پژوهش های ژئومورفولوژی کمی

امروزه فرسایش خاک به عنوان یکی از مباحث مهم مدیریت حوضه های آبریز در سطح ملی و جهانی مطرح است. . در این پژوهش به مقایسه دو مدل EPM ,RUSLE در جهت برآورد فرسایش ورسوب پرداخته می شود، و در این راستا به بررسی عوامل چهارگانه مدل EPM شامل فرسایش حوضه ، استفاده از زمین و حساسیت خاک و سنگ به فرسایش و شیب متوسط حوضه و همچنین از مدل RUSLE برای برآورد فرسایش و رسوب مورد استفاده قرار می گیرد. ورودی های این مدل نیز شامل عامل فرسایندگی بارندگی (R)، عامل فرسایش پذیری خاک (K)، عامل طول شیب (L)، عامل درجه شیب زمین (S)، عامل پوشش گیاهی (C) و عامل حفاظت خاک (P) مورد ارزیابی قرار می گیرد. و نقشه های فرسایش خاک حاصل از دو مدل از روی نتایج مدل ها بدست آمده. و با توجه به نتایج مورد انتظار آزمون های آماری توسط نرم افزار SPSS و GIS، در نهایت مدل RUSLE نسبت به مدل EPM جهت برآورد میزان فرسایش و رسوب در حوضه مورد تحقیق به عنوان مدل قابل اعتماد تر انتخاب و مدل EPM به عنوان الگوی سایه و فرعی بعد از مدلRUSLE مشخص خواهد شد. بنابرین هدف این پژوهش معرفی مدل RUSLE در برآورد فرسایش و رسوب و در نهایت ارائه مدل بهینه و سازگار با حوضه رودخانه زیمکان که در شهرستان دالاهو استان کرمانشاه واقع شده است می باشد.

یکی از مخاطرات بسیار مهم که دشتهای ایران را در معرض قرار داده است مسئله فرونشست زمین است و یکی از وظایف چالش برانگیز دولت ها جلوگیری از آن برای بهره برداری و توسعه دشت ها در آینده است. هدف پژوهش حاضر بررسی و تحلیل مروری این مسئله با استفاده از روش مرور سیستماتیک درمطالعات حوزه فرونشست زمین در ایران است. پژوهشگران با استفاده از واژه «فرونشست» در پایگاه های اطلاعاتی SID و Magiran مطالعات مربوط به فرونشست زمین در ایران را جستجو کرده اند. هیچ محدودیتی در تاریخ انتشار پژوهش ها در نظر گرفته نشده است. به این معنی که تمام مقالات منتشر شده تا فروردین 1402 برای ورد به مرور سیستماتیک در نظر گرفته شدند. چارچوب PRISMA برای جستجو و انتخاب ادبیات استفاده شد و در نهایت 76 مطالعه متمرکز در حوزه 21 استان ایران برای مرور سیستماتیک انتخاب شده است. نتایج نشان داد که دشت تهران با میزان فرونشست حدود 43 سانتیمتر (2015-2017)، دشت کرج با 30 سانتیمتر (2016-2021)، دشت دیندارلو با 30 سانتیمتر (1992-2014)، نوق و بهرمان با 30 سانتیمتر (2005-2010) و دشت قره باغ با 6/28 سانتیمتر (1996-2008)، در سال بیشترین مقدار فرونشست را در مناطق مختلف ایران تجربه کرده اند. نتایج این مطالعه می تواند برای جامعه اجرایی به ویزه در بخش دولتی مانند وزارتخانه ها و سازمان های محیط زیست و جامعه دانشگاهی و پژوهشگاهی کار برد داشته باشد.

