پهنه‏بندی خطر زمین‏لغزش در حوضه آبریز لاویج‏رود(البرز شمالی)

دکتر محمد حسین رضایی مقدم*

رضا اسماعیلی**

دکتر محمد مهدی حسین‏زاده***

چکیده:

خطر زمین‏لغزش هر ساله باعث ایجاد خسارت‏های زیادی در دامنه‏های البرز شمالی می‏شود لازم است برای کاهش خسارات وارده نقشه پهنه‏بندی خطر زمین‏ لغزش تهیه گردد.منطقه مورد مطالعه در این پژوهش حوضه آبریز لاویج‏رود است‏ که در دامنه‏های شمالی البرز و در جنوب شهر نور(استادان مازندران)واقع شده است.

روش کار برای پهنه‏بندی لغزش در این حوضه بدین صورت بوده است،ابتدا عوامل موثر در ایجاد زمین‏لغزش مورد بررسی قرار گرفت،سپس عوامل مهم ایجاد لغزش شامل لیتولوژی،شیب،کاربری اراضی،بارش،فاصله از خط گسل،جاده و شبکه هیدروگرافی،جهت دامنه و طبقات ارتفاعی به عنوان عوامل اولیه در وقوع‏ زمین‏لغزش شناسایی شدند.بعد نقشه پراکنش زمین‏لغزش‏ها تهیه شد و سپس‏ لایه‏های اطلاعاتی مربوط به هر یک زا عوامل موثر در وقوع زمین‏لغزش با استفاده‏ از ArcInfoṣArcView)GIS و (ArcGIS ساخته شد.عوامل کمی و وزن‏دهی شدند، سپس با استفاده زا منحنی تجمعی عوامل زمنی لغزش طبقه‏بندی و براساس فراوانی‏ زمین‏لغزش‏ها امتیازدهی شدند.سرانجام مطابق با وزن‏های به دست آمده برای هر عامل و امتیازهای کسب شده،مدل پهنه‏بندی لغزش با استفاده از روش همپوشانی‏ صورت گرفت.منطقه مورد مطالعه به 5 طبقه حساسیت زمین‏لغزش یعنی بسیار کم،متوسط،زیاد و بسیار زیاد تقسیم‏بندی شد که مناطق با حساسیت بسیار زیاد و زیاد 21/7 درصد کل محدوده را شامل می‏شوند.نتایج نشان می‏دهد که شاخص‏ همپوشانی به عنوان یک روش نیمه کمی که تمام متغیرهای موثر در وقوع زمین‏ لغزش را مورد استفاده قرار می‏دهد،می‏تواند روش مناسبی در تهیه نقشه خطر زمین‏ لغزش در مقیاس متوسط باشد و در GIS مورد استفاده قرار گیرد.

زمین‏لغزش،پهنه‏بندی خطر زمین‏لغزش،حوضه آبریز لاویج‏رود،شاخص‏ همپوشانی‏ .GIS

(*)دانشیار گروه جغرافیای طبیعی دانشگاه تبریز.

(**)دانشجوی دکترای جغرافیای طبیعی دانشگاه تبریز.

(***)استادیار گروه جغرافیای موسسه آموزش عالی غیر انتفاعی طبرستان.

این مقاله برگرفته از مجله علوم انسانی و اجتماعی دانشگاه تبریز » شماره 20 (صفحه 156)ُ می باشد.

 

 


1-مقدمه

زمین‏لغزش‏ها در مناطق کوهستانی و اغلب در طی بارش سنگین و یا بعد از آن رخ می‏دهند و در نتیجه باعث ایجاد خسارت‏هایی برای انسان و محیط زیست‏ او می‏شوند.در مناطق شمالی کشور نیز تقریبا هر ساله خطر زمین‏لغزش خسارت‏ به‏بار می‏آورد.از این رو برای کاهش خسارات وارده و برنامه‏ریزی در امور زیربنایی و ساختاری مناطق شهری و روستایی و کاهش خطرات ناشی از آن، شناسایی علل وقوع زمین‏لغزش و پراکندگی آن و تهیه نقشه حساسیت خطر زمین‏لغزش در هر منطقه لازم و ضروری به نظر می‏رسد.

