بررسی وضعیت زمین لغزش حوضه آبریز طارم با استفاده از مدل همپوشانی ریسک-آسیب پذیری

مدل همپوشانی ریسک-آسیب پذیری، مدلی برای ارزیابی میزان ریسک و آسیب پذیری خطر زمین لغزش است که که توسط نویسندگان این مقاله طراحی شده و برای اولین بار در این مقاله برای تحلیل و بررسی موضوع زمین لغزش در حوضه آبریز طارم به کار برده شده است. این مدل برای تجزیه و تحلیل کمی شاخص­های آسیب پذیری و عواملی که در وقوع زمین لغزش­های دارای تلفات و خسارات مشارکت دارند، به کار می­رود.

• مراحل ارزیابی ریسک و آسیب پذیری خطر زمین لغزش در این مدل:
• تهیه نقشه ها و لایه­های اطلاعاتی مورد نیاز

توپوگرافی (شیب و ارتفاع): از جمله عوامل ایجاد زمین لغزش ها وضعیت توپوگرافی زمین است. هر چه بر میزان اختلاف ارتفاع افزوده می شود، احتمال وقوع لغزش ها نیز افزایش پیدا می کند. لغزش زمین معمولا در شیب­های تند به وقوع می­پیوندد، ولی با توجه به دیگر عوامل ممکن است مقدار شیب بحرانی از ناحیه ای به ناحیه ی دیگر تفاوت پیدا کند. برای مثال، در منطقه ای لغزش زمین می­تواند در شیب­های بیشتر از ۲۰ درجه اتفاق بیفتد و این مقدار شیب، بحرانی تلقی شود؛ ولی در منطقه ی دیگر وقوع زمین لغزش در شیب­های کمتر از این مقدار نیز متداول باشد. چنین موضوعی مشارکت سایر عوامل را در بروز ناپایداری زمین مشخص می­کند.

 زمین شناسی: دامنه هایی که حجم زیادی از رسوبات فرسایش یافته و ناپیوسته و سازندهای منفصل، سطح دامنه را پوشانده باشد برای زمین  لغزش مستعدتر می‌باشند. وضعیت چینه شناسی لایه­های سنگی با توجه به ویژگی­های سنگ شناسی (لایه بندی و جنس سنگ) آنها موجب می­شود تا بنا بر شرایط لایه بندی و جنس سنگ، ناپایداری در شیب­های سنگی اتفاق بیفتد. برای مثال، هرچند ماسه سنگ­های افقی موقع حفاری ترانشه ها در جهت عمود بر امتداد لایه بندی، پایدار می­باشند؛ ولی در تناوب ماسه سنگ و شیل افقی به علت قابلیت تغییر حجم شیل در دراز مدت، لغزش بلوکهای ماسه سنگی دارای ناپیوستگی صورت می­گیرد. پدیده ی لغزش سنگ در دامنه­های متشکل از تناوب مارن،کنگلومرا و ماسه سنگ در جهت شیب لایه ها نیز می­تواند اتفاق بیفتد. 

بارش: نفوذ آب باران؛ نه تنها وزن دامنه را افزایش می­دهد بلکه  موجب؛ کاهش اصطکاک بین توده لغزشی و زیر بنا خواهد شد که در  چنین شرایطی باعث  وقوع زمین لغزش در این دامنه ها می­شود .بیشتر زمین لغزش ها پس از بارندگی­های سنگین اتفاق می­افتند. بارندگی به صورت باران یا برف ضمن نفوذ در داخل توده­های سنگ و خاک، موجب افزایش وزن توده ای می­شود که استعداد لغزش دارد. جذب آب توسط سنگ هایی مانند شیل و مارن به افزایش حجم این سنگ ها منجر می­گردد. چنین سنگ هایی با جذب آب حالت صابونی پیدا می­کنند و سنگ­های درزه دار واقع شده بر روی آنها در جهت شیب لایه ها دچار لغزش می­شوند.

 تراکم آبراهه:  تشکیل آبراهه های عمیق و تغییر آرایش جریان آب ها در طول آن ها، از عوامل تحریک کننده اصلی مواد دیواره دره ها و وقوع لغزش به شمار می آیند. در طول آبراهه های عمیق، لغزش های متعددی به وقوع می­پیوندد و میزان گسیختگی ها و لغزش های دره ای، تابع میزان تراکم زهکشی است. 

کاربری اراضی: عدم توجه به نحوه استفاده و کاربری صحیح اراضی دامنه ای و بهره برداری بی رویه از اراضی به ویژه اراضی نامتعادل منجر به وارد آمدن فشار بیش از ظرفیت آن ها و به هم زدن تعادل محیطی دامنه ها می گردد و زمین لغزش یکی از پدیده هایی است که به دنبال به هم خوردن این تعادل به وقوع می پیوندد .

