مقاله تأثیر ماهیت عملگر های گاما در ارزیابی توان زمین در مقابل لغزش

بخشی از مقاله

*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***

تأثير ماهيت عملگر هاي گاما در ارزيابي توان زمين در مقابل لغزش

چکيده
در ارزيابي پتانسيل خطر زمين لغزش طيف وسيعي از عملگرها مورد استفاده قرار مي گيرند. آنها ابزاري توانا در تعيين توان و کاربري زمين هستند؛ اما نتايج شان بسيار متفاوت است ، بطوريکه براي نمونه عملگر گاما ٠.١ بيش از ٧٠ درصـد منطقـه مورد مطالعه را پهنه کم خطر معرفي مي کند و در مقابل آن عملگر گاما ٠.٩ فقط ١٥.٥ درصـد منطقـه را کـم خطـر مـي شناسد. از لحاظ مديريت و برنامه ريزي توسعه اين يک تفاوت و چالش بزرگ است و کم و کيف برنامه ريزي منطقـه اي را تحت تاثير قرار مي دهد. فرض بر اين است که سطح موفقيت هر مدل در پيش بيني خطر کاملا متغير و تابع اهداف کاربر است . عملگرهاي گاما يک مجموعه کامل مدل هايي هستند که در بخش جنوبي البرز مرکزي اجـراء گرديـده انـد و بـراي تشريح مسئله فوق از نتايج آنها در اين مقاله بهره گرفته شده است . تفاوت در نتايج خروجي عملگرهاي گاما در اين منطقـه منتج از ماهيت و ساختار آنها است . عدم توجه به شاخص ماهيت مدل در گذشته بطور قابل ملاحظه اي مسبب بسـياري از خسارات و زيان هاي ناشي از لغزش زمين در طرح هاي توسعه و آمايش سرزمين بوده است . در ايـن مقالـه در جهـت حـل اوليه مشکل يک پيشنهاد با تاييد بر قابل استفاده بودن عملگرها منطبق بر اهداف و کاربري زمين ارائه شده است .
لغات کليدي : زمين لغزش ، عملگرهاي گاما، البرز جنوبي

١ مقدمه
وقوع هر رخداد تابع عوامل يا متغيير هاي متعدد است که براي استفاده در يک عمليات ارزيابي به صورت نقشـه و جداول داده ها آماده مي شوند. هر يک از لايه ها به عنوان يک شرط در وقوع رخداد منظور مي گردند. لايه هـاي متعدد شواهد و شاخص هائي براي پشتيباني از فرضيه ارائه شده مي باشـند. در فرضـيه اي کـه تعيـين پتانسـيل خطر رخداد زمين لغزش مطرح است هر واحد سطح از منطقه براي تعيين اينکه آيا واجـد شـرايط وقـوع رخـداد هست يا خير، مورد ارزيابي و بررسي قرار مي گيرد. فرضيه به دفعات برروي همه موقعيتهاي منطقه مورد مطالعـه امتحان مي شود. شواهد و ويژگي ها در هر واحد سطح با استفاده از مجموعه اي از قوانين و مقـررات علمـي بـه هم مرتبط مي شوند. شبکه حاصل يک ساختار تصميم گيري است که مي تواند در غالب يک مـدل ارائـه گـردد.
قوانين ساختار هاي تصميم گيري مي تواند به وسيله يک کارشناس خبـره ايجـاد شـود، يـا منـتج از داده هـاي شناخته شده باشد. مجموع قوانين تصميم گيري ايجاد شده مي تـوا ننـد بـه عنـوان اسـاس و پايـه علمـي بـراي شناسائي عوامل ناشناخته و مجهولات و تعيين استعداد ها و توان زمين به کار رو ند. عملگـر هـا يـا مـدل هـاي منطقي تصميم گيري از اين جمله اند و يک طيف گسترده از ساختار هاي تصميم گيـري را تشـکيل مـي دهنـد.
نتايج خروجي اين عملگر ها در ارزيابي پتانسيل وقوع رخدادها کاملا متفاوت است . با توجه به تنوع نتايج خروجي در طرح هاي توسعه و آمايش سرزمين نتايج کدام مدل بايد مبناء تصميم گيري قرار گيرد؛ و مـدل بهينـه کـدام است . چه شاخص هائي در اين انتخاب موثرند. اين نکات درمطالعات موجود کمتر مورد کنکاش قرار گرفته است .
اين راهبردي است که در اين مقاله به آن توجه شده است . براي تشريح مسئله به بررسي نتايج خروجي مجموعه اي از مدل هاي منطقي انعطاف پذير به نام گاما که بر اساس داده هاي منطقه اي در بخش جنوبي البرز مرکزي اجرا شده اند مي پردازيم . در شرايط فعلي ، راهبرد اصـلي ارائـه شـده در برنامـه مـديريت ريسـک سـازمان ملـل (٢٠٠٥) ,UN.ISDR همزيستي با ريسک با تاکيد بر ريسک بلاياي طبيعي است و توجه و حل مسائل فوق اساس همزيستي با بلاياي طبيعي ، مديريت جامع خطر زمين لغزش و کاهش آسيب پذيري هاي ناشي از عدم شـناخت آنها است .در اين مطلب مي توان به (٢٠٠٦)Chacon et al رجوع نمود.
٢ منطقه مورد مطالعه
منطقه از ديدگاه زمين ساخت ايران بخشي از البرز مرکزي واقع در محدوده اي با طول جغرافياييe٣٥ و ′٥ تاe٣٦ و ′٣٠ و عرض̀e٥٢ تا̀e٥٢ و′٣٢ دقيقه شمالي است . حضور قابل توجه مراکز جمعيتي و اقتصادي در محدوده بزرگراه هاي هراز و فيروزکوه آسيب پذيري از رخداد هاي زمين لغزش را افزايش داده است . توسعه باغات ، زمين هاي کشاورزي ؛ آبزي پروري و همچنين توسعه مناطق تفرج گاهي ، از مسائل مطرح در منطقه است (شکل ١).

