نرگس کریمی‌نژاد؛ حمیدرضا پورقاسمی؛ محسن حسینعلی زاده؛ وحید شفاهی
چکیده
مقدمه
زمین‌لغزش‌ها و فروچاله‌ها به زیرساخت‌های اجتماعی، اقتصادی و طبیعی آسیب می‌زنند. این فرایندها تأثیرات مستقیم و غیرمستقیم بر زیرساخت‌های مهم، از جمله مناطق مسکونی دارند و بر تغییر کاربری اراضی و مهاجرت از روستا به شهر تأثیرگذارند. یکی از اهداف اصلی در مدیریت پایدار اراضی، شناسایی و کنترل بلایای طبیعی است که از یک‌سو سبب ...
بیشتر
مقدمه
زمین‌لغزش‌ها و فروچاله‌ها به زیرساخت‌های اجتماعی، اقتصادی و طبیعی آسیب می‌زنند. این فرایندها تأثیرات مستقیم و غیرمستقیم بر زیرساخت‌های مهم، از جمله مناطق مسکونی دارند و بر تغییر کاربری اراضی و مهاجرت از روستا به شهر تأثیرگذارند. یکی از اهداف اصلی در مدیریت پایدار اراضی، شناسایی و کنترل بلایای طبیعی است که از یک‌سو سبب ارتقاء کمی و کیفی تولید در طولانی‌مدت شده و از سوی دیگر، علاوه بر حفظ کیفیت خاک از تخریب خاک جلوگیری می‌کند. به‌منظور مدیریت بهتر و پایدارتر، آگاهی از نحوه تغییر‌پذیری و شناسایی شکل‌های مختلف فرسایشی مانند فروچاله‌ها و زمین‌لغزش‌ها ضروری به‌نظر می‌رسد.
مواد و روشها
با پیشرفت‌های اخیر در استفاده از تصاویر پهپاد (UAV) و روشهای یادگیری عمیق (DL)، امکان ارائه روشهای نیمه‌خودکار برای شناسایی واحدهای اراضی در مناطق مختلف با دقت مکانی بسیار خوب فراهم شده است. در این پژوهش، توانمندی دو مدل یادگیری عمیق پیشرفته، یعنی مدل U-Net و مدل U-Net با نظارت عمیق (ADSMS) که بر روی تصاویر به‌دست آمده از پهپاد اعمال شده است، برای نقشه‌برداری زمین‌لغزش‌ها و فروچاله‌ها در بخشی از نهشته‌های لسی استان گلستان مورد بررسی قرار گرفته است.
نتایج و بحث
عملکرد مدل U-Net در زمینه زمین‌لغزش‌ها نشان میدهد که مدل دارای مقادیر مثبت کاذب کمتری است، اما هم‌زمان، بسیاری از سلول‌های زمینلغزش را از دست داده است. درعین‌حال، مدل ADSMS U-Net در تشخیص سلول‌های زمینلغزش عملکرد بهتری داشته، اما موارد زیادی را به پیش‌بینی‌های نادرست نسبت داد (که با امتیاز پایین دقت توضیح داده شده است). بهترین امتیاز F1 به مقدار 0.68 برای مدل ADSMS U-Net به‌دست آمده است. برای همه ترکیب باندها در تشخیص فروچاله‌ها، عملکردهای ADSMS U-Net نسبت به مدلU-Net سنتی بهتر است. بهترین امتیازات کلی توسطADSMS U-Net زمانی به‌دست آمد که بر روی دادههای ALL، آموزش داده شد. در مورد اثربخشی مختلف ترکیب‌های ارزیابی‌شده در این پژوهش، میتوان رفتار متناقض مدل‌ها را مشاهده کرد. U-Net سنتی، بهترین عملکرد را با استفاده از ترکیب نوری RGB به‌دست می‌آورد، درحالی‌که ADSMS U-Net میتواند از اطلاعات مشتقات توپوگرافی و دادههای نوری بهره برده و با ترکیبALL بهترین نتایج را نشان دهد. علاوه بر این، واضح است که دادههای DSHC به‌تنهایی برای هر دو مدل بدترین نتایج را ارائه میدهد. به طور کلی نتایج نشان داد که قابلیت ADSMS U-Net برای پیشبینی زمین‌لغزش‌ها در مقایسه با U-Net به واقعیت زمین نزدیک‌تر است. این مدل اغلب زمینلغزشهای موجود در قسمت‌های آزمون را شناسایی می‌کند. همچنین، برای همه ترکیب باندهای فروچاله‌ها، عملکرد ADSMS U-Net نسبت به مدل U-Net بهتر است. بهترین امتیازات کلی توسط ADSMS U-Net زمانی به‌دست آمده است که بر روی دادههای ALL آموزش داده شده‌اند.
