بررسی عوامل مؤثر بر وقوع زمین لغزش با استفاده از GIS و RS (مطالعه: موردی سد دوستی)

مقدمه

ساخت سدها و ایجاد دریاچه در پشت آنها باعث تغییرات ژئومورفیک در حاشیه­ آن می‌شود. یکی از شایع‌ترین این تغییرات فعال شدن و تشدید لغزش‌هاست؛ که در برخی موارد به یک بحران تبدیل می­شود. «در سطح جهانی» توسعه و پیشرفت مطالعات مربوط به زمین­لغزش توسط مهندسان زمین‌شناسی و ژئومورفولوژی عمدتاً ضمن پیشبرد عملیات عمرانی و یا در پی تکامل مطالعات مربوط به زلزله­ها و بلایای طبیعی صورت گرفته است. اقدامات و کارهای مذکور با پیشرفت­های اخیر در فنون تهیه و ترسیم نقشه، روش­های آماری، استفاده از سیستم­های رایانه­ای، عکس­های هوایی و تصاویر ماهواره­ای، روندی به سرعت تکاملی داشته و اکنون استفاده از رایانه، عکس­های هوایی و تصاویر ماهواره­ای سهم بسیار با ارزشی در این گونه بررسی­ها، مدل­سازی و پهنه­بندی­ها دارد.

«در کشور ما» مطالعات و کارهای مربوط به مدل­سازی و پهنه­بندی خطر زمین­لغزش، عمدتاً از اوایل دهه80-1370 آغاز شده است. توجه به عمران و آبادانی کشور قبل و به­ویژه پس از جنگ، همگام با افزایش آگاهی نسبت به خسارت­های سنگین بلایای طبیعی و زمین­لغزش­ها موجب توجه ویژه‌ی وزارت­خانه­ها، سازمان­های ذیربط و برخی از پژوهشگران ­به مسأله­ی سوانح طبیعی و از جمله زمین­لغزش­ها شد.

از جمله بررسی­ها و مطالعات مربوط به زمین­لغزش­ها و پهنه­بندی آنها در کشور، می‌توان به پروژه‌ تشکیل بانک اطلاعاتی زمین­لغزش­های کشور توسط مرکز زمین­لغزش سازمان جنگل­ها، مراتع و آبخیزهای کشور و پروژه‌ی کلان پهنه­بندی زمین­لغزش توسط پژوهشکده­ سوانح طبیعی، وابسته به بنیاد مسکن انقلاب اسلامی اشاره کرد. با این همه، چنان­که باید به این پدیده به ­عنوان یکی از مخاطرات تکنولوژیک محصول احداث سدهای بزرگ توجه نشده است.

پس از جنگ دوم جهانی ژئومورفولوژیست­ها و مهندسان تلاش­هایی جدی درباره­ بررسی مخاطره‌ لغزش در دریاچه­ سدها در سطح جهان، انجام داده‌اند: از بهترین کارهای انجام شده می‌توان به مطالعه­ رابرت شوستر (1986)، با عنوان «رابطه­ی­ سدها و زمین‌لغزش‌ها» اشاره کرد که در آن به بررسی250 سد در سراسر دنیا پرداخته است. ایشان در مطالعه­ خود ابتدا سدها را به ­لحاظ عوامل ایجاد کننده­­ی­ لغزش تقسیم­بندی و مورد بررسی قرار داده و در پایان برای هر گروه راهکار مناسب ارایه داده است.

یلسین در سال 2008 نقشه­ حساسیت زمین­لغزش در حوضه­­ی آردیس ترکیه با سه روش فرایند سلسله مراتبی (AHP)، فاکتور وزنی (Wf) و شاخص آماری (Wi) را تهیه نمود و نتیجه گرفت که برای شناسایی مناطق دارای زمین­لغزش در حوضه­­ی مورد مطالعه، روش AHP بهتر از دو روش دیگر است.

از مطالعات انجام شده درباره­­ی‌ زمین­لغزش در دریاچه­ی سدهای ایران و پهنه­بندی آنها می­توان به موارد ذیل اشاره نمود:

انتظاری و همکاران (1384) ، در مقاله‌ای با عنوان پهنه­بندی خطر زمین­لغزش در محدوده­ حوضه­ سد بالایی سیاه‌بیشه، نقشه­ پهنه­بندی منطقه و قسمت­های مستعد زمین­لغزش را در پنج منطقه نشان دادند.

در پژوهشی دیگر یمانی و همکاران (1386)، با استفاده از مدل LNRF به بررسی پهنه­بندی خطر زمین­لغزش در حوضه­ آبخیز جلیسیان پرداختند و به این نتیجه رسیدند که مدل مذکور کارایی خوبی برای بررسی داده­ها و پهنه­بندی زمین­لغزش در نواحی مرطوب تا نیمه­مرطوب دارد.

یکی دیگر از معدود مطالعات انجام شده درباره­ پدیده­ی لغزش در دریاچه سدهای ایران، مطالعه­ آشتیانی (1387)، است که به بررسی امواج ضربه­ای ناشی از رخداد لغزش در سدها پرداخته و یک مدل آزمایشگاهی کامل از مراحل ایجاد لغزش و امواج ضربه‌ای حاصل از آن را ارایه کرده است.

رمضانی (1388)، در مقاله‌ای با عنوان شناخت عوامل مؤثر زمین­لغزش در حوضه­ی آبخیز سد برنجستانک قایمشهر به این نتیجه رسید که عوامل مهم در ایجاد توده­های لغزشی در حوضه­­ی­ مورد مطالعه، ‌عوامل لیتولوژیکی، وجود بیرون‌زدگی‌های سنگی ‌و تراکم و تکتونیک می­باشد.

بای و همکاران (1389)، در پژوهشی دیگر با عنوان پهنه­بندی خطر زمین­لغزش با استفاده از روش AHP در حوضه­ مادرسو، نتیجه گرفتند که این روش برای پهنه­بندی خطر زمین­لغزش در حوضه­ مود مطالعه، روش بسیار مناسبی است.

