پژوهش های ژئومورفولوژی کمی

ژئودایورسیتی علمی است که با شناسایی و معرفی تنوع های محیطی و بستر زمین به برنامه ریزی، مدیریت و حفاظت از طبیعت می پردازد و باعث ماندگاری ارزش های درونی، علمی و زیبایی شناختی محیط زیست می شود. حوضه سد کرج یک منطقه طبیعی است که از ژئودایورسیتی فوق العاده ای برخوردار است و با توجه به وسعت زیاد و لندفرم ها و عوارض طبیعی متعددی از لحاظ علمی و اکوتورسیم مورد توجه می باشد. پژوهش اخیرمیزان ژئودایورسیتی و گوناگونی ژئوسایت ها در حوضه بالا دست سد کرج را با هدف مدیریت محیط مورد بررسی قرار داده است. برای دستیابی به این هدف از داده های مستخرج از تصاویر لندست 8 ، داده های ارتفاعی ASTGTM و مشاهدات میدانی بهره برده شده است. روش تحقیق مبتنی بر بکاربردن شاخص های ژئودایورستی PR (Patch Richness)، SHDI (Shannons’s Diversity Index) و SIEI (Simpson’s Evenness Index) و استفاده از روش گونه شناسی بوده است. در روش گونه شناسی ژئوسایتها از نظر داشتن ارزش ذاتی، شاخص بودن در ژئودایورسیتی و ابعاد زمین شناسی مورد شناسایی و ارزیابی قرار گرفته است. تمامی مراحل محاسبات، تجزیه و تحلیل شاخص ها، رسم نمودار آماری شاخص ها و استخراج نقشه های مورد نظر با استفاده از نرم افزارهای SPSS، FRAGSTATS و ArcGIS انجام گردیده است. نتایج حاصله از شاخص ها بیانگر این موضوع بود که حوضه سد کرج از ژئودایورسیتی بالایی برخوردار است و رابطه نزدیکی با لندفرم ها دارد.

جریان آب و انتقال رسوب در رودخانه ها در ارتباط با سایر عوامل محیطی بیشترین تأثیر را بر دینامیک مورفولوژیکی رود دارد. تغییرات در الگو، نیمرخ عرضی و طولی رود می تواند نقش مهمی در پهنه بندی و تهیه نقشه خطر سیل داشته باشد. هدف از این تحقیق، طبقه بندی پویایی مورفولوژیکی رود و بررسی ارتباط آن با متغیرهای محیطی است. از این رو، هشت بازه از رودخانه بابل رود (استان مازندران) در منطقه پایکوهی و جلگه ای با استفاده از شاخص پویایی مورفولوژیکی (MDI) مورد مطالعه قرار گرفتند. این بازه ها از نظر محدودیت در طبقه نسبتاً محدود قرار گرفته اند. روش MDI بخشی از چارچوب IDRAIM است که سه گروه از شاخص ها شامل مورفولوژی و فرایندها، شاخص های مصنوعی و تعدیل رود را مورد ارزیابی قرار می دهد. مقدار MDI در منطقه مورد مطالعه از 0.64 در بازه های بالادست تا 0.14 در بازه های پایین دست متغیر بوده است که نشان دهنده کاهش دینامیک مورفولوژیکی رود از بالادست به سمت پایین دست رود است. نقشه های ژئومورفولوژی رود و مقادیر MDI بالا در بازه های 1 تا 4 نشان دهنده پویایی مورفولوژیکی زیاد آنها است. عرض فعال رودخانه و درجه محدودیت رود به ترتیب ضریب همبستگی 0.92- و 0.78- با شاخص MDI داشته اند که نشان می دهد با افزایش هریک از این دو متغیر دینامیک مورفولوژیکی رود کاهش یافته است. متغیرهای ارتفاع، شیب و شاخص محدودیت کانال هم به ترتیب ضریب های همبستگی 0.68، 0.62 و 0.78 با مقدار MDI داشته اند که بیانگر افزایش دینامیک مورفولوژیکی کانال با افزایش این متغیرها بوده است.

