پژوهش های ژئومورفولوژی کمی

پادگانه های دریاچه ای و خطوط ساحلی قدیمی دریاچه ارومیه یکی از مهم ترین شواهد ژئومورفولوژیکی دریاچه ارومیه هستند که بررسی آن ها ازلحاظ پراکندگی و تغییرات ارتفاعی و همچنین ماهیت رسوب شناختی آن ها می تواند اطلاعات بسیار ارزشمندی را در رابطه با نوسانات دیرینه سطح آب دریاچه ارومیه و همچنین شرایط محیطی و تغییرات آن در زمان رسوب گذاری در اختیار محققین علوم زمین در اختیار قرار دهد.این تحقیق باهدف مطالعه پادگانه ها و خطوط ساحلی قدیمی دریاچه ارومیه  از دیدگاه رسوب شناسی با بررسی دانه بندی با استفاده از الک شیکر مرطوب و تجزیه وتحلیل آن ها در نرم افزار گردیستات و همچنین بررسی آنالیز عنصری و ژئوشیمی رسوبی رسوبات پادگانه های دریاچه ای از طریق انجام آزمایش های ICP و XRF   و بررسی تغییرات آن ها هم زمان با نوسانات سطح آب دریاچه ارومیه انجام گرفت. نتایج مطالعات دانه بندی رسوبات نشان می دهد،  همزمان با بالا آمدن سطح آب دریاچه ،رسوبات ریزدانه در حد سیلت و رس در  پادگانه های دریاچه ای نهشته شده است و با پسروی سطح آب دریاچه دانه بندی رسوبات به ماسه و گراول تغییریافته است. با بالا آمدن سطح آب دریاچه و همزمان شکل گیری پادگانه های دریاچه ای ارومیه، مقدار CaO افزایش یافته که علت آن را می توان با بالا رفتن مقدار کربنات کلسیم  رسوبات شیمیایی و بیوشیمیایی ازجمله پوسته های صدف موجود در پادگانه های دریاچه ای در ارتباط دانست. عناصر اصلی سیلیس (SiO2) ،  آلومینیم (Al2O3) ،  اکسید منیزیم (MgO) ، اکسید آهن ( (Fe2O3 ، تیتان (TiO2) ،  اکسید پتاسیم (K2O) ، اکسید سدیم (Na2O) و اکسید سولفور (SO3)  همزمان با افزایش سطح آب دریاچه کاهش می یابد که نشان دهنده تأثیر کمتر رسوبات حمل شده با منشأ خشکی در پادگانه های دریاچه ای بوده است و در زمان پس روی آب دریاچه این عناصر روندی معکوس را نشان می دهند. در این میان محتوی بیولوژیک نقش بسیار زیادی در تغییرات بافت رسوبات و همچنین تغییر در مقدار  عناصر رسوبی همزمان با بالا آمدن سطح آب دریاچه را در  رسوبات پادگانه های دریاچه ای ارومیه نشان می دهند.

شناخت عوامل مؤثر در تحول کارست و پهنه بندی تحول آن در زمینه مطالعات مربوط به منابع آب کارست دارای جایگاه ویژ ه ای است. هدف از این پژوهش ارزیابی و پهنه بندی پتانسیل توسعه کارست در محدوده غار سهولان در جنوب شرق شهرستان مهاباد در استان آذربایجان غربی با استفاده از روش AHP می باشد. در این تحقیق لایه های اطلاعاتی لیتولوژی، شیب، جهت شیب، ارتفاع، فاصله از آبراهه، فاصله از گسل و کاربری اراضی به عنوان نقشه های عامل در نظر گرفته شدند. همچنین به منظور استخراج مدل پتانسیل توسعه کارست، لایه های فوق در محیط  GIS فراخوانی شدند. لایه های اطلاعاتی مختلف با اعمال قضاوت کارشناسی (به ویژه با عنایت به وجود غار سهولان به عنوان برجسته ترین شاهد پالئوکارست) و اختصاص وزن به هر لایه در نرم افزار  Expert Choice و بازدیدهای میدانی به صورت نقشه های معیار طبقه بندی شدند.  درنهایت با توجه به وزن به دست آمده نقشه پهنه بندی توسعه کارست به دست آمد. نتایج به دست آمده نشان داد که از کل مساحت حوضه آبریز غار، 88/42 درصد در طبقه کمتر توسعه یافته، 37/33 درصد در طبقه توسعه نیافته، 92/16 درصد در طبقه متوسط و 83/6 درصد در طبقه توسعه یافته قرارگرفته است. ازاین رو، عامل لیتولوژی منطقه باارزش 667/0 بیشترین وزن و مهم ترین عامل کنترل کننده پتانسیل توسعه کارست در منطقه موردمطالعه بوده است و عامل کاربری اراضی باارزش 043/0 کمترین وزن را به خود اختصاص داده است که کمترین تأثیر را در کارست زایی کنونی حوضه به خود اختصاص داده است. نتایج نشانگر آن است که به ترتیب عوامل زمین شناسی، هیدرولوژی، توپوگرافی و عوامل انسانی مهم ترین نقش را در توسعه کنونی کارست در این منطقه داشته اند و وجود غار سهولان به عنوان شاهد برجسته پالئوکلیمایی بر نقش فاکتورهای اقلیمی دیرین در توسعه کارست گذشته منطقه دلالت دارد.