سوری و همکاران (1390)، در مقاله­ای با عنوان پهنه­بندی خطر زمین­لغزش در حوضه­­ نوژیان با استفاده از شبکه‌ عصبی مصنوعی، برای پهنه­بندی خطر زمین­لغزش در این حوضه، ساختار نهایی 1-11-9 را به­دست آوردند.

معرفی منطقه مطالعاتی‌

منطقه­ مورد مطالعه با مساحتی حدود 510 کیلومتر مربع دامنه‌های مشرف به دریاچه­ سد دوستی را در بر می‌گیرد. این سایت در 180 کیلومترى شرق مشهد و 75 کیلومترى جنوب سرخس بین ²29 ¢41 °35 تا ²42 ¢55 °35 عرض شمالی و ²53 ¢08 °61 تا ²51 ¢22 °61 طول شرقی قرار دارد. به­لحاظ موقعیت سیاسی ساختار خود سد در شهرستان سرخس و بخش اعظمی از دریاچه­ آن در شهرستان تربت‌جام و بخش صالح‌آباد واقع شده است (شکل 1).

شکل (1) موقعیت منطقه­ مطالعاتی

سد دوستی با همکاری مشترک ایران و ترکمنستان ساخته شده و از نوع خاکی با هسته­ رسی است، ارتفاع آن ۷۸ متر و طول تاج ۶۵۰ متر می‌باشد. در جدول (1) خلاصه‌ای از مشخصات سد بیان شده است.

از نظر ژئومورفولوژی ساختمانی منطقه­ مورد مطالعه جزو سیستم چین­خورده­ی کپه‌داغ بوده و در انتهای جنوب شرقی این رشته کوه و در مرز تلاقی صفحه­ توران و ایران مرکزی واقع شده است. ارتفاعات در این منطقه دارای روند شمال غرب - جنوب شرق می‌باشد که با روند ارتفاعات در کپه­داغ همسو است. میانگین ارتفاع در این منطقه 608 متر و بلندترین و پست‌ترین نقاط آن به­ترتیب 1240 و 382 متر ارتفاع دارند. شکل 2 وضعیت نیمرخ توپوگرافی سد در بخش‌های مختلف را نشان می‌دهد.

بیش از 80 درصد مساحت منطقه شیبی بین 0 تا 2 درصد و 14 درصد شیبی بین 2 تا 4 درصد دارد و تنها 6 درصد مساحت منطقه شیبی بالای 4 درصد دارد.

ریخت‌شناسی منطقه جوان است و توپوگرافی آن، رابطه­ مستقیم با ساختارهای زمین‌شناسی دارد. واحدهای سنگی منطقه­ی مطالعاتی با توجه به ساختمان زمین‌شناسی شامل سازندهای سنگانه (شیل و مارن)، اتامیر (ماسه‌سنگ و شیل)، آبدراز (مارن‌، آهک)، آب‌تلخ (مارن‌ و شیل)، شوریجه (گچ‌ و کنگلومرا)، خانگیران (شیل و ماسه‌سنگ) نهشته‌های کواترنری و رسوبات عهد حاضر می‌باشند. در بخش‌های مرتفع و دامنه­‌های مشرف به دریاچه، برخلاف داده­های نقشه­ی زمین­شناسی موجود منطقه، که بیشتر مواد پوششی این قسمت را سازندهای اصلی ذکر شده در بالا ثبت کرده‌اند، عمدتاً از نوع رسوبات لسی است.

اقلیم منطقه خشک و سرد و متوسط بارندگی سالانه­­ی‌ منطقه ٢٢٦ میلی­متر گزارش شده است (گزارشات شرکت سهامی آب منطقه‌ای خراسان رضوی). جهت وزش باد غالب در منطقه­ی مورد مطالعه عمدتاً از شمال غرب به جنوب شرق بوده و فقط در ماه­های مرداد و شهریور جهت آن شمالی است. از نظر پوشش گیاهی منطقه­ مطالعاتی دارای پوشش مرتعی فقیری است و توان حفاظت از خاک منطقه را ندارد (گزارشات شرکت سهامی آب منطقه‌ای خراسان).

جدول (1) مشخصات دریاچه­ی سد دوستی

مواد و روش­ها 

این تحقیق به ­طور کلی یک تحقیق کاربردی است که در آن از روش توصیفی- تحلیلی، تاریخی و تجربی استفاده شده است. در این تحقیق از مدل رقومی ارتفاع (DEM) نوع ^[1]SRTM و ^[2]ASTER، نقشه‌های زمین­شناسی  1:100000 و 1:250000، تصاویر ماهواره‌ای Earth Google، داده­های رقومی تصاویر سنجنده ETM و IRS مربوط به مارس 2005 و ژولای 2002 و نرم­افزارهای تهیه و تفسیر نقشه استفاده شده است. شایان ذکر این که برای کنترل و گردآوری اطلاعات تکمیلی، عملیات میدانی و آزمایشگاهی و به­ منظور بررسی پیشینه­ تحقیق و روش‌های مختلف مطالعه­ لغزش‌ها از روش کتابخانه‌ای استفاده شده است.

ابتدا محدوده­ مورد مطالعه با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای ذخیره شده از Google Earth و داده­های رقومی تصاویر سنجنده IRS تعیین حدود گردیده و سپس تحلیل شیب، جهت شیب و توپوگرافی منطقه با استفاده از مدل رقومی ارتفاع (DEM)(Srtm Iran) انجام شد. نقشه­ پراکندگی لغزش‌های منطقه با استفاده از نرم­افزار Arc/GIS9.3 از تصاویر ماهواره‌ای Google Earth تهیه و تفسیر شد و سپس به­ منظور تدقیق نقشه­ خروجی پراکندگی لغزش‌های منطقه از داده­های رقومی تصاویر سنجنده IRS مربوط به ژولای 2005 استفاده گردید.

