بخشی از مقاله
ارزیابی مقدماتی لرزه خیزي شهرستان بهبهان و اثرآن روي پایداري
سد مخزنی مارون
چکیده
بهبهان از نظر لرزه خیزي ناحیه اي فعال است. با توجه به سوابق موجود جدیدترین رویداد زمین لرزه مخرب در آن به دهم فروردین ماه 1367 مربوط میشود. این زلزله با بزرگی 5/6
در مقیاس ریشتر در پهنه تشان درشمال بههبان به ویرانی 116 واحد مسکونی و مجروح شدن 25 نفر منجر شد. گسل هاي موجود در محدوده این شهرستان در صورت فعالیت قادرنند خسارات جانی جبران ناپذیري به مردم منطقه وارد کرده و به سازه هاي هیدرولیکی آسیب جدي وارد کنند. مهمترین سازه آبی ساخته شده در شمال شهرستان بهبهان سد خاکی مارون است که با ارتفاع 165 متر بر روي رودخانه مارون احداث گردیده ودر مرحله بهره برداري میباشد. ناپایداري سد و افزایش تراوش از تکیه گاهها در صورت وقوع زمین لرزه محتمل است. طی پژوهش انجام شده در منطقه 11 گسل مورد مطالعه قرار گرفته و به روش قطعی وضعیت لرزه خیزي آنها بررسی شده است. از میان گسلهاي یاد شده 3 گسل امتداد لغز و بقیه فشاري هستند. بزرگترین زمین لرزه محتمل با بزرگی 7/4 ریشتر و حداکثر شتاب افقی 0/28 g محاسبه شده و اثرات چنین زمین لرزه اي بر روي پایداري سد مارون مورد ارزیابی قرار گرفته است. بر این اساس وقوع زمین لرزه میتواند بعلت ایجاد ناپیوستگیهاي جدید و توسعه شکستگیهاي با دهانه بیشتر از 0/5 میلیمتر موجب افزایش تراوش از سد گردیده وپایداري آنرا تهدید کند.
واژه هاي کلیدي: زلزله، گسل فعال، درزه، تراوش ، پایداري ، سد مارون،
مقدمه
شهرستان بهبهان واقع در جنوب شرق استان خوزستان با توجه به سوابق موجود پهنه اي لرزه خیز است.[3] زلزله ارجان (نام قدیمی بهبهان) در سال 1052 میلادي با بزرگی 6/8 در مقیاس ریشتر و شدت 9 مرکالی سبب ویرانی این شهروروستاهاي اطراف آن شد.[4 ] زلزله
1085 با بزرگی 5/8 در مقیاس ریشتر و شدت 7/6 مرکالی ضمن تخریب دوباره ارجان و روستاهاي پیرامون آن در خوزستان و فارس هم احساس شد.[4 ] بین سالهاي 1961 تا
1986 در منطقه اي به شعاع 100 کیلومتري از بهبهان زمین لرزه هایی با بزرگی 5 تا 5/9 در مقیاس ریشتر گزارش گردیده است. جدیدترین رویداد زمین لرزه مخرب ناحیه در دهم
فروردین ماه 1367 با برزگی 5/6 در مقیاس ریشتر اتفاق افتاد که طی آن در پهنه تشان در شمال غرب بهبهان 116 واحد مسکونی ویران و 25 نفر مجروح شدند.[1] آب چشمه گوگردي گراب و آب رودخانه حیات آباد افزایش یافت و در حاشیه رودخانه فروچاله هایی در سازند گچساران تشکیل گردید. زمین لرزه موجب ایجاد چشمه هاي گوگردي جدیدي در منطقه شد و به خشک شدن بعضی چشمه ها انجامید. به سبب وقوع این زلزله زمین لغزشهایی در کوههاي خویز و بنگستان رویداد. در روستاي حیات آباد واقع در پهنه تشان شکافهایی در زمین بوجود آمد. پسلرزه هاي این زمین لرزه تا 9 روز بعد از زلزله اصلی ادامه داشت.
