مجید محمدی؛ مجتبی امیری
چکیده
مقدمهفعالیت‌های انسانی از مهم‌ترین دلایل تغییرات محیطی بوده و انسان‌ها نقش اساسی در گرمایش زمین، تخریب زمین، آلودگی آب و خاک، بالا رفتن سطح آب دریاها، تخریب لایه ازن، جنگل‌زدایی شدید و اسیدی کردن اقیانوس‌ها دارند. در مقیاس جهانی، تخریب و فرسایش یکی از مهم‌ترین پدیده‌های طبیعی است که مناظر را تغییر می‌دهد. فرسایش خاک اثرات درون‌منطقه‌ای ...
بیشتر
مقدمهفعالیت‌های انسانی از مهم‌ترین دلایل تغییرات محیطی بوده و انسان‌ها نقش اساسی در گرمایش زمین، تخریب زمین، آلودگی آب و خاک، بالا رفتن سطح آب دریاها، تخریب لایه ازن، جنگل‌زدایی شدید و اسیدی کردن اقیانوس‌ها دارند. در مقیاس جهانی، تخریب و فرسایش یکی از مهم‌ترین پدیده‌های طبیعی است که مناظر را تغییر می‌دهد. فرسایش خاک اثرات درون‌منطقه‌ای و برون‌منطقه‌ای فراوانی را به‌همراه دارد. فرسایش و هدررفت خاک معمولاً در مناطق شیب‌دار اتفاق می‌افتد اما شدت وقوع آن به عامل‌های محیط‌زیستی از قبیل میزان شیب، ویژگی‌های زمین‌شناسی، وضعیت پوشش گیاهی و عوامل اقلیمی بستگی دارد که باعث افزایش آسیب‌پذیری یک منطقه به فرسایش می‌شود. یکی از مهم‌ترین رخساره‌های فرسایشی رخساره هزاردره یا بدلند است. رخساره فرسایشی هزاردره معمولاً به مناطق با رسوبات سست و غیرمتراکم، پوشش گیاهی بسیار ضعیف یا فاقد پوشش گیاهی که به‌دلیل تراکم بالای شیارها و بریدگی‌ها برای کشاورزی غیرقابل استفاده است، اشاره می‌کند. فرسایش هزاردره بیشتر در مناطق خشک و نیمه‌خشک مشاهده می‌شود و در واقع برهم‌کنش بارش با مواد زمین‌شناسی سست بسیار مساعد ایجاد و گسترش رخساره هزاردره در مناطق خشک و نیمه‌خشک است. با توجه به اینکه فرسایش خاک یک فرایند بسیار پیچیده و تحت تأثیر ویژگی‌های سطح زمین، نوع خاک و دیگر عامل‌های محیط‌زیستی است، بررسی کمی و تهیه نقشههای حساسیت‌پذیری فرسایش امری بحث برانگیز است. هدف اصلی از پژوهش حاضر، تهیه نقشه حساسیت فرسایش هزاردره در حوزه آبخیز فیروزکوه با استاده از مدل نسبت فراوانی است. مواد و روش‌‌هاحوزه آبخیز فیروزکوه به این دلیل به‌عنوان منطقه موردمطالعه انتخاب شد که رخساره فرسایش هزاردره مهم‌ترین نقش را در فرسایش خاک این حوزه به‌دلیل وضعیت اقلیمی، هیدرولوژیکی، توپوگرافی و کاهش پوشش گیاهی و همچنین وجود سازندهای مستعد فرسایش دارد. اولین گام در این پژوهش تهیه نقشه پراکنش رخساره‌های هزاردره و تعیین محل آنها روی نقشه است. این کار با استفاده از تصاویر گوگل ارث و پیمایش زمینی انجام شد. نقشههای مربوط به عوامل مؤثر از منابع مختلف تهیه و وارد محیط نرم‌افزار Arc/GIS شد. با استفاده از نقاط و خطوط ارتفاعی موجود در نقشههای توپوگرافی تهیه شده از سازمان نقشه‌برداری کشور، نقشه مدل رقومی ارتفاع (DEM) با اندازه پیکسل 30 متر تهیه شد. نقشههای جهت شیب، درجه شیب، انحناء سطح، شاخص رطوبت توپوگرافی (TWI) و طبقات ارتفاع با استفاده از نقشه DEM و در محیط نرم‌افزارهای ArcGIS10.3 و SAGA-GIS به‌دست آمد. نقشه زمین‌شناسی منطقه نیز