نشریه آبیاری و زهکشی ایران

نشریه آبیاری و زهکشی ایران

مطالعه اثر فرونشست زمین بر میزان آب برگشتی به آبخوان دشت قزوین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
مهنوش جناب 1
هادی رمضانی اعتدالی 2
خشایار امیدی 3
1 دکتری مهندسی آبیاری و زهکشی، گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی(ره)، قزوین، ایران
2 گروه مهندسی آب دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه بین المللی امام خمینی(ره)
3 - دانشجوی ارشد مهندسی آبیاری و زهکشی، گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی(ره)، قزوین، ایران
چکیده
افزایش بی‎رویه بهره‌برداری از آب‌های زیرزمینی به ویژه در حوضه‌ها و دشت‎های آبرفتی می‌تواند علاوه بر افت روزافزون سطح ایستابی منجر به فرونشست سطح زمین شود. این تغییرات، خصوصیات هیدرودینامیکی آبخوان بویژه پارامترهای هدایت هیدرولیکی و آبدهی ویژه و بعلاوه میزان آب برگشتی به آبخوان را تحت تأثیر قرار می‏دهد. افت شدید سطح ‌ایستابی، سبب تحکیم و فرونشست می‌شود و خسارات جبران‌ناپذیر جانی، محیط‌زیستی و مالی ایجاد می‌نماید. افت سطح ایستابی و خصوصیات آبخوان تاثیر مستقیمی بر روی میزان فرونشست دارند، و از طرف دیگر وقوع فرونشست سبب تغییرات پارامترهای هیدرودینامیکی سفره در نتیجه کاهش تغذیه آبخوان خواهد شد. در این مطالعه با استفاده از نسخه 10 نرم افزار GMS در آبخوان قزوین، پس از انجام آنالیز حساسیت نسبت به پارامترهای ضرایب هدایت هیدرولیکی و آبدهی ویژه، این ضرایب در سه دوره آماربرداری سال‌های 1381، 1388 و 1397 پس از واسنجی و صحت سنجی مدل در دو حالت پایدار و ناپایدار تعیین گردیدند. ریشه میانگین مربعات خطا در مرحله واسنجی بسته فرونشست، 0052/0 متر و در مرحله صحت سنجی 0072/0 بدست آمد. این مقادیر حاکی از دقت مناسب مدل در شبیه‌سازی می‌باشد. بر اساس شبیه‎سازی فرونشست دشت قزوین در قسمت‎های شرقی و خروجی آبخوان در شهرستان‏های بوئین زهرا و آبیک و هم‌چنین در قسمت‎هایی از تاکستان میزان فرونشست رخداده بیشتر از مابقی نقاط است. در نواحی ذکر شده آبخوان دارای درصد رس بالاتری نسبت به مابقی نقاط می‌باشد. از طرفی در قسمت‎هایی از آبخوان که آبدهی ویژه و هدایت هیدرولیکی کمتر است میزان فرونشست بیشتری رخ داده است. با افزایش فرونشست از میزان آب برگشتی به آبخوان کاسته می‌شود. بررسی‏ها نشان می‎دهد میزان اثرپذیری و کاهش آب برگشتی از فرونشست از 8/18 تا 4/90 درصد در منطقه بیشینه فرونشست، متغیر است.
کلیدواژه‌ها
فرونشست
مدل سازی آب زیزمینی
آب برگشتی
دشت قزوین

عنوان مقاله English

Studying the effect of land subsidence on the amount of water returned to the Qazvin aquifer

نویسندگان English

Mahnosh Jenab 1
Hadi Ramezani Etedali 2
Khashayar Omidi 3
1 Department of Water Science and Engineering, Department of Water Science and Engineering, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran
2 Dept. of Water Sciences and Engineering, Imam Khomeini International University
3 - Master's student in Irrigation and Drainage Engineering, Department of Water Science and Engineering, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran
چکیده English

