ارائه روشی تحلیلی برای تخمین عوامل مؤثر بر نشست زمین با استفاده از داده‌های صحرایی و تصاویر InSAR در دشت نیشابور

Abstract

توسعة برداشت از آب‌های زیرزمینی به اندازه‌ای که مقدار تخلیه آبخوان از تغذیه آن بیشتر شود، موجب برهم خوردن تعادل در آبخوان شده و به صورت زمانی یا مکانی موجب کاهش ارتفاع هیدرولیکی می‌گردد. کاهش ارتفاع هیدرولیکی و یا افت سطح آب باعث کاهش فشار آب منفذی و افزایش تنش مؤثر وارد بر ذرات آبخوان می‌شود. این پدیده، تحکیم لایه‌هایی از رسوبات ریزدانه را به‌دنبال دارد، که نتیجه آن به صورت نشست در سطح زمین نمایان می‌شود. در سال‌های اخیر افزایش برداشت از آبخوان دشت نیشابور واقع در شمال شرقی ایران، گزارش شده است که نتیجه آن افت سطح آب با میانگین 90 سانتی‌متر در سال و ثبت حداکثر نرخ نشست موضعی 19 سانتی‌متر در سال، بوده است. در این تحقیق بر روی برآورد پارامترهای مؤثر بر نشست دشت نیشابور تمرکز شده‌است. پارامترهای مورد بررسی شامل ضخامت مؤثر لایه‌های ریزدانه تراکم‌پذیر و ذخیره ویژه پلاستیک کالبد آبخوان ( )، می‌باشند که به‌طور مستقیم در محاسبات مربوط به نشست‌های برگشت‌ناپذیر، وارد می‌شوند. در گام اول، ضمن بررسی اطلاعات 231 گمانه، با روش درون‌یابی کریجینگ، نقشه توزیع ریزدانه‌ها در سطح دشت نیشابور تهیه و ارتباط منطقی بین نشست ثبت شده و پتانسیل آبدهی چاه‌های دشت، با ضخامت لایه‌های ریزدانه تحقیق گردید. نتایج حاصل نشان داد که بین ضخامت ریزدانه‌ها در پهنه دشت و میزان تخلیه از چاه‌ها، ارتباطی معکوس وجود دارد. به عبارت دیگر کم‌ترین میزان تخلیه در عمده نواحی دارای بیشترین مقدار ریزدانه (رس و سیلت) دیده می‌شود و ریزدانه بودن بافت آبخوان، و به تبع آن کم بودن هدایت هیدرولیکی، بر کاهش آبدهی چاه‌ها تأثیر مستقیم داشته است. در گام دوم، روند تغییرات نرخ نشست حاصل از تصاویر ماهواره­ای InSAR و افت سطح آب برای چاه‌های پیزومتری واقع در محدوده نشست، مورد تحلیل قرار گرفت. بررسی‌ها نشان داد که تراکم آبخوان نیشابور عمدتاً در نتیجه تغییر شکل‌های پلاستیک بوده و سهم تغییر شکل‌های الاستیک ناچیز می‌باشد. لذا با صرف‌نظر از تغییرشکل‌های الاستیک، به استناد نقشه‌های نرخ سالانه نشست و نقشه‌های هم‌افت سطح آب، روشی مبتنی بر آنالیز تنش-کرنش برای تعیین مقادیر ذخیره ویژه کالبد پلاستیک آبخوان ارائه گردید. سپس به‌کمک نتایج حاصل از گام نخست، مقادیر ذخیره ویژه پلاستیک کالبد آبخوان ( ) محاسبه شد. نتیجه حاصل از تعمیم روش فوق منجر به تهیه نقشه توزیع مقادیر برای رسوبات ریزدانه پراکنده در سطح دشت نیشابور گردید.