یکی از روش های بررسی حرکات زمین ساخت فعال، استفاده از اطلاعات ریخت زمین ساخت است. اندازه گیری کمی شاخص های ژئومورفولوژی، یک ابزار مهم برای تعیین سطح فعالیت زمین ساخت منطقه است. این اندازه گیری های کمی امکان مقایسه زمین ریخت های مختلف و محاسبه متغیرها را فراهم و شناسایی نرخ فعالیت زمین ساختی یک منطقه را امکان پذیر می سازد. در این مطالعه، زمین ساخت فعال البرز مرکزی در حوضه های هراز و نور- نوشهر با اندازه گیری شش شاخص ژئومورفولوژی ناهنجاری سلسله مراتبی (∆a) ، انشعابات (R) ، انتگرال و منحنی فرازسنجی (Hi) ، برجستگی نسبی (Bh) ، تراکم زهکشی (Dd) و ضریب شکل (Ff) مورد ارزیابی قرار گرفت. ابتدا با استفاده از مدل رقومی ارتفاعی (DEM) 30 متر در محیط GIS حوضه ها و آبراهه های منطقه مورد مطالعه استخراج شد، سپس شاخص های ژئومورفولوژی در هر زیرحوضه اندازه گیری شد. هر شاخص به سه رده به لحاظ فعالیت زمین ساختی تقسیم شد و در نهایت براساس تقسیم بندی هر شاخص، سطح فعالیت زمین ساختی کل برمبنای شاخص زمین ساخت فعال نسبی (Iat) منطقه تعیین شد و گستره مورد بررسی به 4 رده فعالیت زمین ساختی بسیار بالا، بالا، متوسط و کم تقسیم شد، سپس نقشه پهنه بندی سطح فعالیت زمین ساختی درگستره مورد مطالعه ترسیم شد. نتایج حاصل از شاخص زمین ساخت فعال نسبی نشان می دهد که گستره مورد بررسی دارای فعالیت زمین ساختی بسیار بالا و بالا است به ویژه در مناطق منطبق با گسل های شمال البرز، خزر، گلندرودشمالی و جنوبی، بلده و گسل های جنوب باختری و چین خوردگی های جنوب خاوری محدوده مورد بررسی را تایید می کند، همچنین شواهد زمین ریختی حاصل از مشاهدات صحرایی اثبات کننده نتایج حاصل از  شش شاخص ژئومورفولوژی در گستره مورد مطالعه است.

