بررسی عوامل موثر در پدیده فرونشست زمین در گستره غرب استان تهران

چکیده مقدمه: پدیده فرونشست یکی از مخاطرات زمین­شناسی می­باشد، که بیشتر در اثر فعالیت­های انسانی و طبیعی همچون برداشت درازمدت از منابع زیرزمینی آب، نفت و گاز  یا استخراج مواد معدنی از معادن و انحلال تشکیلات زیر سطحی و ریزش کارست ایجاد و تشدید می­ گردد. دشت شهریار یکی از دشت­های ممنوعه و بحرانی کشور است که از نظر صنعتی و کشاورزی نیز فعال می­باشد، این دشت طی چندین سال گذشته تحت تاثیر پدیده فرونشست زمین بوده است. در این پژوهش به منظور تحلیل، بررسی و پیش­بینی نرخ فرونشست، از ماژولporoelasticity flow در نرم­افزار COMSOL استفاده گردید، که توسط آن می­توان تغییرات ضخامت لایه رسوبی خاک را در اثر افت آب زیرزمینی تعیین و  همچنین در سنوات آتی پیش­بینی نمود. روش­: جهت اجرای مدل، داده­های زمین­شناسی، ژئوتکنیکی و آب­شناسی ناحیه به تفکیک در قسمت مربوطه نرم­افزار وارد گردید. سپس سه لایه مجزا شامل لایه های سطح، میانی و کف برای محدوده تعریف گردید که لایه سطح  بصورت آزاد و لایه کف بصورت ناتروا می­باشد بگونه­ای که هیچ­ گونه تراوشی از آن صورت نمی ­پذیرد. لایه میانی نیز تا حدود زیادی ناتروا بوده که باعث می­شود سفره بالایی دارای هد ثابت باشد.  یافته ­ها: در این پژوهش سعی شده با کوپل نمودن قانون دارسی و تغییر اسکلت خاک توسط نرم­افزار COMSOL، فرونشست در ۲۲ نقطه منتخب منطقه مطالعاتی را طی سنوات ۹۸-۱۳۸۲ محاسبه و پس از صحت سنجی و کسب تطابق بالا با داده­های واقعی و تصاویر تداخل سنجی راداری ، میزان فرونشست تا سال ۱۴۱۰ را تخمین زد. نتیجه­ گیری: نتیجه کلی مدل­سازی عددی المان محدود نشان داد: که نرخ فرونشست محدوده در طول سال ۱۴۱۰ به میزان ۸/۱۲ سانتی­متر و در نقاط بحرانی ۹۸/۲۰ سانتی­متر تخمین زده شد. بنابراین حداکثر نشست ناشی از افت سطح آب­زیرزمینی در سال­های ابتدایی با نرخ بالاتر در لایه بالایی سفره آبخوان ظاهر شده که به مرور زمان پس از پر شدن خلل و فرج­ بین ذرات خاک و با توجه به ارتباط هیدرولیکی بین لایه­ ها با سرعت کمتری نسبت به گذشته در لایه ­های فوقانی سطح آبخوان و سطح زمین مشاهده می­ گردد. بنابراین تغییرات تراز آب­زیرزمینی، جنس زمین و فاصله از گسل نیز از جمله عوامل موثر بر الگوی و نرخ فرونشست بوده ­اند.

Keywords:

نشست زمین , poroelasticity , آبخوان , جنس زمین , گسل