تراکم گسل: ساختارهای زمین شناختی و تکتونیکی مانند شکستگی ها و گسل ها در ایجاد زمین لغزش نقش عمده ای بازی می­کنند. وجود چنین ساختارهایی علاوه بر کاهش مقاومت زمین (خاک و سنگ) به تجمع آب در توده­های سنگی و آبرفتی منجر می­گردد. تجمع آب سبب افزایش فشار آب منفذی درون حفرات و افزایش وزن توده ی زمین شده و در نتیجه زمینه ی بروز رانش زمین را فراهم می­کند. 

تراکم جمعیت: به میزان جمعیت در واحد سطح اشاره دارد. آسیب پذیری با تراکم جمعیت همبستگی نزدیکی دارد. به این معنی که هرچه تراکم جمعیت و تعداد افراد ساکن در یک منطقه بیشتر باشد، در صورت وقوع زمین لغزش تلفات جانی بیشتری در پی خواهد داشت. 

تراکم ساختمان: ساختمان ها نیز در برابر خطرات زمین لغزش آسیب پذیرند. مساحت پوشش ساختمانی مورد استفاده می­تواند از داده­های ماهواره ای یا گوگل ارث استخراج گردد .

تراکم جاده ها: تراکم جاده، شاخصی است که درجه پراکندگی جاده ها را نشان می­دهد و با تقسیم بر کل مساحت منطقه بدست می­آید. هر چه این شاخص بزرگتر باشد؛ حساسیت به خطرات زمین لغزش بالاتر است. مسیر سازه­های خطی مانند جاده ها و خطوط راه آهن از طریق زیربری و زیربری دامنه ها باعث افزایش تنش برشی و کاهش پایداری دامنه ها گشته و یکی از مناطق با فراوانی لغزش بالاست. به گونه ای که ممکن است باعث تخریب و مسدود گشتن مسیر جاده ها و رودخانه ها شود و در بعضی مواقع که حجم مواد جابجا شده عظیم باشد، سدهای زمین لغزشی ایجاد می­کند.

لایه پراکندگی و تراکم زمین لغزش­های حوضه: برای محاسبه دامنه نفوذ زمین لغزش ها در حوضه­های آبریز، لایه زمین لغزش­های منطقه و تراکم آن ها از بررسی­های میدانی و تصاویر سنجش از دور به دست می­آید.

• تعیین وزن طبقات هر یک از عوامل و شاخص ها (وزن درونی)
• محاسبه وزن متقابل (وزن بیرونی) عوامل و شاخص ها در محیط اکسل با استفاده از فرمول­های محاسباتی مانند روش مقایسه زوجی: جهت تعیین میزان اهمیت و برتری هر عامل نسبت به سایر عوامل در مسئله زمین لغزش حوضه، عوامل و شاخص ها به صورت زوجی با هم مقایسه شده و وزن متقابل یا همان وزن بیرونی عوامل به دست می­آید. تجزیه و تحلیل مقایسه زوجی برای وزن کردن اهمیت نسبی گزینه­های مختلف مفید است. این روش مخصوصا در جایی که اولویت ها واضح نیستند، جایی که گزینه ها کاملا متفاوت هستند، جایی که معیارهای ارزیابی ذهنی هستند یا جایی که گزینه ها از نظر اهمیت با هم رقابت دارند بسیار کاربردی است. این ابزار چارچوبی را برای مقایسه هر گزینه در برابر دیگر گزینه ها فراهم می­کند و تفاوت اهمیت بین گزینه ها را نشان می­دهد.

تعیین وزن ها از ماتریس مقایسات زوجی یک موضوع مهم می­باشد. روش­های بسیار متنوعی برای تعیین وزن ماتریس مقایسات زوجی مانند: روش بردار ویژه، روش کمترین مربعات و... مطرح شده اند. در این مقاله از روش بردار ویژه استفاده شده است.

