تراکم زهکشی

کوهستان های نیمه خشک،به لحاظ حاکمیت شرایط اقلیمی خاص وویژگی های هیدرولوژیگی وتوپوگرافی ،ازمستعدترین مناطق برای وقوع لغزش ها ،بویژه لغزش های دره ای محسوب می شوند .دراین مناطق ،تشکیل آبراهه های عمیق وتغییرآرایش جریان آب ها درطول آنها،از عوامل تحریک کننده اصلی مواد دیواره دره ها،به وقوع لغزش به شمارمی آیند .در طول آبراهه های عمیق منطقه موردمطالعه ،به عنوان یک منطقه کوهستانی نیمه خشک ،لغزش های های متعددی بوقوع پیوسته است .با توجه به نقش این لغزش ها درتغییرویژگی های هیدرولوژیکی دره ها وهمچنین تغییردرمیزان بار رسوبی رودخانه ها وتهدید مساکن روستائی ،نقش عوامل مختلف دروقوع آنها، ازجمله تراکم زهکشی ،اختلاف ارتفاع و ویژگی های سازندهای سطحی ،با استفاده از نقشه های زمین شناسی ،توپوگرافی ،عکس های هوایی ونمونه برداریها وبازدید های میدانی ،مورد بررسی وتحلیل گرفته اند .نتایج این تحلیل های نشان می دهد که میزان گسیختگی ها ولغزش های دره ای ،تابع میزان تراکم زهکشی ،بویژه تراکم آبراهه های عمیق ،تابع تغییرات نسبت های Ds/Dd وهمچنین تابع تغییرات R می باشد .تا ارتفاع معینی از شیب های منطقه وبرروی سازندهای سست ومنفصل، هرچه برمیزان اختلاف ارتفاع افزوده می شود ،احتمال وقوع لغزش های دره ای نیز افزایش می یابد.

مخروط آتشفشانی تفتان در جنوب شرق ایران و در شمال غرب شهر خاش واقع شده است. با توجه به این که هم اکنون از قله این آتشفشان بخار آب و گازهای گوگردی خارج می شود، ولی وجود دره های عمیق و شکل نامنظم شبکه آبراهه ها در دامنه های این مخروط، نشانگر عملکرد درازمدت فرسایش و تکامل شبکه زهکشی در این مخروط می باشد. هدف این تحقیق، بررسی تاثیر مورفومتری و لیتولوژی در تکامل و الگوی زهکشی در دامنه های این مخروط آتشفشانی بوده است. برای دستیابی به این هدف، متغیر های مؤثر از جمله، سنگ شناسی، شیب و جهت دامنه در محیط نرم افزاریILWIS به عنوان ابزار اصلی تحقیق مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که به جز نواحی مخروط افکنه ای و پادگان های، نسبت تراکم زهکشی از سازندهای قدیم به جدید کاهش و از شیب های زیاد به کم افزایش می یابد. تراکم زهکشی در دامنه های با جهات شرق و جنوب شرق، بیشتر از دیگر جهات است. هر چند الگوی زهکشی کلی در تمامی مخروط های آتشفشانی به صورت واگراست و تفتان نیز از این قاعده مستثنی نیست ولی مقایسه مستقل هر شبکه در پهلوهای این مخروط نشانگر آن است که در گدازه های جدید تر الگوی موازی و در نمونه های قدیمی تر الگوی شبکه درختی حاکم است. با این وجود بی نظمی هایی نیز دیده می شود. مقایسه مخروط افکنه های جدید و قدیمی که در نتیجه فرسایش مخروط آتشفشانی در دامنه های آن تشکیل شده است در تصاویر ماهواره ای، تفاوت زیادی را در الگوی زهکشی نشان می دهند. به طور کلی بررسی شبکه زهکشی در مخروط آتشفشانی تفتان نشان می دهد که با وجود صحت کلی نظریه محققینی مانند پارکر در زمینه ارتباط تراکم و الگوی زهکشی با گذشت زمان و شیب در این مخروط، پیچیدگی هایی در خصوصیات آبراهه ها به ویژه الگوی زهکشی آن دیده می شود. این موضوع تا حدودی به پیچیدگی ذاتی زمان تشکیل مخروط آتشفشانی و درهم ریختگی لیتولوژیکی آن مربوط می شود.