A sharp drop in the water table causes consolidation and subsidence, causing irreparable human, environmental and financial losses. The drop in the water table and the characteristics of the aquifer have a direct impact on the rate of subsidence, and on the other hand, the occurrence of subsidence will cause changes in the hydrodynamic parameters of the aquifer, resulting in a decrease in aquifer recharge. Preventing over-abstraction of wells, blocking unauthorized wells, reducing groundwater withdrawal, changing the crop pattern, using low-water-consuming crops, switching to greenhouse crops, reducing the area under agricultural cultivation, and artificial recharge of the aquifer can be effective in aquifer management. The root mean square error in the calibration stage of the subsidence package was 0.0052 m and in the validation stage it was 0.0072. These values indicate the appropriate accuracy of the model in the simulation. Based on the simulation of the subsidence of the Qazvin plain, the subsidence rate in the eastern parts and the outlet of the aquifer in the cities of Buin Zahra and Abik, as well as in parts of Takestan, is higher than in the rest of the places. In the mentioned areas, the aquifer has a higher percentage of clay than in the rest of the places. On the other hand, in parts of the aquifer where the specific water yield and hydraulic conductivity are lower, the subsidence rate has been higher. With increasing subsidence, the amount of water returned to the aquifer decreases. Studies show that the effect of returned water on subsidence varies from 16.7 percent to 84.5 percent in different scenarios in the entire aquifer and from 18.8 percent to 90.4 percent in the maximum subsidence area.

