Evaluation of Land Subsidence Due to Water-Level Decline in Kashan Plain

Document Type : Research Paper

Authors

1 M.Sc. Graduate of Mining Engineering, Engineering Department, University of Kashan, Kashan, Iran

2 Division of Mining Engineering, Engineering Department, University of Kashan, Kashan, Iran

Abstract

Land subsidence, as one of the most dangerous environmental phenomena, can occur for a number of reasons, including the over-extraction of the aquifer and the decline of groundwater level. Subsidence begins with vertical displacements and often causes trough, sinkhole, or deep cracks in the ground surface. The occurrence of this phenomenon in most cases causes damages that are often irreversible and costly. Therefore, for the sustainable development of the region, it is very important to accurately predict the occurrence of subsidence and controll it prior to its occurance. In recent decades, the drought and excessive extraction of groundwater resources, and as a result, the water-level decline, especially in dry and low rainfall regions, has been the main cause of this phenomenon in the plains of Iran. The aim of this study was to calculate the amount of subsidence due to the water table decline in Kashan plain. For this purpose, by collecting the required data, the groundwater has been modeled using GMS software, and based on that, the amount of subsidence during the last years has been determined. The results of this study showed that the land subsidence in the study area is increasing both in terms of quantity (from a few millimeters to several centimeters) and in terms of extent. The maximum subsidence was obtained as 5.95 cm. Therefore, it is very necessary that in addition to planned management and exact control on the exploitation of groundwater of region, academic studies, and quick actions be applied to provide the drinking and agriculture water required by other methods such as the water transfer from other areas.

Keywords

توسلی، ا.، کاربین، ح.، ترابی، م.، و عساکره، ع.، (1398)، "بررسی عوامل مؤثر بر فرونشست دشت جنوب‏شرقی تهران بر اثر برداشت بی‌رویه آب‌های زیرزمینی‎"، نشریه علوم و مهندسی آب و فاضلاب، 4(2)، 58-72.

جانباز فوتمی، م.، خلقی، م.، عبده کلاهچی، ع.، و روستایی، م.، (1399)، "بررسی فرونشست زمین ناشی از تغییرات سطح ایستابی آب زیرزمینی با استفاده از روش تداخل‏سنجی تفاضلی راداری: مطالعه موردی استان قزوین‎‎"، تحقیقات منابع آب ایران، 16(3)، 133-147.

جاودانیان، ح.، و احمدی دارانی، م.، (1395)، "برداشت بی‌رویه از منابع آب زیرزمینی و نشست منطقه‏ای: مطالعه موردی شهر دامنه، اصفهان‎"، نشریه علوم و مهندسی آب و فاضلاب، 1(1)، 49-60.

خورسندی آقایی، ا.، و دیبایی، م.، (1396)، "مدل‏سازی فرونشست زمین، مطالعه موردی: مدل‏سازی فرونشست زمین بخشی از دشت تهران". کنفرانس بین‏المللی عمران، معماری و شهرسازی ایران معاصر، تهران.

رجبی، ع.م.، و خوش اخلاق، ا.، (1394)، "بررسی میزان فرونشست زمین در دشت قم در اثر بهره‏برداری از منابع آب زیرزمینی"، کنفرانس مهندسی آب، تهران.

رهنما، م.، و کاظمی آذر، ف.، (1385)، "فرونشست زمین در اثر سطح آب زیرزمینی در دشت رفسنجان"، اولین همایش ملی مدیریت شبکه­های آبیاری و زهکشی، اهواز.

سازمان زمین‏شناسی و اکتشافات معدنی کشور، "نقشه زمین‎شناسی کاشان، مقیاس1:100000، https://gsi.ir/fa/map?MapSearch%5BscaleId%5D=1

مقصودی، ی.، امانی، ر.، و احمدی، ح.، (1398)، "بررسی رفتار فرونشست زمین در منطقه غربی تهران با استفاده از تصاویر سنتینل-1 و تکنیک تداخل‏سنجی راداری مبتنی بر پراکنش گرهای دائمی‎‎"، تحقیقات منابع آب ایران، 15(1)، 229-313.

ندیری، ع.، طاهری، ز.، برزگری، ق.، و دیدبان، خ.، (1397)، "ارائه چارچوبی برای تخمین پتانسیل فرونشست آبخوان با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک‎"، تحقیقات منابع آب ایران، 14(2)، 174-185.

Arjomandi, M., Saremi, A., Sarraf, A.P., Sedghi, H., and Roustaei, M., (2018), “Predicting land subsidence rate by estimating aquifer hydraulic parameters, obtained from aquifer-test data and optimization algorithms in the district 19 of Tehran”, Journal of Geosciences, 27(107), 17-26.

Arjomandi, M., Saremi, A., Sarraf, A.P., Sedghi, H., and Roustaei, M., (2018), “Predicting land subsidence rate due to groundwater exploitation in the district 19 of Tehran using MODFLOW and InSAR”, Journal of Geosciences, 27(106), 75-82.

