پژوهش های ژئومورفولوژی کمی

ناپایداری های دامنه ای ازجمله مخاطرات طبیعی هستند که زندگی انسان ها را مورد تهدید قرار می دهند. بسیاری از محققین ناپایداری های دامنه ای را مطالعه نموده اند، اما جریانات واریزه ای به عنوان مخاطره ای طبیعی، جدا از لغزش دامنه ای و سیلاب، کمتر موردتوجه قرارگرفته است. ریزش های سنگی، جریان های واریزه ای و جریانات بهمن برفی تهدیدکننده خطوط ارتباطی، مناطق مسکونی و مراکز خدماتی و نیمه صنعتی در واحد کوهستانی شهرستان پاوه در استان کرمانشاه می باشند. این پژوهش به منظور ارزیابی و تحلیل مخروط های واریزه ای در ایجاد مخاطرات محیطی منطقه و تهیه نقشه خطر جریانات واریزه ای صورت گرفته است. مواد مورداستفاده در این تحقیق مدل رقومی ارتفاعی 30 متر منطقه، نقشه های زمین شناسی، نقشه های توپوگرافی و داده ها و تصاویر ماهواره ای لندست، عکس های هوایی و تصاویر Google Earth Pro و همچنین وسایل موردنیاز در مطالعات میدانی بوده است. مدل های ثانویه ( شیب، جهت دامنه، انحناء) نیز از مدل رقومی ارتفاعی اولیه استخراج گردیدند. در مرحله اول مخروط های واریزه ای با استفاده از عکس های هوایی و نرم افزارهای سنجش ازدور شناسایی شدند و بر روی نقشه مشخص گردیدند. سپس میزان جابه جایی واریزه ها و خصوصیات ژئومورفولوژیکی آن ها طی مطالعات میدانی بررسی گردید. در مرحله دوم لایه های اطلاعاتی مؤثر در ایجاد و جابه جایی مخروط های واریزه ای تهیه شد. سپس به منظور درک روابط لایه جریانات واریزه ای بر روی هرکدام از لایه های اطلاعاتی هم پوشانی گردید. در مرحله سوم بر اساس وزن هرکدام از فاکتورهای دخیل نقشه پهنه بندی خطر جریانات واریزه ای منطقه در پنج کلاس در محیط نرم افزارهای GIS تهیه شد. بر اساس نقشه پهنه بندی خطر: پهنه خطر خیلی زیاد 38/5 درصد، پهنه خطر زیاد 14/15، پهنه خطر متوسط 66/24، پهنه خطر کم 28/19و پهنه خطر خیلی کم 54/35 درصد منطقه را در برگرفته اند. در پهنه بندی وقوع حرکت واریزه ها از مدل رگرسیون لجستیک استفاده شد. برای شناسایی عوامل مؤثر در وقوع جریانات واریزه ای و تعیین ضرایب آن ها، فاکتورهای شناسایی شده منطقه در نرم افزارSPSS 19 تجزیه وتحلیل شدند و خروجی مدل عوامل مؤثر و ضرایب آن ها را مشخص نمود. پس ازآن لایه ها در محیط نرم افزارهای GIS فراخوانی شدند. ضرایب هر یک از لایه ها اعمال شد و با قراردادن لایه ها و ضرایب در معادله رگرسیون لجستیک، نقشه پهنه بندی خطر جریان واریزه ای ترسیم گردید. صحت مدل برای پیش بینی با استفاده از شاخص ROC و جدول طبقه بندی بررسی شد و صحت نقشه تولیدشده به روش همپوشانی نقاط و روش تصادفی انتخاب واریزه ها در هر طبقه ارزیابی گردید. بر اساس نتایج به دست آمده جریانات واریزه ای در منطقه، نیازمند انجام مطالعات جامع و تفصیلی تر است. نتیجه گیری می شود به دلیل حساسیت و ناپایداری های دامنه ای این منطقه، لازم است مکان یابی دقیق برای اجرای پروژه های عمرانی و کشاورزی صورت گیرد و در صورت ضرورت دخالت در دامنه ها باید بامطالعه دقیق و حساسیت ویژه عمل کرد.

