جغرافیا و مخاطرات محیطی

یکی از مخاطراتی که در سال های اخیر در بسیاری از مناطق رخ داده، مخاطرات ناشی از فرونشست است. فرونشست زمین در مقایسه با دیگر مخاطرات، خسارات جانی کمتری دارد و پیامدهای سوء برجای مانده از آن به طور مستقیم بر توسعه انسانی، صنعتی، کشاورزی و عمرانی تأثیرگذار خواهد بود. اهمیت نگرش به این مسأله با دانستن این نکته که بیشترین عوارض زیان بار ناشی از آن جبران ناپذیر است، مشخص می گردد. این تحقیق، علی رغم تحقیقات فرونشست زمین در کشورمان، رویکردی متفاوت نسبت به موضوع مورد نظر داشته، در چارچوب تحقیقات علم سنجی به ارائه شناخت جامع از تحقیقات جهانی در موضوع مورد نظر پرداخته است. جمع آوری اطلاعات به صورت اسنادی و از پایگاه علمی اسکوپوس (2022- 1965) به دست آمد. بیشترین تحقیقات علمی در موضوع فرونشست زمین برای کشورهای آمریکا و چین بوده و کشورمان نیز تحقیقات قابل توجهی انجام داده است. مهم ترین عوامل تشدیدکننده برای وقوع مخاطره شامل بهره برداری از آب های زیرزمینی و برداشت مواد معدنی بوده که در بیشتر تحقیقات بدان تأکید شده است. در سوی دیگر پیدایش فناوری های علمی نیز در طول سال های گذشته، ابعاد گسترده تری در تحقیقات فرونشست زمین پیدا کرده که اکنون استفاده از آن بیشتر برای پیش بینی مخاطره بوده است. به طورکلی تمرکز بیشتر تحقیقات در مخاطره فرونشست زمین بر روی استفاده از روش ها و مدل ها بوده و در تحقیقات تأثیر و پیامدهای آن بر جنبه های زندگی انسان ها مورد توجه قرار نگرفته است. تردیدی نیست انجام این تحقیقات می تواند به کاهش و مدیریت پیامدهای منفی فرونشست زمین کمک نماید.

در این تحقیق برای اولین بار به منظور خودکار سازی فرآیند پردازش و تحلیل فرونشست دشت مرند از تصاویر ماهواره ای راداری سنتینل-1 توسط پکیج SNAP2StaMPS استفاده شده است. در سال های اخیر توسعه ناهمگون اراضی کشاورزی و برداشت بی رویه از آب های زیرزمینی دشت مرند در استان آذربایجان شرقی موجب بروز پدید فرونشست زمین در سطح این دشت شده است. لوله زایی میله چاه های منطقه، شکاف های افقی در سطح این دشت، حکایت از رخداد فرونشست سطح زمین دارد. در این تحقیق برای تعیین نرخ جابجایی در جهت خط دید ماهواره، از الگوریتم پردازشی تداخل سنجی خودکار بین نرم افزار SNAP و StaMPS استفاده شد. نتایج فن تداخل سنجی PSI بروی 133 تصویر سنتینل-1 در مدار Descending ماهواره Sentinel-1، حاکی از نرخ جابجایی سالانه زمین برای دشت مرند از سال های 2016، 2017، 2018، 2019 و 2020 به ترتیب 7/13-، 12-، 2/15-،3/12 – و 1/13 سانتی متر دارد. جهت صحت سنجی نتایج، مقایسه میزان فرونشست حاصل از پردازش تداخل سنجی با میزان افت سطح آب های زیرزمینی در محدوده مطالعاتی از طریق روش تحلیل هیدروگراف واحد انجام شد. نتایج نشان می دهد که میزان افت سطح آب و نتایج حاصل از تحلیل هیدروگراف چاه های مشاهده ای منطقه، با نتایج حاصل نقشه های سری زمانی حاصل از تداخل سنجی تطابق دارند؛ بنابراین، از روش خودکار ارائه شده در این پژوهش می توان جهت پایش فرونشست زمین استفاده کرد.