نظر به اینکه تعیین محل گسل هاي فعال براي شناخت منابع زلزله هاي آینده و کاهش خسارات ضروري میباشد.[10] با هدف شناسایی گسل هاي مذکور طی پژوهش انجام شده در منطقه 11 گسل مورد بررسی قرارگرفت. سپس وضعیت لرزه خیزي آنها به روش قطعی ارزیابی گردید. در مرحله بعد،چگونگی تاثیر فعالیت این گسل ها روي پایداري سد مخزنی مارون با توجه به خصوصیات ژئوتکنیکی مواد پرکننده ناپیوستگیهاي سنگی و سایر ویژگیهاي فیزیکی بررسی شد. نتایج حاصله با نتایج آزمایش آبگدزي درزه ها مقایسه و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است.
روش کار
جهت ارزیابی شرایط لرزه خیزي یک منطقه سه روش کلی وجود دارد.[9 ] روش اول که به روش قطعی((Deterministic موسوم است با شناخت و معرفی شواهد فیزیکی مرتبط با سازوکار وقوع زلزله مانند شناسایی گسل ها وتعیین میزان فعالیت آنها انجام میشود. در این روش با استفاده ازروابط تجربی موجود بین طول گسل با بزرگی زلزله و نیز بین بزرگی وشتاب نسبت به ارزیابی بزرگترین زمین لرزه محتمل و شتاب افقی ناشی از آن اقدام میگردد. روش دوم تهیه نقشه پهنه بندي لرزه اي((Seismic zoning map است که میتواند با استفاده از اطلاعات حاصل از روش قطعی انجام شود. سومین روش که به روش احتمالی((Probabilistic موسوم میباشد با داشتن مشخصات زلزله هاي قبلی و بررسی هاي آماري و احتمالی آنها و با استفاده از یک مدل ریاضی نسبت به احتمال وقوع زلزله با بزرگی مشخص اقدام و پتانسیل لرزه خیزي در ناحیه ارزیابی میشود. در این پژوهش براي ارزیابی شرایط لرزه خیزي شهر بهبهان از روش قطعی (Deterministic) استفاده شده وجهت شناخت تغییرشرایط
آبگذري بعد از زمین لرزه احتمالی با تعبیه درزه هاي داراي دهانه هاي متفاوت در
مغزه هاي سنگ آزمایش آبگذري انجام گرفته است.
محاسبه بزرگی و حداکثر شتاب زمین لرزه
با تعیین محل گسل ها از روي نقشه هاي زمین شناسی ، عکس هاي هوایی و کنترل بر روي زمین از طریق بازدیدهاي صحرایی مشخصات آنها برداشت شد و از روابط تجربی زیر براي محاسبه بزرگی و شتاب حداکثر زمین هنگام وقوع زلزله استفاده گردید.
(11) M = log L + 5.4
(8 ) a= 1320 e^058M / (R+25)^1. 52
در روابط بالا (M) بزرگی زمین لرزه در مقیاس ریشتر، (L) طول گسل بر حسب کیلومتر،
(a) حداکثرشتاب زمین(شتاب بیشینه) بر حسب سانتیمتر بر مجذور ثانیه و (R) فاصله محل مورد نظر از گسل برحسب کیلومترمیباشد.
بر اساس پژوهش انجام شده در سال 1986 براي گسلهاي با طول 300 تا 1300 کیلومتر به ترتیب مقدار گسیختگی از 37 تا 17 درصد تغییرمیکند.[12 ] این بدان معناست که با افزایش طول گسل میزان گسیختگی با توجه به شرایط زمین شناسی و ویژگیهاي فیزیکی ومکانیکی سنگ یا خاك نسبت کمتري با طول پیدا خواهد کرد. بنابراین میتوان نصف طول گسل را بعنوان بخش فعال در تولید زلزله به حساب آورد . [11 ] در این مقاله نیز نصف طول گسل به منظور محاسبه بزرگی زمین لرزه ها منظور گردیده است. زیرا که تمام طول گسل در امر ذخیره سازي انرژي نقش نخواهد داشت.
ژئومورفولوژي و زمین شناسی
از دیدگاه ژئومورفولوژیکی شهرستان بهبهان به دو بخش کوهستانی و دشت تقسیم میشود.
بخش کوهستانی در شمال و دشت بهبهان در جنوب منطقه واقع است. رودخانه هاي خیر آباد و مارون که هر دو از ارتفاعات شمالی به طرف شهرستان بهبهان جاري هستند به ترتیب ازجنوب شرق و جنوب غرب این شهرعبور میکنند.
