بخشی از مقاله
*** اين فايل شامل تعدادي فرمول مي باشد و در سايت قابل نمايش نيست ***
پهنه بندی خطر وقوع زمین لغزش در حوضه آبریز سد ستارخان با استفاده از روشAHP
چکیده
زمینلغزش به حرکت تودهای از سنگ یا خاک اطلاق میگردد که به طور طبیعی و تحتتاثیر عوامل مختلفی نظیر جاذبه در دامنههای شیبدار بوقوع میپیوندد و میتواند خسارات فراوانی را به دنبال داشته باشد. استفاده از روشهای مختلف جهت شناسایی مکانهای با خطر بالا، میتواند به جلوگیری و کاهش خسارات ناشی از این پدیده طبیعی کمک کند . یکی از این روشها پهنهبندی خطر وقوع زمینلغزش به روش AHP است. در این مطالعه، بر اساس این روش، ابتدا نقشه زمینلغزشهای منطقه با استفاده از عکسهای هوایی و بازدیدهای میدانی تهیه شد. سپس به منظور تهیه نقشههای موضوعی در محیط نرم افزار GIS و تهیه نقشه آسیب پذیری، تعداد 8 فاکتور کنترل کننده شامل لیتولوژی، مقدار شیب، جهت شیب، کاربری اراضی، میانگین بارش ماهیانه، نزدیکی به گسلها، فاصله از آبراهه و ارتفاع، بر اساس ارتباط آنها با وقوع زمین لغزش در حوضه آبریز مورد مطالعه، انتخاب شد. با بررسی کارشناسی نقش این فاکتورها در وقوع زمینلغزش، هر فاکتور به چندین کلاس طبقه بندی شد و سپس مقادیر وزنها به ترتیب به لایههای رستری و کلاسهای هر یک از لایهها اختصاص داده شد، که برای این منظور از روش فرآیند تحلیل سلسله مراتب (AHP) استفاده گردید . در نهایت با تلفیق و همپوشانی نقشههای موضوعی، نقشه آسیبپذیری منطقه مورد مطالعه با استفاده از وزنهای بدست آمده از روش مورد اشاره تهیه گردید. نتایج حاصل نشان میدهد که حدود 11/33 درصد از کل مساحت حوضه آبریز مورد مطالعه دارای احتمال وقوع زمین لغزش خیلی زیاد میباشد.
واژگان کلیدی: پهنه بندی، حوضه آبریز سد ستارخان، زمین لغزش،AHP
-1 مقدمه
زمینلغزش یا رانش زمین عبارت است از حرکت تودهای از سنگ یا خاک که به طور طبیعی و تحت تاثیر عوامل مختلفی به خصوص نیروی جاذبه زمین در دامنههای شیبدار بوقوع میپیوندد .[1] پهنهبندی خطر وقوع زمینلغزش به زبان ساده عبارت است از تقسیمبندی ناحیه مطالعاتی به محدودیتهایی با طرخ تقریباً یکسان .[2]
منطقه مورد مطالعه حوضه آبریز سد ستارخان اهر میباشد که این سد در 15 کیلومتری غرب شهر اهر در استان آذربایجان شرقی، در شمال غربی ایران قرار دارد و بر روی رودخانه اهرچای واقع شده است. این حوضه آبریز از آبریز از شمال به معدن مس سونگون و ارتفاعات مشرف به جنوب آن، از جنوب به حوالی روستای گوره درق و ارتفاعات مشرف به غرب روستا، از شرق به روستای مسقران و دره مشرف به آن و از غرب به روستای علویق محدود می شود. این حوضه بین عرض جغرافیایی 38° 41' 23" تا 38° 23' 31" شمالی و طول جغرافیایی 16" 46° 34' تا 47° 01' 32" شرقی واقع شده است و فاصله آن تا تبریز حدود 110 کیلومتر است. به طور کلی وسعت منطقه مورد مطالعه 60188 هکتار (معادل 601/8 کیلومتر مربع) و ارتفاع تقریبی بلندترین نقطه آن 2760 متر و در گودترین نقطه 1380 متر از سطح دریا می باشد، ارتفاع متوسط آن 2067 متر از سطح آب دریاهای آزاد، با میانگین بارش سالانه 320 میلی متر و متوسط دمای 10/6 درجه سانتی گراد دارای اقلیم نیمه خشک سرد می باشد (شکلهای 1و .(2
-2 بحث
با توجه به مستعد بودن منطقه نسبت به زمین لغزش و وجود لغزشهای زیاد در منطقه، نیاز به شناسایی عوامل موثر در وقوع این پدیده طبیعی امری لازم و بدیهی به نظر میرسد. از این رو جهت انجام این هدف مهم، اقدام به شناسایی و بررسی زمینلغزشهای بوقوع پیوسته در محدوده مورد مطالعه نموده و پارامترهای مهم در وقوع زمین لغزش بررسی و استخراج گردید.