نتیجهگیری
از آنجایی‌که فروچاله‌ها منشأ اصلی برخی از فرسایش‌های عمده دیگر ازجمله شروع و گسترش آبکند محسوب میشوند، استفاده از ابزارها و فناوری جدید نظیر پهپاد و یادگیری عمیق، بسیار مهم است. با استفاده از مدلهای مورداستفاده در این پژوهش، زمین‌لغزش‌ها با امتیاز قابل‌قبول ٪69=F1 نقشه‌برداری شدند. همچنین، مشتقات توپوگرافیکی به‌دست آمده از مدل رقومی ارتفاع مبتنی بر پهپاد، توانایی نقشه‌برداری فروچاله‌ها و زمین‌لغزش‌ها با دادههای موجود را دارا هستند. تحقیقات بعدی می‌توانند استفاده از چنین رویکردی را برای نقشه‌برداری از زمین‌لغزش‌ها و فروچاله‌ها در طول زمان مورد بررسی قرار داده تا تغییرات مبتنی بر زمان بر روی شکل‌گیری و گسترش مخاطرات طبیعی را ارزیابی کنند.
سمیه کریمی اصل؛ بهزاد حصاری؛ کامران زینالزاده؛ مهدی عرفانیان
چکیده
مقدمه
دشت سلماس، یکی از بحرانی‌‌ترین دشت‌‌های کشور از نظر فرونشست است. بـه‌طورکلی، عوامل مختلفی سبب فرونشست زمین میشوند، ولی در بسیاری مناطق برداشت بی‌رویه آب از سفره‌های زیرزمینی باعث فرونشست زمین میشود. افزایش روزافزون بهرهبرداری از آب‌های زیرزمینی بهویژه در حوضه‌هایی که با نهشته‌های آبرفتی، دریایی کم‌عمق یـا دریاچـه‌ای ...
بیشتر
مقدمه
دشت سلماس، یکی از بحرانی‌‌ترین دشت‌‌های کشور از نظر فرونشست است. بـه‌طورکلی، عوامل مختلفی سبب فرونشست زمین میشوند، ولی در بسیاری مناطق برداشت بی‌رویه آب از سفره‌های زیرزمینی باعث فرونشست زمین میشود. افزایش روزافزون بهرهبرداری از آب‌های زیرزمینی بهویژه در حوضه‌هایی که با نهشته‌های آبرفتی، دریایی کم‌عمق یـا دریاچـه‌ای تحکیم نیافته انباشته شده‌اند، به نشست و یا فروریزش زمین منجر میشود. با برداشت بیش از حـد آب زیرزمینی، سطح ایستابی لایه آبدار پایین رفته و فشار هیدرواستاتیک کـاهش مـی‌یابـد کـه درنتیجـه امکان نشست زمین را به‌صورت تدریجی فراهم می‌نماید. فرونشست ماندگار دشـت‌هـا عمدتاً در اثـر همین عامل یعنی برداشت بیش از حد مجاز آب و فشرده‌شدن لایـه‌هـای رسـی و سـیلتی میـان آبخـوان صورت می‌گیرد. در این صورت، حتی اگر سطح ایستابی مجدداً بالاتر آید، امکان بازگشت زمین به تـراز اولیه خود وجود ندارد.