پژوهش حاضر با هدف شناخت روابط پوشش جنگلی با متغیرهای دبی جریان و دبی رسوب در حوضه های منطقه تالش انجام گرفت. این پژوهش در سه مرحله انجام گرفت: الف تحلیل آمار توصیفی متغیرها ب- کشف تغییرات مکانی پوشش جنگلی ج- تحلیل آماری روابط پوشش جنگلی با دبی اب و رسوب. نتایج اولیه نشان داد که بیشترین آبدهی و رسوبدهی در حوضه های بزرگ رخ داده است. همچنین، میزان پوشش جنگلی حوضه های کوچک شمالی بیشتر از حوضه های بزرگ جنوبی است. نتایج حاصل از آزمون همبستگی نشان داد که روابط معنی داری بین درصد پوشش جنگلی و دبی جریان حوضه ها وجود داشت. ضرایب همبستگی به ترتیب برای دبی های متوسط، بیشینه و کمینه برابر با 57/0-، 58/0-، 46/0- بوده و حکایت از نقش مشخص و مثبت جنگل در جلوگیری از رواناب های سریع و فرساینده داشت. در مقابل، روابط میان درصد پوشش جنگلی و رسوبدهی در حوضه های مورد مطالعه معنی داری نبوده و ضرایب همبستگی حاصل برای رسوبدهی متوسط، بیشینه و کمینه به ترتیب برابر با 07/0-، 05/0-، 06/0- حاصل شد که نشانگر رابطه ضعیف همبستگی میان این دو متغیر بود. با این حال، عمل تفکیک حوضه ها به صورت حوضه های بزرگ (مساحت بالای 100 کیلومترمربع) و کوچک (مساحت کمتر از 100 کیلومترمربع) باعث شد تا روابط همبستگی میان پوشش جنگلی و رسوبدهی حوضه ها علی-رغم غیرمعنی دار بودن، بهبود یابد، به طوری که ضرایب همبستگی در حوضه های کوچک برای رسوبدهی متوسط، بیشینه و کمینه به ترتیب برابر با 656/0-، 606/0-، 339/0 حاصل شد. با توجه به روابط معنی-دار حاصل، امکان ارائه معادلات رگرسیونی پیش بین از دبی متوسط و دبی بیشینه ماهانه حوضه ها بر اساس درصد پوشش جنگلی آن ها میسر شد. به علاوه چنین نتیجه گرفته شد که حوضه های کوچک، انعکاس ملموس تر و سریع تری از فرایندهای تولید و انتقال رسوب در داخل حوضه های آبخیز به دست داده و نمایانگر بهتری از روابط بین پوشش گیاهی و رسوبدهی هستند.

ریزش بهمن یکی از پدیده هایی است که رخداد آن سبب ایجاد خسارات زیادی به ویژه در مناطق کوهستانی می شود. بنابراین ارزیابی و شناخت عوامل مؤثر بر وقوع رخداد ریزش بهمن در مناطق کوهستانی امری ضروری است. هدف از این پژوهش مقایسه عملکرد مدل های مختلف یادگیری ماشینی در پهنه بندی خطر ریزش بهمن در جاده خلخال به شاهرود است. مدل ماشین بردار پشتیبان و مدل پرسپترون چند لایه یکی مدل های نوین یادگیری ماشینی است که توانایی حل مسائل پیچیده را دارد. برای شناسایی عوامل مهم در رخداد ریزش بهمن با توجه به مطالعات میدانی 8 عامل شناسایی شده است که شامل: 1- ارتفاع 2- پوشش گیاهی 3- جهت شیب 4- فاصله از گسل 5- فاصله از جاده 6- پهنه برفی 7- کاربری اراضی 8-شیب، است. بعد از پیش پردازش ها تمام لایه ها وارد نرم افزار SPSS MODELER شده و مدل سازی با 8 نورون ورودی 8 نورون میانه و 1 خروجی طراحی شده است. نتایج این پژوهش نشان داد که خروجی وزنی در مدل ماشین بردار پشتیبان بیشترین ارزش وزنی را برای لایه پهنه برفی با مقدار 26/0 و برای لایه شیب و فاصله از جاده به ترتیب مقدار 18/0 و 15/0، همچنین در مدل پرسپترون چندلایه نیز بیشترین ارزش وزنی برای عامل پهنه برفی با مقدار 20/0 و بعدازآن نیز لایه های فاصله از جاده، شیب هر دو مقدار 17/0 و 13/0 تعلق گرفته است. هم چنین در بخش اعتبار سنجی مدل ها نیز، نتایج نشان داد که خروجی مدل ماشین بردار نسبت به پرسپترون چندلایه دارای اعتباری بالایی بوده و مقدار AUC مدل ماشین بردار عدد 926/0 در بخش آموزش و 936/0 در بخش تست شبکه را نمایش می دهد که گویای این است عملکرد مدل ماشین بردار پشتیبان در پهنه بندی خطر ریزش بهمن عالی بوده و نتایج آن دارای دقت بالایی است.