یکی از روشهای کمی و تجربی در بررسی روابط اشکال مربوط به شبکه زهکشی و هیدروگراف استفاده از بعد فراکتال است هدف یافتن روابطی برای زمان تمرکز بر اساس بعد فراکتال با تولید هیدروگراف واحد مثلثی فراکتالی در زیر حوضه های رودخانه کلان ملایر است . بر این اساس، تمام زیر حوضه ها و آبراهه های حوضه با استفاده از نرم افزار GIS ARC تفکیک و با الگوریتم شمارش جعبه ای آنالیز و پردازش تصویر شدند. سپس با برازش منحنی بعد فراکتال حوضه با زمان تمرکز محاسباتی به روش کرپیچ ، زمان تمرکز جدید با توجه به بعد فراکتال به دست آمد. در نهایت با استفاده از زمان تمرکز جدید هیدروگراف واحد مثلثی فراکتالی تولید و مقایسه شدند بررسی و مقایسه هیدروگراف واحد NRCS و هیدروگراف واحد فراکتالی در زیر حوضه های 8 گانه حوضه سد کلان نشان می دهد که به جز زیر حوضه هایی که رده آبراهه پایینی دارند، مانند زیر حوضه (B ) و (E ) به ترتیب با مقدار RMSE 98/0 و 96/0 و در صد خطای دبی پیک 83/33 و 48/17 هیدروگراف ها انطباق خوبی با هم دارند. به صورتی که در برخی زیر حوضه ها نمودار ها ی بعد فراکتال و هیدروگراف NRCS کاملأ منطبق بوده و بین بعد فراکتال و هیدروگراف NRCS و مشاهداتی تطابق قابل قبولی وجود دارد . نتایج نشان می دهد که هر چه اختلاف ارتفاع حوضه بیشتر باشد تطابق هیدروگراف واحد NRCS و هیدروگراف واحد مثلثی کمتر است بررسی ها نشان می دهد که هیدروگراف های فراکتال در تمام زیر حوضه ها زمان تمرکز را نسبت به شبکه هیدروگرافی اصلاح نموده است . پیشنهاد می شود که هیدروگراف واحد فراکتالی با سایر پارامتر های هیدروژئومورفولوژیکی مانند ضریب شکل حوضه ، انجام و با هیدروگراف HEC–HMS بررسی شود.

فرسایش خندقی از انواع فرسایش آبی است که رخداد و گسترش آن موجب تغییرات بارز در منظر زمین و پسرفت اراضی و تخریب محیط زیست می شود. این نوع فرسایش با توجه به ابعاد نسبتا وسیع، توسعه سریع و تولید رسوب، سبب تخریب گسترده اراضی می گردد. برای کنترل این پدیده شناخت مکان هایی که مستعد ایجاد این نوع فرسایش هستند، بسیار مهم می باشد. با توجه به اهمیت موضوع هدف از این مطالعه تعیین مناطق مستعد فرسایش خندقی شهر مهر در جنوب استان فارس با استفاده از توابع عضویت فازی و مدل تحلیل سلسله مراتبی می باشد. برای این منظور ابتدا با استفاده از توابع عضویت، نقشه های فازی برای هر یک از پارامترها تهیه شد. در ادامه با استفاده از روش AHP وزن هر یک از پارامترها به منظور تهیه نقشه نهایی مناطق مستعد فرسایش خندقی تعیین شد. نتایج حاصل از روش فازی و AHP نشان داد که مناطق واقع در مرکز (حدود 15 درصد) دارای حساسیت بیشتری نسبت به فرسایش خندقی می باشند. در انتها برای اعتبار سنجی مدل از منحنی ROC استفاده شد. نتایج نشان داد که در مناطقی که مستعد فرسایش خندقی هستند خندق های بزرگی در منطقه دیده شده است. و مقادیر AUC نزدیک به 85 بدست آمد که نشان دهنده دقت بالای مدل برای پیش بینی نواحی مستعد فرسایش خندقی می باشد.