روابط موجود در درون سیستم در قالب مدل های متعددی جمع بندی می شوند که این مدل ها ابزاری مهم جهت تبیین پدیده هایی هستند که در سیستم ها دیده می شوند. ازاین رو مدل سازی به عنوان ابزاری جهت درک ارتباطات اکوژئومورفولوژیکی پیچیده که در سیر تکامل ناهمواری و پوشش گیاهی حاکم می باشد می تواند در مدیریت تغییرات محیطی یا انسانی در سیستم های مناطق خشک و نیمه خشک مؤثر واقع شود. چشم اندازهای نبکایی ازجمله سیستم های اکوژئومورفیک پیچیده در مناطق بیابانی هستند که در اثر تجمع رسوبات بادی در اطراف گیاهان شکل می گیرند. هدف این پژوهش مدل سازی حجم رسوبات نبکا با روش های آماری و شبکه عصبی است. بدین منظور خصوصیات مورفومتری نبکاها و مورفولوژی گیاهی شامل، ارتفاع نبکا، قطر قاعده نبکا، حجم نبکا، قطر تاج پوشش و ارتفاع گیاه به روش طولی اندازه گیری گردید. سپس از بین روش های ساده رگرسیونی روش توانی به دلیل برخورداری از R² بالاتر انتخاب گردید. همچنین شبکه مورداستفاده جهت مدل سازی از نوع شبکه های پیش خور با الگوریتم آموزشی پس انتشار خطا می باشد. تابع آموزشی استفاده شده در شبکه Trainlm و تابع انتقال از نوع log sig می باشد. جهت آموزش شبکه از 75% داده ها و جهت آزمون شبکه از 35% داده ها استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که مدل شبکه عصبی مصنوعی با ضریب تبیین 926/0 و میزان خطای 16/1 نسبت به مدل رگرسیونی با ضریب تبیین 868/0 و میزان خطای 3/3 از برتری بیشتری جهت برآورد حجم رسوبات نبکاهای مطالعاتی برخوردار است.

دریاچه پریشان یکی از دریاچه های آب شیرین ایران در استان فارس است که در بخش جنوبی رشته کوه های زاگرس و فاصله 12 کیلومتری شرق کازرون واقع شده است. در این مقاله باهدف شناخت هرچه بهتر و تفسیر نمونه های رسوبی، به بررسی و تحلیل توزیع رسوبات در بخش های ساحلی و مرکزی دریاچه پریشان پرداخته شده است. بدین منظور جهت نمونه-برداری از رسوبات، 40 ایستگاه نمونه برداری با فواصل تقریبی 500 متر تا 1 کیلومتر از یکدیگر در طول ساحل و مرکز دریاچه انتخاب شدند. بعد از گرانولومتری و محاسبات آماری، منحنی های تجمعی رسوبات ترسیم شد و با مقایسه داده های منحنی های گرانولومتری با استفاده از تحلیل های آماری شکل عمومی منحنی ها تفسیر گردید. نتایج به دست آمده نشان می دهد که دو فرایند رودخانه ای و دریاچه ای در دریاچه پریشان حاکمیت داشته اند و نوسان اقلیمی نقش مهمی در شکل گیری و پراکندگی رسوبات محدوده مطالعاتی داشته است. همچنین توزیع دانه های تشکیل دهنده رسوبات در ایستگاه های نمونه برداری مختلف یکنواخت نبوده و اختلافاتی در میانگین توزیع آن ها در ایستگاه های مختلف مشاهده شد. توزیع متفاوت رسوبات ناشی از بافت متفاوت خاک در حوضه آبریز و چشمه های ورودی در محل یا نزدیکی ایستگاه-های نمونه برداری به دریاچه است.

امروزه، اینترفرومتری تفاضلی راداری(DInSAR) به عنوان یکی از روش های کارآمد در اندازه-گیری جابجایی سطح زمین محسوب می شود. به طوری که با استفاده از این فناوری، امکان پایش حرکات کوچک سطح زمین به صورت پیوسته، با دقت بالا و در گستره وسیعی امکان پذیر است. در این پژوهش، از تکنیک اینترفرومتری تفاضلی بر اساس سری زمانی 6 تصویر راداری از سنجنده PALSAR ماهواره ALOS از 2007 تا 2010جهت شناسایی و پایش مناطق ناپایدار دامنه ای حوضه آبریز گرمی چای استفاده گردید. نتایج حاصله از این تحقیق بر اساس مشاهدات میدانی مورد ارزیابی قرار گرفت. بر اساس نتایج این تحقیق، 20 نقطه ناپایدار در بازه 92 روزه زوج تصویر راداری سال2007 شناسایی شد که بزرگ ترین آن ها از نوع لغزش چرخشی بوده و 11- سانتی متر در این مدت جابجایی داشته است. بر همین اساس، تعداد 25 نقطه لغزشی نیز در سال 2009 شناسایی گردید که مهم ترین آن، لغزش روستای سوین با میزان جابجایی cm5/7 تا 3/10- بوده است. نتایج به دست آمده در سال 2010 از برخی جهات قابل مقایسه با دو دوره قبلی بوده به طوری که تعداد مناطق ناپایدار در این دوره کمتر از دو دوره قبلی بوده و توزیع مکانی مناطق ناپایدار نیز عمدتاً به نیمه شرق حوضه محدودشده است. میزان جابجایی محاسبه شده در این دوره(cm2 تا 1/5-) نیز کمتر از دو دوره قبل بوده است. مهم ترین نقطه لغزشی شناسایی شده در دوره اخیر، توده لغزشی مجاور سد گرمی بوده که ادامه فعالیت ساختمانی سد را تحت تأثیر قرارداده است.

