مقاله اولویت بندی عوامل موثر بر زمین لغزش و تهیه نقشه خطر آن بااستفاده از مدل AHP

بخشی از مقاله

اولویت بندی عوامل موثر بر زمین لغزش و تهیه نقشه خطر آن بااستفاده از مدل AHP

چکیده

زمین لغزش یکی از خطرات طبیعی است که همه ساله خسارات جانی و مالی فراوانی را به همراه دارد. بنابراین، باید مناطق حساس را شناسایی و با اولویتبندی این مناطق، سیاستها و برنامههای مدیریت خطر زمینلغزش را ارایه نمود و تا حدی از خطر وقوع خسارات زمینلغزشها کاست. حوضه مورد مطالعه در بخش جنوب غربی شهرستان اهر و در بین مختصات جغرافیایی 46˚ 48 الی 46˚57 طول های شرقی و 38˚ 21 30˝ الی 38˚ 27 ́30˝ عرض های شمالی قرار گرفته است برای بررسی و پهنه بندی خطر زمین لغزش در حوضه یایجیلو ابتدا نقشه ها و لایه های اطلاعاتی عوامل اصلی موثر در رخداد این پدیده از قبیل شیب، جهت شیب، لیتولوژی، کاربری اراضی، فاصله از گسل، فاصله از آبراهه و طبقات ارتفاعی در سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) تهیه گردید و سپس با استفاده روش تحلیل سلسله مراتبی )AHP) اقدام به وزن دهی و پهنه بندی زمین لغزش گردید. و در نهایت نقشه پهنه بندی خطر وقوع زمین لغزش در حوضه یایجیلو به دست آمد. نتایج حاصل از این بررسی نشانگر این است که روش تحلیل سلسله مراتبی به دلیل استوار بودن بر مبنای مقایسه زوجی موجب سهولت و دقت در انجام محاسبات لازم و ارائه نتایج قابل قبول به دلیل دخالت دادن تعداد زیادی از عوامل در مقایسه با سایر روش های پهنه بندی خطر زمین لغزش است. نتایج پژوهش نشان دهنده این است که در حدود 2/36 در صد از مساحت حوضه یایجیلو، احتمال وقوع زمین لغزش خیلی زیاد بوده، همچنین در 21/93 درصد احتمال وقوع زیاد، 45/38 درصد احتمال وقوع متوسط، 28/14 درصد احتمال وقوع کم و در 3/21 درصد احتمال وقوع خیلی کم می باشد.

واژههای کلیدی: پهنه بندی زمین لغزش، تحلیل سلسله مراتبی،سامانه اطلاعات جغرافیایی، حوضه یایجیلو

-1 مقدمه

زمین لغزش ها فرایندهای طبیعی زمین شناسی هستند که ناهمواری های سطح زمین را متحول کرده، دوباره شکل می دهند (گورسیسکی و همکاران،.(179 :2006 پدیده زمین لغزش یکی از پدیده های مهم و قابل توجه در مسائل زیست محیطی، آبخیزداری و منابع طبیعی می باشد. اهمیت زمین لغزش ها را می توان از دیدگاه های گوناگونی مورد بحث و بررسی قرار داد. مهم ترین دلیل با اهمیت بودن این پدیده، خسارت های جانی و مالی ناشی از به وقوع پیوستن آن ها می باشد (رجب زاده،.(2 :1392 ایران با داشتن مناطق کوهستانی وسیع، که نیمی از وسعت کشور را تشکیل می دهد، دارا بودن مورفولوژی برخاسته از تکتونیک فعال، شکستگی ها و خردشدگی های فراوان، وجود لیتولوژی حساس و دیگر دلایل از جمله کشورهای آسیب پذیر از نظر وقوع زمین لغزش ها می باشد.