اعتبار نقشه‏های حساسیت زمین‏لغزش عمدتا به مقادیر و کیفیت داده‏های‏ موجود،مقیاس کار و انتخاب روش تحقیق مناسب برای تجزیه و تحلیل و مدل‏سازی بستگی دارد(آیالو و یاماگیشی 5002).از دهه 0791 تاکنون در پیش‏ از صدها مقاله روش‏های مختلفی برای ارزیابی احتمال وقوع زمین‏لغزش‏ها ارائه‏ شده که معرفی کار همه آنها در این مقاله مقدور نمی‏باشد.به طور کلی دو نگرش‏ کمی و کیفی برای تهیه این نقشه‏ها وجود دارد.در روش‏های کیفی با شناسایی‏ زمین‏لغزش‏ها،محل‏های دارای ویژگی‏های زمین‏شناسی و ژئومورفولوژیکی مشابه‏ که به گسیختگی حساس هستند،مشخص می‏شوند.بعضی از نگرش‏های کیفی،با رتبه‏بندی و وزن‏دهی شاخص‏ها یک روش نیمه کمی را به کار می‏برند مانند روش تحلیل سلسله مراتب‏1 (AHP) (مالسزویسکی 9991،کماک 5002، محمدخانی 0831،احمدی و همکاران 2831،فیض‏نیا و همکاران 3831)و ترکیب خطی وزن‏دار2 (WLC) (آیالو و یاماگیشی،4002)روش‏های کیفی‏ پهنه‏بندی خطر ،به صورت موضوعی و توصیفی بوده و نتایج آنها با توجه به‏ نگرش‏های کارشناسی متفاوت است.از این رو روش‏های کیفی یا نیمه کمی اغلب‏ برای مطالعات منطقه‏ای مفید هستند(وان و ستن و همکاران 6991،گوزتی و همکاران 9991).

در نگرش‏های کمی روابط بین عوامل کنترل‏کننده زمین‏لغزش‏ها به صورت‏ عددی بیان می‏شوند.روش‏های کمی به دو دسته تقسیم می‏شوند:روش‏های‏ آماری و روش‏های ژئوتکنیکی،در نگرش‏های آماری نقشه حساسیت زمین‏لغزش‏ با استفاده از روش‏های آماری چند متغیره یا دو متغیره،بین عوامل کنترل‏کننده‏ زمین‏لغزش و پراکنش آنها ارتباط برقرار می‏شود که مهم‏ترین آنها عبارتند از: روش آنالیز تشخیصی‏1،رگرسیون خطی،رگرسیون لجستیک‏2و شبکه‏های عصبی‏3 (گوزتی و همکاران 9991).مدل‏های مبتنی بر فرایندهای ژئوتکنیکی نیز با توجه‏ به اصول مهندس ناپایداری شیب و براساس جریان‏ها زیر سطحی و کم‏عمق، فشار منفذی و ضریب اطمینان بیان می‏شود.همه این روش‏های ارزیابی وقوع‏ زمین‏لغزش موراد مشترکی دارند که عبارتند از(سلرسی و همکاران 2002):

1-نقشه‏برداری زمین‏لغزش‏ها

2-تهیه نقشه از مجموعه عوامل محیطی که به طور مستقیم یا غیر مستقیم با ناپایداری دامنه در ارتباطند.

3-بررسی ارتباط بین این عوامل محیطی و ناپایداری دامنه.

4-طبقه‏بندی سطح زمین در برابر حساسیت به زمین‏لغزش براساس‏ روابط مکشوفه.

بنابراین مدل‏های ارزیابی وقوع زمین‏لغزش‏ها با توجه به شرایطی که‏ باعث ایجاد ناپایداری در گذشته و حال شده است،ناپایداری دامنه‏ای را که‏ احتمالا در آینده اتفاق خواهد افتاد را پیش‏بینی می‏نمایند.

محدوده مورد مطالعه حوضه آبریز لاویج‏رود نام دارد که در استان مازندران‏ و جنوب شهر نور در دامنه‏های شمالی البرز مرکزی قرار گرفته است(شکل 1). این حوضه بین عرض‏های جغرافیایی (به تصویر صفحه مراجعه شود)شمالی و طول‏های جغرافیایی(به تصویر صفحه مراجعه شود)شرقی واقع شده است.مساحت تقریبی‏ حوضه آبریز لاویج‏رود تا خروجی از کوهستان حدود 611 کیلومتر مربع‏ می‏باشد.