از دیدگاه ساختاري منطقه بهبهان در ناحیه زاگرس چین خورده قرار دارد. وجود تاقدیس هاي خویز و بنگستان که ارتفاعات شمال و شمال غرب منطقه را تشکیل میدهند و تنگ هاي متعددي مانند تکاب ، بن، سروك ، ماغر و نایاب در این تاقدیس ها ویژگیهاي زمین شناسی و ساختاري خاصی را در منطقه بوجود آورده است. از نظر چینه شناسی سنگهاي سازند هاي داریان؛ کژدمی، ایلام – سروك، گورپی، پابده، آسماري،گچساران، میشان، آغاجاري و بختیاري در منطقه رخنمون دارند که از جمله ویژگیهاي زمین شناسی شهرستان بهبهان محسوب میکردد (شکل .( 1 از نظر سنی قدیم ترین سنگها مربوط به کرتاسه پائینی ومتعلق
به سازند کربناته داریان هستند که در تنگ ماغر با لایه بندي ضخیم و به رنگ کرم تا قهوه اي روشن در بخش مرکزي تاقدیس بنگستان مشاهده میشوند. جوانترین سنگها به سن پلیوسن مربوط به سازند بختیاري میباشند که درجنوب شرق وجنوب غرب ناحیه رخنمون دارند.
تنوع لیتولوژیکی در سازند هاي سنگی منطقه از دیدگاه لرزه خیزي حائز اهیمت است زیرا که وجود سنگهاي کربناته سازند هاي آسماري ، ایلام – سروك و داریان با داشتن رفتاري شکننده (Britle) و گسترش سنگهاي سولفاته سازند گچساران با دارا بودن رفتاري شکل پذیر (Ductile) به ترتیب در افزایش و کاهش اثرات تخریبی زمین لرزه ها نقش اساسی بازي می کنند.
ممهمترین ساختارهاي زمین شناسی منطقه تاقدیس هاي خویز و بنگستان هستند که به ترتیب در شمال و شمال غرب منطقه قرار دارند.گسل هاي متعددي در منطقه بهبهان شناسایی شده که از نوع فشاري و امتداد لغز هستند.
مشخصات هندسی و لرزه زایی گسل هاي محدوده شهر بهبهان ( تا شعاع 50
کیلومتري)
به منظور ارزیابی شرایط لرزه خیزي شهرستان بهبهان گسل هاي داراي توان فعالیت منطقه شناسایی گردید. مشخصات هندسی و لرزه زایی هر یک از گسل هاي مطالعه شده به شرح زیر میباشد.
-1 گسل هاي فشاري
-1 -1 گسل بهبهان
این گسل از 8 کیلومتري شمال بهبهان عبورمیکند. امتداد عمومی گسل شمال غرب – جنوب شرق، شیب بین 40 تا 70 درجه شرقی و طول آن حدود 100 کیلومتر است ( شکل.(1 در راستاي این گسل سازند گچساران با شیب نزدیک به 55 درجه بسوي شمال شرق بر روي آبرفتهاي شمالی دشت بهبهان رانده شده است. این شیب نزدیک گسل زیاد شده و به حدود
80 درجه میرسد. عملکرد این گسل بصورت بخشی از فرونشینی دشت بهبهان در آب شیرین
(جنوب دو گنبدان ) بخوبی دیده میشود . [6 ]
به منظور بررسی بهتر، گسل مذکور به دو قطعه تقسیم شده است. قطعه جنوب شرقی با امتداد N100 و شیب 70 درجه و قطعه شمال غربی با امتدادN150 و شیب 40 درجه به طرف شمال شرق قراردارند هر قطعه حدود 50 کیلومتر طول دارد.
با توجه به واقع شدن کانونهاي زلزله روي امتداد گسل هاي یاد شده میتوان آنها داراي توان فعالیت درنظر گرفت که بزرگی زلزله ناشی از فعالیت هر قطعه مساوي با 6/8 درمقیاس ریشتراست. شتاب افقی ناشی از فعالیت قطعه جنوب شرقی 0/3g است درحالیکه این میزان براي قطعه شمال غربی معادل با 0/18 gبرآورد شده است (جدول .(1
-1-2 گسل تشان
این گسل در 10 کیلومتري شمال بهبهان به موازات گسل معکوس بهبهان قرار دارد (شکل.(1
امتداد عمومی آن شمال غرب – جنوب شرق، شیب گسل بین 60 تا 80 درجه شمال شرقی و طول آن حدود 100 کیلومتر می باشد. در اثر عملکرد این گسل در یال جنوبی تاقدیس خاویز سازند آسماري شیب زیادي تا حدود 80 درجه پیدا کرده است. در روستاي خویز اثرات فعالیت گسل در رسوبات کواترنر مشاهده میشود. با توجه به واقع شدن کانونهاي سطحی زلزله بر روي امتداد آن، گسل مذکور داراي توان فعالیت است.