1

امروزه انسان با تغییر کاربری اراضی و گسترش شبکه های ارتباطی، حساسیت وقوع زمین لغزش ها را در سطح کره زمین، به ویژه در نواحی کوهستانی تشدید کرده است (گورسیسکی و همکاران،.(179 :2006 در قرن بیستم، قاره آسیا بیشترین حادثه وقوع زمین لغزش 220) مورد گزارش شده) را به خود اختصاص داده است. قاره آمریکا بیشترین تعداد کشته و مجروحان را داشته (بیش از 2500 نفر) و اروپا بالاترین میزان خسارات را تجربه کرده است (کرمی،.(22 :1391 در ایران در مورد خسارات ناشی از زمین لغزش مطالعاتی صورت گرفته است. چنانچه خسارات ناشی از 4900 زمین لغزش ثبت شده (از سال 1372 تا شهریور (1386 در کشور 126893 میلیارد ریال برآورد گردیده است (مرادی و همکاران، .(10 :1391 مسلما هزینه بررسی و مطالعه این گونه پدیده ها و شناسایی و ممیزی مناطق مستعد وقوع آن ها، قبل از برنامه ریزی و سیاست گذاری در زمینه بهره برداری از این نواحی، بسیار کم تر از زیان های ناشی از وقوع آن ها خواهد بود. در این راستا، پهنه بندی زمین لغزش، احتمال نسبی رویداد این پدیده را در یک منطقه، براساس ویژگی های محیطی خاص از آن ناحیه معین می کند (گزوتی و همکاران، .(184 :1999 از این طریق، سطح زمین به نواحی ویژه و مجزایی از درجات بالفعل یا بالقوه خطر (بسیار کم – بسیار زیاد) تقسیم می شود (کرم و محمودی،.(2 :1384

محدوده مورد مطالعه در این پژوهش حوضه آبریز یایجیلو می باشد که این حوضه در جنوب غربی شهرستان اهر و در استان آذربایجان شرقی واقع شده و یکی از زیر حوضه های اهرچای به شمار می آید. با توجه به این که یکی از اصولی ترین روش های کاهش اثرات زمین لغزش در حوضه مورد مطالعه، شناسایی مناطق مستعد در برابر وقوع این حادثه طبیعی و پهنه بندی این مناطق بر مبنای حساسیت آن ها نسبت به زمین لغزش است. اقدام به پهنه بندی زمین لغزش با بهره گیری از توانایی های سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) و با مدل ( AHP ) گردیده است.

- 2 پیشینه تحقیق

در زمینه ی موضوع مورد مطالعه تحقیقات زیادی در سطح بین المللی و ایران انجام شده است برای مثال کولار و همکاران (2000) ، با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی نقشه پهنه بندی خطر زمین لغزش در شمال هند را تهیه و بیان کردند که نقشه تهیه شده با زمین لغزش های موجود مطابقت دارد.کماک (2006) ، نقشه پهنه بندی خطر زمین لغزش را با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی و روش آماری چند متغیره در اسلونی تهیه نمود. در تحقیق کماک مناطقی که از نظر حساسیت زمین لغزش بالا هستند ارتباط نزدیکی با توزیع جاده ها دارند.فان یولیو (2007) ، نقشه پهنه بندی زمین لغزش را با استفاده از روشLNRF و ارزش اطلاعاتی در محیط سامانه اطلاعات جغرافیایی برای منطقه لانگنن در استان گانسو چین تهیه کرده است. نتایج نشان می دهد که روش ارزش اطلاعاتی بیشتر برای مکان هایی که دارای زمین لغزش فعال بودند ، کارایی بهتری دارد.

یلسین (2008) ، نقشه حساسیت زمین لغزش در حوضه آردیس ترکیه را با سه روش فرایند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) ، فاکتور وزنی (wf) و شاخص آماری (wi) تهیه نمود و نتیجه گرفت که روش AHP مناطق دارای زمین لغزش را نسبت به دو روش دیگر در حوضه مورد مطالعه بهتر نشان می دهد. وان ( 2009) ، با استفاده از سیستم پشتیبانی تصمیم گیری فضایی به استخراج عوامل اصلی زمین لغزش برای تهیه نقشه حساسیت زمین لغزش در تایوان پرداخت. بندریک و همکاران (2010) ، با استفاده از توزیع دو متغییره آماری به ارزیابی حساسیت زمین لغزش در منطقه کارل اونری در اسلوکی پرداختند. و برای محاسبه وزن لایه ها ی مورد بررسی از شاخص آنتروپی استفاده کردند. ژانگ و همکاران (2012) ، در مطالعه ای به پهنه بندی خطر زمین لغزش براساس مدل توزیع چند وزنی در مناطق ساحلی جنوب شرق چین پرداختند. بر اساس نتایج این پژوهش این مدل روش مناسبی برای پهنه بندی خطر زمین لغزش می باشد.

