بررسی رابطه بین میزان تغییرات سطح زمین در اثر فرونشست و آب زیرزمینی با استفاده از تصاویر ماهواره‏ای Sentinel-1 و مدل‏های آماری (منطقه مورد مطالعه: دشت ورامین)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری تخصصی، دانشکده عمران، آب و محیط‌زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2 دکتری تخصصی، گروه مهندسی عمران، واحد شهر قدس، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

3 دکتری مهندسی عمران، گرایش مدیریت منابع آب، مدیرعامل شرکت آب صنعت انرژی،تهران،ایران

4 کارشناس ارشد، عضو هیئت علمی بازنشسته دانشگاه تهران، شرکت مهندسین مشاورآبران،تهران،ایران

چکیده

یکی از مهم‏ترین مسائلی که در سال‏های اخیر مورد توجه بسیاری از پژوهشگران قرار گرفته است، بررسی پدیده فرونشست زمین است. هدف از مطالعه فرونشست، بررسی خطرات و پیامدهایی است که می‏تواند در اثر آن در طی سالیان متمادی به‏وجود آید. اکثر پژوهشگران در تحقیق خود، وقوع زمین‏لرزه و برداشت بیش از اندازه از منابع آب زیرزمینی در اثر حفر تعداد زیادی از چاه‏های غیرمجاز را از جمله مهم‏ترین عوامل وقوع فرونشست درنظر گرفتند. هدف این تحقیق ارزیابی ارتباط آماری میان تغییرات سطح آب زیرزمینی و میزان حرکت عمودی سطح زمین با استفاده از مدل‏های رگرسیون خطی و درجه 3 و استفاده از تکنیک تداخل‏سنجی راداری InSAR در دشت ورامین بین سال‏های 2014 تا 2019 است. با توجه به کاربری کشاورزی در بیشتر مناطق این دشت، می‏توان اظهار نمود که برداشت بی‏رویه آب زیرزمینی به عنوان عامل اصلی حرکات عمودی زمین درنظر گرفته شود. به‎منظور آنالیز فرونشست اتفاق افتاده در این دشت، از نرم‏افزار Snap استفاده شد و با اعمال فیلترهای موردنظر برای رفع نویزهای موجود در تصاویر اولیه، نقشه‏های جابه‏جایی سطح در دشت ورامین به‎دست آمد. تصاویر استفاده شده برای سطح زمین نیز از سال 2014 تا 2019 توسط سنجنده SAR ماهواره Sentinel-1 و به‎صورت Asending دریافت شد. در نهایت با مقایسه مدل‏های آماری به‎دست آمده از نوسان سطح آبخوان و سطح زمین، مشخص شد که مدل رگرسیون خطی با وجود ضریب همبستگی پایین که متأثر از اثر‏گذاری سایر عوامل طبیعی است، دارای قدرت پیش‏بینی مطلوب‏تری نسبت به مدل رگرسیون درجه 3 است.