کلیدواژه‌ها English

Subsidence
Groundwater Modeling
Rebound Water
Qazvin Plain
احمدی، ن‌.، موسوی، ز. و معصومی، ز. ۱۳۹۷. مطالعه فرونشست دشت خرمدره با استفاده از تکنیک تداخل‌سنجی راداری و بررسی مخاطرات آن. فصلنامه سنجش از دور و GIS ایران. ۱۰(۳): ۳۳-۵۲.
انگورانی، س‌.، معماریان، ح.، شریعت پناهی، م. و بلورچی، م. ‌ج‌. 1394. مدل‌سازی پویای فرونشست دشت تهران. علوم زمین. 25(97): 220-211.
آمیغ پی، م‌.، عربی، س‌. و طالبی، ع‌. 1389. بررسی فرونشست یزد با استفاده از روش تداخل‌سنجی راداری و ترازیابی دقیق. علوم زمین. 20(77): 157-164.
حقیقت مهر، پ‌.، ولدان زوج، م‌. ج‌.، تاجیک، ر.، جباری، س‌.، صاحبی، م‌. ر.، اسلامی، ر.، گنجیان، م.‌ و دهقانی، م‌. 1391. تحلیل سری زمانی فرونشست هشتگرد با استفاده از روش تداخل‌سنجی راداری و سامانه موقعیت یابی جهانی. علوم زمین. 22(85): 114-105.
طاحونی، ش‌،. مکانیک خاک، انتشارات کتاب شریف، 324 ص.
رضاطاهری، س. ‌پ. ‌ع‌. و  شاد، س‌. ۱۳۹۷. مطالعه و بررسی توزیع زمانی و مکانی فرونشست زمین در فرآیند برداشت از میدان نفتی کوپال، مجله پژوهش نفت. ۲۸(۱۰۱): ۴-۱۶.
سعیدی، ح‌.، لشکری پور، غ‌. و غفوری، م‌. ۱۳۹۸. ارزیابی درز و شکاف‌‌‌‌های حاصل از ‌فرونشست زمین در دشت کاشمر-بردسکن در شمال شرق ایران. مطالعات جغرافیایی مناطق خشک. 9(35): 74-88.
سودمند، ا ر. و احمدی، س‌. 1399. پایش فرونشست زمین در اثر برداشت بی‌رویه آب‌های زیر زمینی با استفاده از تکنیک تداخل‌سنجی راداری به روش پراکنش‌گرهای دائمی (مطالعه‌ موردی: شهرستان اسدآباد و دشت‌های مجاور). مهندسی فناوری اطلاعات مکانی. 8(1): 79-99.
شادفر، ص‌.، نصیری، ا.، چیتگر، س‌. و احمدی، ع‌. ۱۳۹۴. پهنه‌بندی خطر فرونشست زمین با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP) ناحیه مورد مطالعه (شهر بوئین زهرا). نشریه جغرافیائی سرزمین. 12(48): 101-116.
شریفی کیا، م‌. 1391. تعیین میزان و دامنه فرونشست زمین به کمک روش تداخل‌سنجی راداری (D-InSAR) در دشت نوق - بهرمان. برنامه‌ریزی و آمایش فضا. 16(3): 55-77.
شفیعی، ن‌.، گلی مختاری، ل‌.، امیراحمدی، . و زندی، ر. 1399. بررسی فرونشست آبخوان دشت نورآباد با استفاده از روش تداخل‌سنجی راداری. پژوهش‌های ژئومورفولوژی کمی. 8(4): 93-111.
شمشکی، ا.، بلورچی، م‌. ج.. و انتظام سلطانی، ا. 1384. فرونشست زمین در دشت تهران عوامل مؤثر در شکل‌گیری آن. بیست و چهارمین گردهمایی علوم زمین، تهران.
صالحی متعهد، ف‌.، حافظی مقدس، ن‌.، لشکری‌پور، غ‌. و دهقانی، م‌. ۱۳۹۸. ارزیابی فرونشست زمین به کمک تلفیق روش تداخل‌سنجی راداری و اندازه‌گیری‌های میدانی و بررسی دلایل و اثرات آن بر شهر مشهد. مجله زمین‌شناسی مهندسی. ۱۳(۳): ۴۳۵-۴۶۲.
صفاری، ا.، جعفری، ف‌. و توکلی صبور، س. ‌ م‌. 1395. پایش فرونشست زمین و ارتباط آن با برداشت آب‌های زیرزمینی مطالعه موردی: دشت کرج- شهریار. پژوهش‌های ژئومورفولوژی کمی. 5(2): 82-93.
طاهری زنگی، ص‌. و واعظی هیر، ع‌. ۱۳۹۹. پتانسیل فرونشست دشت شازند ناشی از افت آب زیرزمینی با مدل وزن‌دهی و آنالیز صحت‌‌سنجی آن با استفاده از تداخل‌سنجی راداری. مجله اکوهیدرولوژی. 7(1): 183-194.
Akbari, A. H., Momenim, A. and Khorasani, E. 2019. Assessment of land subsidence of the Semnan plain due to groundwater extraction. New findings in applied geology. 13(26):98-110.
Alipour, S., Motgah, M., Sharifi, M. A and Walter, T. R. 2008. InSAR time series investigation of land subsidence due to groundwater overexploitation in Tehran, Iran. 2008 Second Workshop on Use of Remote Sensing Techniques for Monitoring Volcanoes and Seismogenic Areas, (1): 1–5. https://doi.org/10.1109/USEREST.2008.4740370.
Arjmandzadeh, R., Sharifi Teshnizi, E., Rastegarnia, A. et al. 2020. GIS-based landslide susceptibility mapping in Qazvin province of Iran. Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Engineering. 44: 619–647. https://doi.org/10.1007/s40996-019-00326-3.
Ashrafianfar, N., Busch, W., Dehghani, M.and Haghighatmehr, P. 2010. Differential SAR interferometric technique for land subsidence monitoring due to ground water exploitation in the Hasthgerd. Proc. ‘Fringe 2009 Workshop’ , Frascati, Italy, 30 November- 4 December 2009, ESA SP-677, March 2010.
Calderhead, A. I., Therrien, R., Rivera, A., Martel, R. and Garfias, J. 2011. Simulating pumping-induced regional land subsidence with the use of InSAR and field data in the Toluca Valley, Mexico. Advanced in Water Resources. 34:83- 97. http://dx.doi.org/10.1016/j. advwatres.2010.09.017.
 