در ایران نیز مطالعات با ارزشی در زمینه خطر زمین لغزش انجام شده است برای مثال، بهیانفر و همکاران (1389)، به کاربرد مدل تحلیل سلسلهمراتبی و منطق فازی در منطقهبندی خطرات زمینلغزش در حوضهآبریز فریزی، دامنه شمالی کوههای بینالود پرداختند. نتیجه این پژوهش نشان داد که اولأ حدود 68 درصد از حوضه در معرض خطر بحرانی و متوسط زمینلغزش قرار دارد، ثانیأ مشخص شد که متغیر سازند فیلیتی با برخورداری از معناداری بالا نسبت به سازندهای دیگر

موجود در حوضه همبستگی قویتری را با متغیر وابسته خطر زمینلغزش دارد. فتحی((1390، دربررسی پهنهبندی خطر زمینلغزش در حوضهآبریز گرمچای میانه از روش تحلیل سلسلهمراتبی استفاده کرده، نتیجه حاصله نشان داده که در بین 9 عامل مؤثر در ایجاد زمینلغزش عوامل شیب و لیتولوژی به ترتیب بیشترین نقش را در وقوع و ایجاد زمینلغزشهای حوضه بر عهده داشتهاند.رنجبر((1391، طی مطالعهای عوامل موثر در حرکات تودهای حوضهکرگانرود را با استفاده از مدل AHP بررسی و پس از تهیه نقشه پهنهبندی خطر زمینلغزش و با توجه به وزن نهایی هر عامل به ابن نتیجه رسید که عامل سنگشناسی، شیب و جهت شیب در حوضه به ترتیب مهمترین عامل موثر در زمین لغزش منطقه مورد نظر میباشد. قهرمانی و همکاران (1391) ، در مقاله ای تحت عنوان »بررسی روش های تحلیل سلسله مراتبی AHP ، FAHP ، LNRF در پهنه بندی خطر زمین لغزش (مطالعه موردی : حوضه آبخیز النگ دره «( به این نتیجه رسیدند که روش LNRF کاملا مستقل از نظر کارشناسی عمل می کند ، به واقعیت نزدیک تر است ، امکان بروز خطا در آن به حداقل رسیده و از روش های دیگر نیز مطمئن تر است. کرمی((1391، در ارزیابی حساسیت زمین لغزش در حوضه های کوهستانی نیمه خشک، با استفاده از روش های آماری و مدل وزنی شاهد به این نتیجه رسیدند که حدود 92درصد زمین لغزش ها در محدوده های با حساسیت متوسط تا خیلی زیاد اتفاق افتاده اند.

در این راستا هدف پژوهش حاضر شناسایی و بررسی نقش عوامل موثر در ایجاد زمین لغزش های حوضه یایجیلو در استان آذربایجان شرقی می باشد. همچنین بررسی و طبقه بندی عوامل تاثیر گذار و اولویت بندی آن ها و تهیه نقشه پهنه بندی خطر زمین لغزش در حوضه و شناسایی نقاط با پتانسیل بالای خطر از دیگر اهداف این پزوهش می باشد.

-3 معرفی منطقه مورد مطالعه

حوضه یایجیلو از نظر تقسیمات کشوری در شهرستان اهر واستان آذربایجان شرقی واقع شده است. و یکی از زیر حوضه های اهرچای به شمار می آید. حوضه مورد مطالعه در بخش جنوب غربی شهرستان اهر و در بین مختصات جغرافیایی 46˚ 48 الی 46˚57 طول های شرقی و 38˚ 21 30˝ الی 38˚ 27 ́30˝ عرض های شمالی قرار گرفته است(شکل .(1 مساحت حوضه مورد مطالعه 74/04 کیلومتر مربع است. حداکثر ارتفاع حوضه 2484 متر و حداقل ارتفاع حوضه 1378 متر است.

