دادستان و همکاران ۱۳۸۴در مقاله­ای باعنوان بررسی سازوکارفرونشست­ها و خطرات ناشی از آن در دشت­های کبودرآهنگ، فامنین و همه کسی(استان همدان) به این نتیجه رسیده است که افت سطح آب زیرزمینی که بیش از ۵۰ متر گزارش شده است که عامل اساسی در شکل­ گیری فروچاله­ها است. همچنین اثرات افت سطح آب زیرزمینی به صورت کاهش در مقادیر نفوذپذیری و تخلخل مفید رسوبات آبرفتی است که قابل جبران نخواهد بود. نویسنده به این مسئله نیز اشاره می­ کند که از اثرات افزایش گرادیان هیدرولیکی ناشی از افت سطح آب زیرزمینی، شستشوی موادریزدانه در داخل رسوبات آبرفتی است که به تدریج توسعه یافته و حفراتی را در اندازه­ های مختلف ایجاد می­نماید که در منطقه می ­تواند باعث فرونشست کلی گردد.فروچاله­های ایجاد شده در منطقه ارتباط مستقیمی با فرسایش­های زیرزمینی دارد که درنتیجه­ی برداشت­های بی­رویه آب رو به تشدید است. از کارهای دیگری که ایشان انجام داده طبقه بندی فروچاله-های منطقه­ کبودرآهنگ و فامنین و همه کسی پرداخت و گفت که فروچاله­های دشت کبودرآهنگ و فامنین از نوع فروچاله­های فرونشستی است و فروچاله­های منطقه همه کسی در کارست­های برهنه و رخنمون شده ایجاد شده است و از نوع فروچاله­های انحلالی-ریزشی است[۲۵]. ثنایی در سال ۱۳۸۴ در مقاله ای با عنوان بررسی بهره برداری از منابع آب زیرزمینی و علل و عوارض جانبی پدیده نشست و ایجاد فروچاله ها در دشت های همدان به موضوع بهره برداری از منابع آب زیرزمینی و برداشت بی رویه از آن اشاره می کند و افت سطح آب زیرزمینی را عامل اصلی ایجاد فروچاله ها را دراین دشت ها می داند و به این نتیجه رسیده است که بهترین راه حل برای جلوگیری از وقوع فروچاله ها کاهش بهره برداری از منابع آب زیرزمینی است که در پی آن در روش های آبیاری در منطقه نیز اصلاحاتی صورت گیرد[۲۶]. ناصری در سال ۱۳۸۴ در مقاله ای باعنوان نگاهی کلی بر پدیده نشست و فروچاله ها در دشت فامنین- همدان میانگین افت سالانه سطح آب زیرزمینی این دشت را در دوره نه ساله حدود سه متر برآورد کرده است و نتیجه گرفته که افت سطح آب زیرزمینی باعث ایجاد نشست و فروچاله می شود که در نواحی مرکزی دشت ها به علت ضخامت قابل توجه رسوبات نشست به صورت عمقی می باشدودر نواحی حاشیه ای دشت ها به علت ضخامت کم رسوبات حرکت عمقی کمتر رخ داده و میزان نشست نیز کمتر است در حالی که حرکات جانبی رسوبات بارزتر می باشد که نمود آن به صورت یک سری ترک ها یا شکاف های کششی با عمق متغیر و موازی با یکدیگر و در امتداد حاشیه دشت ها می باشد و همچنین میزان باز شدگی شکاف ها و مدت زمان سپری شده از شروع نشست و نیز وسعت دشت با هم ارتباط دارند طوریکه هرچقدر دشت وسیعتر و ضخامت رسوبات بخش مرکز ی دشت بیشتر باشد و مدت زمان سپری شده طولانی باشدتعداد و اندازه شکاف های بخش حاشیه ای دشت ها بارزتر است و به این نکته نیز اشاره می کند که اگر این ترک های کششی با اندازه متفاوت در بخش های میانی دشت رخ دهد نشانه بالا آمدگی سنگ بستر است[۲۷].