جهت بررسی بهتر این گسل نیز به دو قطعه جنوب شرقی و شمال غربی تقسیم شده است.
قطعه جنوب شرقی با امتدادN100 و شیب 80 درجه به طرف شمال شرق، حدود 40 کیلومتر طول دارد. بزرگی زلزله ناشی از فعالیت این قطعه 6/7 در مقیاس ریشتر و شتاب افقی ناشی از آن 0/27g میباشد (جدول .(1 قطعه شمال غربی با امتدادN140 و شیب 60 درجه به طرف شمال شرق حدود 60 کیلومتر طول دارد. بزرگی زلزله ناشی از فعالیت این قطعه 6/8 در مقیاس ریشتر و شتاب افقی ناشی از آن 0/15g میباشد (جدول .(1
-1-3 گسل آغاجاري
این گسل بصورت راندگی در شمال شهرستان آغاجاري و لبه جنوب غربی کوههاي امیدیه و پازنان دیده میشود (شکل.(1 امتداد عمومی آن شمال غرب – جنوب شرق و شیب بین 10 تا
30 درجه به سمت شمال شرق است. در راستاي آن کوههاي امیدیه و پازنان بر روي دشت ساحلی خلیج فارس در پهنه امیدیه رانده شده اند. فرادیواره این گسل را سازند هاي گچساران، آغاجاري ومیشان (دربخش شمال شرقی) و فرودیواره گسل را در دشت ساحلی آبرفتهاي کواترنر (در بخش جنوب غرب ) تشکیل میدهد.
طول گسل آغاجاري حدود 100 کیلومتر میباشد که براي مطالعه بهتر به دو قطعه امیدیه و پازنان تقسیم شده است. قطعه امیدیه با امتدادN130 و شیب 20 درجه به طرف شمال شرق حدود 65 کیلومتر طول دارد و قطعه پازنان باامتداد و شیب مشابه با قطعه امیدیه داراي طولی حدود 35 کیلومتراست.
با توجه به واقع شدن کانونهاي زلزله در مجاورت گسل آغاجاري این گسل داراي توان فعالیت میباشد. بزرگی زلزله هاي ناشی از فعالیت قطعه هاي امیدیه و پازنان به ترتیب6/9 و 6/6 در مقیاس ریشتر و شتاب افقی هاي منتجه 0 /14gو0/16gمیباشند ( جدول .(1
-1-4 گسل رگ سفید
این گسل در 15 کیلومتري شمال هندیجان و بندر دیلم قرار دارد. گسل رگ سفید با طول حدود 80 کیلومتر و امتداد N130 با شیب 60 درجه به طرف شمال شرق قراردارد(شکل.(1
عملکرد گسل موجب شده تا سازند هاي آغاجاري و میشان (فرادیواره ) در تاقدیس رگ سفید بر روي نهشته هاي دشت ساحلی (فرودیواره) خلیج فارس در شمال بندر دیلم رانده شوند. این گسل در صورت فعال بودن زمین لرزه اي به بزرگی 7 ریشتر ایجاد خواهد کرد که شتاب افقی ناشی از آن 0/12g خواهد بود.
-1-5 گسل رامهرمز ( قطعه جنوبی )
این گسل در محدوده شمالی شهرستان رامهرمز قراردارد(شکل.(1 امتداد گسل شمال غرب – جنوب شرق و با شیب حدود 70 درجه به طرف شمال شرق قراردارد. در راستاي گسل رامهرمز سازند هاي گچساران ، میشان بر روي سازند هاي آغاجاري ، بختیاري و نهشته هاي کواترنردشت رامهرمز رانده شده اند. این گسل با طول حدود 100 کیلومتر بصورت خطی واضح بر روي عکس هاي هوایی قابل مشاهد میباشد. حدود 70 کیلومتر از طول گسل مرز میان کوه و دشت است. قلوه سنگهاي موجود در نهشته هاي کواترنز در شرق رامهرمزتوسط این گسل جهت یابی شده اند. قطعه جنوبی آن با طول 30 کیلومتر داراي امتداد N140 که با شیب 70 درجه به طرف شمل شرق قرار دارد. با توجه به واقع شدن کانونهاي زلزله بر روي امتداد گسل داراي توان فعالیت بوده و بزرگی زمین لرزه ناشی از آن 6/5 در مقیاس ریشتر و شتاب حاصله 0/09gخواهد بود.