یکی از مخاطرات پیشروی دشت های کشور، مخاطره فرونشست است. پدیده فرونشست زمین به دلایل مختلف ازجمله برداشت بیش ازحد منابع آب زیرزمینی و تغییرات جوّی سبب بروز مشکلات و معضلات فراوان در زمین های کشاورزی، جاده ها، خطوط انتقال نیرو و انرژی شده است؛ ازاین رو پرداختن به علل و عوامل تأثیرگذار جهت کنترل و مدیریت خطر دارای اهمیت است. دشت اردبیل نیز به خاطر تغییرات اقلیمی و افت سطح آب های زیرزمینی در سال های اخیر یکی از مناطق مستعد جهت مخاطره فرونشست است. هدف تحقیق حاضر، پهنه بندی خطر فرونشست در این دشت است. در این مطالعه ابتدا، عوامل مؤثر جهت ایجاد فرونشست در دشت اردبیل (شیب، کاربری اراضی، لیتولوژی، فاصله از گسل، فاصله از آبراهه، افت سطح آب، فاصله ازشهر و روستا)، شناسایی شدند و سپس نسبت به تهیه لایه های اطلاعاتی در سامانه اطلاعات جغرافیایی اقدام گردید. در مرحله بعد وزن دهی عوامل موردبررسی، با استفاده از روش ANP و در محیط نرم افزار Super Decision انجام گردید و تحلیل و مدل سازی نهایی با استفاده از روش MABAC به عنوان یکی از روش های تصمیم گیری چند معیاره، انجام شد. درنهایت، نقشه حاصله در پنج رده با خطر بسیار کم تا خطر بسیار زیاد طبقه بندی گردید. با توجه به نتایج مطالعه، عوامل افت سطح آب، فاصله از رودخانه و لیتولوژی بیشترین ضریب وزنی را به خود اختصاص دادند. همچنین، نتایج مطالعه نشان داد؛ به ترتیب 29/244 و 59/370 کیلومتر مربع از مساحت این دشت، در طبقات بسیار پرخطر و پرخطر قرار دارند. درنهایت می توان اظهار داشت، نظر به توان بالای دشت اردبیل، از لحاظ رخداد فرونشست، بایستی اقدامات حفاظتی، مدیریتی در سطح دشت اردبیل مورد توجه مسئولان و دستگاه های ذیربط قرار گیرد.

فرونشست زمین یکی از مهم ترین مشکلات محیط زیستی است که بر کشاورزی و زیرساخت های شهری تأثیر می گذارد. لذا به منظور برنامه ریزی برای کاهش خطرات ناشی از فرونشست، شناسایی مناطق پرخطر و مستعد وقوع این پدیده در دشت های مختلف ایران ضروری است. هدف اصلی این تحقیق، حساسیت پذیری فرونشست زمین در آبخوان کاشان با استفاده از روش های دمپستر- شفر، وزن دهی شواهد، آنتروپی شانون و نسبت فراوانی است. برای انجام این تحقیق از 14 عامل مؤثر بر وقوع فرونشست شامل ارتفاع، شیب، جهت شیب، انحنای سطح، فاصله از آبراهه، فاصله از گسل، فاصله از جاده، لیتولوژی، کاربری اراضی، انحنای طولی و عرضی، تغییرات سطح ایستابی، فاصله از معدن و تراکم چاه در سطح آبخوان استفاده شد. آنگاه پس از تعیین 108 موقعیت فرونشست و نیز 108 موقعیت عدم فرونشست در سطح آبخوان، این نقاط به صورت تصادفی و به نسبت 30 و 70 درصد به ترتیب به عنوان داده های اعتبارسنجی و داده های آزمون طبقه بندی شدند و برای ارزیابی هرکدام از مدل ها از منحنی تشخیص عملکرد نسبی ( ROC ) استفاده شد. نتایج نشان داد که از بین روش های مورداستفاده بر اساس منحنی ROC و میزان AUC ، روش نسبت فراوانی (آموزش: 84/0 و اعتبارسنجی: 89/0) بهترین عملکرد را داشته است و به عنوان بهترین روش پیش بینی مناطق دارای حساسیت فرونشست در منطقه مطالعاتی معرفی می شود. روش های آنتروپی شانون، دمپستر- شفر و وزن دهی شواهد نیز به ترتیب در رتبه های بعدی قرار گرفتند. نتایج این تحقیق برای کاهش خسارات ناشی از وقوع فرونشست زمین و تعیین مناطق بالقوه فرونشست، قابل استفاده برای مدیران استانی خواهد بود.

