وبلاگ

اسفند 93

 

چکیده                                                  

دشت کبودرآهنگ در شمال استان همدان  و یکی از چهار دشت اصلی استان همدان است. در دو دهه اخیر به دلیل حفر چاه های عمیق و نیمه عمیق سطح آب زیرزمینی دچار افت شدید شد این امر  تحریک سطح زمین را به دنبال داشته است که در سطح زمین گودال هایی ایجاد شد که در اصطلاح علمی به سینک هول معروف هستند. با توجه به بررسی های زمین شناسی که توسط مهندسین مشاور «زمیران» و سازمان زمین شناسی انجام شد، مشخص گردید که بستر دشت کبودرآهنگ سنگ آهک است و همچنین یک گسل مدفون منطبق بر کانال های احتمالی دوران چهارم با حرکات تکتونیکی سنگ بستر آهکی منطقه را دچار درزو شکاف کرده و با وجود سفره آبخوان کارستی این درزو شکاف ها با عمل انحلال دچار گستردگی وایجاد حفره های داخلی شده است و به مرور افت سطح آب زیرزمینی در آبخوان آبرفتی و گسترده شدن حفرات زیرین و کم ضخامت شدن  سقف حفرات باعث گردید که تحمل وزن رسوبات بالایی را نداشته باشند و فروچاله هایی ایجاد شوند.با توجه به این امر نقشه افت سطح آب زیرزمینی با استفاده از نرم افزار10ArcGIS از روش میانیابی کریجینگ رسم شد و مقدار افت در سطح دشت به طور متوسط حدود5/30متر بوده است که این امر به عنوان عامل ثانویه برای ایجاد فروچاله شناخته شده است.با توجه به اینکه فروچاله ها در اطراف گسل مدفون قرار دارند تاثیر این گسل مشخص می شود و عامل اصلی ایجاد فروچاله در این دشت می باشد.

کلمات کلیدی: همدان، کبودرآهنگ، فروچاله ، سطح ایستابی

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست مطالب

فصل اول                                   

 

مقدمه…………………………………………………………………………………………….1

1-1بیان مسئله…………………………………………………………………………………..2

1-2فرضیات تحقیق…………………………………………………………………………….4

1-3پیشینه تحقیق……………………………………………………………………………….4

1-4اهداف تحقیق……………………………………………………………………………..13

1-5روش جمع آوری داده ها…………………………………………………………………..14

1-6 روش تجزیه وتحلیل………………………………………………………………………14

فصل دوم

مقدمه…………………………………………………………………………………………..15

2-1اشکال کارستی…………………………………………………………………………….15

 2-1-1کارن…………………………………………………………………………………..15

 2-1-2 دره های خشک………………………………………………………………………16

 2-1-3چاه های کارستی………………………………………………………………………16

 2-1-4غارها………………………………………………………………………………….17

2-1-5 پولیه یا پولژه…………………………………………………………………………..17

2-1-6دشت کارستی………………………………………………………………………….17

 2-1-7 طاق کارستی………………………………………………………………………….18

   2-1-8پنجره کارستی………………………………………………………………………..18

  2-1-9  پونور یا چاه های مکنده…………………………………………………………….18

 فروچاله ها……………………………………………………………………………………..18

 2-2طبقه بندی فروچاله ها……………………………………………………………………19

1)فروچاله آنترپوژنیک………………………………………………………………………….21

2)پدیده های کارستی…………………………………………………………………………..21

3)فروچاله سنسواستریکو یا فروچاله تونلی عمیق………………………………………………22

2-2-1فروچاله انحلالی و دولین انحلالی……………………………………………………..24

2-2-2فروچاله پوش سنگی و نشستی…………………………………………………………25

2-2-3فروچاله پر شونده و سقوط کننده و فرونشستی…………………………………………26

2-2-4فروچاله مدفون…………………………………………………………………………27

2-3زمین شناسی مهندسی پی های کارستی…………………………………………………….27

1-تراکم متفاوت و نشست……………………………………………………………………..28

2-فرسایش زیرسطحی یا رگاب……………………………………………………………….28

3-2ایجاد فروچاله…………………………………………………………………………….29

2-4مخاطرات مناطق کارستی…………………………………………………………………29

2-4-1خطر ریزش……………………………………………………………………………30

2-4-2خطر فروچاله فرونشستی……………………………………………………………..30

2-4-3مشکلات ناشی از ایجاد فروچاله ها……………………………………………….31

 