در تحلیل و بررسی وضعیت زمین‌شناسی منطقه متأسفانه نقشه­ی زمین‌شناسی موجود به­ دلیل نقایصی که دارد چندان مفید واقع نشد. لذا پس از تهیه­ نقشه­ گسترش مواد سطحی حساسیت‌پذیر، با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای و عملیات میدانی 7 نمونه رسوب از رسوبات لسی مستعد لغزش برداشت و به آزمایشگاه منتقل گردید. در آزمایشگاه 20 گرم از هر نمونه پس از بین بردن املاح محلول شور توسط آبشویی با آب مقطر و از بین بردن مواد آلی توسط آب اکسیژنه­­ی‌ 30 درصد، مجدداً خشک و توزین شده و بدون آهک­زدایی برای تعیین توزیع اندازه­ی‌ ذرات استفاده شد. زیربخش­های شن خیلی درشت (2-1 میلی­متر)، شن درشت (1-5/. میلی­متر)، شن متوسط (5/.-25/. میلی­متر)، شن ریز (25/.-1/. میلی­متر) و شن خیلی ریز (1/.-05/. میلی­متر) به­وسیله­ی سری الک جدا شدند. با استفاده از روش پیپت (29)، سیلت به سه بخش سیلت درشت (50-20 میکرون)، سیلت متوسط (20-5 میکرون) و سیلت ریز (5-2 میکرون) تقسیم شد. بخش رس (کمتر از 2 میکرون) نیز تفکیک گردید (USDA-NRCS، 1996).

بحث و نتایج

تحلیل و بررسی لغزش­ها و فراوانی آنها در منطقه

قبل از ارایه­ی‌‌ نتایج آماری زمین‌لغزش‌ها، لازم به ذکر است که بررسی‌های صورت گرفته بر روی عکس‌های هوایی (1345) و تصاویر ماهواره‌ایی قدیمی‌تر (ژولای 2002) منطقه­ی مورد مطالعه نشان می‌دهد که دامنه‌ها به­ دلیل شرایط خاص محیطی قبل از ساخت سد، از یک تعادل نسبی برخوردار بوده‌اند و لغزش‌ها و گسیختگی‌های آنچنانی به­جز چند لغزش کوچک و منفرد و دور از هم در آن اتفاق نیفتاده و شرایط کنونی یعنی تشدید ناپایداری دامنه‌ها به ­طور قطع ناشی از ساخت سد است.

لغزش‌های بعد از احداث سد همان­طور که در شکل (2) (سمت راست) مشاهده می‌شود هم در سواحل کم ارتفاع و هم در سواحل مرتفع دریاچه (سمت چپ) رخ داده­اند.

شکل  (2) نمونه­ای از زمین­لغزش‌های سواحل کم ارتفاع (سمت راست) و نمونه­ای از زمین­لغزش‌ چند مرحله‌ای سواحل مرتفع و پرشیب (سمت چپ)

دلیل اصلی وقوع لغزش در سواحل مرتفع، تغییرات سطح اساس آب است که در آن با هر بار بالا یا پایین رفتن سطح آب یک گسیختگی کوچک یا بزرگ اتفاق افتاده و منجر به ایجاد لغزش‌ها و پرتگاه­های پر شیب در این­ گونه سواحل می­شوند. وقوع لغزش و ناپایداری دامنه‌ها منجر به تداوم حرکات دامنه‌ای از نوع ریزش می‌شود (شکل3). در این حالت حتی کوچک­ترین عوامل تحریک­کننده مانند لرزش‌های ناشی از عبور وسایط نقلیه­ سنگین و نیمه‌سنگین در امتداد جاده­ مرزی، ریزش‌های جدیدی را به­ همراه دارد.

شکل (3) نمونه­ای از زمین­لغزش همراه با واریزه در سواحل دریاچه­ی سد دوستی

تحلیل فراوانی لغزش‌ها

لغزش‌ها بر اساس مساحت در هفت‌ پهنه تقسیم شده‌اند که خلاصه­ی‌­ آن در جدول (2) نشان داده شده است. بیشترین فراوانی زمین‌لغزش‌ها در پهنه­ی‌­ لغزشی اول (92%) و کمترین فراوانی آنها در پهنه­ لغزشی هشتم (2%) قرار دارند. به ­لحاظ مساحت به ترتیب بیشترین مساحت مربوط به پهنه­ی هفتم (5/18%)، وکمترین آن به پهنه­ی‌­ اول (3%) اختصاص دارد.

تعداد 252 زمین­لغزش به مساحت کلی 8/122هکتار (23/1کیلومترمربع) شناسایی و ثبت شده است که حجم رسوب تولید شده توسط این زمین­لغزش‌ها با توجه به عمق متوسط (7متر) رسوبات مستعد لغزش، حدود 8595433 مترمکعب (59/8 کیلومترمکعب) تخمین زده می‌شود. با در نظر گرفتن جرم حجمی متوسط 65/2 گرم بر سانتی‌متر مکعب، جرم این رسوبات 22777897 تن است. مساحت بزرگ‌ترین و کوچک‌ترین زمین­‌لغزش به ‌ترتیب حدود 111765 و 6/13 مترمربع و میانگین مساحت زمین‌لغزش‌ها 5014 مترمربع برآورد شد. 5/64 درصد لغزش‌های منطقه در ارتفاع بین 445 تا 480 متر و از نظر شیب 98 درصد لغزش‌های منطقه در شیبی بین 0 تا 2 درصد اتفاق افتاده که خود بیانگر نقش مستقیم دریاچه­ سد است حدود 50 درصد لغزش‌ها در دامنه‌های شمالی و شمال غربی رخ داده که علاوه بر نقش رسوبات سطحی، توجیه­کننده­­ی‌ جهت وزش باد و امواج حاصل از آن در برخورد به سواحل مذکور است (شکل  4).