Ghazifard, A., Moslehi, A., Safaei, H., and Roustaei, M., (2016), “Effects of groundwater withdrawal on land subsidence in Kashan Plain, Iran”, Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 75(3), 1157-1168.

Hoffmann, J., Leake, S.A., Galloway, D.L., and Wilson, A.M., (2003), “MODFLOW-2000 ground-water model user guide to the subsidence and aquifer-system compaction (SUB) package”, Open-File Report 03-233, Geological Survey, Washington DC.

Jafari, F., Javadi, S., Golmohammadi, G., Karimi, N., and Mohammadi, K., (2016), “Numerical simulation of groundwater flow and aquifer-system compaction using simulation and InSAR technique: Saveh basin, Iran”, Environmental Earth Sciences, 75(9), 833.

Karimi, L., Motagh, M., and Entezam, I., (2019), “Modeling groundwater level fluctuations in Tehran aquifer: Results from a 3D unconfined aquifer model”, Groundwater for Sustainable Development, 8(1), 439-449.

Kasmarek, M.C., and Robinson, J.L., (2004), “Summary of hydrogeology and simulation of ground-water flow and land-surface subsidence in the northern part of the Gulf Coast aquifer system, Texas”, No. 2004-3076, US Geological Survey, Washington DC.

Lin, C.W., Hwung, H.H., Hsiao, S.C., Yeh, C.L., and Hsu, J.T., (2016), “Land Subsidence Caused by Groundwater Exploitation in Yunlin, Taiwan”, In: Proceedings of the 12th International Conference on Hydroscience and Engineering Hydro-Science and Engineering for Environmental Resilience, Tainan, Taiwan.

Mahmoudpour, M., Khamehchiyan, M., Nikudel, M., and Gassemi, M., (2013), “Characterization of regional land subsidence induced by groundwater withdrawals in Tehran, Iran”, Geopersia, 3(2), 49-62.

Mahmoudpour, M., Khamehchiyan, M., Nikudel, M.R., and Ghassemi, M.R., (2016), “Numerical simulation and prediction of regional land subsidence caused by groundwater exploitation in the southwest plain of Tehran, Iran”, Engineering Geology, 201(9), 6-28.

Ortega‐Guerrero, A., Rudolph, D.L., and Cherry, J.A., (1999), “Analysis of long‐term land subsidence near Mexico City: Field investigations and predictive modeling”, Water Resources Research, 35(11), 3327-3341.

Panahi, M., Misagi, F., and Asgari, P., (2018), “Simulation and estimate of groundwater level fluctuations using GMS (case study: Zanjan plain)”, Environmental Sciences, 16(1), 1-14.

Parhizkar, S., Ajdari, K., Kazemi, G.A., and Emamgholizadeh, S., (2015), “Predicting water level drawdown and assessment of land subsidence in Damghan aquifer by combining GMS and GEP models”, Geopersia, 5(1), 63-80.

Qin, H., Andrews, C.B., Tian, F., Cao, G., Luo, Y., Liu, J., and Zheng, C., (2018), “Groundwater-pumping optimization for land-subsidence control in Beijing plain, China”, Hydrogeology Journal, 26(4), 1061-1081.