فصل سوم

3-1موقعیت جغرافیایی منطقه……………………………………………………………….33

3-2زمین شناسی……………………………………………………………………………..34

3-3-1زمین شناسی دشت کبودرآهنگ……………………………………………………….35

3-3اقلیم………………………………………………………………………………………..38

3-4هیدرولوژی…………………………………………………………………………………40

3-5هیدروژئولوژی دشت کبودرآهنگ………………………………………………………….41

3-5-1تاثیر ساختمان زمین شناسی در تشکیل منابع آب………………………………………41

3-5-2تشکیلات آبرفتی………………………………………………………………………..41

3-5-3تشکیلات آهکی…………………………………………………………………………41

3-5-4سایرتشکیلات………………………………………………………………………….42

3-6ژئومورفولوژی………………………………………………………………………………43

فصل چهارم

مقدمه……………………………………………………………………………………………49

4-1مرور بر شرایط هیدروژئولوژی دشت کبودرآهنگ………………………………………….49

4-2ارزیابی شرایط زیرسطحی دشت کبودرآهنگ بر پایه بررسی چاه های اکتشافی……………51

1)چاه اکتشافی خنجر آباد………………………………………………………………………51

2)چاه اکتشافی عین آباد………………………………………………………………………..51

3)چاه اکتشافی ایده لو………………………………………………………………………….52

4)چاه اکتشافی طاسران…………………………………………………………………………52

5)چاه اکتشافی کوریجان………………………………………………………………………..52

6)چاه اکتشافی اورقین………………………………………………………………………….53

7)چاه اکتشافی داق داق آباد……………………………………………………………………53

8)چاه اکتشافی قاپاق تپه………………………………………………………………………..53

9)چاه اکتشافی تپه دبی…………………………………………………………………………53

11)چاه پیزومتری بیوک آباد…………………………………………………………………….53

12)چاه پیزومتری یسترلو……………………………………………………………………….54

4-2-1ساختار زیرین دشت کبودرآهنگ……………………………………………………….55

4-3ارزیابی چگونگی افت سطح آب و ظرفیت بهره برداری آب های زیرزمینی ………………59

4-3-1ارزیابی ظرفیت دشت…………………………………………………………………..59

4-3-2ارزیابی وضعیت افت سطح آب در دشت کبودرآهنگ…………………………………62

4-3-3تاثیر افت سطح آب زیرزمینی در توسعه و نشست زمین و فروچاله ها…………………67

4-4بررسی فرایند تشکیل و توسعه فروچاله ها در منطقه………………………………………70

4-4-1تشکیل حفرات توده سنگ بستر………………………………………………………..71

4-4-2توسعه حفرات در داخل توده آبرفتی……………………………………………………72

4-4-3فروچاله های دشت کبودرآهنگ………………………………………………………..73

4-4-3-1پدیده فروچاله……………………………………………………………………….73

4-4-3-1نحوه کاربری اراضی در محل فروچاله ها…………………………………………..76

4-4-4مخاطرات نوع فروچاله های دشت کبودرآهنگ………………………………………..79

فصل پنجم

5-1نتایج و پیشنهادات…………………………………………………………………………80

5-2اثبات فرضیات…………………………………………………………………………….82

5-3پیشنهادات………………………………………………………………………………….82

5-3-1پیشنهاداتی در رابطه با چگونگی بهسازی و ترمیم محل فروچاله……………………….83

منابع…………………………………………………………………………………………….84

                                              فهرست جداول

جدول 2-1 شش نوع فروچاله با نیمرخ  عرضی و پارامترهایی برای هرنوع…………………..19

جدول 2-2 طبقه بندی نایسیو وهمکاران ……………………………………………………..23

جدول 1 مشخصات فروچاله های دشت کبودرآهنگ………………………………………….74

 

 