کلیدواژه‌ها


 
آروین، ع.، وهابزاده کبریا، ق.، موسوی، س.ر.، و بختیاری کیا، م.، (1398)، "مدل‌سازی مکانی فرونشست زمین در جنوب حوزه آبخیز میناب با استفاده از سنجش ازدور و سیستم اطلاعات جغرافیایی"، فصلنامه سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، 10(3)، 19-34.
ابراهیم نژادگرجی، ح.، و معتقدی، ح.، (1398)، "بررسی ژئوتکنیکی فرونشست زمین در اثر برداشت آب‌های زیرزمینی (دشت بهشهر)"، چهارمین همایش بین‌المللی افق‌های نوین در مهندسی عمران، معماری و شهرسازی، تهران.
بابایی، س.س.، موسوی، ز.، و روستایی، م.، (1395)، "آنالیز سری زمانی تصاویر راداری بااستفاده از روش­های طول خط مبنای کوتاه (SBAS) و پراکنش‌کننده‌های دائمی (PS) در تعیین نرخ فرونشست دشت قزوین"، نشریه علمی-پژوهشی علوم و فنون نقشه‌برداری، 5(4)، 95-111.
فتح الهی، ن.، و آخوندزاده هنزایی، م.، و بحرودی، ع.، (1397)، "بررسی فرونشست زمین در اثر استخراج مواد نفتی با استفاده از روش تداخل‎سنجی رادار"، فصلنامه علمی-پژوهشی اطلاعات جغرافیایی، 27(107)، 23-34.
کوچکی، ر.، و قربان زاده، م.م.، (1398)، "بررسی پدیده فرونشست زمین در شهرستان سرایان"، سمپوزیوم ملی قنات بلده فردوس، بیرجند.
محمدی، م.، امیری، م.، و پورقاسمی، ح.ر.، (1398)، "پهنه‌بندی حساسیت فرونشست زمین در دشت سمنان با استفاده از مدل خطی تعمیم یافته"، دومین همایش ملی مدیریت منابع طبیعی با محوریت آب،سیل و محیط زیست، گنبد کاووس.
مختاری، د.، ابراهیمی، ح.، و سلمانی، س.، (1398)، "مدل‎سازی خطر وقوع فرونشست زمین با استفاده از الگوریتم جنگل تصادفی (مطالعه موردی: حوزه آبریز دشت تسوج)"، فصلنامه سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، 10(3)، 1-13.
منتظریون، م.، و اصلانى، ف.، (1398)، "ارزیابى خطر فرونشست زمین با به‎کارگیرى سیستم اطلاعات جغرافیایى در پهنه استان‎هاى تهران و البرز"، دانش پیشگیری و مدیریت بحران، 9(1)، 35-47.
نوری، م.، و فلاح پور، م.، (1399)، "بررسی علل و پیامدهای تشکیل فروچاله و فرونشست زمین در استان یزد"، دهمین همایش سراسری محیط زیست انرژی و منابع طبیعی پایدار، تهران.
Brambati, A., Carbognin, L., Quaia, T., Teatini, P., and Tosi, L., (2003), "The Lagoon of Venice: Geological setting, evolution and land subsidence", Episodes, 26(3), 264-268.
Delgado Blasco, J.M., Foumelis, M., Stewart, C., and Hooper, A., (2019), "Measuring urban subsidence in the rome metropolitan area (italy) with sentinel-1 snap-stamps persistent scatterer interferometry", Remote Sensing, 11(2), 129. ‏
Du, Z., Ge, L., Li, X., and Ng, A., (2016), "Subsidence monitoring over the Southern Coalfield", Australia Using both L-Band and C-Band SAR Time Series Analysis, 8(7), 543-556.
Guo, J., Zhou, L., Yao, C., and Hu, J., (2016), "Surface subsidence analysis by multi-temporal insar and grace: A case study in Beijing", Sensors, 16(9), 1495-1503.
Hazra, A., and Gogtay, N., (2016), "Biostatistics series module 6: correlation and linear regression", Indian Journal of Dermatology, 61(6), 593-601. ‏
Larson, K.J., Basagaoglu, H., and Marino, M.A., (2001), "Prediction of optimal safe ground water yield and land subsidence in the Los Banos-Kettleman City area, California, using a calibrated numerical simulation model", Journal of Hydrology, 242, 79-102.
Lin, H.L., Li, Z., Wang, D., and Zhao, Y., (2017), "Jackknife empirical likelihood for the error variance in linear models", Journal of Nonparametric Statistics, 29(2), 151-166. ‏
Sabra, W., Azzam, S.I., Song, M., Povolotskyi, M., Aly, A.H., and Kildishev, A.V., (2018), "Plasmonic metasurfaces for subtractive color filtering: optimized nonlinear regression mdoels", Optics Letters, 43(19), 4815-4818. ‏
Sowter, A., Amat, M.B.C., Cigna, F., Marsh, S., Athab, A., and Alshammari, L., (2016), "Mexico City land subsidence in 2014-2015 with Sentinel-1 IW TOPS: Results using the Intermittent SBAS (ISBAS) technique", International Journal of Applied Earth Observation and Geoformation, 52, 230-242. ‏
Téllez-Quiñones, A., Salazar-Garibay, A., Valdiviezo-Navarro, J.C., Hernandez-Lopez, F.J., and Silván-Cárdenas, J.L., (2020), "DInSAR method applied to dual-pair interferograms with Sentinel-1 data: A study case on inconsistent unwrapping outputs", International Journal of Remote Sensing, 41(12), 4664-4683. ‏
Vulandari, R.T., Widada, B., Susyanto, T., and Hermawan, D.D., (2020), "Application of cubic nonlinear regression on the effects of rainfall on rice harvest results", International Journal of Trends in Mathematics Education Research, 3(1), 43-47.‏
Zhou, H., Wang, Y., Yan, S., Li, Y., Liu, X., and Zhang, F., (2018), "Monitoring of recent ground surface subsidence in the Cangzhou region by the use of the InSAR time-series technique with multi-orbit Sentinel-1 TOPS imagery", International Journal of Remote Sensing, 39(22), 8113-8128. ‏