فرونشست زمین یکی از مخاطرات مهم ژئومورفیک است که دارای حرکتی کُند بوده و در بلندمدت آثار مخربی برجای می گذارد. در این تحقیق به منظور تحلیل فضایی میزان جابجایی از داده های سنتینل A1 در بازه زمانی 3 ساله (2020- 2017) و روش تداخل سنجی راداری و نرم افزار (SNAP)، تغییرات سطح زمین را در بازه زمانی مذکور استخراج کرده ایم. همچنین مشاهدات میدانی برای صحت سنجی و بررسی نتایج تحقیق صورت گرفت. نتایج نشان داد که میزان فرونشست زمین از سال 2017 تا سال 2020 افزایش داشته است؛ به طوری که از 2.6 سانتی متر در سال 2017 به 7.8 سانتی متر در سال 2020 رسیده است. همچنین هیدروگراف معرف آب زیرزمینی در دشت مرکزی قاین نیز افت محسوسی داشته است؛ به طوری که میزان افت تراز آب در سطح دشت حدود 1.30 متر در طول 5 سال (از سال 2014 تا مارس 2020) بوده است؛ یعنی حدوداً سالی 26 سانتی متر افت سطح آب های زیرزمینی را داشته ایم. ضمن اینکه تحلیل خودهمبستگی فضایی و شاخص موران (0.984)، خوشه ای بودن رخداد فرونشست تحت تأثیر تغییرات سطح آب در منطقه موردمطالعه را تأیید کرد. نتایج همبستگی نیز نشان داد که بین عامل تغییرات تراز سطح آب و نرخ فرونشست زمین، همبستگی کمی وجود داشته (p= -0.138) که این ارتباط غیرمستقیم است؛ یعنی هر چه میزان برداشت آب زیرزمینی بیشتر باشد (یا سطح تراز آب کمتر شود)، میزان فرونشست نیز بیشتر می شود؛ اما با توجه به سطح معناداری (sig= 0.585) این ارتباط معنادار نیست.

وقوع پدیده فرونشست زمین و خطرات احتمالی آن در دشت های ایران به علت بروز بحران آب و خشکسالی، طی سالیان اخیر رشد چشمگیری داشته است . در این مطالعه به پهنه بندی خطر وقوع فرونشست در دشت هشتگرد پرداخته و نوزده معیار شامل میزان افت آب زیرزمینی، برداشت آب زیرزمینی، ضخامت آبخوان، ضخامت آبرفت، تغذیه آبخوان، تراکم چاه ها، تراکم زهکشی، عمق سطح آب زیرزمینی، نوع سازند زمین شناسی، عمق سنگ بستر، متوسط بارش سالانه، متوسط دمای سالانه، نوع اقلیم سرزمین، کاربری کشاورزی، کاربری شهری، کاربری صنعتی، فاصله از آبراهه ، فاصله از جاده و فاصله از گسل به عنوان عوامل مؤثر بر وقوع فرونشست منطقه انتخاب شدند. لایه های مذکور در سامانه اطلاعات جغرافیایی تهیه، بر اساس مدل بهترین- بدترین (BWM) وزن دهی و با استفاده از شاخص هم پوشانی وزین (WIO) نشان داد عوامل برداشت از آب زیرزمینی (219/0)، نوع سازند زمین شناسی (157/0)، افت سطح آب زیرزمینی (079/0) و عمق آب زیرزمینی (078/0) اهمیت بیشتری بر پتانسیل خطر فرونشست در منطقه موردمطالعه دارند. همچنین به منظور ارزیابی نتایج این مدل از منحنی (ROC) استفاده شد که دارای دقتی معادل 90 درصد است. نتایج نشان داد که 66/10، 51/38، 49/31، 66/11 و 69/7 درصد از مساحت دشت هشتگرد به ترتیب به طبقه خطر خیلی کم ، کم، متوسط، پرخطر و خیلی پرخطر اختصاص یافته است که بر این اساس مناطقی با احتمال فرونشست زیاد در نیمه مرکزی دشت هشتگرد قرار دارند که مستلزم ارزیابى، نظارت و پایش مستمر عوامل مؤثر در وقوع پدیده فرونشست توسط مدیران و برنامه ریزان شهری است.