شکل (4) پراکنش لغزش­های جدید در سواحل دریاچه­ سد دوستی

جدول (2) خصوصیات پهنه‌های لغزشی

منبع: محاسبات نگارندگان

عوامل زیادی در ناپایداری دامنه­ها و وقوع زمین­لغزش نقش دارند که دارای کنش و واکنش پیچیده­ای هستند. به­طور کلی حساسیت دامنه‌ها به لغزش وابسته به ویژگی‌های سنگ‌شناسی، ساختمان زمین­‌شناسی، نوع خاک و مواد سطحی، شرایط اقلیمی، شرایط آب­شناختی، پوشش گیاهی، نوع کاربری اراضی و عملکرد انسان است.

مهم‌ترین عامل زمینه‌ساز لغزش در منطقه مورد مطالعه، ساختار زمین‌شناسی بوده و پس از آن امواج و تغییرات سطح آب دریاچه، فقر پوشش گیاهی، فعالیت موجودات حفار، فعالیت‌های انسانی و بارندگی‌های سنگین در منطقه در ایجاد لغزش‌ها تأثیر دارند. تغییرات سطح اساس آب دریاچه قطعاً نقش سرنوشت‌ساز و مهمی در شروع لغزش‌ها داشته و مهم­ترین عامل ماشه­ای است که در ادامه­ بحث به آن پرداخته خواهد شد.

نتایج تعیین اندازه­ی ذرات رسوبات حاصل از لغزش، نشان مـی‌دهد که بیش از 80 درصد ذرات تشکیل ‌دهنده­ی نمونه‌ها از شن خیلی ریز و سیلت درشت تشکیل شده­اند (شکل 5). بادرفتی بودن و غالب بودن جزء سیلت، دو ویژگی اصلی رسوبات لسی است (پای، 1995). با توجه به این توزیع اندازه­ ذرات و شواهد رسوب شناسی، این مواد از نوع لس تشخیص داده شد. این رسوبات بـه ­دلیل ویژگی­های فـیزیکی و شیمیایی، رسوب­زایی و فرسایش­پذیری زیادی دارند. رسوبات لسی، معمولاً بیش از 50 درصد سیلت دارند. وجود مقدار زیاد سیلت در خاک و رسوبات باعث افزایش حساسیت آنها به فرسایش می‌شود. یکی از عوامل اصلی تخریب اراضی لسی، فرسایش زیاد است. مقدار فرسایش در رسوبات لسی در چین تا 100 تن در هکتار در سال برآورد شده است (چن^[3] و همکاران، 2003). رسوبات لسی همانگونه که شارما^[4] (1986: 189) اشاره می‌نماید از چهار منشأ شستشوی مجاور یخچالی، رسوبات رودخانه‌ای سیلابی دشت­ها، هوازدگی سنگ­ها در اقلیم خشک و ماسه‌های بیابانی فراهم می‌آید. در این منطقه رسوبات مذکور ابتدا به­وسیله­ی­ رودخانه­ی هریرود در محل برجای گذاشته شده و سپس به ­وسیله­ی بادهای شمال‌شرقی به منطقه­ی مرتفع‌تر حمل شده است.

ویژگی­های زمین­شناسی بیان شده در بالا می­تواند به­عنوان یک عامل زمینه­ساز و اصلی شرایط را برای عوامل آغازگر و ماشه­ای به­خوبی فراهم کند و با کوچک­ترین تحریک موجب بروز حرکات دامنه­ای گردد.

شکل (5) نمودار نیمه‌لگاریتمی توزیع اندازه­ ذرات رسوبات لسی در محدوده­ سد دوستی

تغییرات سطح آب موجب خیس شدن خاک، سنگینی و روان شدن و نهایتاً حرکت آن می‌شود، زیربری زمانی رخ می‌دهد که امواج باعث وارد آوردن نیرو به دیواره و فرسایش آن می‌شود، در واقع عامل اصلی شروع حرکات توده‌ا‌‌ی، تغییر سطح اساس آب دریاچه (بالا و پایین رفتن آن) به­‌ ویژه بالا آمدن سطح آب (به­خصوص اسفند و فروردین ماه) است. تغییرات سطح اساس آب با انجام عمل زیربری در پای دامنه­ها منجر به بروز لغزش شده است؛ بدین صورت که با اولین زیربری، دامنه­ی‌­ مستعد لغزش تحریک شده و ضریب اطمینان (Fs) به پایین‌تر از یک رسیده و ناپایداری به ­وجود می‌آید. قبل از بروز لغزش ابتدا ترک‌هایی به صورت عمود در شیب دامنه پدیدار شده، (شکل 6) سپس این ترک‌ها به ‌سرعت بزرگ‌تر و عمیق‌تر شده و گسیختگی نهایی اتفاق می­افتد. تحقیقات جعفری (1386)، در حوضه­ی بدرانلو خراسان شمالی گواه این مسأله است. در این تحقیق مشخص شد حدود 98 درصد واحدهای دارای حرکات توده­ای در فاصله­ی صفر تا 300 متری از آبراهه­ها و جوی­های آب دیده می­شوند.

شکل (6) ترک‌های ایجاد شده قبل از گسیختگی

باد به ­‌عنوان یک عنصر اقلیمی در زمین­‌لغزش‌های دریاچه­ی سد دوستی، تأثیر ثانویه و تشدید کننده دارد؛ به­ طوری که وقتی باد در سطح آب دریاچه می­‌وزد ایجاد موج می‌کند و وقتی این امواج به ساحل دریاچه می‌رسند باعث تشدید تأثیر زیربری رودخانه بر روی دامنه­ها می­شود.

