidence rate. Further, earth fissure identified by GPS were transformed to the land subsidence classification map. The results showed that there is a significant relationship between the distances to pumping wells and displacement extent. The spatial extent of areas with the maximum subsidence rates decreased as the distance from the pumping wells increased. By contrast, the spatial extent of areas occupied by the minimum subsidence rates increased with increasing the distance from the pumping wells. Also, the density distribution of the earth fissures increased in areas with the maximum subsidence rate.

کلیدواژه‌ها English

pumping wells
earth fissures
field survey
critical area
Chen, B.; H. Gong, Y. Chen, X. Li, C. Zhou, K. Lei, X. Zhao, L. Duan, and X. Zhao. 2020. Land subsidence and its relation with groundwater aquifers in Beijing Plain of China. Science of the Total Environment, 735: 139111.‌ https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.139111

Corbau, C.; U. Simeoni, C. Zoccarato, G. Mantovani, and P. Teatini. 2019. Coupling land use evolution and subsidence in the Po Delta, Italy: Revising the past occurrence and prospecting the future management challenges. Science of the Total Environment, 654:1196-1208.‌ https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.11.104

Ezquerro, P.; G. Herrera, M. Marchamalo, R. Tomás, M. Béjar-Pizarro, and R. Martínez. 2014. A quasi-elastic aquifer deformational behavior: Madrid aquifer case study. Journal of Hydrolology, 519:1192–1204. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2014.08.040

Gong, H.; Y. Pan, L. Zheng, X. Li, L. Zhu, C. Zhang, and C. Zhou. 2018. Long-term groundwater storage changes and land subsidence development in the North China Plain (1971–2015). Hydrogeology Journal, 26(5): 1417-1427.‌ https://doi.org/10.1007/s10040-018-1768-4
Haghshenas Haghighi, MH.; and M. Motagh. 2019. Ground surface response to continuous compaction of aquifer system in Tehran, Iran: Results from a long-term multi-sensor InSAR analysis. Remote Sensing of Environment, 221: 534-550. https://doi.org/10.1016/j.rse.2018.11.003

Hoffmann, J.; DL. Galloway, and HA. Zebker. 2003. Inverse modeling of interbed storage parameters using land subsidence observations, Antelope Valley, California. Water Resources Research, 39(2):1031. https://doi.org/10.1029/2001WR001252

Luo, Q.; D. Perissin, Y. Zhang, and Y. Jia. 2014. L-and X-band multi-temporal InSAR analysis of Tianjin subsidence. Remote Sensing, 6(9): 7933-7951.‌ https://doi.org/10.3390/rs6097933

Shi, X.; C. Yang, L. Zhang, H. Jiang, M. Liao, L. Zhang, and X. Liu. 2019. Mapping and characterizing displacements of active loess slopes along the upstream Yellow River with multi-temporal InSAR datasets. Science of the Total Environment, 674:200-210.‌ https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.04.140

Sun, H.; Q. Zhang, C. Zhao, C. Yang, Q. Sun, and W. Chen. 2017. Monitoring land subsidence in the southern part of the lower Liaohe plain, China with a multi-track PS-InSAR technique. Remote Sensing of Environment, 188: 73-84.‌ https://doi.org/10.1016/j.rse.2016.10.037

Van Engelenburg, J.; R. Hueting, S. Rijpkema, AJ. Teuling, R. Uijlenhoet, and F. Ludwig. 2018. Impact of changes in groundwater extractions and climate change on groundwater-dependent ecosystems in a complex hydrogeological setting. Water Resources Management, 32(1): 259-272.‌ https://doi.org/10.1007/s11269-017-1808-1

Xing, L.; L. Huang, Y. Yang, J. Xu, W. Zhang, G. Chi, and X. Hou. 2018. The blocking effect of clay in groundwater systems: a case study in an inland plain area. International Journal of Environmental Research and Public Health, 15(9): 1816.‌ https://doi.org/10.3390/ijerph15091816

Zamanirad, M.; H. Sedghi, A. Sarraf, A. Saremi, and P. Rezaee. 2018. Potential impacts of climate change on groundwater levels on the Kerdi-Shirazi plain, Iran. Environmental Earth Sciences, 77(11): 415.‌ https://doi.org/10.1007/s12665-018-7585-1