1-عوامل موثر در ایجاد زمین‏لغزش در محدوده مورد مطالعه

الف)لیتولوژی(سنگ‏شناسی):سازندهای زمین‏شناسی به علت تنوع ویژگی‏هایی مانند مقاومت و نفوذپذیری سنگ‏ها و خاک‏ها تاثیر مهمی در وقوع یا عدم وقوع زمین‏ لغزش‏ها دارند.در منطقه مورد مطالعه

جدول 1:ویژگی‏های سنگ‏شناسی حوضه آبریز لاویج‏رود

 

شکل 1-موقعیت حوضه لاویج‏رود و پراکنش زمین‏لغزش‏ها

ب)بارش:بارش معمولا به عنوان یک محرک نهایی در وقوع زمین‏لغزش‏ها نقش دارد،اما مقدار بارش سالانه به عنوان عاملی که در میزان رطوبت خاک‏ تاثیرگذار است می‏تواند به عنوان یک عامل موثر در وقوع میزان لغزش مورد توجه قرار گیرد..متوسط بارندگی سالیانه حوضه با استفاده از روش منحنی‏ هم‏بارش 716 میلی‏متر محاسبه شده که در ارتفاعات بالاتر از 0003 متر به‏ کمتر از 0003 متر به کمتر از 003 میلی‏متر و در ارتفاعات پایین‏تر از 005 متر به بیش از 008 میلی‏متر در سال می‏رسد.بدین ترتیب با افزایش ارتفاع مقدار بارش کاهش می‏یابد.فصل پایین با بیش از 63 درصد کل بارش سالانه و فصل‏ بهار با کمتر از 81 درصد کل بارش سالانه به ترتیب بیشترین و کمترین پراکنش‏ فصلی بارش را دارا هستند.از ماه مهر تا اردیبهشت خاک‏های حوضه دارای‏ ذخیره آب کافی و مازاد آب هستند و از ماه اردیبهشت تا شهریور خاک تقریبا خشک است و یا کمبود آب ماهانه روبروست(ثروتی،اسماعیلی 3831).بیشتر زمین‏لغزش‏ها در مناطقی اتفاق افتاده‏اند که مقدار بارش سالانه بیشتر بوده است.

ج)زاویه و جهت شیب:توپوگرافی سطحی با کنترل جهت جریان و تمرکز رطوبت خاک،عامل مهمی در تراکم و گسترش فضایی زمین‏لغزش‏های می‏باشد. در1 (DEM) با سلول‏های 52x52 متر تهیه گردید.گرادیان شیب یکی از مهم‏ترین عوامل وقوع زمین‏لغزش است که در مقیاس محلی بر تمرکز رطوبت و سطح فشار منفذی اثر می‏گذارد و در مقیاس بزرگتر ویژگی‏های هیدرولیک‏ منطقه‏ای را کنترل می‏کند و به‏عنوان یک عامل مهم برای تهیه نقشه حساسیت‏ زمین‏لغزش با استفاده از GIS مورد توجه قرار می‏گیرد(گوزتی و همکاران 9991، دای و لی 2002،آیالو و مایاگیشی 5002).در این‏جا طبقه شیب بر حسب درصد به سه دسته تقسیم شدند که بیشترین تراکم زمین‏لغزش در طبقه 54-03 درصد مشاهده شده‏اند.

جهت شیب هم معمولا به علت نقشی که در هوازدگی و رطوبت موجود در دامنه‏ها دارد در وقوع زمین‏لغزش‏ها نقش دارد.اما در منطقه مورد مطالعه به‏ علت فعالیت‏های انسانی،تراکم زمین‏لغزش با جهات مختلف دامنه رابطه‏ مشخصی ندارد.