بررسی خصوصیات مختلف باد منطقه شامل جهت و سرعت وزش بادهای غالب و باد آرام نشان می‌دهد که پیشینه­ی تعداد، سرعت و شدت باد در منطقه از سمت شمال و شمال غرب است (شکل7)، و از سوی‌ دیگر، بزرگ‌ترین و بیشترین لغزش‌ها (حدود 50 درصد)، در دامنه‌های رو به باد اتفاق افتاده که این وضعیت نشان دهنده­ی تأثیر به­سازی عامل باد در ایجاد موج و سپس وقوع لغزش‌های منطقه است.

شکل (7) نمودار درصد تعداد لغزش­ها در جهات مختلف

یکی دیگر از عوامل تأثیرگذار در بروز لغزش در منطقه، فعالیت موجودات حفار بر روی دامنه­های مشرف به دریاچه است. بیشتر این موجودات موش‌های صحرایی هستند که به­‌ دلیل ویژگی ذاتی علاقه‌مند به حفر زمین هستند و نرم بودن خاک منطقه، زمینه‌ساز فعالیت گسترده‌‌ی آنها شده است (شکل 8). حفره‌های به جا مانده از فعالیت این موجودات پس از هر بارندگی پر از آب شده و رطوبت را به داخل خاک منتقل می‌کنند که باعث کاهش مقاومت برشی خاک و سپس بروز لغزش می‌شود. ‌شریعت جعفری (1382)، نیز در کتاب خود به این عامل به­عنوان تشدیدکننده­ی لغزش اشاره کرده است.

شکل (8) سوراخ‌های حاصل از فعالیت موجودات

اثر پوشش گیاهی در پایداری دامنه‌ها به شرایط محلی، عمق خاک، شیب دامنه، نوع گیاه، وضعیت خرد شدگی سنگ‌ها و آب و هوا بستگی دارد. پوشش گیاهی بسته به­ویژگی‌هایی که دارد می‌تواند هم عامل پایداری و هم محرک ناپایداری باشد. ولی در بیشتر مواقع عامل پایداری دامنه‌ها است

پوشش گیاهی منطقه مرتعی است. متوسط بارندگی سالانه‌ی پایین و توزیع نامناسب آن در طول سال، باعث فقر پوشش گیاهی منطقه شده است؛ (شکل9) که این ویژگی خود، یکی از عوامل طبیعی عمده‌ی بروز لغزش‌ها به­شمار می‌رود. نتایج به­دست آمده از مطالعه­ی جعفری (1386)، در حوضه­ی چناران که در آن 69 درصد از حرکات توده­ای شناسایی شده در نواحی با شاخص تراکم پوشش گیاهی خیلی کم تا متوسط صورت گرفته، گواه بر این مسأله است.

شکل (9) میزان فقر پوشش گیاهی

  در منطقه­ مورد مطالعه فعالیت­های انسانی مانند ساخت سد، چرای بیش از حد مراتع و از بین بردن پوشش گیاهی و انجام فعالیت کشاورزی در دامنه­های مشرف به دریاچه­ سد در بروز لغزش‌های منطقه نقش مهمی دارند؛ خصوصاً ساخت و آبگیری سد که می‌توان گفت عامل اصلی بروز حرکات دامنه است (شکل 10). مطالعه­ رابرت شوستر^[5] (1986)، در مورد نقش احداث سدها در وقوع لغزش (بر روی 250 سد در سراسر دنیا) مؤید نقش مهم احداث سد در وقوع لغزش‌ها است.

با عنایت به مواردی که ذکر شد، می­توان پیش­بینی نمود که در در آینده گسترش محدوده لغزش زیاد خواهد بود (شکل 11).

شکل(10) فعالیت انسانی در فرسایش

شکل (11) میزان گسترش لغزش‌ها در آینده

نتیجه­گیری

بررسی­های انجام شده بر روی حجم رسوب حاصل از وقوع 252 لغزش به مساحت 27/1 کیلومترمربع در منطقه نشان می‌دهد این لغزش‌ها با عمق متوسط 7 متر، تاکنون حدود 8/8 کیلومتر مکعب رسوب وارد دریاچه­ سد کرده و از ظرفیت آبگیری آن کاسته‌اند. این مواد تنها در سال‌های اولیه­ بهره‌‌برداری، لایه‌ای به ضخامت حدود 25 سانتی­متر در کف دریاچه ایجاد کرده‌اند، که در صورت عدم کنترل لغزش‌ها در آینده نیز ادامه خواهد داشت.

همان‌طور که گفته شد یکی از اهداف احداث سد دوستی تأمین بخش عظیمی از آب شرب شهر مقدس مشهد می­باشد. نمونه­های خاک برداشت شده از منطقه به ­طور میانگین، حدود 5/8 درصد گچ و 5/17 درصد آهک دارند، که بعد از هر لغزش وارد آب دریاچه شده و بر کیفیت آب تأثیر می‌گذارد. میزان آهک و گچ موجود در آب و به‌ ویژه گچ نقش به سزایی در کاهش کیفیت آب دارد. هر چه این میزان بیشتر باشد کیفیت آب پایین‌تر و باعث گرفتگی لوله­های انتقال آب می­شود و هزینه‌های هنگفتی را برای تصفیه­ آب و رسوب‌زدایی لوله­ها به­ بار می­آورد. همچنین گل‌آلودگی آب در اثر رسوبات حاصل از لغزش‌ها هزینه­ تصفیه آب را نیز افزایش می‌دهد.

یکی دیگر از اثرات لغزش‌ها بر منطقه تغییر مورفولوژی دامنه‌ها و ایجاد شیب‌های عمودی پرتگاهی است. به­عنوان نمونه پرتگاه ایجاد شده توسط لغزش در شکل (12) حدود 13 متر ارتفاع دارد. مطابق جدول (3) بررسی­های انجام شده بر روی تصاویر ماهواره‌ای و رسم و محاسبه طول شیب‌های عمودی (پرتگاه) توسط نرم­افزار ArcGIS به شناسایی 225 پرتگاه با طول معادل 46826 متر و میانگین طول 208 متر انجامید.