شناخت لندفرم ها و تغییرات آن ها از نیازهای اساسی ژئومورفولوژی مناطق بیابانی به منظور مدیریت آن هاست. یکی از روش هایی که در شناخت تغییرات لندفرم ها مورداستفاده قرار می گیرد طبقه بندی پدیده ها و عوارض زمین با داده های سنجش ازدور در زمان های مختلف می باشد. هدف از این پژوهش، کارایی سه الگویتم نظارت شده حداکثر شباهت، فاصله ماهالانوبیس و حداقل فاصله برای طبقه بندی لندفرم های بخشی از دشت یزد-اردکان و بررسی تغییرات آن هاست. بدین منظور از تصاویر سنجنده های TM ، ETM و OLI ماهواره Landsat مربوط به سال های 1987، 2000 و 2016، در بازه زمانی 30 ساله استفاده شد. ابتدا تصحیحات لازم بر روی تصاویر انجام گردید و سپس با بازدیدهای میدانی و بر پایه نقشه های توپوگرافی، ژئومورفولوژی و تصاویر گوگل ارث، لندفرم های ژئومورفولوژی منطقه موردمطالعه تعریف و نمونه های آموزشی انتخاب گردید. نتایج ارزیابی دقت تصاویر طبقه بندی نشان داد الگوریتم حداکثر شباهت در سال های 1987 و2000 و 2016، به ترتیب با دقت کلی 50/91، 22/93 و 35/93 و ضریب کاپا 87/0، 89/0 و 89 /0 نسبت به دو الگوریتم دیگر، عملکرد بهتری در تهیه نقشه ژئومورفولوژی و تغییرات آن داشت. بر این اساس به منظور شناخت وضعیت تغییرات لندفرم ها از روش آشکارسازی تغییرات ""پس از طبقه بندی"" از روش الگوریتم حداکثر شباهت استفاده شد و نقشه ماهیت تغییرات تهیه شد. همچنین نتایج طبقه بندی و تحلیل تغییرات لندفرم ها  طی 30 سال با روش الگوریتم حداکثر شباهت نشان داد که سبخا و لندفرم های موجود بروی دشت سر پوشیده به جز تپه های ماسه ای مواج دارای روند نزولی تا سال 2016 بودند و در تغییرات لندفرم های بیابانی منطقه عوامل طبیعی توأم با عوامل انسانی نقش داشتند. به طورکلی این نتایج نمایانگر آن است که در محدوده موردمطالعه در طی 30 سال، نه تنها بر وسعت اراضی بیابانی افزوده نشده است، بلکه از محدوده اراضی بیابانی کاسته شده و بر دیگر کاربری ها افزوده شده است . همچنین در شرق و غرب منطقه مرز لندفرم ها تغییر کرده است.

فرورانش صفحه عمان به زیر پوسته ایران موجب پیدایش کمربند برافزایشی زمین ساختی فعال مکران شده است. الگوی تغییرات مکانی-فضایی زمین ساختی مکران را می توان؛ با بررسی لندفرم های این ناحیه و ازجمله اندازه گیری شاخص های ژئومورفیک مشخص کرد. در این پژوهش با محاسبه کمیت های مورفوتکتونیک حوضه ها (شکل، طول، تقارن و عدم تقارن و ... حوضه؛ تراکم و نسبت انشعاب و ... شبکه زهکشی؛ نسبت مساحت و طول رده آبراهه ها) در حوضه های زهکشی جگین، سدیج، کهیر و باهوکلات، الگوی رفتاری حوضه ها به نیروهای نوزمینساختی مشخص شده اند. استخراج شاخص ها و مقایسه کمی مکانی آن ها با استفاده از داده های توپوگرافی(مدل های رقومی ارتفاعی) و نقشه های زمین شناسی در قالب مدل های موجود در نرم افزارها صورت گرفته است. علاوه بر شاخص های متداول عدم تقارن آبراهه( AF )، ناهنجاری ( a ∆ ) و تراکم ناهنجاری سلسله مراتبی( Ga )، تقارن توپوگرافی عرضی( T )، پیچناکی رودخانه( S )، شکل حوضه ( BS ) از شاخص های سطحی نسبت مساحت رده و طول آبراهه ها نیز جهت ارزیابی کنش- واکنش زمین ساخت- فرم حوضه ها استفاده شده اند. نتایج کمی حاصل نشان می دهند که: حوضه جگین بر اساس میزان ناهنجاری در تقارن و شکل حوضه ؛ حوضه باهوکلات بر اساس ناهنجاری های سلسله مراتبی ( a ∆ ) و تراکم سلسله مراتبی، و توپوگرافی عرضی؛ و حوضه کهیر بر اساس پیچناکی دارای بیشترین فعالیت تکتونیک هستند.  دلیل ناهنجاری شاخص ها در حوضه ها را می توان ناشی از عملکرد تکتونیک فعال بر منطقه دانست. با تأثیر پذیرفتن پارامترهای زمین شناسی و  ایجاد آنومالی های تکتونیک، جنس زمین تغییریافته و فرسایش  در حوضه ها دگرگون خواهد شد. اما بر اساس شاخص نسبت مساحت رده ها و طول آبراهه ها حوضه باهوکلات بیشترین فعالیت زمین ساختی را دارد. بنابر نسبت مساحت رده آبراهه ها، طول آبراهه ها و شاخص تقارن توپوگرافی میزان تغییر شکل زمین ساختی کمربند برافزایشی مکران از غرب به شرق افزایش می یابد. این در صورتی است که، شاخص عدم تقارن آبراهه روندی کاهشی داشته و سایر شاخص ها در جهت غربی-شرقی الگوی خاصی را  نداشته و بسته به حوضه موردنظر متفاوت هستند.

