نشریه زمین شناسی مهندسی

تعیین نرخ فرونشست زمین و ارتباط آن با افت سطح آب زیرزمینی با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای در آبخوان دامغان

هوشنگ خیری

فرونشست زمین از مخاطرات ژئومورفولوژیکی مهم در مناطق خشک و نیمه خشک است که عمدتاً ناشی از برداشت بی رویه از منابع آب زیرزمینی می باشد. افت سطح آب در این مناطق موجب فشردگی غیرقابل برگشت لایه های ریزدانه، کاهش ظرفیت ذخیره سازی و آسیب به زیرساخت های حیاتی می گردد. این پژوهش با هدف پایش نرخ فرونشست در آبخوان دامغان و تحلیل ارتباط آن با افت سطح آب زیرزمینی، از داده های ماهواره ای و اطلاعات زمینی بهره گرفته است. منطقه مورد مطالعه، بخشی از آبخوان دامغان در استان سمنان با وسعتی حدود ۱۵۲۲ کیلومتر مربع است که در نهشته های آبرفتی لایه ای و ناهمگن واقع شده است. داده های مورد استفاده شامل تصاویر Sentinel-1A (۲۰۱۷–۲۰۲۱)، اطلاعات ۳۸ چاه مشاهده ای (۱۳۹۱–۱۳۹۸) و لاگ های حفاری ۱۳ چاه بهره برداری بوده است. پردازش داده ها با نرم افزار SNAP و تحلیل های مکانی و زمانی در محیط های ArcGIS و GMS انجام شد. نتایج نشان داد افت سطح آب زیرزمینی در بخش های مرکزی و جنوب شرقی تا بیش از ۷ متر و نرخ متوسط سالانه ۰٫۴۶ متر بوده است. نقشه های تداخل سنجی نرخ فرونشست تا ۳۲ سانتی متر را در همین نواحی نشان دادند. مناطق با درصد بالای رس و سیلت و ضخامت آبرفتی بیش از ۲۳۰ متر، حساسیت بیشتری به نشست دارند. حدود ۴۴٪ از سطح آبخوان تحت تأثیر فرونشست قرار دارد. شواهد میدانی شامل شکاف های سطحی، تخریب چاه ها و آسیب به سازه ها، ابعاد عملی این پدیده را برجسته می سازد. یافته ها بر ضرورت پایش مستمر و مدیریت هدفمند منابع آب زیرزمینی تأکید دارند.

مطالعه میدانی شواهد صحرایی از علائم فرونشست در استان البرز

علی قنبری

فرونشست زمین به عنوان یکی از مخاطرات پیچیده ژئوتکنیکی، تهدیدی جدی برای امنیت طبیعی، اجتماعی و اقتصادی استان البرز محسوب می شود. در این مقاله، با استناد به شواهد میدانی گردآوری شده در دشت های هشتگرد، اشتهارد و کرج طی فصول بهار و تابستان سال ۱۴۰۴، علائم صحرایی فرونشست مورد ارزیابی قرار گرفته است. علائمی نظیر ترک های کششی و فشاری در سطح زمین، نشست موضعی در سازه ها، جابجایی دهانه چاه ها، شکاف های سطحی عمیق، و تغییر در سطح آب های زیرزمینی به عنوان نشانه های کلیدی فرونشست شناسایی شده اند. نتایج حاصل نشان می دهد که دشت هشتگرد، به ویژه در مناطق سعیدآباد، سپهر، و نجم آباد، دارای بیشترین شواهد صحرایی از جمله نشست های پیوسته، شکاف های سطحی و لایه های ناپایدار سطحی است. در دشت اشتهارد نیز شواهد متعددی از ترک خوردگی در ساختمان مدارس، شکاف در سطح زمین و در اطراف دکل های برق، و دیواره های سازه ای مشاهده شده است. همچنین شکاف های عمیقی در منطقه فتح آباد (حدفاصل اشتهارد و بویین زهرا) به وقوع پیوست است. با این حال، در بخش هایی از دشت کرج، علی رغم برداشت قابل توجه از منابع آب زیرزمینی، علائم صحرایی مشهودی از فرونشست دیده نشده است. بررسی ها حاکی از آن است که توزیع مکانی و شدت فرونشست رابطه مستقیمی با ویژگی های زمین شناسی، بهره برداری غیرمجاز از آب های زیرزمینی، و عدم تجهیز چاه ها به کنتور هوشمند دارد. این مطالعه ضمن ارائه تصویری عینی از وضعیت فرونشست در استان البرز، بر لزوم پایش مستمر، تدوین راهکارهای مدیریتی تلفیقی، و استفاده از فناوری های سنجش از دور برای کنترل و پیشگیری از گسترش این پدیده تأکید می کند.