-4 مواد و روش ها

شکل (1) موقعیت جغرافیایی حوضه آبریز یایجیلو

به منظور بررسی زمین لغزش در حوضه آبریز یایجیلو از مواد و روشهای زیر استفاده شده است:

- نقشههای توپوگرافی منطقه با مقیاس 1:25000
- نقشه زمینشناسی منطقه با مقیاس 1:100000

- تصاویر ماهوارهای Landsat 8
- نرم افزار Arc GIS

3

روش مورد استفاده در این تحقیق روش (AHP) که روش نیمهکمی است میباشد، در این روش همانند سایر روشها تاثیر عوامل اثرگذار در وقوع لغزش مانند (شیب، جهت شیب، بارش، لیتولوژی، کاربری اراضی، فاصله از گسل، فاصله از آبراهه و طبقات ارتفاعی) شناسایی شده و پس از تهیه تمامی لایههای اطلاعاتی فوقالذکر، همهی این لایهها با استفاده از نرم افزارArc GIS همپوشانی شده و در انتها، منطقهی مورد مطالعه به نواحی با میزان پتانسیل خطر لغزشی متفاوتی تقسیم می شود. (فتحی، .(1390
در هر حال، به منظور مشخص کردن ویژگی های مربوط به عوامل تاثیر گذار بر رخداد زمین لغزش و تعیین پتانسیل نقاط مختلف پهنه ی تحقیق به وقوع این پدیده در قالب پهنه بندی خطر آن با بهره گیری از روش تحلیل سلسله مراتبی، اقدام به تهیه ی لایه های اطلاعاتی مشتمل بر نقشه های شیب، جهت شیب،لیتولوژی، کاربری اراضی، فاصله از گسل، فاصله از آبراهه و طبقات ارتفاعی در محیط GIS شده است. پس از تهیه تمامی لایههای اطلاعاتی فوقالذکر و وزن دهی به آن ها ، همهی این لایهها با استفاده از نرم افزارArc GIS همپوشانی شده و در انتها، منطقهی مورد مطالعه به نواحی با میزان پتانسیل خطر لغزشی متفاوتی تقسیم می شود.

-5 نتایج

به منظور تهیه نقشه های موضوعی در محیط نرم افزار GISو تهیه نقشه آسیب پذیری، تعداد 7 فاکتور کنترل کننده براساس ارتباط نزدیک آن ها در وقوع زمین لغزش در حوضه آبریز مورد مطالعه انتخاب شد که این فاکتورها شامل شیب، جهت شیب، لیتولوژی، کاربری اراضی، فاصله از گسل، فاصله از آبراهه و طبقات ارتفاعی می باشند و همچنین بعد از انتخاب فاکتورها، هر فاکتور به چندین کلاس طبقه بندی شد. برای تهیه لایه های مربوط به فاکتورهای مختلف و تهیه نقشه های موضوعی در محیط GIS از نقشه های توپوگرافی، نقشه های زمین شناسی، تصاویر ماهواره ای، داده های بارش، استفاده شد. نقشه های موضوعی شیب، جهت شیب و ارتفاع به طور مستقیم با فرمت رستری از DEMمنطقه به دست آمد ولی دیگر نقشه های موضوعی از قبیل نقشه گسل، فاصله از گسل، سنگ شناسی، کاربری اراضی، فاصله از آبراهه با فرمت وکتوری تهیه و سپس به منظور تلفیق لایه ها به فرمت رستری تبدیل گردید. در مرحله بعدی مقادیر وزن ها به ترتیب به لایه های رستری و کلاس های هر یک از لایه ها اختصاص داده شد که برای این منظور از روش فرایند تحلیل سلسله مراتبی استفاده شد. سپس براساس همپوشانی نقشه های موضوعی، نقشه آسیب پذیری منطقه مورد مطالعه با استفاده از وزن های به دست آمده تهیه گردید. به منظور ارزیابی قدرت انطباق، دقت و صحت سنجی مدل تهیه شده، نتایج حاصله با نقشه زمین لغزش های فعال در منطقه مقایسه گردید.