تپه های ماسه ای در کل جهان، تحت تأثیر فشارهای گوناگون طبیعی و انسانی بوده و سیستم های بسیار حساسی هستند که حفظ آن ها، نیاز به مدیریت صحیح دارد.  اهمیت نقش تپه های ماسه ای ساحلی به عنوان مانعی در برابر امواج و نیز یک مخزن از شن و ماسه که منبع تغذیه ساحل در برابر فرسایش  است بخش عمده ای از ساحل شرقی بندر جاسک را تپه های ماسه ای ساحلی تشکیل می دهد. در این پژوهش میزان آسیب پذیری سیستم تپه های ماسه ای که زیستگاه گونه های زیستی، و نیز سپری بیولوژیک برای حفاظت ساحل است بررسی شد. این مطالعه با استفاده از مدل DVI ، داده های آماری، داده های مکانی و بازدیدهای میدانی و استفاده از چک لیست انجام گرفت.  تپه های ماسه ای با شش گروه از عوامل تأثیرگذار در این سیستم، شامل شرایط ژئومورفولوژی تپه های ماسه ای، عوامل دریایی، فرایندهای بادی، پوشش گیاهی و تأثیر فعالیت های انسانی و عامل مدیریتی  ارزیابی شد. نتایج نشان داد میزان آسیب پذیری کلی ( DVI ) در محوطه های شماره یک، دو و سه به ترتیب ، 0.58، 0.53 و 51 است و شدید است. در دو محوطه دیگر، این میزان کمتر از 0.5 و آسیب پذیری کلی در آن ها، متوسط ارزیابی شد. در میان عوامل موردبررسی، وضعیت ژئومورفولوژیک تپه های ماسه ای، عامل فرایندهای بادی به ترتیب بیشترین تأثیر و عامل انسانی کمترین نقش را در آسیب پذیری تپه ها دارند. بر اساس شاخص تعادل به دست آمده، تعادل میان آسیب پذیری و مدیریت تپه ها در هیچ کدام از محوطه ها دیده نشد چرا که علیرغم آسیب پذیری شدید تا متوسط تمامی محوطه ها، نشانه هایی از وجود عوامل حفاظتی و مدیریتی متناسب با آن دیده نمی شود. لزوم توجه به این مسئله با توجه به گسترش طرح های زیر بنایی چون احداث اسکله های جدید اهمیت بیشتری می یابد.

یکی از مخاطرات ژئومورفولوژیکی حوضه های آبخیز، سیل است. شناخت و پهنه بندی سیلاب های حوضه های آبخیز می تواند در مدیریت سیلاب ها، کنترل و مهار آن و در نتیجه کاهش میزان خسارت آن، موثر باشد. در این تحقیق با استفاده از مدل شماره منحنی SCS-CN و تکنولوژی نوین GIS/RS نقشه پهنه بندی سیلاب حوضه آبخیز نکارود تهیه گردد. بدین منظور با استفاده از نقشه های توپوگرافی و DEM ، در محیط GIS مرز حوضه مشخص و حوضه به زیر حوضه های کوچکتر تقسیم شده و لایه شیب برای آنها بدست آمده است. نقشه لیتولوژی حوضه در محیط ArcGIS ، به صورت رقومی درآمد تا با لایه های دیگر تلفیق گردد. سپس با به کارگیری از داده های ماهواره ای، کاربری اراضی حوضه آبخیز نکارود به روز گردید و محاسبات لازم برای تعیین گروه های هیدرولوژیکی خاک برای حوضه به عمل آمد. با استفاده از بررسی های به عمل آمده مقدار CN و میزان نفوذ (S) و ارتفاع رواناب (Q) برای تمامی زیر حوضه های آبخیز محاسبه و در نهایت با تلفیق لایه های بدست آمده و پردازش آن در محیط ArcGIS نقشه پهنه بندی سیلاب حوضه آبخیز نکارود تهیه گردید. این تحقیق نشان داد که بکارگیری توأمان از تکنولوژی سنجش از دور و GIS و با استفاده از مدل SCS-CN می تواند در تهیه نقشه پهنه بندی سیلاب حوضه های آبخیز مفید باشد.