د)نزدیکی به جاده:جاده‏ها عامل انسانی ناپایداری دامنه‏ها هستند.در حوضه‏ مورد مطالعه جهت بیشتر جاده‏ها شمالی-جنوبی است.لذا با توجه به روند اصلی‏ ناهمواری‏های حوضه که غربی-شرقی است در اکثر موارد جاده‏ها دامنه‏ها را بریده‏اند و باعث وقوع بیشتر زمین‏لغزش در دامنه‏های غربی و شرقی شده‏اند.

هـ)شبکه‏های هیدروگرافی:شبکه‏های هیدروگرافی با زیربری دامنه‏ها یکی از مهم‏ترین عوامل موثر در وقوع زمین‏لغزش در حوضه می‏باشند.در این مطالعه‏ فواصل مشخصی از شبکه هیدروگرافی(رودهای با رتبه 2 و بالاتر در مدل‏ استرالر)در نظر گرفته شد.بیشتر زمین‏لغزش‏های حوضه تا فاصله 002 متری از شبکه رودها به وقوع پیوسته‏اند.

و)نوکاربری اراضی:پوشش گیاهی و خصوصا درختان با ریشه‏های قوی و بزرگ‏ به پایداری دامنه‏ها کمک می‏کنند.گیاهان هم اثرات هیدرولوژیکی و هم اثرات‏ مکانیکی در پایداری دامنه‏ها دارند.حدود 07 درصد از محدوده مورد مطالعه از جنگل انبوده تشکیل شده است.در این‏جا 6 کلاس برای انواع کاربری‏های زمین‏ در نظر گرفته شد.به علت سابقه طولانی سکونت در منطقه،قسمتی از جنگل‏ها تخریب شده و زمین‏های کشاورزی گسترش یافته است که در حال حاضر هم‏ عمده آنها زیر کشت نیستند و حداکثر تعداد زمین‏لغزش‏ها هم در این محدوده‏ این نوع کاربری رخ داده است.

3-مواد و روش‏ها

روش به کار رفته برای پهنه بندی زمین‏لغزش حوضه آبریز لاویج‏رود،شاخص‏ همپوشانی‏1می‏باشد که یک روش نیمه کمی در تهیه نقشه حساسیت زمین‏لغزش‏ (1). Index Overlay

می‏باشد.تهیه نقشه خطر احتمال زمین‏لغزش با استفاده از نرم‏افزارهای‏ GIS مانند ArcGIS Arc InfoṣArcView و مراحل کار به صورت زیر بوده است:

-در ابتدار 9 عامل موثر در وقوع زمین‏لغزش‏های حوضه شناسایی شد که‏ عبارتند از:سنگ‏شناسی،کاربری اراضی،زیربری دامنه‏ها به‏وسیله رودها، بارش،ارتفاع،زاویه و جهت شیب دامنه،گسل و جاده‏ها.

-نقشه‏های زمین‏شناسی با مقیاس 000001:1 و توپوگرافی 00052:1 منطقه‏ رقومی شدند و سپس با تفسیر عکس هوایی 00002:1 سال 3731،مناطقی‏ را که دارای لغزش بوده‏اند،علامت‏گذاری نموده و با مشاهدات و بازدیدهای‏ زمینی موقعیت آنها بر روی نقشه مشخص شده و نقشه پراکنش زمین‏ لغزش‏ها تهیه گردید(شکل 1).

-با انطباق نقشه پراکنش زمین‏لغزش‏ها و عوامل ایجادکننده آنها،7 عامل‏ موثر در تهیه مدل مورد استفاده قرار گرفتند که این عوامل عبارتند از: سنگ‏شناسی(لیتولوژی)،کاربری اراضی،فاصله از شبکه هیدروگرافی،فاصله‏ از جاده،شیب دامنه‏ها،طبقات ارتفاعی و بارش.

عامل جهت دامنه به علت تراکم بیشتر زمین‏لغزش در دامنه‏های آفتابگیر از مدل‏ حذف شد و از عامل گسل هم به علت افزایش تراکم زمین‏لغزش‏ها در فاصله از گسل چشم‏پوشی شد و در نتیجه مدل نهایی با 7 عامل موثر ساخته شد.

-عوامل موثر در ایجاد زمین‏لغزش‏ها در کلاس‏های مختلفی طبقه‏بندی شدند. طبقه‏بندی عواملی مانند لیتولوژی و کاربری اراضی بر حسب محتویات آنها صورت گرفته و برای عواملی مانند طبقات ارتفاعی،بارش و غیره از نمودار فراوانی پیکسل‏ها در مقابل ارزش هر پیکسل استفاده شده است(فیض‏نیا و همکاران 3831).