لایه های اطلاعاتی موثر در زمین لغزش شیب

شیب دامنه تاثیر بسیار زیادی در وقوع زمین لغزش دارد (ساکار و همکاران، (301 :1995 و در صورت ثابت بودن دیگر عوامل موثر بر وقوع زمین لغزش، هر قدر دامنه ای پر شیب تر باشد، بیشتر مستعد ناپایداری است (مقیمی و محمودی، .(284 :1383جهت بررسی عامل شیب در حوضه آبریز یایجیلو ، پس از رقومی کردن نقشه های توپوگرافی و ایجاد DEM از نقشه توپوگرافی ، نقشه شیب به درصد در محیط Arc GISتهیه و در قالب 5کلاس طبقه بندی شد (شکل .(2

4

جهت شیب

شکل (2) نقشه شیب حوضه یایجیلو

جهت شیب به علت اینکه در ارتباط با پارامترهایی نظیر درصد جذب نور خورشید، بادهای خشک کننده و باران می باشد به عنوان یک فاکتور مهم در تهیه نقشه آسیب پذیری زمین لغزش در نظر گرفته می شود (کماک،109 :2006؛ یلسین، .(1 :2008 نقشه جهت شیب بخش غربی حوضه سرندچای از روی نقشه DEMتهیه شد. و بر مبنای 9 جهت طبقه بندی شده است (شکل.(3

شکل (3) نقشه جهت شیب حوضه یایجیلو

طبقات ارتفاعی

تغییرات ارتفاع بر میزان هوازدگی واحدهای سنگی تاثیر گذار بوده به طوریکه با افزایش ارتفاع و بالا رفتن رطوبت، انجام واکنش های شیمیایی تسریع گردیده که نتیجه آن افزایش میزان هوازدگی و احتمال وقوع زمین لغزش می باشد.نقشه ارتفاع اراضی حوضه از DEM منطقه استخراج شده و در 7 طبقه با توجه به تاثیر آن بر زمین لغزش طبقه بندی گردید (شکل .(4

5

شکل (4) نقشه طبقات ارتفاعی حوضه یایجیلو
سنگ شناسی

جنس زمین و نوع سنگ ها از عوامل مهم و تاثیرگذار در پدیده زمین لغزش است. سنگ ها به واسطه ی تفاوت در جنس رسوبات تشکیل دهنده و شرایط و دوران شکل گیری، مقاومت های مختلفی را در مقابل نیروهای خارجی از خود نشانمی دهند (رنجبر و معمارافتخاری، .(119 :1391 در این مطالعه اطلاعات پایه مورد استفاده برای تهیه نقشه زمین شناسی اصلی با فرمت وکتور از نقشه های زمین شناسی 1 :100000 سازمان زمین شناسی به دست آمده است (شکل .(5

شکل (5) نقشه سنگ شناسی حوضه یایجیلو

فاصله از گسل

مناطق گسلی به وسیله ایجاد شیب های تند، مناطق برشی ضعیف شده و سنگ های دارای شکستگی، پتانسیل وقوع زمین لغزش را افزایش می دهند (رجب زاده، .(107 :1392 خطوط گسل حوضه یایجیلو از روی نقشه ی زمین شناسی منطقه در مقیاس 1 :100000 استخراج، رقومی و در محیط GISبرای آن پایگاه اطلاعاتی تشکیل شد و با توجه به ارتباط مستقیم و غیر مستقیم خطوط گسل در ایجاد فرایندهای دامنه ای ، با استفاده از زیر نرم افزار Spatial Analyses تحتGIS حریم گسل برای حوضه استخراج و طبقه بندی گردید(شکل .(6

6

شکل (6) نقشه فاصله از گسل حوضه یایجیلو

کاربری اراضی

تاثیر پوشش گیاهی بر روی پایداری شیب را می توان به وسیله تاثیرات هیدرولوژیکی و مکانیکی آن توضیح داد. پوشش خاک به عنوان یک پناهگاه عمل می کند و آسیب پذیری خاک را نسبت به فرسایش، زمین لغزش و مقدار آب دریافتی از بارش کاهش می دهد.نقشه کاربری اراضی حوضه یایجیلو، از نقشه کاربری اراضی استان آذربایجان شرقی و در قالب 6 کلاس استخراج شده است (شکل .(7