زمین لغزش ها تأثیرات منفی زیادی بر زندگی اجتماعی و اقتصادی مردم جهان دارند. هر ساله در بسیاری از کشورهای جهان، زمین لغزش ها خسارات زیادی را به روستاها و شهرهای کوهستانی و سازه های انسانی مانند ساختمان ها، جاده ها، خطوط انتقال نیرو و ... وارد می نمایند. در این پژوهش، ریسک زمین لغزش با رویکرد ژئومورفولوژی پیشنهادی در جهت کاهش آسیب پذیری عناصر در معرض خطر برای حوضه بحرانی کالپوش سمنان مورد ارزیابی قرار گرفت. با استفاده تلفیقی از داده های عکس های هوایی قدیمی، تصاویر ماهواره ای و نقشه برداری میدانی، زمین لغزش های گذشته و حال و تغییرات مورفولوژیکی آنها در یک دوره زمانی 54 ساله شناسایی شد و در نهایت نقشه موجودی زمین لغزش چندزمانه تهیه گردید. سپس ویژگی های مورفومتریک، نوع، سرعت، شدت، فراوانی، مناطق خطر، عناصر در معرض آسیب پذیری و ریسک زمین لغزش، شناسایی و مورد تحلیل قرار گرفت. نتایج این روش نشان می دهد که 109 زمین لغزش با زمان وقوع نسبی متفاوت (قبل از سال 1347 تا 1401) در حوضه کالپوش وجود دارد. قدیمی ترین آنها(قبل از سال 1347) دارای مساحت، عمق، حجم و شدت بیشتری بوده، بنابراین در صورت فعالیت مجدد خطر زیادی برای منطقه خواهند داشت. 9 منطقه با ریسک لغزشی بالا به صورت متمرکز در جنوب و غرب حوضه کالپوش شناسایی گردید. روستای پرجمعیت حسین آباد نیز به طور کامل در پهنه ریسک لغزش بالا با شدت و فراوانی زیاد و احتمال آسیب پذیری ساختاری و عملکردی زیاد سازه ها(ساختمان ها و جاده) قرار دارد. بنابراین توسعه و ساخت و ساز مجدد روی این پهنه، با احتمال فعالیت مجدد آن در آینده، این منطقه را مخاطره آمیز می کند.

به منظور به کاربردن موفقیت آمیز مدل هیدرولوژیکی ، می بایست پارامترهای مدل به دقت تعیین شوند . بدلیل فقدان اطلاعات فیزیکی مشخص و همچنین اندازه گیری های میدانی که بسیار هزینه بر هستند، اندازه گیری همه مقادیر پارامترهای مدل امکان پذیر نمی باشد.بنابراین تخمین پارامترها معمولا بوسیله برازش خروجی مدل و داده های مشاهده ای در یک فرایند سعی و خطا انجام می شود. از طرف دیگر کاریرد موفقیت آمیز مدل های هیدورلوژیکی بستگی به دقت واسنجی مدل دارد. بنابراین قبل از به کار بردن نتایج مدل برای تصمیم گیری های مختلف باید واسنجی جهت افزایش قابلیت اطمینان مدل به دقت انجام شود. لذا در این پژوهش سعی شده است با استفاده از مدل بارش- رواناب IHACRES جریان رودخانه ای برای حوضه ی آبخیز قره سو در استان کرمانشاه شبیه سازی شود.مدل IHACRES دارای 3 متغیر ورودی: بارش روزانه، دمای روزانه و دبی روزانه می باشد. ابتدا مدل با داده های روزانه دبی 20 ساله (2000-1981) واسنجی گردید و سپس در طول دوره آماری (2010-2001) مورد اعتبارسنجی قرار گرفت.نتایج شبیه سازی نشان داد در هردو دوره واسنجی و اعتبار سنجی ، مقادیر برآوردی مدل خصوصا در مقادیر دبی اوج کمتر از مقادیر مشاهداتی بود. اما در مجموع با توجه به انحرافات کم مدل و شبیه سازی خوب مقادیر دبی حداقل و براساس دو پارامتر ضریب تعیین (640/0 R2=) در مرحله واسنجی و (624/0 R2=)در مرحله اعتبار سنجی و ضریب کارایی (639/0 CE=) در مرحله واسنجی و(622/0 CE=) در مرحله اعتبار سنجی می توان گفت عملکرد مدل در حوزه مطالعه رضایت بخش بوده است.

