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

پدیده فرونشست یکی از مخاطرات زمین شناسی می باشد، که بیشتر در اثر فعالیت های 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 دشت های ممنوعه و بحرانی کشور است که از نظر صنعتی و کشاورزی نیز فعال می باشد، این دشت طی چندین سال گذشته تحت تاثیر پدیده فرونشست زمین بوده است. در این پژوهش به منظور تحلیل، بررسی و پیش بینی نرخ فرونشست، از ماژولporoelasticity flow در نرم افزار COMSOL استفاده گردید، که توسط آن می توان تغییرات ضخامت لایه رسوبی خاک را در اثر افت آب زیرزمینی تعیین و  همچنین در سنوات آتی پیش بینی نمود.

جهت اجرای مدل، داده های زمین شناسی، ژیوتکنیکی و آب شناسی ناحیه به تفکیک در قسمت مربوطه نرم افزار 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 می باشد بگونه ای که هیچ گونه تراوشی از آن صورت نمی پذیرد. لایه میانی نیز تا حدود زیادی ناتروا بوده که باعث می شود سفره بالایی دارای هد ثابت باشد. 

در این پژوهش سعی شده با کوپل نمودن قانون دارسی و تغییر اسکلت خاک توسط نرم افزار COMSOL، فرونشست در 22 نقطه منتخب منطقه مطالعاتی را طی سنوات 98-1382 محاسبه و پس از صحت سنجی و کسب تطابق بالا با داده های واقعی و تصاویر تداخل سنجی راداری ، میزان فرونشست تا سال 1410 را تخمین زد.

نتیجه کلی مدل سازی عددی المان محدود نشان داد: که نرخ فرونشست محدوده در طول سال 1410 به میزان 8/12 سانتی متر و در نقاط بحرانی 98/20 سانتی متر تخمین زده شد. بنابراین حداکثر نشست ناشی از افت سطح آب زیرزمینی در سال های 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 آب زیرزمینی، جنس زمین و فاصله از گسل نیز از جمله عوامل موثر بر الگوی و نرخ فرونشست بوده اند.