                                                   فهرست اشکال

شکل شماره3- 1 موقعیت جغرافیایی دشت کبودرآهنگ در استان همدان…………………….33

شکل شماره3- 2موقعیت فروچاله ها در نقشه زمین شناسی…………………………………..38

شکل شماره3- 4 نقشه ایستگاه های باران سنجی و آبراهه سطحی دشت کبودرآهنگ…………40

شکل شماره3- 5 نقشه ناهمواری دشت کبودرآهنگ…………………………………………..44

شکل شماره3- 6 نقشه طبقات ارتفاعی دشت کبودرآهنگ…………………………………….46

شکل شماره3- 7 نقشه طبقات شیب دشت کبودرآهنگ……………………………………….47

شکل شماره 3-8 نقشه ژئوموفولوژی دشت کبودرآهنگ……………………………………….48

شکل شماره4- 1 لوگ های زمین شناسی  دشت کبودرآهنگ………………………………….54

شکل شماره 4-2نقشه موقعیت چاه های اکتشافی در دشت کبودرآهنگ………………………55

شکل شماره 4-3 نقشه گسل مدفون احتمالی در دشت کبودرآهنگ……………………………57

شکل شماره4- 4نقشه گسل های دشت کبودرآهنگ و فروچاله ها…………………………….58

شکل شماره4- 5 نقشه پهنه بندی تخلیه سالانه در حوضه کبودرآهنگ………………………..60

شکل شماره 4-6 نقشه پراکندگی چاه های عمیق………………………………………………61

شکل شماره4- 7 نقشه پراکندگی چاه های نیمه عمیق…………………………………………61

شکل شماره4- 8 نقشه انطباق فروچاله ها بر محل چاه های عمیق……………………………62

شکل شماره4-  9 نقشه هم تراز سطح آب زیرزمینی در سال 1380…………………………..64

شکل شماره 4-10 نقشه هم تراز سطح آب زیرزمینی در سال 1390………………………….65

شکل شماره4- 11 نقشه ترکیب خطوط تراز سال های 1380 و 1390………………………66

شکل  شماره4-12 نمایی از نحوه شکل گیری فروچاله ریزشی………………………………..77

شکل  شماره4-13 نمایی از فروچاله مدفون…………………………………………………..78

شکل5- 1 نمایی از عملیات ترمیم فروچاله……………………………………………………84

 

فصل اول

کلیات طرح تحقیق

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

مقدمه

    لندفرم­هایی که با انحلال سنگ­­هایی مثل سنگ آهک، دولومیت، مرمر، ژیپس، و نمک ایجاد می­شوند به عنوان کارست شناخته می­شوند. اشکال کارستی چشم­اندازهایی شامل فروچاله­ها، غارها، چشمه­های بزرگ، دره­های خشک هستند که  با انحلال سنگ بستر به وجود می­آیند. این مناطق غنی از آب ، سنگ آهک، کانی­ها، نفت، و گاز طبیعی هستند. بیشتر مناطق کارستی چشم­اندازهای زیبایی دارند که مناطق شهری در این سایت­ها گسترش یافته است. این مناطق زهکشی سطحی ضعیفی دارند و ریزش­های ناگهانی و اشکال فرونشینی در این مناطق اغلب دیده می­شود. حدود 25% از سطح زمین را مناطق کارستی تشکیل می­دهد که البته مناطق کارستی در سطح زمین توزیع ناهمگونی دارند[1]                        

اصطلاح دولین[1] از واژه اسلووانیایی[2] دولینا[3] گرفته شده که یک لندفرم معکوس است، در کارست­های آهکی اسلووانی دره­های غیرواقعی به صورت چاله­های بسته در آنجا وجود دارد که همان دولینا می­باشند.این اصطلاح اولین بار در نوشته­های سیویچ[4] (1893)به علم وارد شد و در حال حاضر در میان ژئومورفولوژیست­­­های جهان پذیرفته شده است. اصطلاح سینک­هول[5] از فرایندهای انحلالی گرفته شده است. چالابی در سطح زمین که به صورت بسته می­باشد(مانع از دریاچه شدن) ،رسوبات این چاله­ها به وسیله آب شسته شده و در زمین فرو می­روند، درنتیجه سطح زمین به صورت ناگهانی نشست می­کند و فروریزش اتفاق می­افتد[2]