سیستم شبکه هیدروگرافی تابعی از عوامل سنگ شناسی (سختی، نفوذپذیری، کیفیت و کمیت درزه ها و شکاف ها) و عوامل ساختمانی (وضعیت امتداد و شیب لایه ها، وجود یا عدم وجود گسل و ...) است. بنابراین مشخصات آبراهه های (جهت جریان، تراکم، نوع و شکل) تابعی از وضعیت سنگ و ناهمواری های  هر منطقه می باشد. در این بررسی ابتدا 4 سازند زمین شناسی شامل، گرانیت الوند، هورنفلس کلریت دار، سنگ آهک مارنی و شیست استرولیت دار انتخاب شد و در هر سازند یک پلات 2 در2 کیلومتری به صورت تصادفی - سیستماتیک  در هر سازند نصب و جهت بررسی شبکه زهکشی  از روش استرالر و مقایسه بهتر از بعد فرکتال نیز استفاده شده است. همچنین به منظور بررسی فرسایش پذیری سنگ ها و نقش آنها در تخریب سازند های دامنه شمالی توده کوهستانی الوند، مقاطع میکروسکپی با نمونه گیری از سنگ های گرانیت، شیست و هورنفلس انجام شد. نقشه فرسایش پذیری تهیه و با نتایج حاصل از بعد فرکتال و شبکه زهکشی مقایسه گردید. بررسی مقایسه ارقام فرکتال به دست آمده از پلات های 4 سازند نشان داد که بیشترین مقدار عدد بعد فرکتال معادل 33/1 و 31/1 به ترتیب مربوط به سازندهای هورنفلس کلریت دار و سنگ آهک مارنی می باشد که از تراکم زهکشی و همچنین توان فرسایشی بالاتری در منطقه برخوردار است. همچنین سازندهای شیست استرولیت دار با عدد فرکتال 27/1 در رتبه بعدی از نظر مقاومت به فرسایش قرار داشته و نهایتا سازندهای گرانیت الوند با کمترین مقدار عددی بعد فرکتال که معادل 22/1 و کمترین تراکم آبراهه به عنوان مقاوم ترین واحد سنگی یا سازند در منطقه همدان شناخته شده اند. به طور کلی نتایج نشان داد که با افزایش بعد فرکتال، همراه با پارامتر شبکه زهکشی، فرسایش پذیری سازند های زمین شناسی نیز افزایش می یابد. به علاوه نتایج حاصله از بررسی کانی شناسی مقاطع میکروسکپی نشان می دهد که سنگ های گرانیتی فرسایش پذیری کمتری نسبت به شیست، هورنفلس و آهک و مارن در مقابل فرسایش دارد.

فرسایش خاک توسط آب یکی ازمسائل مهم و اصلی تخریب منابع زیست محیطی است .پیشگیری و مهارآن درگستره حوزه های آبخیز یک نیاز اساسی است. یکی از پارامترهایی که می تواند به عنوان شاخصی از فرسایش مطرح باشد، تراکم زهکشی است که طول کلی آبراهه در هر واحد سطح حوزه آبخیز می باشد. هدف از این تحقیق اندازه گیری تراکم زهکشی و بررسی رابطه آن با فرسایش خاک درحوزه های آبخیز نرقشلاقی درشهرستان بیله سوار، برگچای در شمال شهر رضی، سیاهپوش در جنوب شهرکورائیم، سقزچی چای در شرق اردبیل، آلوچه فولادلو درجنوب شرقی شهرستان اردبیل همگی واقع در استان اردبیل می باشند. در این تحقیق با دریافت تصاویرماهواره ای و عکس هوایی از سازمان های مربوطه و با استفاده از نقشه های توپوگرافی و نرم افزارArcGIS، تراکم زهکشی درحوضه های مورد مطالعه محاسبه و تدقیق گردید و پس از تهیه نقشه های پایه از روش Mpsiac برای تعیین مقدارفرسایش مورد استفاده قرار گرفت و سپس همبستگی بین تراکم زهکشی ومقدار فرسایش محاسبه شد. نتایج نشان داد که با درنظرنگرفتن تیپ های فرسایشی سطحی، مکانیکی، توده ای درحوضه های مربوطه و ترسیم نمودار مربوط به تراکم زهکشی و فرسایش، رابطه بین این دوعامل بهتر شده و دراکثرحوضهها بین تراکم زهکشی و فرسایش همبستگی بالایی وجود دارد. در نهایت رابطه معنی داری بین تراکم زهکشی و مقدار فرسایش درتمام حوضه ها ملاحظه گردید.

ابعاد فراکتالی شبکه زهکشی ، معرف میزان تشابه ژئومورفولوژیکی در بین آن ها و تابعی از عوامل ساختمانی ، لیتولوژی و توپوگرافی میباشد. لذا هدف از این پژوهش تعیین بعدفراکتال شبکه زهکشی و بررسی ارتباط آن با میزان حساسیت سازندهای زمین شناسی به فرسایش در دامنه های شمالی الوند همدان است . ابتدا چهار سازند شامل ، گرانیت ، هورنفلس کلریت دار، سنگ آهک مارنی و شیست، از طریق تصاویر گوگل ارث و نقشه زمین شناسی منطقه ا نتخاب شد . سپس در هر واحد زمین شناسی تعداد 2 پلات 22 کیلومتر تعیین و با استفاده ازنرم افزار Fractalyse ابعاد فراکتال آنها محاسبه شد نتایج نشان داد که بشترین مقدار بعد فراکتال به ترتیب مربوط به سازند هورنفلس کلریت دار با مقدار 33/1، سنگ آهک مارنی 31/1، شیست استرولیت دار 27/1 و گرانیت الوند 22/1 است نتایج تحلیل آماری مقادیر RMSE و R2 نشان می دهد که در پلات های 1 و 3 با کمترین خطا و در پلات های 4 و 6 و 7 دارای تطابق نسبتاً خوب و در پلات های 2 و 5 و 8 با بیشترین خطا کمترین تطابق وجود دارد. بنتایج بررسی آزمون پیرسون و مقدار همبستگی نشان می دهد که بین مقاومت سازند ها و بعد فراکتال آن ها ارتباط معنی دار و معکوس وجود دارد و با افزایش مقاومت سازندها به فرسایش بعد فراکتال آن ها کاهش می یابد و تراکم زهکشی هم پایین است . با توجه به نتایج حاصله و قابل قبول می توان با استفاده از تکنیک بعد فراکتال شبکه زهکشی ، نوع سازندها و حساسیت آن ها به فرسایش را با صرف هزینه کم و سریع تر تفکیک و بررسی نمود .