• محاسبه وزن نهایی عوامل از طریق ضرب وزن هر یک از عوامل و شاخص ها (وزن بیرونی یا متقابل) در وزن طبقات (وزن زیرلایه ها) آن ها (وزن بیرونی × وزن درونی)
• اضافه کردن وزن نهایی هر یک از لایه ها بر روی نقشه ها در محیط نرم افزار GIS، برای تهیه نقشه­های جدید با مقادیرکمی (لایه­های وزن دار) از تمام عوامل و شاخص ها
• همپوشانی تمام لایه­های عوامل موثر در وقوع زمین لغزش برای تهیه نقشه ریسک زمین لغزش: جهت شناسایی پهنه هایی که استعداد و حساسیت بیشتر برای وقوع زمین لغزش دارند، تمامی لایه­های اطلاعاتی مربوط به عوامل موثر در وقوع زمین لغزش شامل شیب، ارتفاع، زمین شناسی، آبراهه، کاربری اراضی، بارش و گسل در محیط نرم افزار GIS همپوشانی و تلفیق گشته و خروجی کار به صورت نقشه ریسک وقوع زمین لغزش درمی آید.
• همپوشانی تمام لایه­های شاخص­های موثر در آسیب پذیری برای تهیه نقشه آسیب پذیری زمین لغزش: به منظور تهیه لایه آسیب پذیری حوضه، فاکتورهای موثر در این زمینه شامل لایه تراکم ساختمان ها، لایه تراکم جمعیت و لایه تراکم جاده ها با هم ترکیب شده و ماحصل آن نقشه آسیب پذیری در مقابل زمین لغزش است.
• تهیه لایه مناطق متاثر از وقوع زمین لغزش (نقشه زمین لغزش­های منطقه)
• ترکیب و همپوشانی نقشه ریسک، نقشه آسیب پذیری و نقشه زمین لغزش­های منطقه برای تولید نقشه نهایی (نقشه ریسک- آسیب پذیری): با توجه به این که روش کار در مدل مورد استفاده و هدف این مطالعه، تحلیل و بررسی وضعیت ریسک و آسیب پذیری حوضه به صورت ترکیبی است، بنابراین تمامی نقشه­های تهیه شده در این مدل شامل نقشه ریسک وقوع زمین لغزش، نقشه آسیب پذیری در برابر زمین لغزش و نقشه زمین لغزش­های منطقه با هم ترکیب، تلفیق و همپوشانی شده و نقشه ریسک-آسیب پذیری حوضه تهیه می­گردد و در نهایت مناطق مختلف حوضه را از نظر میزان ریسک- آسیب پذیری، در پنج سطح خیلی کم، کم، متوسط، زیاد و خیلی زیاد طبقه­ بندی می­کند.

از دلایل عمدة وقوع زمین لغزش و تلفات و خسارات ناشی از آن، مدیریت نادرست زمین به ویژه در مناطق کوهستانی و دره‌ها می‌باشد. بنابراین لازم است تا با مدیریت صحیح این نواحی، از میزان خسارات ناشی از این پدیده کاست. هدف این مطالعه، استفاده از مدل همپوشانی ریسک- آسیب پذیری جهت بررسی احتمال وقوع زمین لغزش­های دارای خسارت زیاد در حوضه آبریز طارم است. عواملی که در این پژوهش استفاده شده اند شامل لایه­های توپوگرافی، زمین شناسی، تراکم آبراهه، بارش، تراکم گسل، کاربری اراضی، تراکم جاده، تراکم جمعیت و تراکم ساختمان می­باشد. در این مدل ابتدا تمامی لایه­های عوامل مذکور برای تهیه نقشه ریسک زمین لغزش، همپوشانی شده و سپس لایه ­های مربوط به شاخص­های موثر در آسیب پذیری حوضه تلفیق شده و نقشه آسیب پذیری زمین لغزش تهیه گردیده است. در نهایت با ترکیب و همپوشانی نقشه ریسک، نقشه آسیب پذیری و نقشه زمین لغزش­های منطقه، نقشه نهایی (نقشه ریسک- آسیب پذیری) به دست آمده است. نتایجی که بر اساس خروجی مدل یا همان نقشه ریسک-آسیب پذیری، حاصل شد گویای این مطلب است که قسمت­های شرقی و شمال شرقی حوضه آبریز طارم دارای بیشترین میزان ریسک-آسیب پذیری هستند. همچنین از کل سطح حوضه، 17% کلاس ریسک-آسیب پذیری خیلی کم، 35% کلاس ریسک-آسیب پذیری کم، 23% کلاس ریسک-آسیب پذیری متوسط، 16% کلاس ریسک-آسیب پذیری زیاد و  9% کلاس ریسک-آسیب پذیری بسیار زیاد را به خود اختصاص داده اند. چیزی که در این پژوهش داری اهمیت است این مطلب است که این مدل نسبت به سایر مدل ها و روش­های مطالعه زمین لغزش، بررسی ترکیبی احتمال وقوع زمین لغزش و آسیب پدیری منطقه در برابر زمین لغزش بوده و تعیین می­کند که احتمال وقوع زمین لغزش­های دارای خسارات جانی و مالی در چه نقاطی از منطقه بیشتر است.