شکل ١- منطقه تحقيق دامنه جنوبي البرز مرکزي
٣ اهداف و روش تحقيق
از اهدا ف مقاله بررسي علل تنوع نتايج عملگر ها يا ساختار هاي تصـميم گيـري مختلـف اسـت کـه در تعيـين
پتانسيل وقوع رخداد زمين لغزش مورد استفاده قرار مي گيرند. معرفي شاخص هاي موثر در انتخاب مدل بهينـه براي کاربري هاي مختلف از ديگر اهدافي است که به آن اشاره خواهد شد. براي يک منطقه بـا داده هـاي ورودي مشخص وجود نگرش هاي متفاوت در طرح ساختار هاي تصميم گيري تفاوت قابل توجه اي را در نتايج خروجـي مدل ها باعث مي گردد. نتايج کدام مدل مي تواند يا بايد مبناء طراحي در طرح توسعه و آمايش سـرزمين قـرار گيرد. شاخص بهينه بودن مدل يا مدل ها کدام است . براي پاسخ گوئي به اين سـئولات شـاخص ماهيـت مـدل را تعريف مي کنيم . اين شاخص نشان دهنده موقعيت مکاني مدل يا ساختار تصميم گيري در بازه کاربري مدل هـا است و نقش تعيين کننده در تصميم گيري کاربر براي چگونگي اسـتفاده از نتـايج مـدل هـاي ارزيـابي خطـر در طرحهاي توسعه و آمايش سرزمين دارد. براي تشريح موضوع و معرفي شاخص تصميم گيري نتايج مجموعه اي از مدل هاي منطقي به نام مدل هاي گاما که در ارزيابي پتانسيل خطر لغزش زمين در منطقه اي از پهنه سـاختاري البرز مرکزي مورد استفاده قرار گرفته اند را ارائه مي نمائيم ( شريعت جعفري و همکاران ، ١٣٨٥).
به نقل از(١٩٩٤ ,G. F. Bonham-carter) ساختار مدلها يا عملگر هاي منطقي گاما، بـر اسـاس سـاختار عملگـر هاي حاصل ضرب و حاصل جمع جبري فازي است (١٩٩١ ,.An et al) .در عملگر حاصل ضرب جبري فازي ، تابع عضويت فازي (مقدار همبستگي رخداد لغزش زمين به متغير هاي مستقل که عوامل موثر در وقوع لغـزش زمـين هستند) به صورت رابطه ١ تعريف مي شود.

در اين مدل m تابع عضويت فازي براي i امين نقشه و n و ... و٢و١=i تعداد نقشه ها يا متغيرهاي مستقلي است که قرار است ترکيب شوند. امتياز نهايي (μcombination) در اين عملگر (به علت ضرب شدن چندين عدد کـوچکتر از ١) به سمت مقدارهاي بسيار کوچک ميل مي کند. در نتيجه خروجي در اين عملگر هميشه کوچکتر يا مساوي کوچکترين مقدار عضويت مشترک است و بنابراين ماهيت مـدل کاهشـي (Decreasive ) اسـت . بـه عنـوان مثـال محصول جبري دو عدد (٠.٥= μ b و ٠.٧٥= μa)) که به ترتيب عبارت از مقادير عضويت (يـا امتيـاز يـا وزن ) در نقشه A و نقشه B مي باشند ٠.٣٧٥ است که کوچکتر از کوچکترين مقدار عضويت يعني (٠.٥) است .
عملگر جمع جبري فازي ، مکمل حاصل ضرب جبري است و به صورت زير تعريف مي شود.