-2گسل هاي امتداد لغز
-2-1گسل F7
این گسل یکی از مهمترین گسل هاي امتداد لغز در استان خوزستا ن است که از غرب بهبهان عبور میکند(شکل .(2 طول گسل حدود 200 کیلومتر و از شمال استان (شمال شهرستان ایذه
) تا جنوب آن(نزدیک سواحل خلیج فارس) قابل پیگیري میباشد. این گسل با توجه به قرار گیري کانونهاي سطحی زمین لرزه بر روي امتداد آن داراي توان فعالیت بوده و بزرگی زلزله ناشی از آن 7/4 ریشتر و شتاب افقی حاصله 0/25 g محاسبه شده است (جدول .(1
-2-2گسل F8
این گسل که با طول حدود 40 کیلومتر در شمال بهبهان قراردارد از روستاي تشان عبور کرده و وارد تنگ بن در تاقدیس بنگستان میشود(شکل.(1 نوع گسل امتداد لغز راستگرد و امتداد آن شمالی – جنوبی است. با توجه به قرار گیري کانونهاي زمین لرزه روي این گسل بویژه در محل هاي تقاطع با گسل هاي بهبهان و تشان داراي توان فعالیت میباشد. بزرگی زلزله ناشی از فعالیت گسل 6/7 ریشتر و شتاب افقی 0/31 g محاسبه شده است(جدول .(1
-2-3 گسل F9
گسل F9 در 30 کیلومتري شرق بهبهان و در مسیر رودخانه خیرآباد قرار دارد(شکل.(1 نوع گسل امتداد لغز چپگرد و داراي راستاي شمال شرق – جنوب غرب است. در اثر عملکرد گسل مذکور رودخانه خیرآباد حدود 30 کیلومتر در مسیري مستقیم جریان پیدا میکند. با توجه به مجاورت کانونهاي زمین لرزه باامتداد این گسل بویژه در محل هاي تقاطع با گسل هاي بهبهان داراي توان فعالیت میباشد. بزرگی زلزله ناشی از فعالیت گسل 6/8 ریشتر و شتاب افقی 0/24 g محاسبه شده است(جدول .(1
پایداري سد مخزنی مارون
سد خاکی مارون با ارتفاع 165 متر ، طول تاج 345 متر و با دریاچه اي به گنجایش 1/2
میلیارد در شمال بهبهان بر روي رودخانه مارون ساخته شده و در سال 1376 به بهرببرداري رسیده است (شکل .( 2 .ساختگاه سد متشکل از سنگهاي کربناته سازند آسماري میباشدو بخش عمده مخزن روي سازند گچساران قراردارد (شکل.(3 این سد مخزنی در نخستین آبگیري از طریق یک ناپیوستگی طویل با تراوش غیر مجاز آب از تکیه گاه چپ مواجه گردید. فرارآب از طریق تونل انحراف آب شماره 2 که بدون پوشش اجرا شده بود به حدود 10 مترمکعب در ثانیه رسید. خوشبختانه با تلاش دست اندرکاران پروژه با پائین آوردن تراز آب و اجراي عملیات تزریق فرار غیر مجاز آب کنترل شد.
با توجه به شرایط زمین شناسی محل سد و نظر به وضعیت لرزه خیزي منطقه موضوع افزایش تراوش و پایداري سد به توجه ویژ ه اي نیاز دارد. سنگ پی سد اصلی ، تونلهاي انحراف آب و سایر سازه هاي وابسته در سنگهاي کربناته سازند آسماري قرار دارند.
سنگهاي یاد شده کارستی شده اند که این پدیده بویژه در بخش بالایی سازند که در محل سد حدود 65 متر ضخامت دارد با شدت بیشتري دیده میشود.