با توجه به اهمیت تخمین صحیح رواناب در مدیریت حوضه و طراحی سازه های آبی، از گذشته تا به امروز روش های مختلفی برای مدل سازی بارش-رواناب ارائه شده است که اتومای سلولی یکی از جدیدترین آن ها می باشد. در این روش چشم انداز حوضه با شبکه ای از سلول ها تعریف گردیده و اندرکنش بین سلول ها با استفاده از قوانین حاکم بر فیزیوگرافی حوضه منجر به مدل سازی رواناب می شود. این مدل به GIS و تصاویر ماهواره ای وابستگی دارد و از اطلاعات مختلف DEM، کاربری اراضی، گروه های هیدرولوژیک خاک، بارش، شیب و غیره استفاده می-شود. در این تحقیق رواناب حوضه لیقوان چای در استان آذربایجان شرقی با استفاده از اتومای سلولی مدل سازی شده است. با توجه به سادگی، توانایی بالا، شی ءگرا بودن زبان پایتون و هماهنگی با محیط GIS برای برنامه نویسی به منظور پیاده سازی قوانین تخمین رواناب و گسترش آن بر اساس تکنیک اتومای سلولی از برنامه نویسی با زبان پایتون در GIS استفاده شده است. مقایسه نتایج با مقادیر مشاهداتی در دو ایستگاه هروی و لیقوان با استفاده از معیارهای کارایی ضریب همبستگی، نش- ساتکلیف و جذر میانگین مربعات خطا نشان می دهد که دقت نتایج مطلوب می باشد. مزیت اصلی این روش علاوه بر سادگی و استفاده از قوانین ارتباطی واقع گرایانه، کسب اطلاعات رواناب برای هر نقطه دلخواه از حوضه به غیراز خروجی حوضه است که در این تحقیق برای شش نقطه در درون حوضه سری زمانی سیلاب استخراج گردید. با توجه به آماده بودن برنامه می توان رواناب را برای شرایط مختلف زمانی و مکانی نیز به راحتی تخمین زد یعنی رواناب بلندمدت حوضه و یا ناشی از بارش های لحظه ای را شبیه سازی نمود.

تغییرات و جابجایی های کلی و حتی جزئی الگوی رودخانه از عمده ترین مباحث مربوط به ژئومورفولوژی رودخانه ای به شمار می رود. به همین علت تحقیقات و مطالعات زیادی توسط ژئومورفولوژیست ها در این زمینه انجام گرفته است. با بررسی الگوی یک رودخانه می توان شرایط کنونی و پتانسیل تغییرات احتمالی آن را در آینده بهتر درک کرد و همچنین می توان پاسخ رودخانه را نسبت به تغییرات طبیعی و انسانی پیش بینی کرد. رودخانه ارس یکی از مهم ترین رودخانه های مرزی ایران در حوضه آبریز دریای خزر می باشد که بنا به دلایل مختلف زمین های ساحلی خود را به واسطه تغییرات جانبی موردتهاجم قرار داده و نهایتاً موجب تخریب اراضی زراعی و مسکونی و جاده ساحلی شده است که خصوصاً در مناطق دشتی حمله رودخانه به سواحل تشدید یافته و باعث تغییرات عرضی شدید شده است. وجود تأسیسات زیربنایی مهم کشاورزی، پروژه های عمرانی و صنعتی در حاشیه رودخانه ارس موجب شده که تغییر مسیر این رودخانه از اهمیت بالایی برخوردار باشد. در این مطالعه به منظور بررسی تغییرات زمانی و مکانی بستر رودخانه ارس از تصاویر ماهواره ای Landsatسنجنده OLIو TMدر بازه ی زمانی 1987 الی 2013 و همچنین از تصاویر ماهواره IRS سنجندهP5 هم برای تفسیر دقیق تر عوارض کناره های رودخانه استفاده گردید. ضرایب هندسی رودخانه برای دو دوره زمانی فوق مورد تجزیه وتحلیل قرار گرفت. نتایج حاصله تغییرات و جابجایی عرضی زیادی را طی 26 سال اخیر (در بعضی نقاط 7/1 کیلومتر) نشان داد. بیش ترین میزان این تغییرات در قسمت پایین دست بازه انتخابی صورت گرفته است. مطالعه عوامل مؤثر در تغییرات عرضی رودخانه ارس نیز نشان داد که پایین بودن شیب رودخانه و همچنین جریان رودخانه بر روی بستر آبرفتی جوان فرسایش پذیر از مهم ترین عوامل تغییرات عرضی این رودخانه بوده است و سایر عوامل تأثیرگذار در مرتبه بعدی قرارگرفته اند.