پایش ویژگی های مختلف نواحی ساحلی یکی از عوامل اساسی در جهت استفاده ی بهینه از این منابع طبیعی و مدیریت پایدار آنها می باشد. هدف تحقیق پایش تغییرات ، شناخت و تعیین مناطق حساس به تغییرات خط ساحلی و تحلیل این تغییرات برپایه ژئومورفولوژی می باشد. برای این منظور ابتدا به کمک نقشه ها و مدارک موجود منطقه مورد مطالعه شناسایی شده و سپس از طریق تصاویر ماهواره ای با سنجنده های TM , ETM و OLI در بازه زمانی سال های 1986 تا 2014، تغییرات خط ساحلی با استفاده از روش های مبتنی بر طبقه بندی حداکثر احتمال، بررسی شده اند. لازم به ذکر است میزان دقت کاپا و دقت کلی طبقه بندی حداقل %94 و 97% به ترتیب می باشد. در ادامه با استفاده از تکنیک مقایسه پس از طبقه بندی به پایش تغییرات پرداخته شد. نتایج حاکی از این است که محدوده مورد مطالعه در طی 28 سال گذشته، دارای تغییرات چشمگیری به صورت پسروی و پیشروی خط ساحل بوده است. طوری که در طول دوره اول (1986-1994) 9 کیلومترمربع کلاس خشکی به کلاس آب و 68 کیلومترمربع کلاس آب به خشکی تبدیل، در طول دوره دوم (1994-2001) 19 کیلومترمربع خشکی به آب و 17 کیلومترمربع آب به خشکی تبدیل و در دوره سوم (2001-2008) 43 کیلومترمربع کلاس خشکی به کلاس آب و 3 کیلومترمربع کلاس آب به خشکی تبدیل و در دوره آخر (2008-2014) 65 کیلومترمربع کلاس خشکی به کلاس آب و 30 کیلومترمربع کلاس آب به کلاس خشکی تبدیل شده است. در نهایت مناطق حساس به تغییرات در خط ساحلی تعیین، و با تهیه نقشه ژئومورفولوژی آن منطقه تحلیل شد.

در اثر شدت فرسایش خاک در حوضه آبخیز رودخانه بالیخلو (سد یامچی) و افزایش رسوب گذاری در مخزن این سد باعث  کاهش حجم مفید مخزن آن می شود. برای این منظور از مدل فازی و شاخص های تراکم شبکه زهکش، بیشترین میزان بارندگی روزانه، خاک، کاربری زمین، زمین شناسی، شیب، ارتفاع، انحنا پروفیل و انحنا پلانی متریک استفاده شد و نقشه پهنه بندی خطر فرسایش خاک تهیه گردید. نتایج نشان داد که در حدود ۱۶/۴۲ درصد پهنه های با خطر فرسایش بسیار زیاد تا زیاد قرارگرفته است. این پهنه ها در واحدهای توپوگرافی دشت ها، کوه پایه ها، کوهستان های نسبتاً مرتفع و مرتفع واقع شده اند. حدود ۹۳/۲۶ درصد در پهنه با خطر فرسایش متوسط قرار دارد. در حدود ۸۸/۳۰ درصد در پهنه های با خطر فرسایش کم و بسیار کم قرارگرفته است. مورفولوژی پهنه های در معرض خطر فرسایش از مورفولوژی تراکم شبکه زهکش تبعیت کرده اند. این نشان دهنده نقش شبکه زهکش رودخانه بالیخلو در فرسایش خاک ها است. پیشنهاد می شود که عملیات آبخیزداری و حفاظت خاک در این حوضه به وسیله مهندسین منابع طبیعی و آبخیزداری اعمال شود. این نقشه ها می توانند مورداستفاده مهندسین منابع طبیعی و آبخیزداری قرار گیرد.