از دیدگاه کلی میتوان عوامل مؤثر بر ایجاد زمین لغزشها را به سه دسته اصلی دستهبندی کرد [3]، که این عوامل عبارتاند از: -1 عوامل زمینشناسی -2 عوامل ریختشناسی -3 عوامل انسانی
هر یک از عوامل بالا، از راههای گوناگونی بر ایجاد زمینلغزشها، تأثیرگذار میباشند.
با بررسی عوامل موثر در وقوع زمینلغزشها و به منظور تهیه نقشه آسیب پذیری منطقه، تعداد 8 فاکتور کنترل کننده براساس ارتباط آنها با وقوع زمینلغزش، در حوضه آبریز مورد مطالعه استخراج شد که این فاکتورها شامل لیتولوژی، مقدار شیب، جهت شیب، کاربری اراضی، میانگین بارش سالیانه، نزدیکی به گسلها، فاصله از آبراهه و ارتفاع میباشند.
-1-2 فاکتورهای موثر در زمینلغزش
-1-1-2 لیتولوژی
به دلیل اینکه تغییرات لیتولوژیکی اغلب منجر به تفاوت در مقاومت و نفوذپذیری سنگها و خاکها میشود، لذا تأثیر لیتولوژی در وقوع زمینلغزش بطور گسترده مورد قبول میباشد. در این مطالعه اطلاعات پایه مورد استفاده برای تهیه نقشه زمین شناسی اصلی با فرمت وکتور از نقشههای زمین شناسی موجود منتشر شده به وسیله سازمان زمینشناسی و اکتشافات معدنی کل کشور با مقیاس 1:250000 بدست آمد. در تهیه نقشه زمینشناسی، تمامی گروههای سنگی شامل آذرین، دگرگونی و رسوبی و نهشتههای تحکیم نشده با در نظر گرفتن شاخص های مقاومتی، فیزیکی، شرایط تشکیل، و بافت در 10 گروه مقاومتی طبقه بندی گردید (شکل .(4 و در نهایت مساحت هر زمینلغزشهای رخ داده در هر واحد محاسبه شد (شکل (3 و (جدول .(1
-2-1- 2 مقدار شیب
پارامتر اصلی تحلیل پایداری شیب زاویه شیب می باشد .[4] به علت این که زاویه شیبمستقیماً در وقوع زمینلغزش دخالت دارد، غالباً در تهیه نقشه پهنهبندی خطر زمینلغزش استفاده میشود [5]، [6] ، [7]، .[8] مقدار شیب سرعت و جریان آب زیرسطحی و همچنین نرخ و محتوای رطوبت خاک را کنترل میکند. همینطور که شیب افزایش مییابد، تنش و برش نیز در پوشش خاکهای منفصل به طور کلی افزایش مییابد. مقادیر شیب در محدوده مطالعاتی بین 0/01 تا 35/5 درجه در تغییر میباشد که مقادیر آن به پنج کلاس زیر طبقه بندی شدند: الف) خیلی ملایم: 0/01 تا 4 درجه ب) ملایم: 4 تا 12 درجه ج) متوسط: 12 تا 24 درجه د) تند: 24 تا 32 درجه ه) پرتگاه: بیشتر از 32 درجه (شکل .(6
-3-1-2 جهت شیب
جهت شیب، به علت اینکه در ارتباط با پارامترهایی نظیر درصد جذب نور خورشید، بادهای خشک کننده و باران میباشد، به عنوان یک فاکتور مهم در تهیه نقشه آسیبپذیری زمینلغزش در نظر گرفته میشود [9]، .[10]
مناطق جهت شیب به هشت کلاس طبقه بندی شدند که بر اساس تحلیل ارتباط بین جهت شیب و زمینلغزشهای رخ داده مشخص شد که بیشترین زمینلغزش در جهت شمال و کمترین زمینلغزش در جهت جنوب غرب رخ داده است. در نمودار زیر درصد فراوانی هریک از کلاسهای هشت گانه جهت شیب ارائه گردیده است (شکلهای 7 و .(8
-4-1-2 کاربری اراضی
تأثیر پوشش خاک بر روی پایداری شیب را میتوان به وسیله تأثیرات هیدروژیکی و مکانیکی آن توضیح داد . پوشش خاک به عنوان یک پناهگاه عمل میکند و آسیبپذیری خاک را نسبت به فرسایش، زمینلغزش و مقدار آب دریافتی از بارش را کاهش میدهد. پوشش گیاهی بطور زیادی هیدرولوژی خاک را با افزایش برگاب، نفوذ و تبخیر و تعرق تغییر میدهد. برگاب و تبخیر و تعرق مقدار آبی را که به خاک میرسد و در آن ذخیره میشود را کاهش میدهد. پوشش خاک در طی وقوع بارشهای سنگین کوتاه