یکی از راه هایی که می توان خسارت ناشی از سیلاب را کاهش داد، تعیین مناطق مولد سیلاب و اعمال روش های مناسب کنترل آن می باشد. در این پژوهش، با تلفیق GIS و شبیه آب شناسی HEC-HMS، میزان مشارکت زیر حوضه های بالادست ایستگاه آب سنجی چم چیت واقع در حوضه آبریز دالکی در سیل خروجی کل حوضه بر اساس دوره برگشت های 2، 50 و 100 ساله تعیین می شود. بدین منظور با استفاده از روش تکرار حذف انفرادی زیر حوضه ها و در محیط شبیهHEC-HMS ، زیر حوضه های آبریز بالادست ایستگاه آب سنجی چم چیت ازنظر سیل خیزی اولویت بندی می شوند. نتایج این پژوهش نشان می دهد که میزان مشارکت زیر حوضه ها دربده خروجی کل حوضه تنها تحت تأثیر مساحت و بده اوج زیر حوضه نمی باشد و عواملی مانند موقعیت مکانی زیر حوضه ها، فاصله تا خروجی، ضریب CN و نقش روندیابی در رودخانه اصلی تأثیر بسزایی در سیل خیز بودن زیر حوضه ها دارند. علاوه بر این تغییری در اولویت بندی سیل خیزی زیر حوضه ها در دوره برگشت های مختلف دیده نشد.

اندازه گیری های کمی به ژئومورفولوژیست ها این امکان را می دهد که لندفرم های مختلف را بررسی و شاخص های ژئوموریک را محاسبه کنند. ازجمله مهم ترین عوارضی که نسبت به تغییرات زمین ساختی بسیار حساس هستند رودخانه ها، شبکه های زهکشی و عوارض توپوگرافی می باشند. حوضه ی آبخیز طاقدیس کبیرکوه در زاگرس میانی، در محدوده ی جغرافیایی استان ایلام واقع شده است که شواهد ژئومورفولوژیکی در این حوضه نشان از فعالیت نئوتکتونیکی در دوران پلیو-کواترنر دارد. در این مطالعه به منظور ارزیابی میزان فعالیت تکتونیکی اخیر در بخش میانی تاقدیس کبیرکوه، تعداد 30 حوضه آبریز به همراه طولانی ترین مسیر احتمالی عبور رودخانه آن ها در محیط ArcGIS10.1 ، استخراج گردیده و سپس شاخص های ژئومورفیک گرادیان طولی رود (SL)، عدم تقارن حوضه زهکشی (AF)، شاخص تقارن توپوگرافی (T)، انتگرال هیپسومتریک (Hi)، سینوسی پیشانی کوهستان (Smf) و نسبت پهنای کف دره به ارتفاع دره (Vf) و شاخص سینوسیته کانال رودخانه (S) مورداندازه گیری قرارگرفته اند. درنهایت، با تلفیق شاخص های مزبور، شاخص زمین ساخت فعال نسبی (Iat) در این بخش از تاقدیس مزبور ارائه گردید. بر این اساس در 28 زیر حوضه منطقه، سطح فعالیت تکتونیکی با شدت متوسط تا بالا عمل می کند. نتایج به دست آمده از این روش با شواهد صحرایی و ژئومورفولوژیکی مانند تغییرات شدید در نیمرخ طولی رودخانه ها، پیشانی های مستقیم کوهستان، تنگه ها، عدم تقارن شبکه زهکشی، سطوح مثلثی، دره های V شکل ، شیب های تند، زمین لغزش ها و همچنین گزارش مرکز لرزه نگاری کشور مبنی بر ثبت بیش از 1000 زمین لرزه در سال 1393 در این محدوده همخوانی خوبی داشته و بیانگر فعالیت نئوتکتونیکی در بخش میانی تاقدیس کبیرکوه می باشد.