حدود 40 کیلومتر جاده­ آسفالته در منطقه­ مورد مطالعه وجود دارد که نزدیک به 15 کیلومتر آن بعد از آبگیری به زیر آب رفته و جاده­ آسفالتی جایگزین در ارتفاع بالاتر در دامنه‌های مشرف به دریاچه احداث شده است؛ اما آبگیری سد و وقوع لغزش در دامنه­های مشرف به دریاچه مجدداً جاده را تحت تأثیر قرار داده و در بعضی موارد موجب نشست جاده، ایجاد ترک­ها و تخریب جزیی آن شده است.

با توجه به ­وجود بازارچه­ی مرزی سرخس و همچنین رونق فعالیت کشاورزی در پایین ­دست سد، تردد ماشین­های سنگین ترانزیتی و ماشین‌های حامل محصولات کشاورزی بخش عمده‌ای از بار ترافیکی این جاده را به­خود اختصاص می‌دهد. اگرچه جاده قبلاً تحت تأثیر وقوع لغزش­ها بوده است، اما تردد ماشین­های سنگین می‌تواند موجب تسریع وقوع لغزش‌ها باشد. ایجاد منطقه­ی پرخطر برای عبور مرور از دیگر خطرات زمین‌لغزش‌ها است.

با توجه شرایط ذکر شده در بالا می‌توان نتیجه گرفت که تعداد و مساحت لغزش‌ها در منطقه روزبه‌روز در حال افزایش و گسترش می‌باشند و این روند در آینده نیز ادامه خواهد داشت. بالاترین ارتفاعی که لغزش در آن اتفاق افتاده ارتفاع 540 متری از سطح دریا است و اگر گسترش نهایی لغزش­های منطقه در آینده را تا این ارتفاع فرض کنیم، مساحت لغزش‌های منطقه در آینده 20750356 مترمربع خواهد بود که باعث ورود 145252492 مترمکعب (145کیلومتر مکعب) رسوب به سد خواهد شد و حدود 3 متر رسوب در کف دریاچه­ سد ایجاد خواهد کرد. نقشه­ی­ سطح گسترش لغزش‌ها در ذیل آمده است.

مقدمه

ساخت سدها و ایجاد دریاچه در پشت آنها باعث تغییرات ژئومورفیک در حاشیه­ آن می‌شود. یکی از شایع‌ترین این تغییرات فعال شدن و تشدید لغزش‌هاست؛ که در برخی موارد به یک بحران تبدیل می­شود. «در سطح جهانی» توسعه و پیشرفت مطالعات مربوط به زمین­لغزش توسط مهندسان زمین‌شناسی و ژئومورفولوژی عمدتاً ضمن پیشبرد عملیات عمرانی و یا در پی تکامل مطالعات مربوط به زلزله­ها و بلایای طبیعی صورت گرفته است. اقدامات و کارهای مذکور با پیشرفت­های اخیر در فنون تهیه و ترسیم نقشه، روش­های آماری، استفاده از سیستم­های رایانه­ای، عکس­های هوایی و تصاویر ماهواره­ای، روندی به سرعت تکاملی داشته و اکنون استفاده از رایانه، عکس­های هوایی و تصاویر ماهواره­ای سهم بسیار با ارزشی در این گونه بررسی­ها، مدل­سازی و پهنه­بندی­ها دارد.

«در کشور ما» مطالعات و کارهای مربوط به مدل­سازی و پهنه­بندی خطر زمین­لغزش، عمدتاً از اوایل دهه80-1370 آغاز شده است. توجه به عمران و آبادانی کشور قبل و به­ویژه پس از جنگ، همگام با افزایش آگاهی نسبت به خسارت­های سنگین بلایای طبیعی و زمین­لغزش­ها موجب توجه ویژه‌ی وزارت­خانه­ها، سازمان­های ذیربط و برخی از پژوهشگران ­به مسأله­ی سوانح طبیعی و از جمله زمین­لغزش­ها شد.

از جمله بررسی­ها و مطالعات مربوط به زمین­لغزش­ها و پهنه­بندی آنها در کشور، می‌توان به پروژه‌ تشکیل بانک اطلاعاتی زمین­لغزش­های کشور توسط مرکز زمین­لغزش سازمان جنگل­ها، مراتع و آبخیزهای کشور و پروژه‌ی کلان پهنه­بندی زمین­لغزش توسط پژوهشکده­ سوانح طبیعی، وابسته به بنیاد مسکن انقلاب اسلامی اشاره کرد. با این همه، چنان­که باید به این پدیده به ­عنوان یکی از مخاطرات تکنولوژیک محصول احداث سدهای بزرگ توجه نشده است.

پس از جنگ دوم جهانی ژئومورفولوژیست­ها و مهندسان تلاش­هایی جدی درباره­ بررسی مخاطره‌ لغزش در دریاچه­ سدها در سطح جهان، انجام داده‌اند: از بهترین کارهای انجام شده می‌توان به مطالعه­ رابرت شوستر (1986)، با عنوان «رابطه­ی­ سدها و زمین‌لغزش‌ها» اشاره کرد که در آن به بررسی250 سد در سراسر دنیا پرداخته است. ایشان در مطالعه­ خود ابتدا سدها را به ­لحاظ عوامل ایجاد کننده­­ی­ لغزش تقسیم­بندی و مورد بررسی قرار داده و در پایان برای هر گروه راهکار مناسب ارایه داده است.

یلسین در سال 2008 نقشه­ حساسیت زمین­لغزش در حوضه­­ی آردیس ترکیه با سه روش فرایند سلسله مراتبی (AHP)، فاکتور وزنی (Wf) و شاخص آماری (Wi) را تهیه نمود و نتیجه گرفت که برای شناسایی مناطق دارای زمین­لغزش در حوضه­­ی مورد مطالعه، روش AHP بهتر از دو روش دیگر است.