مواد و روشها
در این پژوهش، حساسیت فرونشست دشت سلماس با بهرهگیری از لایه‌‌های عوامل مؤثر در فرونشست با نرم‌افزار ArcGIS و منطق فازی بررسی شد. در مرحله اول، آمار و اطلاعات برخی عوامل که موجب ایجاد فرونشست میشوند، شامل افت سطح آب زیرزمینی، دبی بهرهبرداری از چاهها، ضریب ذخیره آبخوان، ضریب انتقال‌‌پذیری، بارش، نقشه DEM، بافت خاک و عمق سنگ بستر، جمع‌‌آوری و نقشه رستری هر کدام از این عوامل در سطح آبخوان تهیه شد. در مرحله بعد، فازی‌‌سازی لایه‌‌ها با استفاده از توابع عضویت فازی، با توجه به تأثیر کاهش یا افزایش هر کدام از این عوامل در فرونشست زمین انجام گرفت. سپس، نقشهها با عملگرهای فازی (Gamma، OR، AND، SUM، PRODUCT) با هم تلفیق شده و نقشه واحد حساسیت فرونشست آبخوان به‌دست آمد. در نهایت، برای انتخاب بهترین عملگر ترکیب، نتایج را با دادههای مشاهدهای صحرایی مقایسه شد و با شاخص عملکرد منحنی ROC کنترل و صحت‌‌سنجی صورت گرفت.
نتایج و بحث
نتایج نشان داد که عملگر OR با AUC= 0.693 کمترین انطباق را با فرونشست رخ‌داده در منطقه دارد. عملگرهای گاما با سطح زیر منحنی بالای 70 درصد، بیشترین همپوشانی یا انطباق را با فرونشست مشاهدهای در دشت داشتند و در این پژوهش عملگر گامای 0.9 با 0.805=AUC به‌عنوان بهترین عملگر فازی انتخاب شد. نتایج نشان میدهد که قسمت شرق آبخوان از نظر فرونشست بحرانی است. از کل مساحت دشت سلماس، 25 درصد معادل 93 کیلومترمربع دارای فرونشست با حساسیت خیلی بالا است.
نتیجهگیری
با توجه به نتایج به‌دست آمده میتوان بیان کرد که علی‌رغم اینکه مقدار AUC اپراتور فازی sum بالاتر است؛ ولی در نقشه فازی گاما با مقدار 0.9 بیشترین انطباق را با واقعیت زمینی دارد، هرچند مقدار AUC کمتری دارد. ذکر این نکته ضروری است، عملگرهای حداقل‌سازی AND و Product با ایجاد منطقه با حساسیت کم و عملگرهای حداکثرسازی OR و SUM با حداکثرسازی منطقه، نمی‌‌توانند کارایی مطلوبی در تهیه نقشه حساسیت فرونشست داشته باشند و در اینجا فقط برای نمایش‌‌دادن ضعف کارایی اپراتورهای فازی در حداکثر یا حداقل‌سازی حساسیت فرونشست زمین، استفاده شده است.
اردشیر مصباح؛ اسماعیل کرمی دهکردی؛ شادعلی توحیدلو؛ امین صالح پور جم؛ توفیق سعدی
چکیده
مقدمه
مروری بر مخاطرات طبیعی رخ‌داده در ایران، بیانگر این واقعیت است که این کشور همواره به‌دلیل داشتن ساختارهای مکانی-فضایی ویژه، بحران‌های طبیعی زیادی را متحمل شده و یکی از آسیب‌پذیرترین نقاط جهان در برابر مخاطرات محیطی بوده است. هدف از این پژوهش، مروری بر ردپای مطالعات تابآوری مخاطرات طبیعی، ازجمله سیل، خشکسالی و تخریب اراضی ...
بیشتر
مقدمه
مروری بر مخاطرات طبیعی رخ‌داده در ایران، بیانگر این واقعیت است که این کشور همواره به‌دلیل داشتن ساختارهای مکانی-فضایی ویژه، بحران‌های طبیعی زیادی را متحمل شده و یکی از آسیب‌پذیرترین نقاط جهان در برابر مخاطرات محیطی بوده است. هدف از این پژوهش، مروری بر ردپای مطالعات تابآوری مخاطرات طبیعی، ازجمله سیل، خشکسالی و تخریب اراضی (پژوهشهای تک مخاطره) و مطالعات در مورد ترکیبی از این مخاطرات (پژوهشهای ترکیبی) به وقوع پیوسته در مناطق مختلف ایران است.