یکی از مخاطرات پیش روی دشت های کشور، مخاطره فرونشست است که سبب بروز مشکلات و معضلات فراوان در زمین های کشاورزی، جاده ها، خطوط انتقال نیرو و انرژی می گردد. دشت سراب نیز در طی سال های اخیر با افت شدید سطح آب زیرزمینی مواجه بوده که این عامل سبب گردیده تا این منطقه در معرض وقوع مخاطره فرونشست قرار گیرد. هدف این پژوهش بررسی و تحلیل مهم ترین عوامل دخیل در ایجاد خطر فرونشست دشت سراب و مشخص کردن سطوح مستعد که احتمالاً در آینده درگیر فرونشست خواهند شد، با بهره گیری از الگوریتم های چند معیاره MARCOS و CODAS است. با توجه به نتایج حاصل از پهنه بندی خطر فرونشست؛ معیار های عمق آب، کاربری اراضی و شیب؛ به ترتیب با ضریب وزنی 194/0، 171/0 و 159/0، مهم ترین عوامل دخیل در ایجاد خطر فرونشست محدوده مطالعاتی می باشند. با توجه به خروجی حاصل از روش MARCOS، به ترتیب؛ 50/167 و 09/276 کیلومتر مربع از مساحت دشت سراب و طبق نتایج حاصل از به کارگیری روش CODAS، 13/187 و 03/279 کیلومتر مربع از مساحت محدوده، در طبقه پرخطر و بحرانی قرار دارد. به علاوه، نقشه مستخرج از الگوریتمMARCOS و CODAS با عمق سطح آب چاه ها به ترتیب؛ دارای مقدار ضریب همبستگی 77/ و 81/0 می باشند و بین خروجی هر دو روش با نقشه سطح آب همبستگی دیده می شود. به نظر می رسد، نتایج حاصل از مطالعه حاضر، می تواند به مدیران سازمانی و برنامه ریزان منابع اراضی و خاک، در زمینه حفاظت و مدیریت منابع آبی و مخاطرات طبیعی و جلوگیری از تخریب سرزمین کمک شایانی نماید.

فرونشست زمین یکی از مخاطرات طبیعی است که به صورت تدریجی اتفاق می افتد، این پدیده در اکثر مناطق ایران به وضعیت بحرانی رسیده است. عوامل تأثیرگذار بر فرونشست شامل تغییرات سطح آب زیرزمینی، جنس خاک، عمق بستر سنگی و ... است. برای جلوگیری از پیشروی فرونشست باید علل رخداد آن بررسی شود تا با توجه به ویژگی های هر منطقه تصمیم گیری ها مبتنی بر واقعیت باشد. افت سطح آب زیرزمینی یکی از عوامل مهم مؤثر بر فرونشست است ولی به دلیل پیچیدگی ارتباط فرونشست با عوامل تأثیرگذار دیگر، نمی توان به صورت عام یک رابطه خطی مستقیم بین تغییرات سطح آب زیرزمینی و فرونشست در نظر گرفت. این تحقیق با هدف بررسی رابطه بین فرونشست و تغییرات سطح آب زیرزمینی به بررسی همبستگی بین دو پارامتر مذکور در بازه زمانی 1393 تا 1397 در منطقه اصفهان پرداخته است. در این راستا سری زمانی تداخل سنجی راداری و سری زمانی سطح آب چاه های پیزومتری در منطقه اصفهان موردبررسی و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان می دهد، در 12% از چاه ها، عدم همبستگی ، در 9% همبستگی ضعیف و مثبت، در 12% همبستگی متوسط و مثبت، در 48% همبستگی قوی و مثبت، در 6 % همبستگی ضعیف و منفی، در 4% همبستگی متوسط و منفی و در 9% همبستگی قوی و منفی بین میزبان فرونشست و افت سطح آب زیرزمینی وجود دارد. مقادیر همبستگی پیچیدگی ارتباط میزان فرونشست و افت سطح آب را نشان می دهد. پیچیدگی ارتباط میزان فرونشست و عوامل ایجاد آن، نشان دهنده لزوم انجام بررسی های دقیق تر و ارائه مدل های جامع تر است.