Calderhead, R. I., Therrien, A., Rivera, R. and Martel, J. G. 2011. Simulating pumping-induced regional land subside
احمدی، ن‌.، موسوی، ز. و معصومی، ز. ۱۳۹۷. مطالعه فرونشست دشت خرمدره با استفاده از تکنیک تداخل‌سنجی راداری و بررسی مخاطرات آن. فصلنامه سنجش از دور و GIS ایران. ۱۰(۳): ۳۳-۵۲.
انگورانی، س‌.، معماریان، ح.، شریعت پناهی، م. و بلورچی، م. ‌ج‌. 1394. مدل‌سازی پویای فرونشست دشت تهران. علوم زمین. 25(97): 220-211.
آمیغ پی، م‌.، عربی، س‌. و طالبی، ع‌. 1389. بررسی فرونشست یزد با استفاده از روش تداخل‌سنجی راداری و ترازیابی دقیق. علوم زمین. 20(77): 157-164.
حقیقت مهر، پ‌.، ولدان زوج، م‌. ج‌.، تاجیک، ر.، جباری، س‌.، صاحبی، م‌. ر.، اسلامی، ر.، گنجیان، م.‌ و دهقانی، م‌. 1391. تحلیل سری زمانی فرونشست هشتگرد با استفاده از روش تداخل‌سنجی راداری و سامانه موقعیت یابی جهانی. علوم زمین. 22(85): 114-105.
طاحونی، ش‌،. مکانیک خاک، انتشارات کتاب شریف، 324 ص.
رضاطاهری، س. ‌پ. ‌ع‌. و  شاد، س‌. ۱۳۹۷. مطالعه و بررسی توزیع زمانی و مکانی فرونشست زمین در فرآیند برداشت از میدان نفتی کوپال، مجله پژوهش نفت. ۲۸(۱۰۱): ۴-۱۶.
سعیدی، ح‌.، لشکری پور، غ‌. و غفوری، م‌. ۱۳۹۸. ارزیابی درز و شکاف‌‌‌‌های حاصل از ‌فرونشست زمین در دشت کاشمر-بردسکن در شمال شرق ایران. مطالعات جغرافیایی مناطق خشک. 9(35): 74-88.
سودمند، ا ر. و احمدی، س‌. 1399. پایش فرونشست زمین در اثر برداشت بی‌رویه آب‌های زیر زمینی با استفاده از تکنیک تداخل‌سنجی راداری به روش پراکنش‌گرهای دائمی (مطالعه‌ موردی: شهرستان اسدآباد و دشت‌های مجاور). مهندسی فناوری اطلاعات مکانی. 8(1): 79-99.
شادفر، ص‌.، نصیری، ا.، چیتگر، س‌. و احمدی، ع‌. ۱۳۹۴. پهنه‌بندی خطر فرونشست زمین با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP) ناحیه مورد مطالعه (شهر بوئین زهرا). نشریه جغرافیائی سرزمین. 12(48): 101-116.
شریفی کیا، م‌. 1391. تعیین میزان و دامنه فرونشست زمین به کمک روش تداخل‌سنجی راداری (D-InSAR) در دشت نوق - بهرمان. برنامه‌ریزی و آمایش فضا. 16(3): 55-77.
شفیعی، ن‌.، گلی مختاری، ل‌.، امیراحمدی، . و زندی، ر. 1399. بررسی فرونشست آبخوان دشت نورآباد با استفاده از روش تداخل‌سنجی راداری. پژوهش‌های ژئومورفولوژی کمی. 8(4): 93-111.
شمشکی، ا.، بلورچی، م‌. ج.. و انتظام سلطانی، ا. 1384. فرونشست زمین در دشت تهران عوامل مؤثر در شکل‌گیری آن. بیست و چهارمین گردهمایی علوم زمین، تهران.
صالحی متعهد، ف‌.، حافظی مقدس، ن‌.، لشکری‌پور، غ‌. و دهقانی، م‌. ۱۳۹۸. ارزیابی فرونشست زمین به کمک تلفیق روش تداخل‌سنجی راداری و اندازه‌گیری‌های میدانی و بررسی دلایل و اثرات آن بر شهر مشهد. مجله زمین‌شناسی مهندسی. ۱۳(۳): ۴۳۵-۴۶۲.
صفاری، ا.، جعفری، ف‌. و توکلی صبور، س. ‌ م‌. 1395. پایش فرونشست زمین و ارتباط آن با برداشت آب‌های زیرزمینی مطالعه موردی: دشت کرج- شهریار. پژوهش‌های ژئومورفولوژی کمی. 5(2): 82-93.