از مطالعات انجام شده درباره­­ی‌ زمین­لغزش در دریاچه­ی سدهای ایران و پهنه­بندی آنها می­توان به موارد ذیل اشاره نمود:

انتظاری و همکاران (1384) ، در مقاله‌ای با عنوان پهنه­بندی خطر زمین­لغزش در محدوده­ حوضه­ سد بالایی سیاه‌بیشه، نقشه­ پهنه­بندی منطقه و قسمت­های مستعد زمین­لغزش را در پنج منطقه نشان دادند.

در پژوهشی دیگر یمانی و همکاران (1386)، با استفاده از مدل LNRF به بررسی پهنه­بندی خطر زمین­لغزش در حوضه­ آبخیز جلیسیان پرداختند و به این نتیجه رسیدند که مدل مذکور کارایی خوبی برای بررسی داده­ها و پهنه­بندی زمین­لغزش در نواحی مرطوب تا نیمه­مرطوب دارد.

یکی دیگر از معدود مطالعات انجام شده درباره­ پدیده­ی لغزش در دریاچه سدهای ایران، مطالعه­ آشتیانی (1387)، است که به بررسی امواج ضربه­ای ناشی از رخداد لغزش در سدها پرداخته و یک مدل آزمایشگاهی کامل از مراحل ایجاد لغزش و امواج ضربه‌ای حاصل از آن را ارایه کرده است.

رمضانی (1388)، در مقاله‌ای با عنوان شناخت عوامل مؤثر زمین­لغزش در حوضه­ی آبخیز سد برنجستانک قایمشهر به این نتیجه رسید که عوامل مهم در ایجاد توده­های لغزشی در حوضه­­ی­ مورد مطالعه، ‌عوامل لیتولوژیکی، وجود بیرون‌زدگی‌های سنگی ‌و تراکم و تکتونیک می­باشد.

بای و همکاران (1389)، در پژوهشی دیگر با عنوان پهنه­بندی خطر زمین­لغزش با استفاده از روش AHP در حوضه­ مادرسو، نتیجه گرفتند که این روش برای پهنه­بندی خطر زمین­لغزش در حوضه­ مود مطالعه، روش بسیار مناسبی است.

سوری و همکاران (1390)، در مقاله­ای با عنوان پهنه­بندی خطر زمین­لغزش در حوضه­­ نوژیان با استفاده از شبکه‌ عصبی مصنوعی، برای پهنه­بندی خطر زمین­لغزش در این حوضه، ساختار نهایی 1-11-9 را به­دست آوردند.

معرفی منطقه مطالعاتی‌

منطقه­ مورد مطالعه با مساحتی حدود 510 کیلومتر مربع دامنه‌های مشرف به دریاچه­ سد دوستی را در بر می‌گیرد. این سایت در 180 کیلومترى شرق مشهد و 75 کیلومترى جنوب سرخس بین ²29 ¢41 °35 تا ²42 ¢55 °35 عرض شمالی و ²53 ¢08 °61 تا ²51 ¢22 °61 طول شرقی قرار دارد. به­لحاظ موقعیت سیاسی ساختار خود سد در شهرستان سرخس و بخش اعظمی از دریاچه­ آن در شهرستان تربت‌جام و بخش صالح‌آباد واقع شده است (شکل 1).

شکل (1) موقعیت منطقه­ مطالعاتی

سد دوستی با همکاری مشترک ایران و ترکمنستان ساخته شده و از نوع خاکی با هسته­ رسی است، ارتفاع آن ۷۸ متر و طول تاج ۶۵۰ متر می‌باشد. در جدول (1) خلاصه‌ای از مشخصات سد بیان شده است.

از نظر ژئومورفولوژی ساختمانی منطقه­ مورد مطالعه جزو سیستم چین­خورده­ی کپه‌داغ بوده و در انتهای جنوب شرقی این رشته کوه و در مرز تلاقی صفحه­ توران و ایران مرکزی واقع شده است. ارتفاعات در این منطقه دارای روند شمال غرب - جنوب شرق می‌باشد که با روند ارتفاعات در کپه­داغ همسو است. میانگین ارتفاع در این منطقه 608 متر و بلندترین و پست‌ترین نقاط آن به­ترتیب 1240 و 382 متر ارتفاع دارند. شکل 2 وضعیت نیمرخ توپوگرافی سد در بخش‌های مختلف را نشان می‌دهد.

بیش از 80 درصد مساحت منطقه شیبی بین 0 تا 2 درصد و 14 درصد شیبی بین 2 تا 4 درصد دارد و تنها 6 درصد مساحت منطقه شیبی بالای 4 درصد دارد.

ریخت‌شناسی منطقه جوان است و توپوگرافی آن، رابطه­ مستقیم با ساختارهای زمین‌شناسی دارد. واحدهای سنگی منطقه­ی مطالعاتی با توجه به ساختمان زمین‌شناسی شامل سازندهای سنگانه (شیل و مارن)، اتامیر (ماسه‌سنگ و شیل)، آبدراز (مارن‌، آهک)، آب‌تلخ (مارن‌ و شیل)، شوریجه (گچ‌ و کنگلومرا)، خانگیران (شیل و ماسه‌سنگ) نهشته‌های کواترنری و رسوبات عهد حاضر می‌باشند. در بخش‌های مرتفع و دامنه­‌های مشرف به دریاچه، برخلاف داده­های نقشه­ی زمین­شناسی موجود منطقه، که بیشتر مواد پوششی این قسمت را سازندهای اصلی ذکر شده در بالا ثبت کرده‌اند، عمدتاً از نوع رسوبات لسی است.