در اين مدل نتيجه هميشه بزرگتر يا مساوي بزرگتـرين مقـدار عضـويت فـازي اسـت ، بنـابراين اثـر آن افزايشـي
(Increasive ) است . به عنوان نمونه جمع جبري دو مقدار (٠.٥ و ٠.٧٥) برابر با: (٠.٥-١)×(٠.٧٥-١)-١ و حاصل آن ٠.٨٧٥ مي شود، که بزرگتر از بزرگتـرين مقـدار عضـويت در ايـن مجموعـه يعني (٠.٧٥) است . در حاليکه حاصل ضرب جبري فازي يک عمل ضرب جبري است ، جمـع جبـري فـازي يـک جمع جبري (حاصل جمع ) نيست . در عملگرهاي گاما که بطور کامل بازه ارزيابي مدل هـا را پوشـش مـي دهنـد ترکيب داده ها به صورت زير تعريف مي شود:
٢٠ که در آن  پارامتر انتخاب شده در محدوده (٠ و ١) است (زيمرمان و زيسنو ١٩٨٠).
وقتي  = ١ باشد ترکيب همان جمع جبري فازي است و هرگاه  = ٠ باشد ترکيب برابر با حاصل ضرب جبري فازي است . انتخاب مقدار  هرگاه آگاهانه و هدفمند صورت گيرد نتايج خروجي نيازهـاي طـرح هـاي توسـعه را مرتفع خواهد نمود.
چنانچه محقق با توجه به اهداف عمليات ٠.٧ =  را انتخاب نمايـد در ايـن صـورت ترکيـب (٠.٥ و ٠.٧٥) برابـر است با ٠.٦٧٩ =٠.٣ ٠.٣٧٥× ٠.٧ ٠.٨٧٥که بين ٠.٥ و ٠.٧٥ قرار دارد و ماهيتي بينابيني دارد.
چنانچه ٠.٩٥ =  انتخاب گردد در اين صورت ترکيب برابر است با ٠.٨٣٩ که تا حدودي افزايشـي اسـت و اگـر ٠.١ =  باشد ترکيب ٠.٤٠٨ خواهد بود و کمتر از متوسط ٢ تابع ورودي است و لذا کاهشي است . تاثير انتخاب مقدار  در شکل ٢ نشان داده شده است . در اين شکل ، اثر نوسانات  را براي ترکيـب دو مقـدار (٠.٥= μ b و ٠.٧٥= μa) که مقاديري از گاما بين صفر و يک هستند نشان مي دهـد. وقتـي ١> > ٠.٨ اسـت مقدار ترکيب نهايي ا ز بزرگترين مقدار ورودي (در اين مورد٠.٥) کوچکتر است و لذا نتيجـه کاهشـي اسـت و در حالتي که ٠.٨> >٠٣٥ است ترکيب نه افزايشي و نه کاهشي اسـت بلکـه در محـدوده مقـادير عضـويت هـاي ورودي است . با تغيير مقادير عضويت ورودي براي يک  گسترده نتايج افزايشي يا کاهشي آن فرق خواهـد کـرد
(١٩٩١ ,.An et al). در اين تحقيق با اجراء مدل ها در منطقه طرح بـه بررسـي وتحليـل نتـاج پـرداختيم و از نتيجه در حل مسئله استفاده نموديم .

شکل ٢- نمودار عضويت فازي ترکيبي ( mCombinatio ) که توسط دو مقدار عضويت μa و μb در مقابل  بدست
آمده است (١٩٩٤ ,G. F. Bonham-carter)
٤ داده ها و منابع تحقيق
برآورد پتانسيل ناپايداري شيب ها مستلزم تعيين برآيند اثر لايه ها يا عوامل مؤثر در وقوع پديده در هـر پهنـه بـا روش مناسب است . در تهيه لايـه هـاي اطلاعـات از منـابع و نقشـه هـاي ١٠٠٠٠٠: ١ زمـين شناسـي ، ٥٠٠٠٠: ١ توپوگرافي ، داده هاي لرزه خيزي دستگاهي و تاريخي ، داده هاي هواشناسي و بارش ايسـتگاه هـاي منطقـه و تفسـير عکسهاي هوايي ٢٠٠٠٠: ١ استفاده شده است . اطلاعات موجود با پيمـايش و برداشـت هـاي صـحرايي تکميـل و اصلاح گرديده اند. در اين تحقيق تحليل خطر بر مبناء چهار عامـل عمـده مـؤثر در ناپايـداري شـيب هـا شـامل سنگ شنا سي ، شيب ، شتاب ثقل زمين و بارش انجام شده است . بعد از تهيه منابع و اطلاعات لازم کليه مراحل تحقيق شامل ساماندهي اطلاعات ،وزن دهي ، اجراء مدلها و ارزيابي نتايج در محيط GIS انجام گرفته است .
٥ نتايج بررسيها
١-٥ سنگ شناسي