مواد و روشها
این مطالعه با استفاده از یک روش‌شناسی مفهومی و به‌کارگیری تحلیل نظام‌مند پژوهشهای مرتبط انجام شده در کشور در قالب مقالات، رساله‌ها و پایان‌نامه‌های درج شده در پایگاه‌های اطلاعاتی مرکز اطلاعات علمی جهاد دانشگاهی (اسایدی)، پژوهشگاه علوم و فناوری اطلاعات ایران (ایرانداک)، بانک اطلاعات نشریات کشور (مگیران)، مرجع دانش (سیویلیکا) و گوگلاسکالر انجام شد. در مطالعات قبلی، غالباً مفهوم تابآوری را در یک چارچوب تحلیلی شناخته شده (تجزیه و تحلیل مفهوم) بررسی کرده‌اند، اما در این پژوهش با استفاده از تحلیل مفهومی که روشی برای بازنمایی دانش مفهومی و تجزیه‌وتحلیل دادهها است و به‌طور معمول برای روشن کردن معانی و گسترش تعاریف عملیاتی، از طریق در نظر گرفتن شواهد از چندین رشته بهکار می‌رود، دادهها به‌صورت موضوعی تحلیل شدند. به‌کارگیری این چارچوب روش‌شناختی شناخته شده، رویکرد عینی‌تری را برای شفاف‌سازی مفاهیم، ممکن می‌سازد و به تفاوت‌های کاربرد تابآوری در رشته‌های علمی گوناگون می‌پردازد.
نتایج و بحث
اولین مطالعات صورت‌گرفته در زمینه تابآوری در ایران، در غالب پایان‌‌نامه در سال 1367 در دانشگاه تربیت مدرس و در غالب مقاله نیز در سال 1384 در مجله پژوهشی حکیم صورت پذیرفته است، اما مطالعات تابآوری در زمینه مخاطرات طبیعی، به‌خصوص در مناطق روستایی، از عمر کوتاهی برخوردار هستند؛ به‌‌گونه‌‌ای که آغاز نتایج به‌دست آمده از این مطالعات در ایران، از ابتدای دهه 1390 هجری شمسی است. بر اساس ملاک‌های ورود و خروج، پس از پالایش علمی تعداد 1742 سند علمی، 57 مقاله و پایان‌‌نامه وارد فرایند بررسی شد که بیشترین فراوانی مربوط به پایگاه اطلاعاتی گوگلاسکالر و کمترین فراوانی مربوط به پایگاه اطلاعاتی اسایدی بود. بیشترین و کمترین مطالعات صورت گرفته به‌ترتیب در سال 1396 (12پژوهش) و سال‌های 1391، 1400 و 1402 (هرکدام یک پژوهش) بود. دادههای اغلب پژوهشهای مورد مطالعه به‌ترتیب با استفاده از آزمون‌های آماری از طریق نرم‌افزارهای SPSS، PLS و AMOS، فنون آماری رتبه‌بندی یا تحلیل سلسله مراتبی و نهایتاً سنجش از دور مورد تحلیل قرار گرفته بود. برای زمین مرجع نمودن دادهها و نمایش فضایی جهت پهنه‌بندی در حوزههای موردمطالعه و همچنین اولویتبندی آنها، از نرم‌افزار ArcGIS بهرهگیری شده بود. همچنین، بیشترین مطالعات صورت گرفته در زمینه تابآوری، در حیطه خشکسالی (با 36.8 درصد فراوانی) و کمترین مطالعات صورت گرفته در حیطه مطالعات تخریب اراضی (10.5 درصد فراوانی) بود.
نتیجهگیری
نتایج به‌دست آمده حاکی از آن است که در پژوهشهای صورت‌گرفته در حیطه سیل، بعد اجتماعی (29.4 درصد فراوانی)، بیشترین و بعد نهادی (20.6 درصد فراوانی)، از کمترین توجه برخوردار بودند. در حیطه خشکسالی، بعد اقتصادی (35.4 درصد) و بعد نهادی (16.7 درصد)، به‌ترتیب از بیشترین و کمترین توجه در پژوهشهای صورت‌گرفته در این حیطه برخوردار بودند. در پژوهشهای صورت‌گرفته در حیطه تخریب اراضی، بعد کالبدی (33.4 درصد)، بیشترین اهمیت و سایر ابعاد نیز هرکدام با 22.2 درصد فراوانی، به این موضوع توجه داشتند. در حیطه پژوهشهای ترکیبی نیز بعد کالبدی (30.8 درصد) بیشترین و بعد اجتماعی (20.5 درصد) توجه را به خود اختصاص داده‌‌اند که این نتایج با شناسایی مؤلفه‌های مهم تابآوری جامعه در برابر مخاطرات طبیعی، میتواند امکان بهبود مدیریت بحران، کاهش آسیب‌ها و برنامه‌ریزی اثربخش پروژههای توسعه و آموزشی در سطح کشور را فراهم کند.