فرسایش خاک یکی از مشکلات زیستمحیطی بسیاری از کشورها به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک مانند ایران است که سالانه خسارات قابل توجهی در کشور به بار می آورد ، لذا شناسایی مناطق با فرسایش زیاد در جهت حفاظت خاک و کنترل فرسایش از مسائل مهم برنامه ریزی و مدیریتی کشور است. در این پژوهش هدف برآورد نرخ سالانه فرسایش خاک در حوضه آبریز الشتر در استان لرستان است که برای این منظور از مدل LAMPT استفاده شد. این مدل اساساً مبتنی بر معادله جهانی فرسایش خاک است. پارامترهای محیطی مدل شامل داده های اقلیمی، پوشش زمین و ژئومورفولوژی از ادارات هواشناسی، منابع طبیعی و تصاویر ماهواره ای سنجنده Sentinel-2 سال 2023 به دست آمدند. برای تکمیل داده ها ، بررسی های میدانی انجام شد و برای تهیه نقشه کاربری زمین نمونه داده های آموزشی نیز انتخاب شدند. نتایج ارزیابی فرسایش خاک نشان داد که میانگین فرسایش ویژه سالانه در سطح حوضه 42/9 تن در هکتار در سال است که در مقایسه با میانگین رسوب دهی حوضه در ایستگاه سراب سید علی (خروجی حوضه) ، مدل دقت مناسبی دارد. همچنین طبقه بندی نقشه فرسایش خاک نشان داد که 35 درصد حوضه فرسایش سالانه ای بیش از 10تن در هکتار دارد. ارزیابی میزان فرسایش خاک در کاربرهای اراضی نشان داد که نرخ فرسایش خاک در مراتع با پوشش تاج ضعیف، متوسط و متراکم به ترتیب 7/17، 3/11 و 1/9 تن در هکتار در سال است. با توجه به میزان وسعت مراتع در حوضه ، نرخ فرسایش بالای خاک در آن ها به خصوص در مراتع با پوشش تاج ضعیف، برنامه ریزی کاربری اراضی و استفاده بهینه از مراتع به منظور کاهش نرخ فرسایش خاک درحوضه ضروری است. انجام عملیات حفاظت خاک و آبخیزداری در زیرحوضه های شمالی و شمال شرقی و نیز در مراتع با پوشش تاج ضعیف از جمله اقدامات اساسی اولویت دار است.

این پژوهش ضمن بررسی نرخ تغییرات ناشی از فرونشست زمین در محدوده دشت اردبیل، به اثرات احتمالی تغییرات فرونشست زمین بر 5 محوطه تاریخی اوزریک، قلعه بوینی، قطار تپه سی، تپراقلو و نیارچمنی واقع در دشت اردبیل می پردازد. در تحقیق حاضر جهت بدست آوردن سطح ایستابی آب زیرزمینی از داده های 22 چاه پیزومتری در سطح دشت اردبیل با استفاده از روش RBF و برای دست یابی به تغییرات فرونشست زمین از تصاویر SAR ماهواره Sentinel1-A به روش تداخ سنجی راداری استفاده شده است. بازه زمانی مورد استفاده در این پژوهش، یک بازه 7 ساله؛ از سال 1395 تا سال 1402 است. نتایج تحقیق نشان داد که سطح آب زیرزمینی در جنوب شرقی دشت اردبیل وضعیت خطرناکی دارند. به دلیل تمرکز بی رویه چاه ها در این منطقه و برداشت زیاد آب، باعث افت شدید سطح آب زیرزمینی شده است که تبعات بسیار بدی مانند خشک شدن سفره های آب زیرزمینی و فرونشست شدید زمین در این منطقه را به دنبال داشته است. همپوشانی موقعیت محوطه های تاریخی با مناطق دارای فرونشست نشان می دهد که تپه تپراقلو مربوط به هزاره اول قبل از میلاد دارای فرونشست با نرخ 250 میلی متر است که در مقایسه با دیگر محوطه های تاریخی بیشترین مقدار را به خود اختصاص داده است. تپه اوزریک نیز که در شمال غربی شهر اردبیل قرار دارد با نرخ 69 میلی متر فرونشست زمین در رتبه دوم قرار دارد. سایر تپه ها نیز علارغم اینکه در شرایط موجود در محدوده فرونشست زمین قرار نگرفته اند ولی با توجه به روند پیشروی محدوده های تحت تاثیر فرونشست، در سال های آتی با توجه به مدیریت نامناسب آب های زیرزمینی، این محوطه های تاریخی نیز درگیر مسئله فرونشست زمین و تخریب بافت تاریخی خواهند شد.