بررسی تاثیر پارامترهای هندسی و ژئومکانیکی بر رفتار لنگه‌ی تاج در گذار از معدنکاری روباز به زیرزمینی

سعید مهدوی

با توجه به عمیق شدن معادن روباز و ملاحظات زیست محیطی ناشی از آن، دوران حاضر را دوره بازگشت به معدن کاری زیرزمینی نامیده اند. یکی از ملاحظات اساسی در گذر از معدنکاری روباز به زیرزمینی، طراحی لنگه ی تاج بر اساس ملاحظات اقتصادی و فنی است. با توجه به عدم قطعیت های موجود در این زمینه، پژوهش حاضر با بهره گیری از شبیه سازی سه بعدی عددی به بررسی تاثیرات متقابل پارامترهای هندسی و ژئومکانیکی بر رفتار لنگه ی تاج در گذار به معندکاری زیرزمینی پرداخته است. رفتار لنگه با توجه به مقدار جابه جایی و حجم زون پلاستیک در لنگه مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج تحلیل نشان داد که، پارامترهای هندسی نقش بسیار مهم تری نسبت به خصوصیات مکانیکی سنگ ایفا می کنند. در میان پارامترهای هندسی، شاخص ابعاد لنگه (حاصل ضرب ضخامت و دهانه لنگه) و دهانه ی لنگه ی تاج نقش تعیین کننده ای در کنترل رفتار لنگه دارند. از دیدگاه ژئومکانیکی، در دامنه ی تغییرات لحاظ شده در این پژوهش، مدول الاستیسیته سنگ به عنوان پارامتر تاثیرگذار بر رفتار لنگه ی تاج شناسایی شد که با مقدار بحرانی 7 گیگاپاسگال، رفتار لنگه تاج را کنترل می کند. دهانه ی لنگه ی تاج به عنوان دومین پارامتر تاثیر گذار قادر است با ضریب همبستگی 83/. میزان جابه جایی لنگه ی تاج را پیش بینی کند و شاخص ابعاد لنگه با دقت 20 درصد قادر است حجم زون پلاستیک در لنگه را برآورد کند.

تحلیل مقایسه‌ای آنالیز احتمالاتی پایداری شیب با استفاده از نرم‌افزارهای Plaxis LE V21 ، GeoStudio 2024 و Slide2

سیدعلی اصغری

مقاله حاضر به مقایسه سیستماتیک تحلیل احتمالاتی پایداری شیب با استفاده از سه نرم افزار رایج در مهندسی ژئوتکنیک، یعنی Plaxis LE V21، GeoStudio 2024 (ماژول SLOPE/W) و Slide2 می پردازد. با توجه به اهمیت ارزیابی ریسک و ماهیت ذاتی عدم قطعیت در پارامترهای خاک، تحلیل احتمالاتی به عنوان رویکردی ضروری برای کمّی سازی عدم اطمینان ها و محاسبه معیارهایی مانند احتمال شکست و شاخص قابلیت اطمینان مورد توجه قرار گرفته است. این تحقیق با اجرای تحلیل های یکسان بر روی سه سناریوی مختلف (خاک همگن، خاک سه لایه و شرایط شبه استاتیکی) و با استفاده از ۱۰ روش متداول تعادل حدی، قابلیت ها، دقت، کارایی و محدودیت های هر نرم افزار را ارزیابی کرده است. نتایج نشان می دهد که هر سه نرم افزار قابلیت انجام تحلیل احتمالاتی با دقت قابل قبول را دارند، اما هر یک نقاط قوت متمایزی ارائه می دهند: Slide2 با ابزارهای تخصصی و نمایش گرافیکی پیشرفته برای تحلیل های ریسک پیچیده ایده آل است؛ GeoStudio با رابط کاربری شهودی و یکپارچگی با ماژول های دیگر برای پروژه های معمولی مناسب تر است؛ و Plaxis LE با دقت بالای محاسباتی در مسائل پیچیده و رویکرد ترکیبی المان محدود تعادل حدی (FELA) برتری دارد. این مطالعه راهنمایی عملی برای مهندسان در انتخاب نرم افزار مناسب بر اساس پیچیدگی پروژه، سطح دقت مورد نیاز و منابع در دسترس فراهم می کند و بر مزایای رویکرد احتمالاتی نسبت به تحلیل های قطعی سنتی در مدیریت ریسک تأکید می ورزد.

