نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• مجید کاظم زاده ¹
• زهرا نوری ²
• محمد جهان تیغ ³

¹ استادیار گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی و محیط‌زیست، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

² فارغ التحصیل دکتری علوم و مهندسی آبخیزداری، گروه مهندسی احیا مناطق خشک و کوهستانی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، ایران

³ فارغ‌التحصیل کارشناسی ارشد شیمی و حاصلخیزی خاک، گروه خاکشناسی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تهران، ایران

چکیده

مقدمه
یکی از بلایای طبیعی که مناطق مسکونی و محورهای جاده‌ای را در مناطق کوهستانی تهدید می‌کند، ریزش‌های دامنه‌ای شامل ریزش سنگ، وقوع بهمن و لغزش است. بهمن، یک حجم عظیمی از برف، سنگ، یخ و واریزه‌ها را به پایین‌دست مناطق کوهستانی حمل می‌کند. وقوع بهمن در مناطق کوهستانی، یکی از مهم‌ترین مخاطرات طبیعی است که خسارت‌های جانی و مالی بسیاری را ایجاد می‌کند و مطالعه عوامل مؤثر در وقوع بهمن و شبیه‌سازی آن جهت مدیریت این پدیده از اهمیت زیادی برخوردار است.
 
مواد و روش‌‌ها
در این پژوهش، به تحلیل شاخص‌های مؤثر بر وقوع بهمن (شاخص‌های زمینی و هواشناسی) و شبیه‌سازی وقوع بهمن و مؤلفه‌های آن با استفاده از مدل RAMMS در جاده ولایت رود البرز مرکزی (جاده دیزین)، استان البرز پرداخته شده است. شاخص‌های توپوگرافی و ژئومورفولوژیکی ازجمله شیب، جهت، انحنای دامنه (Curvature)، شاخص موقعیت توپوگرافی (TPI)، شاخص ناهمواری زمین (TRI) و شاخص رطوبت توپوگرافی (TWI) با استفاده از مدل رقومی ارتفاع (DEM) با اندازه پیکسل 6 × 6  سانتی‌متر مربع با کمک پهباد تهیه شد. از شاخص‌های هواشناسی نیز بارش، دما و باد مورد بررسی قرار گرفت. سپس، با استفاده از مدل شبیه‌سازی RAMMS مؤلفه‌های بهمن ازجمله سرعت، فشار و ارتفاع بهمن در منطقه مورد مطالعه برآورد شد.
 
نتایج و بحث
نتایج نشان داد که مقدار و جهت شیب و شاخص‌های توپوگرافی تأثیر زیادی بر روی شکل‌گیری و وقوع بهمن داشتند. مهم‌ترین گذرگاه بهمن با مساحت 5.7 هکتار و 54.6 درصد از منطقه موردمطالعه که شامل منطقه تجمع و گذرگاه اصلی با شیب 60 تا 120 درصد و جهت شمال شرقی است که بیشترین پتانسیل ایجاد بهمن را دارد. همچنین، نتایج مدل شبیه‌سازی RAMMS نشان داد که سرعت متوسط و حداکثر سرعت بهمن در منطقه 5.3 متر بر ثانیه و 16 متر بر ثانیه بوده است. متوسط فشار مؤثر بهمن هفت و حداکثر فشار بهمن در منطقه نیز 45 کیلو پاسکال بوده است. برآورد ارتفاع بهمن در منطقه نیز نشان داد که متوسط ارتفاع بهمن در منطقه توقفگاه (مناطق مسکونی) 4.5 متر و حداکثر ارتفاع بهمن در منطقه 10 متر است که جز بهمن‌های بزرگ طبقه‌بندی می‌‌شود.
 