ایران یکی از زمین لرزه خیزترین کشورهای دنیاست. هم گرایی صفحات عربستان و هند- اوراسیا که موجب چین خوردگی و شکستگی شده است، علت اصلی لرزه خیزی بالای سرزمین ایران است. شناخت نواحی در معرض این مخاطرات محیطی، یکی از گام های اولیه در مدیریت مخاطرات و برنامه ریزی توسعه ای و عمرانی است. پژوهش حاضر با هدف ارزیابی و پهنه بندی آسیب پذیری استان هرمزگان در برابر خطر زمین لرزه و شناسایی شهرستان ها، شهرها و روستاهای در معرض خطر، صورت پذیرفته است. در این راستا با تلفیق مدل های منطق فازی و تحلیل سلسله مراتبی با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی، میزان آسیب پذیری استان هرمزگان در برابر خطر زمین لرزه، تحلیل و استخراج شده است. شاخص های مورد مطالعه موثر در پهنه بندی زلزله عبارت اند از: شیب، ارتفاع، فاصله از گسل، تراکم گسل، عمق زلزله، قدرت زلزله، فاصله از نقاط زلزله و تراکم نقاط زلزله. براساس نقشه پهنه بندی ریسک زلزله به دست آمده در این پژوهش، ۱۵۸۰۷ کیلومترمربع از مساحت استان (۲۲.۳۶ درصد) درمعرض خطر بسیار زیاد، 23787 کیلومترمربع (33.64 درصد) خطر زیاد، 14341کیلومترمربع (20.28 درصد) خطر متوسط، 8639 کیلومترمربع (12.22 درصد) خطر کم و ۸۱۳۳ کیلومترمربع (۱۱.۵۰ درصد) درمعرض خطر بسیار کم قرار دارند؛ بنابراین، حدود 56 درصد از مساحت استان، در معرض خطر بسیارزیاد و زیاد قرار دارد که زنگ خطری بزرگ می باشد. علاوه بر این، با بررسی توزیع سکونتگاه ها و جمعیت، مشاهده می شود مناطقی که ازنظر زلزله درمعرض خطر بیشتری قرار دارند، پرجمعیت تر هستند؛ بنابراین، برای کاهش مخاطرات زلزله، باید برنامه ریزی های ویژه، نظیر تغییر توزیع فضایی جمعیت و سکونتگاه های انسانی در سطح استان و مقاوم سازی مناطق پرخطر، در دستور کار مدیران و برنامه ریزان قرار گیرد.

فرسایش خاک یکی از مهم ترین پدیده های طبیعی در حوضه های آبخیز است. شاخص های بسیاری مانند شیب، بارش، زمین شناسی و سازندها بر تخریب ساختمان خاک و تولید فرسایش نقش دارند. هدف از این مطالعه پهنه بندی فرسایش و بررسی شاخص بیشینه شتاب زمین در کنار شاخص های معرف در فرسایش در حوضه آبخیز تالار است. بدین منظور شاخص های فرسایندگی، فرسایش پذیری، طول شیب، مدیریت پوشش گیاهی و شاخص بیشینه شتاب زمین برای حوضه آبخیز تالار محاسبه گردید. سپس لایه های تولید شده به عنوان لایه های پایه در مدل های پهنه بندی منطق فازی و آنتروپی شانون قرار گرفتند. نتایج مدل فازی با توجه به عامل مهم بیشینه شتاب زمین پهنه بندی دقیقی از فرسایش را ارائه نکرد اما در مدل آنتروپی به دلیل استفاده از نقاط نمونه از زمین و با بررسی شاخص ها مشخص گردید که بیشترین خطر وقوع فرسایش در مکان هایی است که منحنی های شتاب ضرایب بالاتری از شتاب زمین را به خود اختصاص داده اند. نتایج نشان داد محدوده خطر بسیار زیاد در مدل آنتروپی با 5/13درصد از مساحت حوضه شامل رخساره های فرسایشی اعم از سطحی، شیاری، خندقی و کنار رودخانه ای است و به لحاظ بیشینه شتاب زمین نیز در محدوده منحنی های شتاب بالا در سطوحg (6/0- 5/0) قرار دارد. قرارگیری بیشینه شتاب زمین در سطوح بالای خطر g (6/0- 5/0) و وجود گسل های فعال و لرزه خیزی بیشتر در زیرحوضه 1 سبب تخمین بیشتر پهنه های خطر در طبقات زیاد و خیلی زیاد شده است. علاوه بر این شاخص مهم بیشینه شتاب زمین نیز از طریق خردشدن و تضغیف سنگ ها در دامنه ها به صورت غیر مستقیم بر دیگر شاخص ها مانند فرسایش پذیری و طول شیب تاثیر می گذارد و سبب افزایش عوامل فرسایشی و فرسایش پذیری می گردد. این نتایج با ایجاد یک مبنای علمی برای هدف گیری سیاست های کاهش فرسایش و رسوب مهم است.