تحلیل پایداری آبخوان مشهد - چناران در محدوده شهر مشهد

حسین محمدزاده

در مناطق خشک و نیمه خشک، فشار فزاینده بر منابع آب زیرزمینی، پایداری کمی آبخوان ها را با چالش های جدی مواجه ساخته است. آبخوان مشهد-چناران به عنوان یکی از مهم ترین آبخوان های آبرفتی شمال شرق ایران و منبع اصلی تأمین آب شرب شهر مشهد، طی سال های اخیر تحت تأثیر برداشت های گسترده قرار گرفته است. در این پژوهش، پایداری کمی آبخوان مذکور بر اساس تحلیل هم زمان تغییرات دبی چاه ها، ضخامت اشباع آبخوان، ضریب آبدهی ویژه، ظرفیت ویژه و افت ویژه طی دوره آبی 96-1395 تا 402-1401 ارزیابی شده است. نتایج نشان می دهد دبی چاه ها، به ویژه در نواحی جنوب شرقی و مرکزی آبخوان، کاهش محسوسی داشته و هم زمان، ضخامت اشباع آبخوان روندی کاهشی را تجربه کرده است. آبدهی ویژه آبخوان از حدود 0/95 به حدود 0/25 کاهش یافته که بیانگر کاهش حدود ۷۴ درصدی ظرفیت ذخیره سازی آبخوان می باشد. همچنین، ظرفیت ویژه از حدود 0/63 به 0/43 میلیون مترمکعب در سال کاهش یافته که معادل کاهش حدود ۳۲ درصدی این شاخص است. در مقابل، افت ویژه از حدود 1/56 به 2/30 متر افزایش یافته که نشان دهنده افزایش حدود ۴۷ درصدی افت سطح ایستابی به ازای دبی برداشت و کاهش کارایی هیدرولیکی سیستم بهره برداری آبخوان است. نتایج تحلیل مساحتی پایداری کمی آبخوان در دوره آبی 402-1401 نشان می دهد که حدود ۳۵ درصد از مساحت آبخوان در وضعیت ناپایدار، ۴۲ درصد در وضعیت نیمه پایدار و تنها ۲۳ درصد در وضعیت پایدار قرار دارد. نتایج این پژوهش بیانگر تشدید ناپایداری کمی آبخوان مذکور و بازنگری در الگوی بهره برداری و کنترل برداشت به منظور حفظ بهره برداری پایدار از منابع آب زیرزمینی منطقه است.

ارزیابی و پهنه‌بندی ریسک زلزله در محیط‌های شهری با رویکرد تحلیل چندمعیاره مکانی: مطالعه موردی شهر منجیل ایران

منوچهر مرتضوی چم چالی

شهر منجیل به دلیل قرارگیری در مجاورت سامانه های گسلی فعال و استقرار در مسیر شریان های حیاتی منطقه، از کانون های پرریسک لرزه ای شمال ایران محسوب می شود. تجربه زمین لرزه های مخرب گذشته نشان می دهد که فقدان ارزیابی فضایی ریسک می تواند پیامدهای انسانی، اقتصادی و زیرساختی را تشدید کند. هدف این پژوهش تحلیل و پهنه بندی ریسک زلزله در محدوده شهری منجیل با بهره گیری از رویکرد تلفیقی سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS)، فرایند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) و منطق فازی است. در این چارچوب، ریسک به عنوان برهم کنش خطر لرزه ای و آسیب پذیری فضایی مدل سازی شد. شاخص های آسیب پذیری شامل کاربری ها و تراکم مسکونی، کاربری های مهم شهری و شریان های حیاتی استخراج و پس از استانداردسازی در محیط GIS، وزن دهی آن ها با استفاده از AHP انجام گرفت. نتایج نشان داد کاربری های مسکونی به دلیل تمرکز جمعیت بیشترین سهم را در افزایش آسیب پذیری دارند، در حالی که زیرساخت های حیاتی نیز به دلیل اهمیت عملکردی در شرایط بحران نقش قابل توجهی ایفا می کنند. در تحلیل خطر، شاخص هایی نظیر فاصله و چگالی گسل ها، بیشینه شتاب زمین، شاخص زمین ساخت فعال، شیب و ویژگی های زمین شناسی بررسی شد که بیانگر وضعیت نامناسب تر بخش های مجاور گسل است. تلفیق لایه ها با تابع عضویت فازی و اپراتور گامای ۰٫۹ انجام شد و نقشه نهایی ریسک در پنج طبقه بسیار کم تا بسیار زیاد تهیه گردید. تحلیل فضایی نتایج نشان داد چهار پهنه کانونی ریسک بالا در محدوده شهری شناسایی است که ناشی از هم پوشانی خطر لرزه ای و تمرکز کاربری های مسکونی و زیرساخت های حیاتی است. یافته ها بیانگر کارآمدی رویکرد GIS–AHP–Fuzzy برای پشتیبانی از برنامه ریزی شهری و مدیریت پیشگیرانه ریسک در شهرهای لرزه خیز است.