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

خرسندی آقایی و عبدالی در سال ۱۳۸۵ در مقاله­ای باعنوان بررسی پدیده فرونشینی زمین دشت همدان با دیدگاه متفاوت، مطالعه موردی: فرونشینی زمین طرح تغذیه مصنوعی جنوب نیروگاه به این نتیجه رسیده ­اند که فرونشست زمین در اثر بهره برداری بیش از حد توان آب زیرزمینی آبخوان و آب منابع کارست سنگ کف اتفاق افتاده است. فاکتوروجود لایه ماسه و عناصر دانه ریز در اعماق مختلف زمین دشت همدان پتانسیل جابه جایی و شسته شدن را دارد و به همراه آب زیرزمینی به سهولت نقل مکان نموده که پس از آن حفرات زیرزمینی در ابعاد مختلف به وجود می آید و در نهایت زمین روی حفرات فرو می نشیند[۲۸].طاهری و همکاران در سال ۱۳۸۹ در مقاله­ای باعنوان ارزیابی مخاطرات کارست در ایران با نگرشی بر ماهیت زمین­ شناسی و انسانزادی فروچاله­های همدان به این نتیجه رسیده ­اند که خطرات ناشی از دست­کاری محیط یا تحمیل بار اضافی و تغییر رفتار هیدرودینامیکی یا خود ماهیت تغییر پذیری کارست به صورت­های مختلف از جمله فروچاله­ها خود را نشان می­دهد. ماهیت انسانزادی این فروچاله­ها ناشی از افزایش بهره برداری از آب­های زیرزمینی و به ویژه برداشت بی رویه از سنگ کف کارستی است ، به عنوان یکی از عوامل اصلی ایجاد فروچاله­ها می باشد[۵]. شیری و همکاران در سال ۱۳۹۰ در مقاله ای با عنوان پهنه بندی خطر فروچاله در دشت فامنین- کبودرآهنگ با بهره گرفتن از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) و تحلیل سلسله مراتبی (AHP)؛ با روش تحلیل سلسله مراتبی و با مقایسه­ زوجی عواملی مثل ضخامت رسوبات منطقه ، شیب ، جهت شیب، سنگ شناسی، افت سطح آب زیرزمینی و کاربری اراضی و به دست آوردن وزن هریک از این عوامل و تهیه نقشه پهنه بندی خطر فروچاله به این نتیجه رسیده است که عامل افت سطح آب زیر زمینی در دشت فامنین مهمترین عامل موثر در وقوع فروچاله است و سنگ شناسی به عنوان دومین عامل موثر معرفی شده است[۲۹].
چاوشیان و همکاران در سال ۱۳۹۰در مقاله با عنوان بررسی رابطه افت سطح آب های زیر زمینی وپدیده فروچاله در دشت های کبودرآهنگ و فامنین با روش های زمین آماری در محیط GIS به تحلیل رقوم سطح آب زیرزمینی پرداخته و درون یابی را بهترین روش تحلیل مشخص نموده است وی بهره برداری بی رویه از آب­های زیرزمینی عامل اصلی ایجاد این فروچاله ها می­داند چراکه باعث شست شوی ذرات ریز دانه به سمت درز و شکاف های سنگ بستر و افزایش انحلال پذیری کانال های انحلالی در سنگ بستر کربناته شده که هسته اولیه این حفرات در مرز بین آبرفت و سنگ بستر آهکی تشکیل می شود و به اثرات زیست محیطی این فروچاله­ها از جمله آسیب رسانی به سازه­های عمرانی و زیربنایی وگسترش پهنه­های بیابانی و ایجاد راه­های انتقال آلودگی به منابع آب کارستی اشاره می­ کند و درآخر به این نتیجه رسیده است که هرچه افت سطح آب زیر زمینی بیشتر گردد فروچاله­هایی با عمق بیشتر به وقوع می­پیوندد[۳۰].