-در این مرحله مساحت هر کلاس از عوامل و مساحت زمین‏لغزش‏های‏ موجود در هر کلاس محاسبه شدند و تراکم زمین‏لغزش‏ها در هر واحد با استفاده از رابطه زیر به دست آمد.

مساحت کل هر کلاس(طبقه)/سطح لغزش یافته در هر کلاس(طبقه) تراکم زمین‏لغزش‏

برای پدیده‏های خطی مانند فاصله از شبکه هیدروگرافی و جاده با استفاده از نرم‏افزار ArcView فواصل مشخصی از این پدیده‏های خطی در نظر گرفته شد و سپس‏ مساحت هر طبقه و لغزش‏های موجود در آن محاسبه گردید.نرخ هر کلاس از عوامل مختلف بین 01-0 در نظر گرفته شد که عدد 01 برای بیشترین تراکم زمین‏ لغزش در واحد سطح بوده و بقیه نرخ‏های هر کلاس از عوامل هم به صورت نسبتی‏ از 01 می‏باشد(فیض‏نیا و همکاران 3831).

بعد از این‏که نرخ‏های هر کلاس مشخص شد،به هر یک از عوامل با توجه به‏ نظرات کارشناسی وزنی اعمال می‏گردد که این وزن در حوضه لاویج‏رود به‏ صورت زیر تعیین شد.

سنگ‏شناسی 01،کالری اراضی 8،فاصله از شبکه هیدروگرافی 7،فاصله از جاده‏ 6،شیب دامنه 5،بارش 4 و طبقات ارتفاعی 4.پس از تهیه لایه‏های اطلاعاتی با استفاده از رابطه زیر همپوشانی لایه‏های صورت گرفت و نقشه پهنه‏بندی خطر تهیه‏ شد.

4-نتایج

همان‏طور که در بخش مواد و روش‏ها ذکر گردید،ابتدا عوامل موثر در ایجاد زمین‏لغزش به صورت لایه‏های مختلف اطلاعایت در GIS تهیه شدند(شکل 2). سپس نقشه زمین‏لغزش‏های منطقه با هر یک از این عوامل انطباق داده شده و تراکم‏ زمین‏لغزش‏ها در واحد سطح محاسبه گردید(اشکال 01-3)و نرخ کلاس‏های هر یک از عوامل معین شد(جدول 2).سپس با اعمال وزن در هر یک از عوامل نقشه‏ پهنه‏بندی خطر در 5 کلاس خطر بسیار زیاد،زیاد متوسط،کم و بسیار کم طبقه‏بندی‏ شد(شکل 11)که مساحت محدوده‏ها خطر در جدول 3 آمده است.

5-بحث و نتیجه‏گیری

در تجزیه و تحلیل عوامل ایجادکننده زمین‏لغزش که در تهیه مدل از آنها استفاده شد دو عامل گسل و جهت دامنه حذف شدند.اگر چه گسل به عنوان یکی از عوامل مهم در بسیاری از پهنه‏بندی‏های زمین‏لغزش مورد توجه قرار گرفته،محققان‏

با روش‏های مختلفی از تاثیر این عامل در ایجاد زمین‏لغزش استفاده نموده‏اند،برای‏ نمونه فاطمی و همکاران(2831)،فیض‏نیا و همکاران(3831)فاصله از خطر گسل و حانری و سمیعی(6731)از شاخص درازای گسل در مدل استفاده کردند.در حوضه‏ لاویج‏رود هم به علت روند معکوس تراکم زمین‏لغزش در فاصله از گسل و کوچک‏ بودن حوضه در مورد استفاده از طول گسل از این شاخص در تهیه مدل استفاده‏ نشده است.

