شاخص های مورفومتری

حوضة آبخیز سد اکباتان با وسعتی معادل 22155 هکتار در بخش شمالی الوند و در فاصله 10 کیلومتری جنوب­شرقی شهر همدان واقع شده است. در این حوضه لغزش­ها نقش مورفوژنیک بسیار مشخصی داشته و موجب برهنه­سازی دامنه­ها شده­اند. بر اساس بررسی­های میدانی و عکس­های هوایی 7 مورد لغزش به عنوان نمونه ثبت و انتخاب شده که از پراکنش خاصی در سطح حوضه از لحاظ زمین­شناسی خاک­شناسی و هیدرولوژی برخوردارند. بیشتر لغزش­ها از نوع سطحی و کم عمق می باشد. تجمع نهشته های سطحی بیشتر از نوع رس و ماسه در برخی از مـناطق بویژه چاله های انباشتی شـده که محل مناسبی جهت بروز لغزش­ها فراهم نموده است. قسمت اعظم مواد لغزش یافته از مکان اولیه خود جابجا شده­اند. مقدار زیاد نسبت D/L بیانگر گسترش جانبی و تغییر شکل عرضی مواد و برآورد نسبت­های L/W و W/D و L/D نشان­دهندة تأثیر مستقیم و فراوان شیب در بروز لغزش­هاست. تغییر در ابعاد طولی و عرضی لغزش­ها شدیده بوده و این موضوع در خصوص تغییرات طولی شدیدتر است لغزش­های منطقه سطحی معادل 76/26668 مترمربع از سطح حوضه با حجمی معادل 7/60517 مترمکعب و عمقی معادل 44 سانتی­متر را تحت تأثیر قرار داده­اند به طوری که در سطح حوضه از طریق لغزش­ها مورد فرسایش واقع شده­اند و با توجه به موقعیت آنها موجب انباشت رسوب در مخزن سد اکباتان و کاهش عمر مفید آن می­شوند.

مطالعه سیستم های رودخانه ای در ارتباط با جنبه های مختلف محیط طبیعی شامل هیدرولوژی، هیدرولیک، فرآیندهای فرسایش و رسوب گذاری و همچنین شکل کانال های رودخانه ای است. برای درک صحیح از شرایط طبیعی رودخانه، استفاده از مدل های مفهومی و پردازش تئوری، یک ضرورت محسوب می شود. در این تحقیق مدل هیدرولیکی HEC-RAS از طریق الحاقیه HEC-Geo-Ras جهت بررسی خصوصیات هندسی و هیدرولیکی رودخانه خرتوت واقع در استان خراسان شمالی مورد استفاده قرار گرفت. پس از اجرای مدل، تجزیه و تحلیل نتایج خروجی از مدل برای دبی با دوره بازگشت 25 ساله، برای 25 بازه که 10 بازه آن محل تلاقی گسل ها و 15 بازه محل اتصال شاخه های فرعی به رودخانه اصلی بوده، انجام شده است. بهترین معادله از روابط رگرسیونی که دارای کمترین خطای استاندارد و ضریب تشخیص بالاتر بود، انتخاب گردید. از طرفی جهت بررسی تأثیر فعالیت های تکتونیکی بر مشخصات هندسی و هیدرولیکی رودخانه، از تحلیل مورفومتری و شاخص نسبت پهنای کف دره به ارتفاع آن (Vf) استفاده شده که این شاخص فعالیت های تکتونیکی را در 4 طبقه، فعالیت کم، متوسط، زیاد و خیلی زیاد نشان می دهد. در برخی مقاطع وجود گسل ها سبب افزایش عمق، عرض، شیب و شعاع هیدرولیکی و در بعضی مقاطع سبب کاهش این پارامترها شده است. نتایج نشان می د هد که فعالیت تکتونیکی در طول بازه سبب فروافتادگی یا برخاستگی کف بستر رودخانه می شود که تأثیر بسزایی در تغییر وضعیت ژئومتری رودخانه دارد.