نتیجه‌گیری
شناخت بهمن و ویژگی‌های دینامیک بهمن، یکی از عوامل بسیار مهم در پیش‌بینی و کنترل این پدیده طبیعی و خطرناک است. همچنین، شناسایی نوع بهمن (مرطوب، قطعه‌ای و پودری) می‌‌تواند کارشناسان را تا حد بسیاری زیادی در مدیریت و پیشنهاد روش‌های کنترل آن راهنمایی و کمک کند. در این پژوهش، با استفاده از نقشه‌ها و اطلاعات پایه‌ای و هواشناسی و عامل‌های ژئوموروفولوژیکی مانند انحنای دامنه، شاخص موقعیت توپوگرافی (TPI)، شاخص ناهمواری زمین (TRI) و شاخص رطوبت توپوگرافی (TWI) به‌همراه بازدیدهای میدانی، مناطق تجمع، گذرگاه عبور و توقفگاه بهمن شناسایی شد. سپس، مهم‌ترین شاخص‌های مؤثر در ایجاد و وقوع بهمن در منطقه تعیین شد. شیب بالای منطقه بین 120-60 درصد و همچنین، جهت دامنه (شمالی و شمال شرقی) و عوامل اقلیمی مانند بارش و دما، مهم‌ترین عوامل وقوع بهمن در منطقه موردمطالعه بوده است. متوسط ارتفاع بهمن در منطقه توقفگاه (مناطق مسکونی)، 4.5 متر و حداکثر ارتفاع بهمن در این منطقه 10 متر بوده است. با توجه به پژوهش حاضر، احتمال وقوع بهمن و خسارت در منطقه موردمطالعه بسیار بالا بوده و نیازمند ارائه و اجرای برنامه‌‌های مدیریتی و کنترلی برای جلوگیری از خسارت احتمالی است.

کلیدواژه‌ها

• برف
• خطر بهمن
• عوامل اقلیمی
• مدل‌سازی
• مؤلفه‌های بهمن

عنوان مقاله [English]

Analysis and simulation of affecting factors on snow avalanche occurrence using RAMMS model, Velayat Rood in Central Alborz, Alborz Province

نویسندگان [English]

• Majid Kazemzadeh ¹
• Zahra Noori ²
• Mohammad Jahantigh ³

¹ Assistant Professor, Range and Watershed Management Department, Faculty of Natural Resources and Environment, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran

² Graduated Ph.D. in Watershed Science and Engineering, Department of Reclamation of Arid and Mountainous Regions, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Iran

³ Msc in Soil Chemistry and Fertility, Department of Soil Science, Faculty of Agriculture, University of Tehran, Iran

چکیده [English]

Introduction
One of the natural disasters that threaten residential areas and roads in mountainous regions is mountain falls, including rockfalls, avalanches, and landslides. Avalanches carry large amounts of snow, rocks, ice, and debris downstream in mountainous areas. The occurrence of avalanches is a significant natural hazard that results in considerable human and financial losses, making the study of factors influencing avalanches and their simulation crucial for managing this phenomenon.
 
Materials and methods
In this study, the factors affecting snow avalanches (both terrestrial and meteorological) were examined using the RAMMS simulation model in the Central Alborz Velayat Rood (Dizin Road), Alborz Province. Topographic and geomorphological factors, such as slope, aspect, curvature, topographic position index (TPI), terrain roughness index (TRI), and topographic wetness index (TWI), were analyzed using a digital elevation model (DEM) with a 6×6 cm² pixel size obtained by drone. Meteorological factors, including rainfall, temperature, and wind, were also considered. The RAMMS simulation model was then used to estimate avalanche components such as speed, pressure, and height within the study area.
 
Results and discussion
The results indicated that slope and aspect, as topographic indicators, have a significant impact on snow avalanche formation and occurrence. The largest portion of the region, covering 5.7 hectares (54.6% of the study area), with a northeast aspect and slopes of 60 to 120%, was identified as having the highest avalanche potential. Additionally, the RAMMS simulation model results showed that the average and maximum avalanche speeds in the region were 5.3 m/s and 16 m/s, respectively. The average effective avalanche pressure was 7 kPa, with a maximum of 45 kPa. The estimated avalanche height indicated that the average avalanche height in the runout area (residential areas) was 4.5 meters, with a maximum height of 10 meters, categorizing it as a large avalanche.
 
Conclusion
Understanding avalanches and their dynamic characteristics is essential for predicting and controlling this hazardous natural phenomenon. Identifying avalanche types (wet, slab, or powder) can greatly assist experts in managing and proposing control methods. In this study, maps, meteorological data, and geomorphological parameters such as curvature, TPI, TRI, and TWI, along with field observations, were used to identify accumulation areas, track zones, and runout zones. The study identified the key factors influencing avalanche occurrence in the region, including high slopes (60-120%), slope orientation (north and northeast), and climatic factors such as precipitation and temperature. The average avalanche height in the runout area (residential areas) was 4.5 meters, with a maximum of 10 meters. This study indicates a high potential for avalanches and associated damage in the area, underscoring the need for management and control programs to mitigate possible harm.

کلیدواژه‌ها [English]

• Avalanche risk
• Avalanche components
• Climatic factors
• Modeling
• Snow