طاهری زنگی، ص‌. و واعظی هیر، ع‌. ۱۳۹۹. پتانسیل فرونشست دشت شازند ناشی از افت آب زیرزمینی با مدل وزن‌دهی و آنالیز صحت‌‌سنجی آن با استفاده از تداخل‌سنجی راداری. مجله اکوهیدرولوژی. 7(1): 183-194.
Akbari, A. H., Momenim, A. and Khorasani, E. 2019. Assessment of land subsidence of the Semnan plain due to groundwater extraction. New findings in applied geology. 13(26):98-110.
Alipour, S., Motgah, M., Sharifi, M. A and Walter, T. R. 2008. InSAR time series investigation of land subsidence due to groundwater overexploitation in Tehran, Iran. 2008 Second Workshop on Use of Remote Sensing Techniques for Monitoring Volcanoes and Seismogenic Areas, (1): 1–5. https://doi.org/10.1109/USEREST.2008.4740370.
Arjmandzadeh, R., Sharifi Teshnizi, E., Rastegarnia, A. et al. 2020. GIS-based landslide susceptibility mapping in Qazvin province of Iran. Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Engineering. 44: 619–647. https://doi.org/10.1007/s40996-019-00326-3.
Ashrafianfar, N., Busch, W., Dehghani, M.and Haghighatmehr, P. 2010. Differential SAR interferometric technique for land subsidence monitoring due to ground water exploitation in the Hasthgerd. Proc. ‘Fringe 2009 Workshop’ , Frascati, Italy, 30 November- 4 December 2009, ESA SP-677, March 2010.
Calderhead, A. I., Therrien, R., Rivera, A., Martel, R. and Garfias, J. 2011. Simulating pumping-induced regional land subsidence with the use of InSAR and field data in the Toluca Valley, Mexico. Advanced in Water Resources. 34:83- 97. http://dx.doi.org/10.1016/j. advwatres.2010.09.017.
 
Calderhead, R. I., Therrien, A., Rivera, R. and Martel, J. G. 2011. Simulating pumping-induced regional land subsidence with the use of InSAR and field data in the Toluca Valley, Mexico, Advances in Water Resources. 34(1): 83-97. https://doi.org/10.1016/j.advwatres.2010.09.017.
Wu, J. C., Shi, X. Q., Ye, S. J. et al. 2009. Numerical simulation of land subsidence induced by groundwater overexploitation in Su-Xi-Chang area, China, Environmental Geology.57: 1409–1421.
nce with the use of InSAR and field data in the Toluca Valley, Mexico, Advances in Water Resources. 34(1): 83-97. https://doi.org/10.1016/j.advwatres.2010.09.017.
Wu, J. C., Shi, X. Q., Ye, S. J. et al. 2009. Numerical simulation of land subsidence induced by groundwater overexploitation in Su-Xi-Chang area, China, Environmental Geology.57: 1409–1421.
نشریه آبیاری و زهکشی ایران
دوره 19، شماره 2 - شماره پیاپی 111
خرداد و تیر 1404
صفحه 263-274