سازوکار تشکیل این فروچاله­ها در تمامی این منابع به یک صورت است و همه در نهایت به این نکته اشاره کرده ­اند که عامل اصلی در ایجاد این فروچاله­ها پایین روی سطح ایستابی است که تحت تاثیر استفاده بی رویه از منابع آب های زیزمینی است . اگرچه مکانسیم ایجاد بعضی از فروچاله­ها کاملا متفاوت است ولی در نهایت همه به صورت یک حادثه غیرمترقبه شناخته شده ­اند.بعضی از فروچاله­ها از ریزش سقف غارها ناشی می­شوند که پدیده کارستیفیکاسیون در زیر زمین نقش اصلی را در ایجاد این پدیده به عهده دارد. با توجه به فرضیات ارائه شده در تمام این مقالات ، پایین رفتن سطح آب زیرزمینی، انحلال سنگ بسترآهکی به کمک گازهایی مانند دی اکسید کربن عوامل اصلی در ایجاد فروچاله­های دشت­های استان همدان می­باشد.
۱-۴ اهداف تحقیق
هر تحقیقی باید هدفی داشته باشد . در این تحقیق نیز اهدافی دنبال می­ شود که به شرح زیر است:
۱.شناسایی عوامل ایجاد کننده­ فروچاله­ها
۲.شناسایی مکانیسم تشکیل فروچاله­ها

1. 1. ۳. ارائه یک طبقه بندی از انواع فروچاله­های دشت کبودرآهنگ

۴ ترسیم نقشه ژئومرفولوژی دشت کبودرآهنگ
۱-۵ روش جمع آوری داده ­ها
روش های جمع آوری اطلاعات به صورت کتابخانه ای و داده های چاه های منطقه اعم از چاه های اکتشافی و پیزومتر وچاه های بهره برداری است.
۱-۶ روش تجزیه وتحلیل
.ابتدا نقشه های زمین شناسی ۱:۲۵۰۰۰۰و ۱:۱۰۰۰۰۰ دشت کبودرآهنگ مورد بررسی قرار گرفتند . در این نقشه ها گسل های منطقه شناسایی شدند. چراکه یکی از فرضیه ها تاثیر گسل در ایجاد فروچاله ها است. با نرم افزار ۱۰ArcGIS برا ی مشخص کردن تاثیر گسل Buffer زده شد و مشخص شد در Buffer 4000متر تعداد ۱۱ فروچاله در محدوده Buffer قرار گرفتند ولی با توجه به فاصله زیاد فروچاله از گسل نمی­ توان تاثیر گسل را مشخص کرد بنابراین نتایج بررسی های اکتشافی سازمان زمین شناسی همدان مورد توجه قرارگرفته و با بهره گرفتن از اطلاعات این سازمان مشخص شده که بستر منطقه به دلیل تاثیر تکتونیک گسل دچار درزوشکاف شده است و با توجه به گسل های منطقه ، رخداد فروچاله توجیه شده است. سپس به بررسی افت سطح آب زیرزمینی پرداخته شد و برای این کار تخلیه سالانه چاه های عمیق ونیمه عمیق منطقه در نظر گرفته شد طوری که ساعت کارکرد سالانه چاه ها در میزان دبی ضرب شد تا میزان تخلیه به دست آمد و با بهره گرفتن از نرم افزار۱۰ ArcGISیک پهنه بندی انجام شد. پهنه بندی مورد نظر با بهره گرفتن از روش کریجینگ انجام شد . در این روش برای پهنه بندی از نقشه های پیش بینی این روش استفاده شد .سپس به شبکه بندی ۵*۵ پرداخته شد و مشخص گردید که در هر شبکه چه مقدار تخلیه وجود دارد . بعد از اینکه نقشه پهنه بندی تخلیه ترسیم شد با بهره گرفتن از این روش به ترسیم نقشه افت سطح آب زیرزمینی پرداخته شد. برای ترسیم این نقشه ها ابتدا از داده چاه های پیزومتری منطقه استفاده شد با توجه به ارتفاع این نقاط چاه از سطح دریا مقدار ارتفاع را از مقدار مشاهده شده برای ماه شهریور کم نموده تا ارتفاع سطح آب زیرزمینی از سطح دریا مشخص شود .سپس با روش کریجینگ دوباره پهنه بندی انجام شد و خروجی نقشه­ها به صورت خطوط تراز بود برای ترسیم نقشه هم تراز آب زیرزمینی از دوره ده ساله ۱۳۸۰-۱۳۹۰ استفاده شد و با بهره گرفتن از داده شهریور سال ۸۰ و ۹۰ نقشه تراز رسم شد و این دونقشه باهم مقایسه گردید و میزان افت سطح آب زیرزمینی مشخص شد. .
