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 یکی از مخاطرات ژئومورفولوژیکی مهم در مناطق خشک و نیمه خشک محسوب می شود که عمدتاً ناشی از برداشت بی رویه از منابع آب زیرزمینی است. در چنین مناطقی، افت سطح آب موجب فشردگی غیرقابل برگشت لایه های ریزدانه، کاهش ظرفیت ذخیره سازی آب و آسیب به زیرساخت های حیاتی می گردد. هدف این پژوهش، پایش نرخ فرونشست زمین در آبخوان دامغان و تحلیل ارتباط آن با افت سطح آب زیرزمینی با استفاده از داده های ماهواره ای، اطلاعات پیزومتری و شواهد میدانی است. منطقه مورد مطالعه بخشی از آبخوان دامغان در استان سمنان با وسعتی حدود ۱۵۲۲ کیلومتر مربع است که میزبان یک آبخوان آزاد در میان نهشته های آبرفتی ناهمگن می باشد. داده های مورد استفاده شامل تصاویر Sentinel-1A در بازه ۲۰۱۷ تا ۲۰۲۱، اطلاعات ۳۸ چاه مشاهده ای طی سال های 1396تا 1402، و لاگ های حفاری ۱۳ گمانه بهره برداری بوده است. نتایج نشان داد که افت سطح آب زیرزمینی در بخش های مرکزی و جنوب شرقی آبخوان تا 5 متر و با نرخ متوسط سالانه حدود 0/33 متر رخ داده است. نقشه های تداخل سنجی راداری نرخ متوسط فرونشست را حدود 0/32 متر در همین نواحی تأیید کردند. تحلیل بافت خاک و ضخامت لایه های اشباع نشان داد که مناطق با درصد بالای رس و سیلت حساسیت بیشتری به افت آب دارند و در گمانه هایی با ریزدانه بالا حتی افت های کوچک نیز منجر به نشست محسوس شده است، در حالی که در گمانه های با ریزدانه ناچیز نشست محدود بوده است. شواهد میدانی شامل بیرون زدگی لوله های جدار چاه های پیزومتری تا حدود ۲۷ سانتی متر، فروچاله های اولیه و تغییر در الگوی زهکشی طبیعی، ابعاد عملی این پدیده را برجسته می سازد. یافته های این پژوهش نشان می دهد که افت سطح آب زیرزمینی در تعامل با ویژگی های زمین شناسی و بافت خاک عامل اصلی بروز فرونشست در آبخوان دامغان است و پایش مستمر منابع آب زیرزمینی و مدیریت هدفمند بهره برداری برای کاهش مخاطرات و حفظ پایداری زیست محیطی منطقه ضروری است.

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 با افزایش پیچیدگی مسئله، ضریب ایمنی کاهش و احتمال شکست و اختلاف بین نتایج نرم افزارها افزایش می یابد. در سناریوی همگن، میانگین ضریب ایمنی بسته به روش انتخابی بین 1/35 تا 1/55، احتمال شکست ۸-–۱۲٪ و اختلاف بین نرم افزاری کمتر از ۵٪ است. در سناریوی لایه ای، میانگین ضریب ایمنی به 1/30–- 1/40 کاهش یافته و اختلاف بین نرم افزاری به حدود ۱۵٪ می رسد. در شرایط شبه استاتیکی، میانگین ضریب ایمنی حدود ۲۱٪ کاهش یافته (به 1/15)، احتمال شکست به میانگین ۲۷٪ افزایش یافته و اختلاف بین نرم افزاری تا ۲۵٪ گزارش می شود. روش های پیشرفته (مورگنسترن-پرایس، اسپنسر) ضرایب ایمنی بالاتری نسبت به روش های ساده (معمولی/فلنیوس) ارائه می دهند. از نظر عملکرد، Plaxis LE دقیق ترین نتایج را در شرایط پیچیده دارد، GeoStudio محافظه کارانه ترین تخمین ها را ارائه می دهد و Slide2 با ابزارهای گرافیکی پیشرفته، گزینه مناسبی برای ارزیابی ریسک احتمالاتی است.

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.

مطالعه میدانی شواهد 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 و اندازه گیری قرار گرفته است. علائمی نظیر ترک های کششی و فشاری در سطح زمین، نشست موضعی در سازه ها، لوله زایی در سرچاه ها، شکاف های سطحی عمیق و تغییر در سطح آب های زیرزمینی به عنوان نشانه های کلیدی فرونشست بررسی 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 تغییرشکل در سطح زمین است. در شهرک صنعتی سپهر لوله زایی به میزان 120 سانتی متر در طی شش سال اندازه گیری شده 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. بازشدگی برخی ترک ها در این منطقه حدود 20 میلی متر است. همچنین شکاف های عمیقی در منطقه فتح آباد (حدفاصل اشتهارد و بویین زهرا) به وقوع پیوست است. عمق حداکثر شکاف ها حدود 6 متر برآورد شده 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. مطالعه دورسنجی به روش تداخل سنجی راداری نیز نشان می دهد که فرونشست در هشتگرد حدود 20 سانتی متر در کرج حدود 14 سانتی متر و در اشتهارد حدود 6 سانتی متر در سال است.

ارزیابی 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 مشهد - چناران بر اساس تحلیل هم زمان تغییرات دبی چاه ها، ضخامت اشباع آبخوان، ضریب آبدهی ویژه (Sy)، ظرفیت ویژه (Q/s) و افت ویژه (s/Q) طی دوره آبی 1396-1395 تا 402-1401 ارزیابی شده است. نتایج نشان می دهد در طی دوره مطالعه، 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 است که بیانگر کاهش حدود ۷۴ درصدی ظرفیت ذخیره سازی آبخوان می باشد. همچنین، ظرفیت ویژه (Q/s) از حدود 0/63 به 0/43 میلیون مترمکعب در سال کاهش یافته است که معادل کاهش حدود ۳۲ درصدی این شاخص است. در مقابل، افت ویژه (s/Q) از حدود1/56 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 1402-1401 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. به طور کلی، نتایج این پژوهش بیانگر تشدید ناپایداری کمی آبخوان مشهد - چناران و ضرورت بازنگری در الگوی بهره برداری، کنترل برداشت و پایش مستمر سطح ایستابی به منظور حفظ بهره برداری پایدار از آبخوان 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 قابل 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.