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.
نسرین اعظمی؛ عبدالواحد خالدی درویشان؛ لیلا غلامی
چکیده
مقدمه
فرسایش خاک، به‌طور خاص و تخریب خاک، به‌طور عام در نتیجه فعالیت انسان، امروزه به‌عنوان یک معضل اجتماعی مطرح بوده و نقش عامل انسانی در پیدایش و تسریع روند تخریب خاک در بسیاری از مناطق روشن شده است. دستیابی به آمار و اطلاعات دقیق در مورد میزان فرسایش خاک و رسوب در حوزههای آبخیز به‌منظور اجرای برنامههای حفاظت خاک و تعیین روشهای ...
بیشتر
مقدمه
فرسایش خاک، به‌طور خاص و تخریب خاک، به‌طور عام در نتیجه فعالیت انسان، امروزه به‌عنوان یک معضل اجتماعی مطرح بوده و نقش عامل انسانی در پیدایش و تسریع روند تخریب خاک در بسیاری از مناطق روشن شده است. دستیابی به آمار و اطلاعات دقیق در مورد میزان فرسایش خاک و رسوب در حوزههای آبخیز به‌منظور اجرای برنامههای حفاظت خاک و تعیین روشهای مبارزه با فرسایش خاک و کاهش تولید رسوب ضروری است. به‌دلیل کمبود آمار در زمینه فرسایش خاک و تولید رسوب در بسیاری از حوزههای آبخیز کشور، به‌کارگیری روشهای تجربی مناسب برای برآورد فرسایش، رسوب‌دهی و بهویژه نسبت تحویل رسوب اجتناب‌ناپذیر است.
مواد و روش
بدین منظور در پژوهش حاضر از مدلهای برآورد نسبت تحویل رسوب شامل مدلهای تجربی مبتنی بر متغیرهای زودیافت و سه مدل SATEEC، InVEST و WaTEM/SEDEM در حوزه آبخیز معرف-زوجی خامسان در غرب ایران استفاده شد. مدل WaTEM/SEDEM در بخش WaTEM برای برآورد فرسایش خاک مبتنی بر مدل RUSLE و در بخش SEDEM مبتنی بر عملکرد عوامل فیزیکی مؤثر در رابطه انتقال رسوب است. در بسیاری از منابع از روش سزیم-137 به‌عنوان تنها روش موجود و قابل‌اعتماد برای اندازه‌گیری اجزای بودجه رسوب شامل فرسایش کل، رسوب‌گذاری کل، فرسایش خالص (رسوب‌دهی) و نسبت تحویل رسوب بهویژه در مقیاس دامنه و زیرحوزه آبخیز یاد شده است. برای ارزیابی مدلهای مورداستفاده، از نتایج محاسبه نسبت تحویل رسوب در روش سزیم-137 حاصل پژوهشهای قبلی استفاده شد که برای کل حوزه آبخیز و متوسط 15 زیرحوزه آبخیز به‌ترتیب برابر 25.61 و 58.94 درصد است و صحت آن با استفاده از دادههای رسوب مشاهداتی در خروجی حوزه آبخیز مورد تأیید قرار گرفته است.
نتایج و بحث
از بین مدلهای بررسی شده برای برآورد نسبت تحویل رسوب، مدلهای Renfro and Waldo (1983)، Williams and Brendt (1962)، Roehl (1962)، با بارش مازاد یک ساعت، Walling (1983)، Ferro (1995)، Vanoni (1975) و USDA (1972)، در مقیاس کل حوزه آبخیز و مدلهای Renfro (1975)، USDA (1972)، USDA-SCS (1979)، SATEEC and Roehl (1962)، با بارش مازاد یک ساعت در مقیاس زیرحوزه آبخیز نزدیک‌ترین برآوردها را به روش سزیم-137 با در نظر گرفتن خطای 10± درصد داشتند و به‌عنوان مدلهای مناسب برای برآورد نسبت تحویل رسوب در حوزه آبخیز معرف-زوجی خامسان انتخاب شدند. همچنین، این مدل‌ها می‌توانند برای برآورد نسبت تحویل رسوب در حوزههای آبخیز مشابه با حوزه آبخیز معرف-زوجی خامسان نیز مورداستفاده قرار داده شوند.
