تحلیل و ارزیابی عوامل موثر بر پدیده فرونشست و پیش بینی فرونشست (مطالعه موردی دشت ورامین)

مجری طرح: دکتر راضیه لک 

همکاران: محمد نخعی و غزاله محبی تفرشی

سال: 1399 

یکی از مهمترین مخاطرات در خصوص آبخوان هایی که با افت قابل مالحظه روبرو شده اند، فرونشست زمین می باشد که پدیده ای برگشت ناپذیر است. از جمله دشت هایی که به این نحو دچار فرونشست شده است دشت ورامین در استان تهران می باشد. افت غیر یکنواخت آب زیرزمینی در بخش های مختلف این آبخوان منجر به تراکم ناهمگن آبرفت و در ننتیجه نشست متفاوت سطح زمین و ایجاد ترک و شکاف هایی در سطح زمین شده است. با توجه به اهمیت منطقه مورد مطالعه از نظر کشاورزی، اقتصادی، راه های ارتباطی و خطوط انتقال نیرو ضرورت بررسی این مساله، لزوم شناخت صحیح از نحوه عملکرد و عوامل موثر بر فرونشست به منظور جلوگیری و کنترل این پدیده مخرب در منطقه از اهمیت بسزایی برخوردار است. در پایان نامه حاضر به ارزیابی خصوصیات هیدروژئولوژیکی دشت ورامین و ارتباط بین این خصوصیات با فرونشست زمین با استفاده از مدل های ریاضی پرداخته شد. داده ای راداری InSAR به منظور ارزیابی صحت مدل ها به عنوان داده های شاهد مورد استفاده قرار گرفت. بر مبنای نتایج حاصل، مدل نسبت فراوانی و مدل ماشین بردار پشتیبان به ترتیب بهترین نتایج را در ارزیابی ارتباط بین خصوصیات هیدروژئولوژیکی دشت ورامین با فرونشست زمین و پهنه بندی و پیش بینی فرونشست بدست آوردند. نتایج بدست آمده از پهنه بندی فرونشست بر اساس مدل برتر نشان می دهد که ۷۰ درصد از منطقه مورد مطالعه در پهنه با خطر زیاد، 11 درصد از منطقه مورد مطالعه در پهنه با خطر خیلی زیاد، ۷ درصد در پهنه خطر متوسط، 1۰درصد در پهنه کم خطر و۲ درصد در پهنه با خطر خیلی کم قرار گرفته است. نتایج حاصل از ارزیابی رابطه بین پارامترهای تاثیرگذار بر خداد فرونشست در دشت ورامین بر مبنای مدل های ریاضی نشان داد با وجود بیشینه مقدار ضخامت رسوبات آبرفتی و تراز سنگ بستر در نواحی شمالشرق دشت، این مناطق با کمترین میزان نرخ فرونشست مواجه هستند. این موضوع می تواند مبین این واقعیت باشد که در مناطقی از آبخوان که از رسوبات درشت دانه تشکیل شده باشد حتی با افت شدید سطح ایستابی، حساسیت به فرونشست بسیار کم خواهد بود. در قسمت شمال شرقی دشت بین پارامترهای قابلیت انتقال و آبدهی ویژه با رخداد فرونشست زمین، رابطه معکوس و در جنوب و جنوب شرق رابطه مستقیم وجود دارد. این مطلب نشان می دهد که در نواحی شمال شرقی دشت افزایش اندازه رسوبات تاثیرمعکوس بر نرخ فرونشست داشته است و در جنوب و جنوب شرق دشت وجود رسوبات دانه ریز سیلتی رسی منجر به تشدید نرخ فرونشست شده است. در مناطق غربی دشت با وجود کمترین میزان پارامتر آبدهی ویژه، شاهد بروز کمینه نرخ فرونشست هستیم که علت می تواند ضخامت کم آبرفت و در نتیجه عدم امکان حفر چاه و به تبع آن کاهش میزان افت در این نواحی باشد. در قسمت شمالغربی دشت ورامین همزمان با افزایش بارندگی، میزان نشست زمین افزایش یافته است. مهمترین دلیل این موضوع افت شدید سطح ایستابی در نتیجه برداشت های بی رویه و دانه ریز بودن خاک می باشد. در جنوب و جنوب شرق دشت ورامین بین پارامتر بارندگی و فرونشست زمین، رابطه معکوس وجود دارد. علت این امر،کاهش سطح آب های زیرزمینی در نتیجه کاهش بارندگی است که منجر به کاهش فشار منفذی، افزایش تنش موثر و در نهایت افزایش میزان فرونشست زمین خواهد شد. در قسمت شمال غربی دشت ورامین بین پارامتر دبی برداشت و فرونشست زمین، رابطه مستقیم وجود دارد. برداشت بی رویه از آب زیرزمینی که منجر به افت شدید سطح آب زیرزمینی، کاهش فشار منفذی و افزایش تنش موثر شده عامل اصلی بروز فرونشست گسترده در این ناحیه است. در قسمت شمال دشت با وجود نرخ باالتر برداشت از آب های زیرزمینی، نرخ فرونشست نسبت به نواحی شمالغربی کمتر است. علت این موضوع افزایش خصوصیات هیدرولیکی در این نواحی نسبت به نواحی شمالغربی می باشد که تاثیر اندازه رسوبات بر نرخ فرونشست را تایید کرد. در قسمت جنوب و جنوب شرق دشت ورامین بین پارامتر دبی برداشت و فرونشست زمین، رابطه مستقیم وجود دارد. فشرده شدن الیه های رسی و سیلتی بر اثر تخلیه آب زیرزمینی در این بخش، منجر به تشدید فرونشست در این نواحی گردیده است.در مجموع، پارامتر افت سطح ایستابی موثرترین و پارامترهای آبدهی ویژه، قابلیت انتقال، ضخامت آبخوان و دبی برداشت در رده های بعدی اهمیت قرار دارند. نتایج پیش بینی نرخ فرونشست توسط مدل SVM نشان داد ادامه روند حاضر منجر به افزایش نرخ ساالنه فرونشست به میزان بیش از 3۰ سانتی متر طی ۲ سال پس از دوره مدلسازی اولیه می شود. لذا با توجه به نتایج حاصل، مدیریت بهره برداری از منابع آب زیرزمینی در این دشت به ویژه در مناطق دارای فرونشست زیاد بهترین راهکار موجود جهت کاهش روند فعلی می باشد.