به دلیل برداشت بی رویه از منابع آب زیرزمینی در نیم قرن اخیر تراز آب سفره های زیرزمینی در اغلب دشت های کشور به شدت کاهش پیدا کرده است. افت شدید تراز آب سفره های زیرزمینی عامل اصلی پدیده فرونشست زمین در ایران است. فرونشست زمین پتانسیل ایجاد یک فاجعه عظیم انسانی را دارد و در صورت وقوع آن، زمین های کشاورزی، بافت شهرها، شریان های حیاتی و بسیاری از جنبه های زیست محیطی را در معرض آسیب پذیری شدید قرار خواهد داد. درگیر شدن دشت جنوب غرب تهران با مسأله فرونشست زمین ایده اولیه پژوهش حاضر بوده است. در این پژوهش، آسیب پذیری بافت شهری منطقه 18 شهر تهران تحت تأثیر فرونشست زمین مورد ارزیابی قرار گرفته است که در قالب مطالعات فضایی مکانی و با اجرای مدل تحلیلی در سه گام انجام شده است. در گام اول، شناسایی و دسته بندی شاخص های آسیب پذیری بافت شهری تحت تأثیر فرونشست زمین بر اساس سه معیار کالبدی و جمعیتی، دسترسی و همجواری با مراکز ریسک بالا صورت گرفت و در گام دوم، با استفاده از ابزار پرسشنامه و نظرسنجی کارشناسی، اولویت های آسیب پذیری بافت شهری در ارتباط با فرونشست زمین مشخص گردید و بر پایه فرآیند تحلیل شبکه ای، تعیین وزن هر یک از معیارها انجام گرفت. درنهایت، در گام سوم وزن حاصل از مدل ANP، در محیط نرم افزار ArcGIS بر لایه های مکانی منطقه اعمال شد. نتایج اجرای مدل نشان داد که درصد بالایی از اراضی ساخته شده منطقه 18 دارای ویژگی هایی نظیر بافت فرسوده، بناهایی با مقاومت سازه ای پایین، کیفیت ساخت بسیار پایین بناها، تراکم بالای جمعیتی و ساختمانی بوده و مستعد آسیب پذیری زیاد می باشند. همچنین ناحیه 1 با 96 درصد، ناحیه 2 با 5/88 درصد، ناحیه 3 با 4/90 درصد، ناحیه 4 با 85 درصد و ناحیه 5 با 3/92 درصد اراضی ساخته شده در محدوده آسیب پذیری بالا قرار گرفته اند. در مجموع از کل اراضی ساخته شده منطقه 18 شهر تهران در حدود 90 درصد بافت ساخته شده در محدوده آسیب پذیری زیاد تحت تأثیر فرونشست زمین قرار دارد.

مخاطره فرونشست در طی سال های اخیر، شهرهای زیادی ازجمله شهرهای مناطق خشک و نیمه خشک ایران را با چالش جدی مواجه کرده است. شهر همدان ازجمله شهرهایی است که در معرض این مخاطره قرار دارد و به همین دلیل در این پژوهش به ارزیابی میزان فرونشست در محدوده این شهر پرداخته شده است. داده های مورد استفاده در این تحقیق شامل تصاویر راداری سنتینل 1، تصاویر ماهواره لندست، مدل رقومی ارتفاعی 30 متر SRTM و اطلاعات مربوط به منابع آب زیرزمینی بوده است. ابزارهای مهم نیز تحقیق شامل ArcGIS ، GMT و ENVI بوده است. این تحقیق به طورکلی در سه مرحله انجام شده است که در مرحله اول، نقشه های کاربری اراضی منطقه مربوط به سال های 1991 و 2020، تهیه و تحلیل شده است. در مرحله دوم وضعیت افت منابع آب زیرزمینی در محدوده مطالعاتی بررسی شده است و در مرحله سوم نیز با استفاده از تصاویر راداری و روش سری زمانی SBAS ، میزان فرونشست منطقه در طی دوره زمانی سه ساله (2017 تا 2020) محاسبه شده است. بر اساس نتایج به دست آمده، محدوده شهری و حاشیه شهری همدان سالانه با حدود 1 متر افت منابع آب و 7/. کیلومترمربع توسعه فیزیکی مواجه شده است. همچنین میزان فرونشست این محدوده در طی دوره زمانی سه ساله، بین 6 تا 98 میلی متر بوده است که مطابق نقشه نهایی تهیه شده، مناطق غربی شهر همدان بین 60 تا 98 میلی متر، مناطق مرکزی بین 30 تا 60 میلی متر و بخش زیادی از مناطق شرقی آن بین 6 تا 30 میلی متر فرونشست داشته است. با توجه به اینکه بیش ترین میزان توسعه فیزیکی شهر همدان در طی سال های اخیر، در مناطق غربی و حاشیه ای این شهر بوده است؛ می توان گفت که توسعه فیزیکی شهر همدان به موازات افت منابع آب زیرزمینی، عامل اصلی این فرونشست بوده است.