زمین لغزش ها ازجمله مخاطرات طبیعی هستند که همه ساله موجب خسارات جانی و مالی زیاد، به ویژه در نواحی کوهستانی می شوند. حوضه آبخیز آق لاقان چای با داشتن چهره ی کوهستانی و با توجه به وضعیت زمین شناسی، لیتولوژی و اقلیمی، عمده شرایط لازم جهت شکل گیری حرکات لغزشی را دارد. این پدیده همه ساله موجب خسارات به مناطق مسکونی، تخریب راه ارتباطی، رسوب زایی گسترده و پر شدن مخزن سد یامچی و بستر رودخانه از رسوب می شود. بنابراین هدف تحقیق حاضر، سطح بندی حوضه ی آق لاقان چای ازلحاظ خطر زمین لغزش می-باشد. در این مطالعه ابتدا با بررسی های میدانی و مطالعه منابع، ده عامل شیب، جهت شیب، لیتولوژی، فاصله از جاده، فاصله از آبراهه، فاصله از گسل، فاصله از مناطق مسکونی، بارش، کاربری اراضی و خاک، به عنوان عوامل مؤثر برای ایجاد لغزش در منطقه شناسایی شدند. سپس لایه های اطلاعاتی در سیستم اطلاعات جغرافیایی تهیه گردید. تحلیل و مدل سازی نهایی، در محیط ادریسی، با استفاده از روش ویکور به عنوان یکی از روش های تحلیل تصمیم-گیری چند معیاره، انجام شد. درنهایت، نقشه پهنه بندی خطر زمین لغرش، در پنج رده با خطر بسیار کم تا خطر بسیار زیاد طبقه بندی گردید. طبق نتایج به دست آمده، 8 درصد از مساحت حوضه در طبقه بسیار پرخطر و 27 درصد نیز در طبقه پرخطر قرار دارد. همچنین، طبقات با خطر متوسط، کم خطر و بسیار کم خطر به ترتیب، 31، 25 و 9 درصد مساحت حوضه را تشکیل می دهد. به طور عمده مناطق بسیار پرخطر و پرخطر در قسمت کوهستانی شمال و جنوب غربی حوضه مطالعاتی، در سازندهایی با زیربنای سنگ سخت به همراه مواد رسوبی و سست سطحی، شیب های 35-20 درصد و مقدار بارش بالا (550-350 میلی متر) قرار دارند. به طورکلی نتایج مطالعه نشان می دهد که حوضه آق لاقان چای دارای توان بسیار بالا ازلحاظ رخداد حرکات لغزشی می باشد. لذا انجام اقدامات حفاظتی، آبخیزداری و مدیریتی در حوضه مطالعاتی ضروری به نظر می رسد.

تشکیل دریاچه های سد ی لغزشی از گسترده ترین فرآیندهای ژئومورفیک در مناطق کوهستانی جهان است. ارزیابی کمی ویژگی های ژئومورفومتری این دریاچه ها به منظور مطالعه رفتار و آثار ژئومورفولوژیک آن ها امری ضروری است. دریاچه قدیمی سیمره درنتیجه زمین لغزش بزرگ سیمره در زاگرس چین خورده (کبیر کوه) در هولوسن ایجادشده است. روش مطالعه مبتنی بر تفسیر عکس های هوایی، تصاویر ماهواره ای و مدل های رقومی ارتفاع و بازدید میدانی به منظور اندازه گیری پارامترهای ژئومورمومتری در سه مقطع سد لغزشی، دریاچه سدی و حوضه زهکشی بالادست می باشد. نتایج نشان می دهد که سد لغزشی سیمره با حجم بیش از 40 میلیارد مترمکعب بزرگ ترین سد لغزش جهان بوده است. شاخص انسداد بی بعد با مقدار 33/2 نشان دهنده پایداری این سد لغزشی می باشد. عمق دریاچه قدیمی سیمره بیش از 200 متر و طول آن 40 کیلومتر بوده است. اندازه گیری های حجم آبی (45 میلیارد مترمکعب) و حجم رسوبی ( 23 میلیارد مترمکعب) دوره پایداری دریاچه ای را به ترتیب 8/19 و 5/1913 سال نشان می دهد. تفاوت این دو بیانگر رسوب گذاری این حجم رسوب دریاچه در طی چند مرحله می باشد. سد لغزشی سیمره چند مرحله با انسداد مسیر رود سیمره منجر به تشکیل محیط دریاچه ای شده است. درنتیجه این فرایند توپوگرافی، مورفولوژی و زمین شناسی دره رودخانه ای به طور گسترده ای کرده شده است.