نتیجهگیری
در مقیاس زیرحوزه آبخیزها برآوردهای معادلات مبتنی بر متغیرهای زودیافت جز روش Roehl (1962)-بارش مازاد 0.1 ساعت به‌طور معنی‌داری کمتر از مدل SATEEC بوده، از طرفی برآوردهای تمام روشهای مذکور به‌جز روش Roehl (1962) بارش مازاد 0.1 ساعت به‌طور معنی‌داری بیشتر از مدل WaTEM/SEDEM و InVEST بود. این موضوع بر اهمیت در نظر گرفتن شرایط بارش مازاد برای برآورد نسبت تحویل رسوب در معادلات ارائه شده توسط Roehl تأکید دارد. همچنین، در مقیاس کل آبخیز نیز برآوردهای معادلات مبتنی بر متغیرهای زودیافت به‌جز روش Mutchler and Bowie (1975)، کمتر از نتایج مدل SATEEC بود. اختلاف زیاد عملکرد روشهای مورد بررسی در دو مقیاس زیرحوزه آبخیز و کل حوزه آبخیز ناشی از اثر انکارناپذیر دشت میانی حوزه آبخیز خامسان در کاهش شدید انتقال رسوب زیرحوزه آبخیزها تا خروجی کل حوزه آبخیز بوده است.
مریم سلیمانی پراپری آزاد؛ میر مسعود خیرخواه زرکش
چکیده
مقدمهرشد سریع شهرها و روند صنعتی‌شدن، مشکلات محیط‌زیستی زیادی را در بسیاری از مناطق جهان ایجاد کرده است. آگاهی از روند تغییرات پوشش و کاربری اراضی طی دوره‌‌های زمانی طولانی برای برنامهریزان و مدیران به‌منظور ارزیابی و پیشبینی مشکلات ناشی از این تغییرات بسیار با اهمیت است. سنجش‌ازدور، ابزار مؤثری برای پایش تغییرات پوشش ...
بیشتر
مقدمهرشد سریع شهرها و روند صنعتی‌شدن، مشکلات محیط‌زیستی زیادی را در بسیاری از مناطق جهان ایجاد کرده است. آگاهی از روند تغییرات پوشش و کاربری اراضی طی دوره‌‌های زمانی طولانی برای برنامهریزان و مدیران به‌منظور ارزیابی و پیشبینی مشکلات ناشی از این تغییرات بسیار با اهمیت است. سنجش‌ازدور، ابزار مؤثری برای پایش تغییرات پوشش اراضی در مناطق شهری و حوالی آن است. شهر تهران در چند دهه اخیر به واسطه رشد و به دنبال مهاجرت افراد، گسترش زیادی پیدا نموده و اثرات فراوانی بر محیط‌زیست پیرامون خود بر جای گذاشته است. ازاین‌رو، پژوهش حاضر به ارائه مدلی مبتنی بر الگوریتم درخت تصمیم (Decision Tree) جهت طبقهبندی و پایش تغییرات کاربری اراضی با استفاده از تصاویر سنجنده TM و MSS در محدوده غرب شهر تهران در فاصله سال‌های 1975 تا 2011 پرداخته است. مواد و روش‌هادر این پژوهش، ابتدا یک تصویر سنجنده MSS و سه تصویر سنجنده TM ماهواره لندست است که در ماه خرداد اخذ شده و سپس دادههای کمکی یعنی مدل رقومی ارتفاع مستخرج از نقشه توپوگرافی 1:25000 سازمان نقشه‌برداری است مورداستفاده قرار گرفته است. بعد از انجام پیش‌پردازش‌ها، با استفاده از شاخص‌های پوشش اراضی از جمله شاخص پوشش گیاهی، روش DT و ترکیب آن با روش طبقهبندی حداکثر احتمال طبقه‌های کاربری اراضی استخراج شد. سپس، دقت تصاویر طبقه شده حاصل از DT با کمک ضریب کاپا و دقت کلی ارزیابی صحت شد و در پایان با استفاده از روش مقایسه تصاویر در زمان‌های موردمطالعه تغییرات طبقه‌های مختلف کاربری اراضی محاسبه شد. نتایج و بحثبر اساس یافته‌‌های این پژوهش، صحت کلی طبقهبندی برای سال 2011، 82 درصد است. همچنین، نتایج پایش تغییرات نشان داد که تراکم فضاهای ساخت‌وساز شده طی دوره زمانی 36 ساله دارای روندی مثبت و رو