مدت عملکرد حیاتی ندارد زیرا بطور کلی باعث تحریک زمینلغزشهای کم عمق میشوند اما در بارشهای طولانی مدت تکامل آب در خاک اهمیت پیدا میکند . ریشه ها نفوذپذیری خاک را افزایش داده و بنابراین نرخ تراوش و هدایت هیدولیکی را افزایش میدهند که باعث تجمع بیشتر آب در خاک در طی دو دوره بارشهای کوتاه مدت و بلند مدت میشود. پوشش گیاهی همچنین از طریق تقویت خاک و بارگذاری روی شیب مقداری از خصوصیات مکانیکی آن را تغییر میدهد و افزایش مقاومت خاک به علت تقویت ریشه پتانسیل زیادی برای کاهش نرخ وقوع زمینلغزش دارد .[11] با تهیه نقشه کاربری اراضی بوسیله تصاویر ماهوارهای و عکسهای هوایی، منطقه مورد مطالعه به هشت کاربری مختلف تقسیم شد. بررسیها نشان میدهد که زمینلغزشها به طور عمده در اراضی کشاورزی و زراعت دیم رخ داده است (شکلهای 9 و .(10
-5-1-2 بارش
جهت بررسی تأثیر بارش بر روی افزایش خطر ناپایداری دادههای بارش مربوط به 22 ایستگاه درون منطقه و همجوار آن جمع آوری شد و مورد تحلیل قرار گرفت. مقادیر بارندگی در محدوده اختلاف چشمگیری نداشته و با افزایش ارتفاع تغییر نسبتا جزیی میکند که در بخش کوهستانی مرتفع منطقه به بیش از 500 میلیمتر میرسد. با به حساب آوردن این فاکتور در منطقه مورد مطالعه نقشه موضوعی آن تهیه شد و به 7 کلاس مختلف با نرخ میانگین باران ماهیانه متفاوت تقسیم بندی شد (شکل .(11 بطور بالقوه نرخ بارش بیشتر شرایط مساعدتری را برای وقوع زمینلغزش فراهم میکند. تأثیر بارش هم بر روی افزایش رطوبت خاک، که نتیجه آن افزایش پتانسیل وقوع زمین-لغزش میباشد، و هم به عنوان یک فاکتور شروع کننده زمینلغزشها در شرایط بارانهای سنگین و طولانی مدت مشخص شده است.
-6-1-2 فاصله از آبراهه
نزدیکی شیبها به ساختارهای زهکشی به طور مستقیم بر روی درجه اشباع مواد و پایداری شیب تأثیر میگذارد. شبکه زهکشی می-تواند از طریق فرسایش شیبها یا به وسیله اشباع مواد بخشهای پایینی دامنه که خود باعث بالا آمدن سطح ایستابی میشود تأثیرات منفی بر پایداری شیب داشته باشد .[12]
آبراهههای اصلی منطقه مورد مطالعه به شش حریم با محدوده های0 تا 200 متر، 200 تا 400 متر، 400 تا 600 متر 600 تا 800 متر، 800 تا 1000 متر و بیشتر از 1000 متر تقسیم بندی شد (شکل .(12 بطور کلی با افزایش فاصله از شبکه زهکشی، خطر وقوع زمین-لغزش کاهش مییابد. بررسیهای حاصل نشان داد که بیشترین درصد از زمینلغزشهای موجود در فاصله 0 تا 200 متری از آبراههها رخ داده اند (جدول .(2
-7-1- 2 فاصله از گسلها
مناطق گسلی به وسیله ایجاد شیبهای تند، مناطق برشی ضعیف شده و سنگهای دارای شکستگی، پتانسیل وقوع زمینلغزش را افزایش میدهند. رخداد زمینلغزش نتیجه قرار گرفتن سنگهای نفوذپذیر در بالا و سنگها یا سازندهای با نفوذپذیری کمتر در زیر میباشد، که این فرآیند معمولا توسط مظهر چشمه تشخیص داده میشود. گسلهای اصلی و تراستهای منطقه مورد مطالعه از روی نقشههای زمین شناسی استخراج و رقومی گردید و به شکل یک لایه وکتور مشخص شد. بر روی این لایه تابع فاصله را با عنوان مناطق حریم در طول ناپیوستگیهای ساختاری اعمال و شش منطقه بافری هر یک به فاصله 400 متر ایجاد گردید (شکل .(13 بررسیها نشان میدهد که پدیده-های ساختاری تأثیر قابل ملاحظه ای بر روی وقوع زمینلغزش دارند بطوریکه با افزایش فاصله از خطوارههای تکتونیکی فراوانی وقوع زمین-لغزش کاهش مییابد.