هدف این پژوهش، بررسی تاثیر ویژگی های خاک و آستانه توپوگرافی بر فرسایش خندقی درحوضه آبخیز رودخانه شور (شهرستان مهر) بوده است. بدین منظور، 15 خندق به صورت تصادفی برای نمونه برداری و مورفومتری انتخاب شد. سپس با استفاده از تحلیل خوشه ا ی، خندق ها بر اساس ویژگی های ژئومتری به روش Ward و مقیاس مجذور فاصله اقلیدسی خوشه بندی شدند. از رگرسیون چند متغیره برای نمایش تاثیر ویژگی های خاک استفاده شد. همچنین برخی ویژگی های خندق ها نظیر شیب متوسط و مساحت حوضه آبخیز راس خندق ها به وسیله نرم افزار Arc-GIS بر روی نقشه های توپوگرافی مشخص شد. با توجه به نتایج تحلیل خوشه ا ی، خندق ها در سه گروه طبقه بندی شدند و برای آنالیزهای آماری از گروه یک استفاده شد. نتایج نشان داد در گسترش طولی و سطح مقطع خندق ها به ترتیب میزان ماسه (299/9) (162/7)، نسبت جذب سدیم(967/7) (769/5) و مواد خنثی شونده (185/6) (240/5) ضریب تاثیر بیشتری در ایجاد و گسترش خندق داشته اند. این در حالی است که وجود مواد آلی به ترتیب با مقادیر (058/3-) (390/-) و پتاسیم (410/-) (030/-) مانع از گسترش فرسایش خندقی در منطقه می گردد. با توجه به نتایج فرمول آستانه توپوگرافی منطقه (S=6759.756A^(-.556)) فرآیند رواناب سطحی به عنوان فرآیند غالب هیدرولوژیکی موثر بر گسترش فرسایش خندق ها شناخته شد. این نتایج نشان دهنده ی تاثیر نوع سازند زمین شناسی (نسبت جذب سدیم، مواد خنثی شونده و ماسه) و ویژگی های حوضه آبخیز راس خندق در تولید رسوب ناشی از فرسایش خندقی است که برآیند این عوامل موجب گسترش طولی و سطح مقطع خندق ها در منطقه مورد مطالعه می گردد.

هدف اصلی در این پژوهش بررسی تأثیر نوزمینساخت بر توالی لندفرم های کوهستانی و پایکوهی ناحیه دامغان با استفاده از تغییرات شیب و واکنش فرسایشی – برشی رودهای جاری بر سطح این لندفرم ها به عنوان یکی از عوامل کلیدی تحول چشم اندازها است. در این راستا ابتدا نقشه شیب آبراهه ها و نقشه توان برشی رود منطقه با توجه به پارامترهای تأثیرگذار شامل شیب رودخانه، مساحت حوضه زهکشی، نرخ تندی و بازده فرسایشی رود تهیه شد و سپس نیمرخ طولی برگرفته شده از این نقشه ها از شمال به جنوب منطقه با توجه به عوارض و لندفرم های برجسته ای که در ناحیه وجود دارد، ترسیم و مقایسه شد. از تحلیل نیمرخ های طولی برگرفته شده از نقشه شیب رود و توان برشی رودخانه می توان به این نتیجه رسید که این روش در شناسایی توالی لندفرم های متأثر از فرآیندهای زمینساختی، کاربرد زیادی دارد. هر جا که فعالیت گسل ها به شکل تراکششی منجر به ایجاد نواحی کم ارتفاع و فروافتاده شده است مانند حوضه واچاکیده آستانه، نرخ برش رود در برابر کاهش میزان شیب کانال، کاهش داشته است. در این حوضه نرخ برش رود 59/2 میلی متر در سال در برابر شیب کانال: 46/4 درصد می باشد.اما هر جا فعالیت گسل ها منجر به افزایش ارتفاعات و برآمدگی ها شده است، مانند خم گرفتاری ارتفاعات کرکسی، مجموعه راندگی ارتفاعات سفیدرشته کوه و یا فوربرگ های سربرآورده از میان رسوبات بادبزن های آبرفتی، نرخ برش رود در برابر افزایش شیب کانال، بالا رفته است. برای مثال در ارتفاعات کرکسی نرخ برش رود 12/10 میلی متر درسال در برابر شیب کانال 10/11 درصد می باشد.