از نقشه زمین‌شناسی ایران با مقیاس 1:100000 استخراج شد. نقشههای آبراهه و جاده از نقشه توپوگرافی 1:25000 استخراج شده و فاصله از این عوارض در محیط Arc/GIS10.3 محاسبه شد. نقشه کاربری اراضی حوزه آبخیز فیروزکوه با استفاده از تصاویر لندست 8 برای سال 2020 و با روش تلفیقی به‌دست آمد. برای تهیه نقشه مشخصات مربوط به خاک 30 نمونه خاک از عمق صفر تا 30 سانتی‌متری برداشت و در آزمایشگاه بررسی شد. نقشه بارش متوسط سالانه با استفاده از داده‌های بارش ایستگاه‌های هواشناسی تهیه شد. بعد از طبقه‌بندی نقشههای مربوط به عوامل مؤثر، وزن هر نقشه با استفاده از مدل نسبت فراوانی محاسبه شد. در مرحله بعد با جمع کردن وزن‌ها، نقشه نهایی حساسیت فرسایش هزاردره تهیه شد. منحنی ROC و سطح زیر این منحنی برای ارزیابی دقت مدل نسبت فراوانی استفاده شدند. نتایج و بحثارتباط بین فرسایش هزاردره و عوامل مؤثر با استفاده از مدل نسبت فراوانی بررسی شد. نتایج نشان داد که بیشترین وزن نسبت فراوانی مربوط به طبقه ارتفاعی 1710 تا 2286 متر، بارش 400 تا 550، شیب بیشتر از 35، جهت شمال غرب، فاصله کم‌تر از 1150 متر از آبراهه، سازندهای مارنی، آهکی و شیل، کاربری مرتع، شیب‌های محدب و مقعر، طبقه رس 25 تا 33 درصد، طبقه سیلت 27 تا 35 درصد، گروه هیدرولوژیک C، عمق خاک 57 تا 120 سانتی‌متر، اسیدیته 7.6 تا 8.1، طبقه 6 تا 11 شاخص TWI بوده است. بررسی دقت مدل نسبت فراوانی با استفاده از منحنی ROC و سطح زیر این منحنی انجام شد. سطح زیر منحنی ROC 0.71 به دست آمد که نشان می‌دهد مدل نسبت فراوانی برای تهیه نقشه حساسیت فرسایش هزاردره در حوزه آبخیز فیروزکوه قابل قبول است. مدل نسبت فراوانی با وجود سادگی، به‌دلیل ایجاد ارتباط منطقی بین هزاردره‌ها و عوامل مؤثر بر آن نتایج قابل قبولی ارائه می‌کند. مطالعات دیگری ازجمله بررسی پتانسیل آب‌های زیرزمینی، تهیه نقشه حساسیت زمینلغزش و آسیب‌پذیری یک منطقه به سیلاب نیز با این مدل انجام شده و دقت آن مورد تأیید قرار گرفته است. نتیجه‌‌گیریبه‌دلیل شرایط توپوگرافی، اقلیمی و زمین‌شناسی رخساره فرسایشی هزاردره یک پدیده غالب در حوزه آبخیز فیروزکوه است. در این پژوهش نقشه حساسیت فرسایش هزاردره با استفاده از مدل نسبت فراوانی تهیه شد. ارزیابی دقت نشان داد، مدل نسبت فراوانی یک مدل مناسب برای تهیه نقشه حساسیت‌پذیری فرسایش هزاردره در این حوزه آبخیز است. نتایج نشان داد که حدود 50 درصد منطقه حساسیت زیاد و خیلی زیاد به وقوع فرسایش هزاردره دارد، بنابراین توجه به این پدیده و تهیه نقشه حساسیت‌پذیری آن امری ضروری است.
ملیحه محمدنیا؛ ابوالقاسم امیراحمدی؛ لیلی گلی مختاری
چکیده
مقدمه
انسان با مسائل محیط زیستی فراوانی مواجه است. بلایای طبیعی جزئی از این مشکلات هستند که سالانه موجب کشته و مجروح شدن صدها هزار تن و بی‌خانمان شدن میلیون‌‌ها نفر در سراسر جهان می‌‌شوند. مخاطرات ژئومورفولوژیک به‌عنوان پدیده‌ای بالقوه زیان‌بار مطرح است که مهم‌ترین آنها حرکت‌های توده‌ای و زمین‌لغزش‌ها هستند. حرکت توده‌ای، ...