تراکم زهکشی یک شاخص مهم هیدروژئومورفولوژی در تعیین چگونگی فرآیندهای رواناب سطحی، ش دت س یلاب و میزان فرسایش خاک م ی باشد. حوضه ی بهرستاق ی کی از زیرحوضه های رودخانه ی هراز است که شرایط زمین شناسی و توپوگرافی متنوع و جریانات سطحی زیاد در آن موجب فرسایش خاک و تخریب مراتع و باغ ها در منطقه می شود. هدف از این پژوهش بررسی اثر عوامل زمین شناسی و توپوگرافی در میزان تراکم زهکشی و تعیین تفاوت آن در متغیرهای مورد مطالعه است. برای این منظور ابتدا نقشه ی آبراهه های حوضه با استفاده از DEM منطقه تهیه شد. سپس ویژگی های زمین شناسی و توپوگرافی منطقه شامل لایه های جنس سنگ، طب قات ارتفاع، شیب و جهت دام نه مدنظر قرار گرفته و در محیط ArcGIS طبقه بندی و با شبکه آبراهه ها به عنوان متغیر وابسته همپوشانی شد. بر این اساس مجموع طول آبراهه ها در واحد سطح هر یک از عوامل محاسبه و تراکم زهکشی به دست آمد. برای تحلیل داده ها از آزمون آماری آنالیز واریانس یک طرفه (ANOVA) استفاده گردید. نتایج آزمون آماری نشان دهنده ی رابطه ی معنی دار جنس سنگ و شیب با میزان تراکم زهکشی به ترتیب در سطح اطمینان 95 و 99 درصد است، اما میزان تراکم زهکشی در طبقات ارتفاعی و جهت دامنه در منطقه تفاوت مشخص و معنی داری نداشته است. سازند ملافیر کرتاسه  (km)با میانگین تراکم 79/8 و طبقه شیب 30-20 درصد با میانگین تراکم 7/10 بیشترین حساسیت را نشان داده اند. با دانستن این ارتباط می توان از این متغیرها در برنامه های مدیریت شبکه زهکشی و کنترل شدت فرسایش نیز استفاده نمود.

عقیده ی عمومی بر این باور است که در مطالعه و بررسی لندفرم های توپوگرافیکی و الگوی سیستم شبکه ی زهکشی، با استفاده از شاخص های ژئومورفیک، می توان وضعیت عملکرد تکتونیک فعال را ارزیابی نمود. این در صورتی است که ساختار اولیه ی زمین، نوع سنگ و عوامل محلی تعیین کننده ی میکروکلیما، مدنظر قرار نگیرند. در نظر گرفتن این عوامل، نتایج شاخص های ژئومورفیک را مورد تردید قرار می دهد. در این مقاله نقش عوامل مختلف در شاخص عدم تقارن زهکشی 117 زیرحوضه ی توده ی کوهستانی الوند همدان بررسی می گردد. برای این منظور پارامترهای جهت شیب غالب، متوسط شیب، متوسط ارتفاع، مساحت سمت راست و چپ، طول آبراهه ی اصلی، فاصله ی هوایی آبراهه ی اصلی، مجموع طول آبراهه ها، فاصله ی سرچشمه تا خط تقسیم آب و نوع سنگ بخش های مختلف زیرحوضه ها مشخص گردید. با استفاده از این پارامترها، ضریب گراولیوس، نسبت کشیدگی، تراکم زهکشی و شاخص عدم تقارن محاسبه و تجزیه وتحلیل شد. در زیرحوضه های وسیع شیب زیاد و متفاوت بودن جهت شیب دامنه، از جمله بردارهایی است که می تواند در عدم تقارن شبکه ی زهکشی اثر مهمی داشته باشد. کشیدگی بیشتر حوضه با تراکم زهکشی کم، در سنگ گرانیت، بر عدم تقارن شبکه ی زهکشی حوضه اثر دارد. بررسی شاخص مقدار شیب در کلاس های مختلف شاخص عدم تقارن در زیرحوضه هایی با سنگ غالب غیر از گرانیت، دال بر این است که تفاوت مقدار شیب چپ و راست در عدم تقارن حوضه نقش چندانی ندارد. بررسی ضریب گراولیوس دال بر این است که حوضه های پایدارتر ازنظر شاخص عدم تقارن، به شکل دایره ای نزدیک تر هستند.