هدف از پژوهش حاضر، مدل سازی و پهنه بندی حساسیت زمین لغزش در حوزه آبخیز کلات، واقع در استان خراسان رضوی میباشد. بدین منظور، از سه مدل داده کاوی ماشین بردار پشتیبان(SVM)، تابع شواهد قطعی(EBF) و شواهد وزنی(WOE) به لحاظ الگوریتم محاسباتی توانمند در زمینه ارزیابی فرایند زمین لغزش استفاده شد. ابتدا 36 زمین لغزش با استفاده از تصاویر ماهواره ای لندست و گوگل ارتث شناسایی شدند. سپس این نقاط به طور تصادفی به منظور تهیه مدل و اعتبار سنجی به ترتیب به دو گروه آموزش 70 درصد و اعتبار سنجی 30 درصد تقسیم شدند. 17 لایه اطلاعاتی شامل ارتفاع، جهت شیب، شیب، فاصله از گسل، تراکم آبراهه، فاصله از رودخانه، خاک، کاربری اراضی، فاصله از جاده، شاخص پوشش گیاهی NDVI، زمین شناسی، انحنا شیب، تیپ اراضی، پروفیل عرضی دامنه، پروفیل طولی دامنه، شاخص توان آبراهه(SPI) و شاخص رطوبت توپوگرافی(TWI) برای پهنه-بندی پتانسیل خطر زمین لغزش در نظر گرفته شدند. به منظور ارزیابی نتایج مدل ها، از مقدار مساحت زیر منحنی تشخیص عملکرد نسبی(ROC) در فرایند مدل سازی استفاده شد. برطبق نتایج این پژوهش، متغیرهای زمین شناسی، ارتفاع، شیب، خاک شناسی و کاربری اراضی به عنوان مهمترین عوامل وقوع زمین لغزش در نظر گرفته شدند. نتایج تحلیل منحنی ویژگی عملگر نسبی نشان داد که مدل های SVM، EBF و WOEبه ترتیب دارای مقدار AUC 897/0، 901/0و 878/ 0 هستند. اما در مقایسه سه مدل آماری، مدل EBF نسبت به دو مدل دیگر دارای بیشترین مقدار AUC بوده و بهترین مدل برای پیش بینی مکانی خطر زمین لغزش در منطقه پژوهش است.

تغییرات ارتفاعی رخداده در سطح زمین که غالباً به صورت فرونشست و گاهی بالا آمدگی ظاهر می شود، به عنوان یک مخاطرات خاموش ولی جدی در محدوده شهرها به حساب می آید. در پژوهش حاضر با استفاده از روش سری زمانی SBAS در بازه زمانی 2014 تا 2021 در محدوده کلان شهر کرج با انتخاب 25 تصویر Sentinel-1 با فاصله زمانی و مکانی مناسب، متوسط سرعت فرونشست و برخاستگی زمین در محدوده مورد مطالعه برآورد شد. نتایج آنالیز سری زمانی تصاویر تداخل سنجی نشان می دهد در کلان شهر کرج مقدار تغییرات سطح زمین بین 145- تا 15+ میلی متر بوده است و مناطق دارای فرونشست در بخش شمال غربی منطقه مورد مطالعه یعنی مهرشهر می باشد که بین 100 تا 145 میلی متر فرونشست را ثبت کرده است. برای تعیین عوامل اصلی این رخداد، منطقه مهرشهر به طور دقیق تری از نظر بهره برداری از معادن، فعالیت تکتونیکی، کاربری زمین از نظر ساخت بنا و سازه های عظیم و در نهایت تغییرات سطح تراز آب های زیرزمینی مورد بررسی قرار گرفت که نتایج نشان داد تنها تغییرات تراز آب زیرزمینی در منطقه روند متناظری با رخداد فرونشست در منطقه مهرشهر دارد . برای بررسی علل و عوامل روند کاهشی سطح تراز آب های زیرزمینی ، بارش منطقه نیز طی 6 سال گذشته مورد بررسی قرار گرفت که نتایج نشان از کاهش بارش میانگین در این دوره زمانی دارد که می تواند در کنار برداشت آب زیرزمینی حتی با حفظ روند ثابت، آثار نامطلوبی بر تغذیه آب های زیرزمینی و در نهایت رخداد فرونشست برجای گذارد.

