بررسي فرونشست زمين با استفاده از روش تداخل‌سنجي تفاضلي راداري: مطالعه موردي دشت سرمشهد

Investigating Land Subsidence Using Differential Radar Interferometry Technique: A Case Study Of SarMashhad Plain

رشد جمعيت به همراه گسترش فعاليت‌هاي كشاورزي و صنعتي باعث افزايش تقاضاي آب و برداشت بيش از حد از منابع آب زيرزميني گرديده ‌است كه ازجمله آثار آن پديده فرونشست مي‌باشد. روش‌هاي گوناگوني براي بررسي فرونشست زمين وجود داشته ولي امروزه از تكنيك‌هاي سنجش از دور استفاده مي‌شود كه ابزاري قدرتمند، ارزان و با دقت مناسب جهت سنجش بزرگ مقياس و سريع فرونشست مي‌باشد. هدف از اين پژوهش، اندازه‌گيري ميزان فرونشست دشت سرمشهد با استفاده از روش تداخل‌سنجي تفاضلي راداري و سنجش اثرات عوامل موثر بر وقوع اين پديده است. در جهت نيل به هدف مذكور، مجموعه داده ماهواره‌اي سنتينل-1 در مسير پايين‌رو، در بازه زماني يكساله به جهت بررسي ميزان جابه‌جايي زمين مورد استفاده قرارگرفت. پردازش تصاوير راداري نشان‌دهنده حداقل و حداكثر ميزان جابه‌جايي در محدوده به ترتيب 293/0- و 003/0 متر در سال مي‌باشد. سپس نوسانات سطح آب آبخوان سرمشهد نيز با استفاده از داده‌هاي 13 چاه مشاهده‌اي طي بازه زماني هشت ساله مورد بررسي قرارگرفته است. ارزيابي انجام شده حاكي از بيشينه افت 6.84 متري در شمال محدوده است، بطوري‌كه در كل دشت، ميانگين سالانه افت 31.4 سانتي‌متر مي‌باشد. نتايج اين پژوهش نمايانگر همبستگي خوب بين نقشه‌هاي فرونشست و افت سطح آب است. همچنين در بررسي صحرايي انجام‌شده در بخش شمالي دشت، فروچاله‌هايي با قطر سه تا هشت متر مشاهده شد كه تطابق بسيار خوبي با نقشه فرونشست منطقه دارند. در همين راستا و با توجه به شواهد موجود، دو عامل افت سطح آب زيرزميني و وجود سنگ‌هاي‌كربناته در زير رسوبات آبرفتي، بيشترين نقش را در وقوع اين مخاطره ايفا مي‌كنند. از سوي ديگر هم‌مكاني بروز بيشينه افت سطح آب و فروچاله‌ها در بخش شمالي به عنوان ناحيه بحراني با شهر باستاني غندجان (شهر باستاني مربوط به دوره ساسانيان) زنگ خطري است كه اقدامات سريع در خصوص كاهش ميزان فرونشست را مي‌طلبد.

The growth of the population along with the expansion of agricultural and industrial activities has caused an increase in the demand for water and excessive exploitation of groundwater resources, among the effects of which is the phenomenon of subsidence. There have been various methods to investigate land subsidence, but nowadays, remote sensing techniques are implemented, which are powerful, low-cost, and accurate tools for large-scale land subsidence measurement. This study aimed to quantify the subsidence rate of SarMashhad plain using Differential Synthetic Aperture Radar Interferometry (DInSAR) and evaluating the effects of effective factors the occurrence of this phenomenon. To achieve the mentioned goal, the satellite data set Sentinel-1 on the descending pass was used to study the ground displacement in one year. The processing of radar images shows the minimum and maximum amount of displacement in the range, -0.293 and 0.003 meters per year, respectively. Then, the water table variation of the SarMeshhad aquifer was studied using the data from 13 piezometric wells over eight years. The evaluation indicates a maximum drop of 6.84 meters in the north of the study area so that in the whole plain, the annual average drop is 31.4 cm. The results of this research show a good correlation between subsidence and groundwater drop maps. Also, in the field survey conducted in the northern part of the plain, sinkholes with a diameter of three to eight meters were observed, which match very well with the subsidence map of the region. In this regard and according to the available evidence, two factors, the drop in the groundwater and the presence of carbonate rocks under the alluvial sediments, play the most key role in the occurrence of this hazard. On the other hand, the co-location of the maximum groundwater drop and sinkholes in the northern part as a critical area with the ancient city of Ghandjan (an ancient city from the Sasanian dynasty) is a warning that calls for quick measures to reduce the amount of subsidence.