بیشتر
مقدمه
انسان با مسائل محیط زیستی فراوانی مواجه است. بلایای طبیعی جزئی از این مشکلات هستند که سالانه موجب کشته و مجروح شدن صدها هزار تن و بی‌خانمان شدن میلیون‌‌ها نفر در سراسر جهان می‌‌شوند. مخاطرات ژئومورفولوژیک به‌عنوان پدیده‌ای بالقوه زیان‌بار مطرح است که مهم‌ترین آنها حرکت‌های توده‌ای و زمین‌لغزش‌ها هستند. حرکت توده‌ای، شامل حرکت به سمت بیرون یا رو به پایین یک توده از مواد تشکیل‌دهنده دامنه تحت‌تأثیر نیروی گرانش است. این نوع حرکات عمدتاً در اثر نیروی ثقل، عوامل طبیعی مثل بارش شدید، زلزله، اشباع شدن خاک از آب و همچنین، علل انسانی مثل تخریب پوشش گیاهی و عملیات نادرست مهندسی به وقوع می‌پیوندد. برطبق گزارش‌های جهانی مخاطرات طبیعی در سال 2012، لغزش در میان هفت بلایای طبیعی خطرناک جهان قرار گرفت. وقوع مخاطرات طبیعی (ازجمله زمین‌لغزش‌ها) فشار جدی بر روی توسعه اقتصادی کشورها، به‌‌ویژه کشورهای جهان سوم دارد. به‌طوری‌که خسارتهای مالی ناشی از مخاطرات طبیعی، رشد و شکوفایی اقتصادی را با رکود مواجه می‌سازد. سرزمین ایران با توپوگرافی نسبتاً کوهستانی، فعالیت زمین‌ساختی و لرزه‌خیزی زیاد و شرایط متنوع زمین‌شناسی و اقلیمی عمده شرایط طبیعی را برای ایجاد طیف وسیعی از زمین‌لغزش‌ها فراهم کرده است.
مواد و روش‌ها
هدف از این پژوهش، مدلسازی مکانی حساسیت زمینلغزش با استفاده از روش‌‌های یادگیری ماشین شامل جنگل تصادفی، ماشین بردار پشتیبان و درخت رگرسیون تقویت‌‌شده در استان خراسان رضوی است. در ابتدا، نقشه پراکنش زمین‌‌لغزش‌‌های منطقه در بازدیدهای صحرایی و با استفاده از بانک اطلاعات زمین‌‌لغزش‌‌های کشور تهیه شد. در مرحله بعد، 70 درصد زمین‌‌لغزش‌‌های شناسایی‌‌شده برای فرایند مدلسازی و 30 درصد برای ارزیابی مدل‌‌های یاد شده، به‌‌کار برده شد. لایه‌‌های اطلاعاتی ارتفاع، شیب، جهت شیب، فاصله از آبراهه، تراکم آبراهه، فاصله از جاده، فاصله از گسل، کاربری زمین، شاخص پوشش گیاهی، انحنای سطح، انحنای نیمرخ، بارش و واحدهای سنگ‌‌شناسی انتخاب و نقشههای آن در محیط ArcGIS تهیه شد.
نتایج و بحث
نتایج اولویت‌‌بندی عوامل مؤثر با استفاده از مدل جنگل تصادفی نشان داد که عوامل بارش و ارتفاع بیشترین تأثیر را در وقوع رخداد زمین‌‌لغزش‌‌های منطقه موردمطالعه داشته است. همچنین، نتایج ارزیابی مدل‌‌های یادگیری ماشین با استفاده از منحنی تشخیص عملکرد نسبی (ROC) نشان داد نقشه تهیه شده با روش جنگل تصادفی بیشترین دقت (0.97) را در تهیه نقشه پتانسیل زمینلغزش در منطقه موردمطالعه داشته است و بر این اساس، بیش از 25 درصد منطقه در کلاس خطر زیاد و خیلی زیاد قرار دارد.
نتیجه‌گیری
این نقشه می‌‌تواند به برنامه‌ریزان محیطی جهت پروژه‌های عمرانی کمک کند و از تغییر کاربری و ساخت‌وساز در مناطق با حساسیت بالا جلوگیری شود. همچنین، می‌توان با آگاه نمودن مردم، فعالیت‌های ناصحیح انسانی در این زمینه را کاهش داد. گرچه کنترل زمینلغزش در حال وقوع اغلب امکان‌پذیر نبوده و یا در صورت امکان بسیار پرهزینه است ولی می‌توان با مدیریت صحیح در جهت پیشگیری و یا کاهش خطرات آن با در نظر گرفتن ویژگی‌های منطقه مطالعاتی، فعالیت‌هایی را به انجام رساند. امید است، با شناسایی عوامل مؤثر در وقوع حرکت‌های توده‌ای و پهنه‌بندی آن، بتوان کمک مؤثری در تدوین برنامه مدیریت خطر و کاهش خسارتهای ناشی از این پدیده نمود.