References

توسلی، ا.، کاربین، ح.، ترابی، م.، و عساکره، ع.، (1398)، "بررسی عوامل مؤثر بر فرونشست دشت جنوب‏شرقی تهران بر اثر برداشت بی‌رویه آب‌های زیرزمینی‎"، نشریه علوم و مهندسی آب و فاضلاب، 4(2)، 58-72.
جانباز فوتمی، م.، خلقی، م.، عبده کلاهچی، ع.، و روستایی، م.، (1399)، "بررسی فرونشست زمین ناشی از تغییرات سطح ایستابی آب زیرزمینی با استفاده از روش تداخل‏سنجی تفاضلی راداری: مطالعه موردی استان قزوین‎‎"، تحقیقات منابع آب ایران، 16(3)، 133-147.
جاودانیان، ح.، و احمدی دارانی، م.، (1395)، "برداشت بی‌رویه از منابع آب زیرزمینی و نشست منطقه‏ای: مطالعه موردی شهر دامنه، اصفهان‎"، نشریه علوم و مهندسی آب و فاضلاب، 1(1)، 49-60.
خورسندی آقایی، ا.، و دیبایی، م.، (1396)، "مدل‏سازی فرونشست زمین، مطالعه موردی: مدل‏سازی فرونشست زمین بخشی از دشت تهران". کنفرانس بین‏المللی عمران، معماری و شهرسازی ایران معاصر، تهران.
رجبی، ع.م.، و خوش اخلاق، ا.، (1394)، "بررسی میزان فرونشست زمین در دشت قم در اثر بهره‏برداری از منابع آب زیرزمینی"، کنفرانس مهندسی آب، تهران.
رهنما، م.، و کاظمی آذر، ف.، (1385)، "فرونشست زمین در اثر سطح آب زیرزمینی در دشت رفسنجان"، اولین همایش ملی مدیریت شبکه­های آبیاری و زهکشی، اهواز.
سازمان زمین‏شناسی و اکتشافات معدنی کشور، "نقشه زمین‎شناسی کاشان، مقیاس1:100000، https://gsi.ir/fa/map?MapSearch%5BscaleId%5D=1
مقصودی، ی.، امانی، ر.، و احمدی، ح.، (1398)، "بررسی رفتار فرونشست زمین در منطقه غربی تهران با استفاده از تصاویر سنتینل-1 و تکنیک تداخل‏سنجی راداری مبتنی بر پراکنش گرهای دائمی‎‎"، تحقیقات منابع آب ایران، 15(1)، 229-313.
ندیری، ع.، طاهری، ز.، برزگری، ق.، و دیدبان، خ.، (1397)، "ارائه چارچوبی برای تخمین پتانسیل فرونشست آبخوان با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک‎"، تحقیقات منابع آب ایران، 14(2)، 174-185.
Arjomandi, M., Saremi, A., Sarraf, A.P., Sedghi, H., and Roustaei, M., (2018), “Predicting land subsidence rate by estimating aquifer hydraulic parameters, obtained from aquifer-test data and optimization algorithms in the district 19 of Tehran”, Journal of Geosciences, 27(107), 17-26.
Arjomandi, M., Saremi, A., Sarraf, A.P., Sedghi, H., and Roustaei, M., (2018), “Predicting land subsidence rate due to groundwater exploitation in the district 19 of Tehran using MODFLOW and InSAR”, Journal of Geosciences, 27(106), 75-82.
Ghazifard, A., Moslehi, A., Safaei, H., and Roustaei, M., (2016), “Effects of groundwater withdrawal on land subsidence in Kashan Plain, Iran”, Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 75(3), 1157-1168.
Hoffmann, J., Leake, S.A., Galloway, D.L., and Wilson, A.M., (2003), “MODFLOW-2000 ground-water model user guide to the subsidence and aquifer-system compaction (SUB) package”, Open-File Report 03-233, Geological Survey, Washington DC.
Jafari, F., Javadi, S., Golmohammadi, G., Karimi, N., and Mohammadi, K., (2016), “Numerical simulation of groundwater flow and aquifer-system compaction using simulation and InSAR technique: Saveh basin, Iran”, Environmental Earth Sciences, 75(9), 833.
Karimi, L., Motagh, M., and Entezam, I., (2019), “Modeling groundwater level fluctuations in Tehran aquifer: Results from a 3D unconfined aquifer model”, Groundwater for Sustainable Development, 8(1), 439-449.
Kasmarek, M.C., and Robinson, J.L., (2004), “Summary of hydrogeology and simulation of ground-water flow and land-surface subsidence in the northern part of the Gulf Coast aquifer system, Texas”, No. 2004-3076, US Geological Survey, Washington DC.
Lin, C.W., Hwung, H.H., Hsiao, S.C., Yeh, C.L., and Hsu, J.T., (2016), “Land Subsidence Caused by Groundwater Exploitation in Yunlin, Taiwan”, In: Proceedings of the 12th International Conference on Hydroscience and Engineering Hydro-Science and Engineering for Environmental Resilience, Tainan, Taiwan.
Mahmoudpour, M., Khamehchiyan, M., Nikudel, M., and Gassemi, M., (2013), “Characterization of regional land subsidence induced by groundwater withdrawals in Tehran, Iran”, Geopersia, 3(2), 49-62.
Mahmoudpour, M., Khamehchiyan, M., Nikudel, M.R., and Ghassemi, M.R., (2016), “Numerical simulation and prediction of regional land subsidence caused by groundwater exploitation in the southwest plain of Tehran, Iran”, Engineering Geology, 201(9), 6-28.
Ortega‐Guerrero, A., Rudolph, D.L., and Cherry, J.A., (1999), “Analysis of long‐term land subsidence near Mexico City: Field investigations and predictive modeling”, Water Resources Research, 35(11), 3327-3341.
Panahi, M., Misagi, F., and Asgari, P., (2018), “Simulation and estimate of groundwater level fluctuations using GMS (case study: Zanjan plain)”, Environmental Sciences, 16(1), 1-14.
Parhizkar, S., Ajdari, K., Kazemi, G.A., and Emamgholizadeh, S., (2015), “Predicting water level drawdown and assessment of land subsidence in Damghan aquifer by combining GMS and GEP models”, Geopersia, 5(1), 63-80.
Qin, H., Andrews, C.B., Tian, F., Cao, G., Luo, Y., Liu, J., and Zheng, C., (2018), “Groundwater-pumping optimization for land-subsidence control in Beijing plain, China”, Hydrogeology Journal, 26(4), 1061-1081.
Journal of Water and Wastewater Science and Engineering
Volume 6, Issue 4
January 2022
Pages 45-57

Files

History

  • Receive Date: 10 April 2021
  • Revise Date: 21 August 2021
  • Accept Date: 09 September 2021

Share

How to cite

Statistics