بروز پدیده زمین لغزش می تواند ناشی از عوامل متعدد زمین شناسی، ژئومورفولوژیکی، هیدرولوژیکی، بیولوژیکی و انسانی باشد. باوجوداین، نقش اساسی در شروع زمین لغزش را عمدتاً عاملی ماشه ای ایفا می کند. بارندگی، به عنوان متداول ترین عامل ماشه ای وقوع زمین لغزش ها شناخته شده است. هدف این تحقیق تعیین بارش بحرانی در وقوع لغزش های کم عمق منطقه ی جوانرود با استفاده از مدل فرایند محور ( فیزیک پایه) Talebi 2008 می باشد این مدل با درنظرگرفتن پلان دامنه (همگرا، واگرا و موازی)، پروفیل طولی دامنه (محدب، مقعر، مستقیم)، هیدرولوژی زیرسطحی همراه با ویژگی های مکانیکی خاک، ضریب پایداری دامنه ها را مورد تجزیه وتحلیل قرار می دهد. آنگاه با توجه به ضریب پایداری محاسبه شده به تعیین بارش بحرانی برای دامنه های مطالعاتی پرداخته می شود. برای دستیابی به هدف موردنظر، 12 دامنه شامل 7 دامنه لغزشی و 5 دامنه فاقد لغزش به عنوان نمونه مطالعاتی در منطقه جوانرود انتخاب شدند و سپس تمامی متغیرهای تحلیل پایداری شیب با استفاده از مطالعات میدانی، آزمایشگاهی و تجزیه وتحلیل توپوگرافی دامنه ها استخراج شد و ضریب پایداری برای هر دامنه محاسبه گردید. سپس با استفاده از روش معکوس کاهش ضریب اطمینان تا حد ناپایداری یک به تعیین بارش بحرانی برای دامنه های مطالعاتی پرداخته شد. نتایج حاصل از میزان ضریب پایداری به دست آمده و بارش های بحرانی دامنه های مطالعاتی حاکی از کارایی مناسب این مدل ها جهت تعیین بارش بحرانی می باشد. به طوری که در منطقه جوانرود دامنه های مستعد لغزش برای ناپایدار شدن، بارش بحرانی کمتری نسبت به دامنه های پایدار نیازمندند. مطابق محاسبات به دست آمده میزان بارش بحرانی برای دامنه های ناپایدار کمتر از 50 میلی متر و برای دامنه های پایدار بیش از 100 میلی متر در روز می باشد.

شناسایی لندفرم ها از مطالعات پایه ای در دانش ژئومورفولوژی است. اهمیّت شناسایی لندفرم ها به علت کاربرد آن ها در انواع برنامه ریزی های روستایی و شهری، برنامه ریزی آمایش و توریسم است. روش های چشمی در انتخاب بهترین ترکیب های باندی برای شناسایی لندفرم ها هم وقت گیر است و هم به علت ذهنیت گرایی و اعمال سلیقه های شخصی از دقت کافی در تشخیص حدود مرزی لندفرم ها و گاهاً نوع لندفرم ها برخوردار نیست. حل این مسئله از طریق کنکاش های رقومی در متن تصاویر قابل بررسی است. در این تحقیق از روش ترکیب آماری برای معرفی انواع حالات مختلف ترکیبات باندهای انعکاسی و از روش شاخص ترکیب بهینه باندی جهت انتخاب بهترین ترکیب باندی باهدف آشکارسازی لندفرم های کلان حوضه یزد اردکان در متن تصاویر سنجنده ETM+لندست از سری نسل هفتم استفاده شده است. نتایج حاصل از به کارگیری شاخص بهینه باندی در آشکارسازی لندفرم های کلان حوضه یزد اردکان نشان داده است که بهترین ترکیب باندی از بین بیست ترکیب مختلف باندهای طیفی سنجنده ETM+، ترکیب دو سه چهار با مقدار آماری 54.01 و نیز ترکیب یک دو چهار با مقدار آماری 54.02 است، به طوری که انواع دشت سرهای پخش سیلاب، اراضی مرتفع، اراضی کم ارتفاع و کویر یا شوره زارها و همچنین پدیمنت ها شناسایی شده اند.