تکتونیک، نقش بسیار مهمی در تکامل مورفولوژیکی هر منطقه ایفا می کند و به خوبی، به وسیله شاخص های مورفومتری، رودخانه ای و ساختمانی منعکس می شود. تحلیل تکتونیک فعال با استفاده از شاخص های مورفومتری، به مقاومت سنگها و گسلهای موجود در منطقه بستگی دارد. از طرفی، نتایج حاصل از بررسی های مورفوتکتونیکی برای ارزیابی و پیش بینی خطر زمینلرزه در یک منطقه، روشی کارآمد می باشد. به منظور تعیین میزان فعالیت گسل پیرانشهربه عنوان شمال غربی ترین قطعه راندگی جوان زاگرس واقع در جنوب غربی استان آذربایجان غربی ، شاخص های مورفوتکتونیکی شامل: نسبت عرض دره به ارتفاع دره (V )، نسبت Vc، نسبت پهنای کف دره به عمق دره (Vf) و کاهش سینوسیته پیشانی کوهستان (Smf) به کار گرفته شده اند.نتیجه ی اندازه گیری ها نشان دهنده ی نرخ سریع بالا آمدگی دره ها و مسطح شدگی فعال در پیشانی کوهستان است. همچنین، ارقام حاصل از بکارگیری شاخص های مختلف نیز نشان دهنده فعال بودن تکتونیک در محدوده گسل پیرانشهر می باشد. نتایج بررسی های لرزه زمینساختی نیز نشان می دهند گسل پیرانشهر با طول تقریبی 95 کیلومتر، توان ایجاد زلزله ای با حداقل بزرگی 9/6 درجه در مقیاس ریشتر را دارد.

منطقه ازبک کوه در ایران مرکزی در پهنه گسلی کلمرد قرار دارد. گسل کلمرد یکی از گسل های مهم بنیادی ایران مرکزی به شمار می رود که در کواترنری نیز فعال می باشد. کوه های ازبک کوه در قسمت های شرقی تحت تأثیر پهنه گسلی کلمرد قرارگرفته اند. همان طور که ذکر شد گسل کلمرد در شرق ایران به عنوان یک گسل کواترنری در نظر گرفته می شود و آخرین حرکات این گسل را به عهد حاضر نسبت داده اند، بنابراین برآورد شاخص های مورفومتری به منظور شناسایی تأثیر تکتونیک فعال آن بر تکامل تکتونیکی حوضه های زهکشی ضروری به نظر می رسد. لذا در این مطالعه به تجزیه وتحلیل 6 شاخص مورفوتکتونیکی مهم نظیر گرادیان طولی رودخانه، عدم تقارن حوضه زهکشی، انتگرال هیپسومتریک، شکل حوضه زهکشی، نسبت عرض کف به ارتفاع دره و پیشانی کوهستان پرداخته شده است. برای تشکیل حوضه ها بر روی منطقه موردمطالعه از نرم افزار Arc Hydro (از افزونه های نرم افزار Arc GIS) بر پایه داده های حاصل از مدل رقومی ارتفاعی استفاده شده است، سپس 6 شاخص مورفوتکتونیکی بر روی هر یک از حوضه ها موردمحاسبه و رده بندی قرارگرفته است. در نهایت، شاخص تکتونیک فعال(Iat) محاسبه گردیده که بر اساس آن ازبک کوه به 4 رده فعالیت تکتونیکی بسیار بالا، بالا، متوسط و پایین رده بندی گردیده است. بر اساس شاخص IAT کمتر از 5 درصد از محدوده موردمطالعه، فعالیت تکتونیکی بسیار بالا نشان می دهند، 27 درصد از منطقه موردمطالعه فعالیت تکتونیکی بالا، 50 درصد فعالیت تکتونیکی متوسط و حدود 20 درصد هم فعالیت تکتونیکی پایین را نشان می دهند. در گستره مطالعاتی بیشترین سطح فعالیت تکتونیکی در بخش شرقی ازبک کوه مرتبط با فعالیت گسل کلمرد در نظر گرفته شده است. در بخش غربی نیز سطح فعالیت تکتونیکی بالا تا متوسط بوده که نشانگر عملکرد پهنه گسلی غرب ازبک کوه می باشد.