به افزایش است و در پی آن سایر اراضی در حال کاهش بوده‌اند. تراکم فضاهای ساخت‌وساز شده در سال 1975 با مساحت 2166 هکتار که معادل 8 درصد بوده به 8125 هکتار یعنی 29 درصد در سال 2011 رسیده است. در مجموع درصد تغییرات نسبی آن 21 درصد معادل 5959 هکتار است. با بررسی تغییرات کاربری اراضی در غرب شهر تهران از سال 1975 تا سال 2011 که در نقشهها نمایش داده شده است، میتوان گفت که با توسعه شهرنشینی و افزایش نیاز افراد به خدمات مختلف و نبود فضای کافی برای جوابگویی به این نیازها فضاهای باز و سبز غرب شهر تهران تخریب شده و جایگزین کاربری‌های مختلف شده است.نتیجه‌گیریپژوهش حاضر با هدف پایش پوشش و کاربری اراضی محدوده غرب تهران با دقت بالای طبقهبندی از طریق مدل مبتنی بر الگوریتمDT و تلفیق نتایج طبقهبندی حداکثر احتمال با آن به انجام رسید. برای انجام پژوهش از تصاویر ماهواره‌‌ای چندزمانه سنجنده TM و MSS ماهواره لندست و دادههای کمکی استفاده شده و پس از تهیه نقشه کاربری اراضی هر دوره زمانی، نقشه تغییرات پوشش و کاربری اراضی استخراج شد. نتایج این پژوهش نشان میدهد که دادههای سنجش‌ازدور همراه با فن‌های طبقهبندی ترکیبی از توانایی بالایی در استخراج انواع نقشه‌‌های کاربری اراضی و همچنین ارزیابی تغییرات کاربری برخوردارند و همچنین پتانسیل دادههای سنجنده MSS و TM ماهواره لندست را به‌عنوان یک ابزار مناسب و اقتصادی برای تصویر نمودن و تجزیه‌وتحلیل تغییرات پوشش اراضی در طی زمان نشان میدهد. همچنین نتایج پژوهش حاضر حاکی از آن است که استفاده از روش شاخه‌‌ای یا چندمرحله‌ای برای طبقهبندی تصاویر ماهواره‌‌ای، دارای مزایایی از جمله کاستن زمان پردازش، بهبود صحت طبقه‌های تعلیم کوچک، به‌کارگیری منابع متفاوتی از دادهها، مجموعه‌‌های مختلف از خصوصیات و حتی الگوریتم‌‌های متفاوت در هر مرحله از تصمیم‌‌گیری است.
علی رضا واعظی؛ اولدوز بخشی راد
چکیده
مقدمه
زمان تمرکز حوزههای آبخیز، یکی از مهم‌ترین و متداول‌ترین ویژگیهای مؤثر در مطالعات هیدرولوژیکی بهویژه تعیین دبی جریان برای طرح‌های آبخیزداری است. اغلب حوزههای آبخیز دنیا و همچنین ایران، فاقد ایستگاه‌های اندازه‌گیری جریان هستند و مجریان طرح‌ها ناگزیر به استفاده از مدلهای تجربی برآورد زمان تمرکز هستند. بررسی ...
بیشتر
مقدمه
زمان تمرکز حوزههای آبخیز، یکی از مهم‌ترین و متداول‌ترین ویژگیهای مؤثر در مطالعات هیدرولوژیکی بهویژه تعیین دبی جریان برای طرح‌های آبخیزداری است. اغلب حوزههای آبخیز دنیا و همچنین ایران، فاقد ایستگاه‌های اندازه‌گیری جریان هستند و مجریان طرح‌ها ناگزیر به استفاده از مدلهای تجربی برآورد زمان تمرکز هستند. بررسی مطالعات پیشین نشان میدهد که مدلهای تجربی برآورد زمان تمرکز به‌دلیل تغییر شرایط محیطی در خارج از محل ارائه مدل نتایج نامطلوبی دارند. از سوی دیگر اطلاعات کافی در مورد کارایی مدلهای تجربی برآورد زمان تمرکز در بسیاری از حوزههای آبخیز در ایران و بهویژه در مناطق نیمه‌‌خشک وجود ندارد. هدف از این مطالعه ارزیابی دقت برخی مدلهای تجربی برآورد زمان تمرکز در زیرحوضههای منطقه نیمه‌‌خشک شمال غرب کشور و شناسایی عوامل تعیین‌کننده آن است.