شکل (7) نقشه کاربری اراضی حوضه یایجیلو

فاصله از آبراهه

نزدیکی شیب ها به ساختارهای زهکشی به طور مستقیم بر روی درجه اشباع مواد و پایداری شیب تاثیر می گذارد. شبکه زهکشی می تواند از طریق فرسایش شیب ها یا به وسیله ی اشباع مواد بخش های پایینی دامنه که خود باعث بالا آمدن سطح ایستابی می شود تاثیرات منفی بر پایداری شیب داشته باشد (دای، 381 :1974؛ ساها، .(357 :2002برای

7

بررسی تاثیر فاصله از آبراهه ،شبکه زهکشی بخش غربی حوضه آبریز سرندچای از روی DEM تحت GIS و با استفاده از زیر نرم افزار هیدرولوژی از Spatial Analyes استخراج و نسبت به پتانسیل زمین لغزش ها طبقه بندی گردید (شکل .(8

شکل (8) طبقات آبراهه حوضه یایجیلو

با توجه به روش تحقیق شرح داده شده نتایج حاصل از تحقیق به شرح زیر می باشد: نتیجه حاصل از مقایسه دو به دو یا زوجی عوامل 7 گانه موثر در منطقه تحقیق با در نظر گرفتن لایه های اطلاعاتی تهیه شده در محیط GIS شامل نقشه های شیب، جهت شیب، لیتولوژی، کاربری اراضی، فاصله از گسل، فاصله از آبراهه و طبقات ارتفاعی در جدول (1 ) ارائه شده است. به عنوان مثال عنصر 1 و 1 ماتریس مورد نظر ( ستون 1، ردیف ( 1 نشانگر اولویت معیار سنگ شناسی به سنگ شناسی است که دارای اولویت یا اهمیت یکسانی نسبت به هم می باشند و عددی که برای این اولویت در جدول (1) ذکر شده است برابر 1 است. و یا خانه 1 و 2 ماتریس که اولویت و اهمیت سنگ شناسی به شیب را نشان می دهد که اکثر کارشناسان با توجه به داده های به دست آمده در منطقه اهمیت عامل شیب نسبت به سنگ شناسی کمی مهم تر دانسته اند که می توان برای آن براساس جدول 1 عدد 2 را در نظر گرفت. به همین ترتیب سایر عناصر ماتریس تکمیل گردید. در نهایت با تشکیل ماتریس های مربوطه وزن کلاس ها و لایه ها را محاسبه می کنیم.

جدول((1 ماتریس و مقدار عددی مربوط به هر یک از عوامل 7 گانه موثر در زمین لغزش های حادث شده در حوضه

وزن ارتفاع فاصله از بارش کاربری اراضی فاصله از جهت شیب شیب سنگ
آبراهه گسل شناسی
0/3313 8 7 6 5 4 3 2 1 سنگ شناسی
0/2307 7 6 5 4 3 2 1 0/5 شیب
0/1572 6 5 4 3 2 1 0/5 0/333 جهت شیب
0/1059 5 4 3 2 1 0/5 0/333 0/25 فاصله از گسل
0/0709 4 3 2 1 0/5 0/333 0/25 0/2 کاربری اراضی
0/0477 3 2 1 0/5 0/333 0/25 0/2 0/1667 بارش
0/0237 2 1 0/5 0/333 0/25 0/2 0/1667 0/1429 فاصله از آبراهه
0/0236 1 0/5 0/333 0/25 0/2 0/1667 0/1429 0/125 ارتفاع

وزن های به دست آمده در محیط نرم افزار Arc Map به لایه و کلاس مربوطه اعمال گردید و سپس اقدام به تلفیق لایه های موثر شناسایی شده در زمین لغزش گردید. و در نهایت نقشه پهنه بندی خطر وقوع زمین لغزش در حوضه

8

یایجیلو به دست آمد (شکل .(9 بعد از این که نقشه نهایی پهنه بندی به دست آمد مساحت هر پهنه محاسبه شد (جدول .(4 براساس جدول (4) در حدود 2/36 در صد از مساحت حوضه یایجیلو، احتمال وقوع زمین لغزش خیلی زیاد بوده، همچنین در 21/93 درصد احتمال وقوع زیاد، 45/38 درصد احتمال وقوع متوسط، 28/14 درصد احتمال وقوع کم و در 3/21 درصد احتمال وقوع خیلی کم می باشد.