گسل قم- زفره از گسل های بنیادین با روند شمال غرب- جنوب شرق است که دشت کاشان را از ارتفاعات جنوبی آن جدا می کند و درنهایت به منطقه زفره می رسد. ازآنجاکه پهنه گسلی قم- زفره یکی از پهنه های مهم و فعال ایران مرکزی در نظر گرفته شده است، بررسی میزان فعالیت تکتونیکی اخیر آن ضروری به نظر می رسد. بدین منظور در این پژوهش به تحلیل و بررسی6 شاخص مورفوتکتونیکی مهم نظیر گرادیان طولی رودخانه(SL)، عدم تقارن حوضه زهکشی(Af)، شکل حوضه زهکشی(Bs)، نسبت عرض کف به ارتفاع دره(Vf)، پیشانی کوهستان(J) و انتگرال هیپسومتریک(Hi) پرداخته شده است. برای ایجاد حوضه ها بر روی گستره مطالعاتی و به منظور انجام تصحیحات بر روی داده های مدل رقومی ارتفاعی از نرم افزار Arc Hydro (در محیط نرم افزاری Arc GIS 10.1) استفاده شده است، پس ازآن 6 شاخص مورفوتکتونیکی بر روی هر یک از حوضه ها مورداندازه گیری و رده بندی قرارگرفته است. در نهایت به منظور تعیین تکتونیک فعال نسبی در منطقه موردمطالعه، شاخص تکتونیک فعال(Iat) محاسبه شده است. بر اساس این شاخص پهنه گسلی قم- زفره به 4 رده فعالیت تکتونیکی بسیار بالا، بالا، متوسط و پایین رده بندی گردید. طبق شاخص Iat، 14.39 درصد از گستره موردمطالعه معادل 904.13 کیلومترمربع که 11 حوضه را در برمی گیرد فعالیت تکتونیکی بسیار بالا نشان می دهند، 52.11 درصد از منطقه موردمطالعه(3274.94 کیلومترمربع، 54 حوضه) فعالیت تکتونیکی بالا، 27.29 درصد(1715.36 کیلومترمربع، 32 حوضه) فعالیت تکتونیکی متوسط و 6.21 درصد(390.46 کیلومتر، 6 حوضه) هم فعالیت تکتونیکی پایین را نشان می دهند. در ادامه، به منظور بررسی صحت و تائید شاخص های مورفومتری مطالعات صحرایی گسترده در منطقه موردمطالعه صورت گرفت. شواهد به دست آمده شامل گسلش و شکستگی در واحدهای تراورتن جوان در پهنه گسلی قم زفره بوده که نشانگر فعالیت جوان این پهنه می باشند. در منطقه موردمطالعه بیشترین مقدار فعالیت تکتونیکی در بخش های جنوب شرقی، شمال غربی و مرزهای شرقی گستره مطالعاتی واقع در پهنه گسلی قم- زفره است.