فصل دوم
مبانی نظری
مقدمه
اصطلاح کارست با اشکال پیچیده زمین­ شناسی و خصوصیات هیدروژئومورفولوژیکی شناخته شده است. کارستی شدن واکنشی به سنگ­های انحلال پذیر شامل سنگ آهک ، دولومیت، ژیپس ، هالیت و کنگلومرا است. قابلیت انحلال سنگ و فرایندهای گوناگون زمین­ شناسی در طول زمان شماری پدیده و چشم انداز ایجاد می­ کند که ویژگی­های منحصر به فرد دارند و اصطلاح کارست معرف این نواحی است. این یک تعریف مختصر از کلمه کارست است چرا که کارست نتیجه فرایندهایی است که در سنگ های گوناگون و شرایط آب و هوایی ولایه­های زمین شناسی متنوع اتفاق می­افتد[۳۱].
۲-۱ اشکال کارستی
نتیجه کارستی شدن ایجاد یک مورفولوژی یا زمین ریخت شناسی ویژه است که مناطق کارستی را از نواحی غیر کارستی جدا می­ کند. پدیده ­های ژئومورفولوژی کارست که در مناطق کارستی معمول هستند، عبارتند از:
۲-۱-۱ کارن­ها
کارن یک اصطلاح آلمانی است که شامل گروهی از اشکال انحلالی کوچک مقیاس می­ شود که درسطح سنگ آهک و دولومیت در روی زمین و یا در داخل غارها ایجاد می­شوند. کلمه فرانسوی لاپیس^[۱۲] و کلمه اسپانیایی لاپیز^[۱۳] به همان معنی­ هستند[۳۲]. کارن­ها در سنگ آهک­ها ۲تا۴ متر عمق و ۰.۱تا۱ متر هم عرض دارند. در مواردی، عمق آنها به ۵ متر هم می­رسد. این اشکال وقتی که در امتداد درز و شکاف­ها شکل می­گیرند، کارن شکافی نامیده می­شوند. اغلب موارد الگوی مورب دارند که تشکیل یک شبکه شطرنجی را می­دهد.آنها در نوع خود بسیار کمیاب و با ابعاد کوچک هستند[۳۱]
۲-۱-۲دره­های خشک
دره­های خشک بیشتر شبیه به دره­های رودخانه­ای هستند که سطح کانال آنها در کف کم است. آنها در سنگ­های مختلف شکل می­گیرند و البته در مناطق کارستی چشم­اندازی عموما غالب هستند. دره­های خشک در رودخانه­های جاری با سنگ­ کف ناتراوا در مناطق کارستی شکل می­گیرند،البته شکل اولیه آنها در سطح زمین قابل ردیابی است.بسیاری از دره­های خشک کم­عمق هستند ومانند یک حوضه­ی کاسه مانند گسترده می­شوند.دره­های خشک کوچکتر در بالادست دره­های خشک بزرگتر ودره­ی رودخانه­های دائمی ایجاد می­شوند. وقتی که پوشش ناتراوای سطحی به کمک فرسایش برداشته می­ شود جریان رودخانه با کمک انحلال در سنگ آهک کم مقاومت رسوخ می­ کند، پس از این طریق آب رودخانه خود را به شبکه زیرزمینی می­رساند و دره­های معلقی شکل می­گیرد که در مناطق کارستی بسیارند[۳۲] دره­های خشک جریان­های دائمی یا موقتی هم ندارند.در اصل این دره­ها با کمک انحلال و در طی فرایند کارستی شدن شکل می­گیرد. ترکیب لیتولوژی و فعالیت­های تکتونیکی نقش مهمی در تشکیل دره­های خشک دارند . دره­های فعال در جایی که سنگ­های کربناته با بالا آمدن در نتیجه فعالیت تکتونیکی به دره­ی خشک تبدیل می­شوند. تشکیل آنها مستقیما با پیشرفت مراحل کارستی شدن مرتبط است. به این ترتیب که طی فرایند کارستی شدن اب به طور فعال از میان سنگ های انحلال پذیر دارای مقاومت کم عبور کرده و دره­­ی خشک شکل می­گیرد. لیتولوژی و فعالیت تکتونیکی نقش عمده­ای در تشکیل دره­های خشک دارد. به صورتی که دره­های فعال (دارای جریان آب) می ­تواند در اثر بالا آمدن تبدیل به دره­های خشک شوند[۳۱].