فروچاله­ها که به آب­فروچاله­ها نیز موسوم هستند و در بعضی موارد، دولین هم نامیده می­شوند، در نتیجه فعالیت­های شیمیایی آب تشکیل می­شود. در سنگ­های آهکی، در محل­هایی که دویا بیشتر از دو گسل وجود دارد بیشترین امکان برای کارستی شدن و ایجاد فروچاله­ها فراهم می­گردد. به همین دلیل فروچاله­ها در زون­های گسله فراوان هستند.این پدیده کارستی از ریزش سقف غار­ها نیز نتیجه می­شود که ناشی  از دست دادن مقاومت سقف غار در اثر اعمال بار حاصل از وزن مواد بالایی و بالاخره جریان یافتن آب به درون آنهاست. تعداد فروچاله­ها باتوجه به شرایط توپوگرافی، زمین­شناسی و نیز میزان کارستی شدن متغیر است. برای مثال اگر دشت­ها را با نواحی تپه ماهوری مقایسه کنیم، خواهیم دید که تعداد آنها در دشت­ها زیاد است ولی ابعاد کوچک دارند؛ در حالی که در نواحی تپه ماهوری تعدادشان کم بوده و ابعاد بزرگتری دارند معمولا در شیب­های تند فروچاله مشاهده نمی­شود و اگرهم موجود باشد، نتیجه فروریختن سقف غار است. فروچاله­ها به اشکال گوناگون از جمله قیفی شکل، به صورت چاه عمودی و نیز گودی­های دراز دیده می­شوند. عمق آنها ممکن است زیاد باشد و به چند صدمتر برسد. کف فروچاله­ها اغلب با یک لایه ضخیم خاکی- گلی پوشیده شده است وبندرت فاقد پوشش است. کف آنها از رس­های ماسه­ای پوشیده شده است، در مواقع خالی بودن ازآب به عنوان زمین کشاورزی می­توانند مورد استفاده قرار بگیرند[3].

1بیان مسئله
رکن اصلی هر تحقیقی را انتخاب تعریف وبیان مسئله تشکیل می­دهد ؛ زیرا محقق کلیه­ی فعالیت­های تحقیقاتی خود را بر پایه­ی آن شکل می­دهد. در این مرحله ، مسئله تحقیق مشخص می­شود و محقق متوجه می­شود که ناشناخته و مجهول چیست و چه چیزی باید معلوم شود[4].

تقریبا کمی کمتر از یک پنجم سطح زمین را سنگ­های کربناتی با خصوصیات فیزیکی پیچیده پوشیده است .مسائل مربوط به کارست و فرونشینی ها و ریزش ها در سطح زمین به عنوان مسائلی تلقی می شوند که نیاز به تکنیک بسیار پیچیده دارد.با توجه به افزایش تعداد فروچاله ها و فرونشست ها در سطح جهان و بروز خسارات و مشکلات فراوان نیاز به بررسی هر چه بیشتر پیدا کرده است . با توجه به اینکه حدود یک پنجم سطح زمین را سنگ های کربناته در بر گرفته اند ،بروز مشکلات فروچاله و فرونشست در مناطقی مانند  ایالت فلوریدا ،آفریقای جنوبی، منطقه پرم در روسیه نمود پیدا کرده است. یکی از مسائل مهم در بحث کارست، خطرات ناشی از دستکاری محیط یا تحمیل بار اضافی و تغییررفتار هیدرودینامیکی یا خود ماهیت تغییر پذیری کارست است که به صورت­های مختلفی از جمله فروچاله­ها خود را نشان می­دهد. سرزمین­های کارستی باویژگی­های شناخته­شده زمین­شناسی، زمین­ریخت­شناسی و هیدروژئولوژی از مستعدترین مناطق برای تاثیرپذیری از تغییرات وآسیب­هایی­اند که توسط انسان برآن تحمیل می­شوند [5].

اجرای سازه­های زمین­شناسی مهندسی گسترده مانند احداث شهرها و شهرک­های متمرکز ، ساخت ساختمان­های مرتفع، نیروگاه­ها پالایشگاه­ها، سدها و یا ایجاد سازه­های خطی مانند تونل­ها، آزادراه­ها و مسیرهای راه­آهن در مناطق کارستی به مطالعات تفصیلی نیاز دارد. در پروژه­های مهندسی اجرا شده در نواحی کارستی، نشست زمین و ایجاد پدیده­های ژئومورفولوژیکی کارست مانند تشکیل