در نقشه پهنه‏بندی زمین‏لغزش،قسمت‏هایی از حوضه در محدوده خطر زیاد و متوسط قرار دارند اما تاکنون زمین‏لغزش در آنها مشاهده نشده است،این مناطق‏ بالقوه خطرناک هستند و با فعالیت‏های انسانی مانند بهره‏برداری غیر اصولی و بی‏رویه‏ جنگل‏ها،بهره‏برداری از معادن زغال‏سنگ به سرعت می‏توانند ساختارهای انسانی را مورد تهدید قرار دهند.این لغزش‏ها در مناطق غیر مسکونی هم به صورت‏ غیر مستقیم مشکلاتی را برای انسان‏ها فراهم می‏آورند که می‏توان به ورود حجم‏ زیادی از رسوبات در رودخانه‏ها،وقوع پدیده سیل به علت مسدود کردن رود و شکسته شدن آن اشاره کرد که نمونه‏هایی از آن در حوضه لاویج‏رود هم مشاهده‏ شده است(رضایی مقدم و اسماعیلی 4831).همه این موارد ضرورت توجه به تهیه‏ نقشه‏های خطر را در مقیاس منطقه‏ای و با توجه به عوامل موثر در وقوع زمین‏لغزش‏ در آن منطقه را برای برنامه‏ریزی نشان می‏دهد.

شکل 2:لایه‏های اطلاعاتی ساخته شده در GIS (الف-و

منابع

1-احمدی-حسن،اباذر اسمعلی،سادات فیض‏نیا و محسن شریعت جعفری،(2831)، «پهنه‏بندی خطر حرکت‏های توده‏ای با استفاده از دو روش رگرسیون چند متغیره و تحلیل سلسله مراتبی»،مجله منابع طبیعی ایران،جلد 65 شماره 4.

2-ثروتی،محمد رضا و رضا اسماعیلی(0831)،«ساز و کار فرسایش در حوضه‏ آبخیز لاویج‏رود»،علوم زمین،دانشگاه شهید بهشتی شماره 4 و 5.

3-حائری،سید محسن و امیر حسین سمیعی(6731)،«روش جدید پهنه‏بندی‏ مناطق شیب‏دار در برابر لغزش زمین با تکیه بر بررسی‏های پهنه‏بندی استان‏ مازندران»،مجله علوم زمین،سال ششم.شماره 32-42 بهار و تابستان.

4-رجایی،عبد الحمید(3731)،«کاربرد ژئومورفولوژی در مدیریت محیط و آمایش سرزمین»،انتشارغات قومس.

5-رضایی مقدم،محمد حسین و رضا اسماعیلی(4831)،«بررسی اثرات‏ ژئوموفیکی سیلاب حوضه رئیس کلا»،فصلنامه مدرس(علوم انسانی)،دانشگاه‏ تربیت مدرس،زیر چاپ.

6-رسولی،علی اکبر(1831)،«مدل‏سازی در جغرافیای طبیعی»،فصلنامه تحقیقات‏ جغرافیایی،شماره 46-36.

7-روستایی،شهرام(3831)،«بررسی علل وقوع زمین‏لغزش در روستای نصیرآباد ورزقان(استان آذربایجان شرقی با استفاده از روش‏های کمی»،فصلنامه مدرس(علوم‏ انسانی)،دانشگاه تربیت مدرس،دوره 8 شماره 1.

8-سازمان زمین‏شناسی کشور،نقشه‏های زمین‏شناسی 000001:1 آمل و بلده، 9731.

9-سازمان نقشه‏برداری کشور،عکس‏های هوایی 00002:1 منطقه،سال 3731، (پروژه 0091- D ).

01-سازمان نقشه‏برداری کشور،نقشه‏های توپوگرافی 00052:1 پایین‏واز،جوربند، پیمود و میرخمن،3731.

11-فاطمی عقدا،سید محمود،جعفر غیومیان و عقیل اشقلی فراهانی،(2831)، «ارزیابی کارایی روش‏های آماری در تعیین پتانسیل خطر زمین‏لغزش»،مجله علوم‏ زمین،سال یازدهم شماره 74-84 بهار و تابستان.

21-فیض‏نیا،سادات و عطا اللّه کلارستاقی،حسن احمدی و مهرداد صفایی‏ (3831)،«بررسی عوامل موثر در وقوع زمین‏لغزش‏ها و پهنه‏بندی خطر زمین»، مجله منابع طبیعی ایران،جلد 75 شماره 1.