آتشفشان تفتان به سن پلیوسن- کواترنر دارای سیستم ولکانیکی جوان و نیمه فعال است که در 50 کیلومتری شمال شهرستان خاش قرار دارد. بنظر می رسد در این منطقه دو پدیده آتشفشان جوان و تکتونیک فعال در ریخت سازی منطقه نقش اساسی را ایفا نموده اند. در این زمینه از شاخص های ژئومورفیک برای مطالعه فعالیت های زمین ساختی استفاده شده است. این شاخص ها عبارتند از: نسبت عدم تقارن حوضه زهکشی (Af)، سینوسیتی جبهه کوهستان (Smf)، شیب طولی رودخانه (Sl)، پهنای کف دره به ارتفاع آن(Vf) ، انتگرال هیپسومتری (Hi)، می باشند. این شاخص ها جهت ارزیابی زمین ساخت فعال نسبی (Iat) حوضه ها و زیر حوضه های منطقه مورد مطالعه استفاده شد. بررسی های اخیر نشان می دهد که نو زمین ساخت نقش مهمی در تکامل زمین ریختی منطقه داشته است. بر اساس مدل ارائه شده، سه پهنه زمین ساختی در ناحیه مورد مطالعه قابل تشخیص است: (پهنه با فعالیت زمین ساختی نسبی بالا) این پهنه فقط در دو زیرحوضه 4-B و 9-C مشاهده شده است. پهنه با فعالیت زمین ساختی نسبی متوسط) ناحیه وسیعی از منطقه مورد مطالعه در این پهنه قرار گرفته که از ساختارهای مهم آن در شمال باختر می توان به گسل درگیابان و گسل سعد آباد اشاره کرد. (پهنه با فعالیت زمین ساختی نسبی پایین) این پهنه فقط در دو زیر حوضه 5-C، 1-D، 9A و 8 مشاهده گردید.

هدف از این پژوهش ارزیابی شواهد زمین ساختی تأثیرگذار بر ژئومورفولوژی کنونی کوه های گرین با استفاده از شاخص های مورفومتری و تحلیل های فراکتالی می باشد. رودخانه ها و شبکه زهکشی ازجمله مهم ترین عوارضی هستند که نسبت به تغییرات زمین ساختی بسیار حساس می باشند. جهت بررسی تأثیرات گسل نهاوند بر ژئومورفولوژی شبکه زهکشی، ابتدا محدوده مورد مطالعه به 47 حوضه تقسیم گردید. سپس شاخص های کمی مورفومتری از قبیل شاخص گرادیان - طول رودخانه (SL)، شاخص عدم تقارن حوضه زهکشی (Af)، شاخص تقارن توپوگرافی عرضی (T) و شاخص سینوسیتی جبهه کوهستان (Smf) محاسبه شده است. به منظور تعیین میزان فعالیت زمین ساختی نسبی در منطقه مورد مطالعه، شاخص زمین ساخت فعال نسبی (Iat) محاسبه شده است. همچنین بعد فرکتالی در 6 پهنه در منطقه مورد مطالعه برای الگوی گسل ها و شبکه زهکشی منطقه به روش مربع شمار، نمودارهای Log – Log و استفاده از تحلیل های فرکتالی مربوطه محاسبه شده است. نتایج بدست آمده از بررسی شاخص های مورفومتری و ابعاد فرکتالی برای سیستم گسلی فعال و شبکه زهکشی در کوه های گرین نشان دهنده فعالیت بیشتر بخش مرکزی (در راستای کوه گرین) و بخش جنوبی منطقه (پهنه گسل نهاوند) نسبت به دیگر بخش های منطقه می باشد. به طور کلی می توان بیان نمود که ژئومورفولوژی شبکه زهکشی منطقه مورد مطالعه از نیروهای فعال زمین ساختی تأثیر پذیرفته است.