مواد و روشها
این پژوهش در هشت زیرحوضه شامل آلانق، اردکلو، شکرعلی‌چای، شیرامین، کرجان، کلاله و لیوار از حوضه‌های دریاچه ارومیه و رود ارس در شمال غرب ایران انجام گرفت. دادههای هواشناسی و هیدرومتری از اداره کل منابع طبیعی آذربایجان شرقی و ایستگاه‌های متعلق به وزارت نیرو اخذ شد. ویژگیهای حوضه مانند مساحت، طول، شیب، ارتفاع و شکل از راه مطالعات میدانی و رسم نقشهها در بستر GIS تعیین شد و زمان تمرکز با استفاده از هیدروگراف جریان‌‌ها در دوره آماری 30 سال (از سال 1367 تا 1397) محاسبه شد و از طریق شش مدل تجربی شامل کرپیچ (1940)، کربای (1959)، چاو (1962)، سازمان هوانوردی امریکا (1972)، برانسبی-ویلیامز (1980) و ونتورا (2007) برآورد شد. بررسی رابطه میان زمان تمرکز و ویژگیهای حوزه آبخیز به روش ماتریس همبستگی با استفاده از معیار پیرسون انجام گرفت. برای ارزیابی دقت مدل‌ها از ضریب کارایی نش-ساتکلیف، میانگین خطا و ریشه میانگین مربعات خطا استفاده شد.
نتایج و بحث
بر اساس نتایج مشاهدهای حاصل از روش هیدروگراف، زیرحوضه شکرعلی‌چای کوتاه‌‌ترین (66 دقیقه) و کلاله طولانی‌‌ترین زمان تمرکز (132 دقیقه) را دارد. مدل برانسبی-ویلیامز کمترین خطا (6.8 درصد) و بیشترین ضریب کارایی (73) را داشت؛ درحالی‌که بیشترین خطای برآورد (2/36 درصد) و کمترین ضریب کارایی (14.4-) در مدل سازمان هوانوردی آمریکا بود. شیب، مهم‌ترین عامل مؤثر بر زمان تمرکز برآوردی در مدل کرپیج (0.83-=r)، چاو (0.82-=r) و برانسبی-ویلیامز (0.73-=r) بود. مدل سازمان هوانوردی امریکا (1972) و مدل ونتورا (2007) در زیرحوضههای با شیب زیاد، برآورد ضعیف‌‌تری دارند و برای مناطق کوهستانی مناسب نیستند.
نتیجهگیری
نتایج نشان داد که از میان ویژگیهای فیزیکی حوضه، مساحت، شیب و طول زیرحوضه در تغییرات زمان تمرکز نقش مهم‌تری دارند. این مطالعه نشان داد درصد شیب حوضه مهم‌ترین عامل کاهش زمان تمرکز و دبی اوج و افزایش سرعت سیلابی شدن در زیرحوضههای مورد بررسی است. بنابراین پیشنهاد میشود، برای زیرحوضه‌هایی که درصد شیب بالاتری دارند، از طرح‌های حفاظت خاک به‌منظور افزایش زمان تمرکز استفاده شود. ارزیابی مدلهای برآورد زمان تمرکز در هشت زیرحوضه آبخیز نشان داد که مدل برانسبی-ویلیامز (1980) با میانگین خطا 6.80 درصد و ضریب کارایی نش- ساتکلیف 73 درصد مطلوب‌ترین برآورد را ارائه می‌کند، لذا، استفاده از این مدل در حوضه‌های مشابه که فاقد ایستگاه‌های اندازه‌گیری هستند، پیشنهاد میشود.
مجید کاظم زاده؛ زهرا نوری؛ محمد جهان تیغ
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 ...
بیشتر
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.