۲-۱-۳ چاه­های کارستی
چاه­های کارستی یا ژاماس که یاماس هم گفته می­ شود، چاه­های عمودی یا نیمه عمودی هستند که با سطح زمین در ارتباط­اند. آنها در مناطق دارای سیستم درزه­های عمودی واقع هستند و با پیشرفت مراحل کارستی شدن توسعه یافته و بزرگ می­شوند. معمولا می­توان آنها را در امتداد گسل ­ها پیدا کرد. قطر این چاه­های عمودی به ۱۰ متر هم می­سد. توسعه عمقی آنها زیاد بوده و تا عمق ۶۵۸متر هم گزارش شده ­اند. در منطقه کارست­های دیناریک در کشور بوسنی هرزگوئین یاماس­ها رایج­ترین پدیده ژئومورفولوژیکی کارست هستند[۳].
۲-۱-۴ غارها
غار­ها اشکال کارستی هستند که کمتر از یاماس­ها متداول­اند. غار در واقع یک تونل یا راهرو زیرزمینی است که به صورت افقی یا با مجرای دارای شیب ملایم توسط یک دهانه و یا بیشتر با سطح زمین ارتباط دارد. در غارها و سایر مجاری کارستی لایه ­ها اغلب توسط گسل و یا درزه­ها قطع شده ­اند. طول آنها متفاوت بوده و دارای سیستم­های طولانی از مجاری انحلالی هستند[۳]
۲-۱-۵پولیه یا پولژه
پولیه یک دشت بزرگ، معمولا دارای شکل کشیده، به صورت چاله­ای بسته با کف مسطح است. پولیه دارای اسامی محلی زیادی شامل پلانس^[۱۴] در ایالتی در فرانسه، وانس^[۱۵] در مالزی و بوجوس^[۱۶] در کوبا است. رودخانه­های فصلی یا دائمی که به داخل پولیه وارد می­شوند، آن را به دریاچه­ای تبدیل می­ کنند، با توجه به سیستم درزو شکاف و چاه­های مکنده یا پونور آب دریاچه اگرچه با سرعت کمتر ولی تخلیه می­ شود[۳۲] در مناطق کارستی پولیه به اراضی فرورفته­ای اطلاق می­ شود که کف آن تقریبا مسطح است. این فرورفتگی­ها عموما در امتداد خطواره­های تکتونیکی منطقه قرار دارند و ابعاد آنها متفاوت می­باشد قطر چنین فرورفتگی­هایی به ۶۰ کلیومتر هم می­رسد. کف آنها اغلب توسط آبرفت­ها پوشیده شده است[۳]
۲-۱-۶ دشت کارستی
دشت تقریبا افقی در سنگ­های کارستی می­باشد که ممکن است پاره­ای از ساختمان­های زمین­ شناسی را قطع کرده باشد[۳].نواحی بزرگ سطحی هستند که اساسا از سنگ­های آهکی با پوششی از رسوبات ناپیوسته تشکیل شده است[۳۳].