با بررسی تغییر مورفولوژی و سرعت جابجایی زمین لغزش ها می توان میزان ناپایداری دامنه ها را مشخص نمود. هدف از این بررسی، مدلسازی سرعت جابجایی و تغییر مورفولوژی زمین لغزش مریانج در دامنه های شمالی الوند همدان با استفاده از شاخص های مورفومتری،  مدل پیش پردازندهGAMBIT   و مدل محاسبه گر FLUENT است. ابتدا  ابعاد لغزش ها اندازه گیری و ضریب تغییر شکل عرضی، طولی و تغییر شکل زمین لغزش ها بررسی و سپس خواص سیال شامل مقدار چگالی و ویسکوزیته مواد لغزشی با نمونه گیری و انجام آزمایشات مکانیک خاک محاسبه و بر اساس شیب و  اعداد رینولدز سرعت و نحوه تغییر مورفولوژی زمین لغزش برای زمان های 0، 50 و 100 ثانیه  اندازه گیری و محاسبه شد. نتایج بررسی شاخص های مورفومتری نشان داد که زاویه شیب و آب بر گسترش جانبی و تغییر شکل عرضی مواد لغزش یافته تأثیر فراوان دارد. بررسی های مربوط به تحول مورفولوژی لغزش نشان می دهد که در لغزش ابتدا تغییرشکل طولی خیلی ضعیف و سپس تغییر شکل عرضی ضعیف رخ داده است. نتایج حاصل از محاسبه معادلات رینولدز در مدل فلوئنت نشان می دهد که نحوه حرکت اولیه و جداسازی توده لغزشی تحت تأثیر  نیروی ثقل و شیب در نخستین ثانیه های حرکت به شکل طولی  و در ثانیه 50 به شکل نه چندان عرضی و بعد از گذشت زمان و با کاهش اثر نیروی ثقل و شیب در ثانیه 100 به شکل  کاملا عرضی و جانبی می باشد. نتایج حاصله نشان داد که هر چقدر ویسکوزیته توده لغزشی بیشتر باشد تشکیل پیشانی قارچی شکل با شدت بیشتری را می دهد و با افزایش نرخ جریان ورودی سیال حجم توده لغزشی و تغییر مورفولوژی آن افزایش وگسترش جانبی توده نیز در پایین دست بیشتر می شود. همچنین نتایج حاصل از بررسی مدل فلوئنت و میدانی با نتایج حاصل از شاخص ها کاملا منطبق می باشد.

آتشفشان بزمان، در جنوب شرق ایران، شمال غربی شهرستان ایرانشهر و در شمال شهر بزمان واقع گردیده است. هدف از پژوهش حاضر بررسی زمین ساخت فعال حوضه های آبریز نشأت گرفته از آتشفشان بزمان (با نگرشی بر شهر بزمان) و محیط پیرامون آن و همچنین سطح بندی فعالیت های زمین ساختی نسبی می باشد. در این راستا به مطالعه شاخص های مورفومتریک پرداخته شده است که عبارتند از: نسبت عدم تقارن حوضه زهکشی (Af)، سینوسیتی جبهه کوهستان (Smf)، شیب طولی رودخانه (SL)، پهنای کف دره به ارتفاع آن(Vf) ، انتگرال هیپسومتری (Hi)، شاخص میانگین شیب محوری کانال(MASC) ، شاخص شکل حوضه آبریز (Bs). نتایج حاصل از تحلیل های زمین ریختی، به صورت شاخص نسبی فعالیت های زمین ساختی (Iat) بیان شده است. این شاخص فعالیت های زمین ساختی یک منطقه را در چهار طبقه فعالیت کم، متوسط، زیاد و بسیار زیاد نشان می دهد. براساس مطالعات انجام شده، رده بندی فعالیت زمین ساختی به صورت ذیل است: گستره با فعالیت زمین ساختی نسبی خیلی بالا در بخش های شمال شمال غربی و شمال شمال شرقی گستره مطالعاتی قرار گرفته اند، این حوضه ها در بخش های شمال- شمال شرق و شرقی منطقه واقع شده اند، که این مسئله عمدتاً متأثر از سنگ شناسی (خصوصاً پیرامون آتشفشان)، حرکت ساختار های زمین ساختی فعال موجود در این حوضه ها می باشد. پهنه با فعالیت زمین ساختی نسبی متوسط در بخش های میانی و جنوبی منطقه واقع شده و پهنه با فعالیت زمین ساختی نسبی پایین که حوضه های بخش های مرکزی و غرب و جنوب غرب در این پهنه قرار خواهند گرفت. نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل شاخص ها گویای فعالیت زمین ساختی در محدوده آتشفشان بزمان و پیرامون آن می باشد. به دلیل واقع شدن شهر بزمان و مراکز جمعیتی در محیط اطراف آتشفشان خصوصاً بخش جنوب شرقی آن، احتمال وقوع خطرات زمین شناسی در آینده اجتناب ناپذیر است.

مستلزم برنامه ریزی، انجام اقدامات مناسب و زیربنای اصلی تهیه نقشه هایی با صحت و دقت بالا در مدیریت زمین لغزش ها شناسایی عوامل موثر در وقوع زمین لغزش ها می باشد. در این مطالعه هدف اصلی بررسی ارتباط بین عوامل موثر شناسایی شده با استفاده از مدل آنتروپی شانون و مقایسه آن با نتایج مدل های WOE و LNRF در حوضه آبخیز زیوه ارومیه می باشد. بعد از ثبت تعداد 167 زمین لغزش، مهمترین عوامل موثر با توجه به مطالعه پژوهش های قبلی و مشاهدات و بازدیدهای مکرر صحرایی در سه طبقه شاخص های مورفومتری، عوامل محیطی و انسانی دسته بندی شدند. نقشه های عوامل محیطی و انسانی در محیط ArcGIS10.5 و نقشه شاخص های ژئومورفومتری در SAGA_GIS.6.4 از طریق مدل رقومی ارتفاعی با پیکسل سایز (5/12*5/12) تهیه شد. نتایج نشان داد که مهترین عوامل موثر بر وقوع زمین لغزش در مدل آنتروپی شانون به ترتیب فاصله از آبراهه، شاخص موقعیت توپوگرافی، فاصله از گسل و کاربری اراضی و کمترین اثر عوامل موثر بر وقوع زمین لغزش به ترتیب شامل عوامل بارندگی، ارتفاع و فاکتور LS بوده است. در مدل های WOE و LNRF مهمترین زیر عامل های موثر در رده های عوامل سنگ-شناسی و کاربری اراضی، شاخص خیسی توپوگرافی، فاصله از آبراهه و گسل بوده است. بنابراین بین نتایج مدل آنترپی شانون در شناسایی عوامل موثر با نتایج مدل های فوق می توان گفت که ارتباط خوبی وجود دارد. ارزیابی مدل ها با استفاده از منحنی ROC نشان دادکه مدل آنتروپی شانون دارای عملکرد عالی و دو مدل LNRF و WOE دارای عملکرد خوب و خیلی خوب در پهنه بندی حساسیت زمین لغزش ها می باشند.

حوضه ی آبریز تبارک آباد یکی از زیرحوضه های آبریز قره قوم در شمال شرقی شهرستان قوچان و در استان خراسان رضوی می باشد که در زون زمین شناسی کپه داغ قرار دارد. به طور کلی هدف از این پژوهش، ارزیابی تأثیر شاخص های مورفومتری بر روی پارامترهای بافتی مربوط به اندازه ی رسوبات در حوضه های آبریز است. در این تحقیق دو زیرحوضه ی یدک و زیرآبه که حوضه ی تبارک آباد را ایجاد می نمایند انتخاب و برخی از شاخص های کمی مورفومتریکی کلاسه بندی گردید. بر این اساس زیرحوضه ی یدک در کلاس 1 و زیرحوضه ی زیرابه در کلاس 2 قرار گرفت که نشان دهنده ی فعال بودن زیرحوضه ی یدک از لحاظ تکتونیکی است. به منظور بررسی پارامترهای رسوب شناسی 6 نمونه رسوب از هر کدام از زیرحوضه ها برداشت گردید. اندازه ی رسوبات نشان می دهد که زیرحوضه ی یدک رسوباتی درشتر از زیرحوضه ی زیرآبه دارد. نتایج نشان می دهد که زیرحوضه ی یدک که بر اساس شاخص های مورفومتری در کلاس فعال تری قرار گرفته، پارامترهای بافتی مربوط به اندازه ی بالاتری دارد.