۲-۱-۷ طاق طبیعی
طاق­ها یا پل­های طبیعی به کمک فرسایش ایجاد می­شوند و در مناطق کارستی نسبت به جاهای بیشتر یافت می­شوند. در مناطق کارستی سه مکانیسم برای تشکیل این طاق­های طبیعی وجود دارد. اول، یک رودخانه ممکن است در مسیر خود از یک نوار باریک سنگ آهکی عبور کند و آن را قطع کند.دوم، سقف یک غار ممکن است تا جایی ریزش کند تا اینکه پایدار شود. سوم، رودخانه­ها ممکن است تغییر مسیر دهند.این اتفاقات درجایی است که یک یا هر دو طرف دیواره­ی غار مئاندری توسط رودخانه­ای مورد تهاجم قرار گیرد[۳۲].
۲-۱-۸ پنجره­های کارستی
قابلیت انحلال سنگ­های آهکی و نیز وجود سیمان انحلال پذیر در ماسه­ سنگ­ها حفراتی ایجاد می­ کند که موجب تشکیل پنجره­های کارستی خواهد شد[۳].
۲-۱-۹ پونورها یا چاه­های مکنده
پونورها یا چاه­های مکنده یکی از اشکال تیپیک در مناطق کارستی است و نقاط مهم هیدروژئولوژیکی و ژئوتکنیکی هستند. مشکلات مخازن آبی و سدها در ارتباط با انواع مختلف پونورها است. توسعه پونورها در ارتباط با سیستم درزه­ها، گسل­ها، فعالیت شیمیایی و مکانیکی آب در بسترسنگ آهکی است . پونورها چاه­هایی عمودی هستند و اغلب در محیط پولیه­ها و ساحل رودخانه­هایافت می­شوند و دارای ارتباط مستقیم و همزمان با سطح زمین وسیستم زهکشی زیرزمینی هستند. پونورها سیستم آب زیرزمینی را نیز تقویت می­ کنند[۳۱]
۲-۲فروچاله­ها
فروچاله­ها که به آبفروچاله نیز موسوم هستندو در بعضی موارد دولین هم نامیده می­­شوند، در نتیجه فعالیت شیمیایی آب تشکیل می­شوند. در سنگ­های آهکی، در محل­هایی که دو گسل یا 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 در اثر اعمال بار حاصل از وزن مواد بالایی و بالاخره جریان یافتن آب به درون آنهاست. تعداد فروچاله­ها با توجه به شرایط زمین­ شناسی، توپوگرافی و نیز میزان کارستی شدن متغیر است.فروچاله­ها به اشکال گوناگون از جمله قیفی شکل، به صورت چاه عمودی و نیز گودی های دراز دیده می­شوند.عمق آنها ممکن است زیاد باشد و به چندین ۱۰۰ متر برسد. گاهی ضخامت مواد نهشته شده در فروچاله به ۱۵۰ متر می­رسد که شامل قطعات سنگی، ریگ، ماسه، سیلت و رس است[۳].
۲-۲-۱طبقه بندی فروچاله­ها
فروچاله­ها به وسیله گروهی از فرایند­های داخلی توسعه می­­یابند، که این فرایند شامل انحلال سنگ­بستر، ریزش سنگ، آب­شویی خاک به سمت داخل زمین و ریزش خاک است. یک یا چندتا از این فرآیندها یک فروچاله ایجاد می­ کند. طبقه بندی اصلی از فروچاله­ها دارای شش نوع اصلی است که هرکدام با توجه به فرایند غالب توسعه می­یابند، مهمترین مشخصات آنها در جدول زیر آمده است[۲]
جدول۱.۲شش نوع فروچاله،با نیمرخ عرضی و پارامترهایی برای هر نوع؛[۲۲]

انحلال سطحی پایین رونده
سنگ­ آهک، دولومیت، ژیپس، نمک
لندفرم­های پایدار که بیشتر از ۲۰۰۰۰هزار سال برای تشکیل لازم دارند.
بیشتر از ۱۰۰۰ متر عرض و ۱۰۰متر عمق