اقلیم منطقه خشک و سرد و متوسط بارندگی سالانه­­ی‌ منطقه ٢٢٦ میلی­متر گزارش شده است (گزارشات شرکت سهامی آب منطقه‌ای خراسان رضوی). جهت وزش باد غالب در منطقه­ی مورد مطالعه عمدتاً از شمال غرب به جنوب شرق بوده و فقط در ماه­های مرداد و شهریور جهت آن شمالی است. از نظر پوشش گیاهی منطقه­ مطالعاتی دارای پوشش مرتعی فقیری است و توان حفاظت از خاک منطقه را ندارد (گزارشات شرکت سهامی آب منطقه‌ای خراسان).

جدول (1) مشخصات دریاچه­ی سد دوستی

مواد و روش­ها 

این تحقیق به ­طور کلی یک تحقیق کاربردی است که در آن از روش توصیفی- تحلیلی، تاریخی و تجربی استفاده شده است. در این تحقیق از مدل رقومی ارتفاع (DEM) نوع ^[1]SRTM و ^[2]ASTER، نقشه‌های زمین­شناسی  1:100000 و 1:250000، تصاویر ماهواره‌ای Earth Google، داده­های رقومی تصاویر سنجنده ETM و IRS مربوط به مارس 2005 و ژولای 2002 و نرم­افزارهای تهیه و تفسیر نقشه استفاده شده است. شایان ذکر این که برای کنترل و گردآوری اطلاعات تکمیلی، عملیات میدانی و آزمایشگاهی و به­ منظور بررسی پیشینه­ تحقیق و روش‌های مختلف مطالعه­ لغزش‌ها از روش کتابخانه‌ای استفاده شده است.

ابتدا محدوده­ مورد مطالعه با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای ذخیره شده از Google Earth و داده­های رقومی تصاویر سنجنده IRS تعیین حدود گردیده و سپس تحلیل شیب، جهت شیب و توپوگرافی منطقه با استفاده از مدل رقومی ارتفاع (DEM)(Srtm Iran) انجام شد. نقشه­ پراکندگی لغزش‌های منطقه با استفاده از نرم­افزار Arc/GIS9.3 از تصاویر ماهواره‌ای Google Earth تهیه و تفسیر شد و سپس به­ منظور تدقیق نقشه­ خروجی پراکندگی لغزش‌های منطقه از داده­های رقومی تصاویر سنجنده IRS مربوط به ژولای 2005 استفاده گردید.

در تحلیل و بررسی وضعیت زمین‌شناسی منطقه متأسفانه نقشه­ی زمین‌شناسی موجود به­ دلیل نقایصی که دارد چندان مفید واقع نشد. لذا پس از تهیه­ نقشه­ گسترش مواد سطحی حساسیت‌پذیر، با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای و عملیات میدانی 7 نمونه رسوب از رسوبات لسی مستعد لغزش برداشت و به آزمایشگاه منتقل گردید. در آزمایشگاه 20 گرم از هر نمونه پس از بین بردن املاح محلول شور توسط آبشویی با آب مقطر و از بین بردن مواد آلی توسط آب اکسیژنه­­ی‌ 30 درصد، مجدداً خشک و توزین شده و بدون آهک­زدایی برای تعیین توزیع اندازه­ی‌ ذرات استفاده شد. زیربخش­های شن خیلی درشت (2-1 میلی­متر)، شن درشت (1-5/. میلی­متر)، شن متوسط (5/.-25/. میلی­متر)، شن ریز (25/.-1/. میلی­متر) و شن خیلی ریز (1/.-05/. میلی­متر) به­وسیله­ی سری الک جدا شدند. با استفاده از روش پیپت (29)، سیلت به سه بخش سیلت درشت (50-20 میکرون)، سیلت متوسط (20-5 میکرون) و سیلت ریز (5-2 میکرون) تقسیم شد. بخش رس (کمتر از 2 میکرون) نیز تفکیک گردید (USDA-NRCS، 1996).

بحث و نتایج

تحلیل و بررسی لغزش­ها و فراوانی آنها در منطقه

قبل از ارایه­ی‌‌ نتایج آماری زمین‌لغزش‌ها، لازم به ذکر است که بررسی‌های صورت گرفته بر روی عکس‌های هوایی (1345) و تصاویر ماهواره‌ایی قدیمی‌تر (ژولای 2002) منطقه­ی مورد مطالعه نشان می‌دهد که دامنه‌ها به­ دلیل شرایط خاص محیطی قبل از ساخت سد، از یک تعادل نسبی برخوردار بوده‌اند و لغزش‌ها و گسیختگی‌های آنچنانی به­جز چند لغزش کوچک و منفرد و دور از هم در آن اتفاق نیفتاده و شرایط کنونی یعنی تشدید ناپایداری دامنه‌ها به ­طور قطع ناشی از ساخت سد است.

لغزش‌های بعد از احداث سد همان­طور که در شکل (2) (سمت راست) مشاهده می‌شود هم در سواحل کم ارتفاع و هم در سواحل مرتفع دریاچه (سمت چپ) رخ داده­اند.

شکل  (2) نمونه­ای از زمین­لغزش‌های سواحل کم ارتفاع (سمت راست) و نمونه­ای از زمین­لغزش‌ چند مرحله‌ای سواحل مرتفع و پرشیب (سمت چپ)

دلیل اصلی وقوع لغزش در سواحل مرتفع، تغییرات سطح اساس آب است که در آن با هر بار بالا یا پایین رفتن سطح آب یک گسیختگی کوچک یا بزرگ اتفاق افتاده و منجر به ایجاد لغزش‌ها و پرتگاه­های پر شیب در این­ گونه سواحل می­شوند. وقوع لغزش و ناپایداری دامنه‌ها منجر به تداوم حرکات دامنه‌ای از نوع ریزش می‌شود (شکل3). در این حالت حتی کوچک­ترین عوامل تحریک­کننده مانند لرزش‌های ناشی از عبور وسایط نقلیه­ سنگین و نیمه‌سنگین در امتداد جاده­ مرزی، ریزش‌های جدیدی را به­ همراه دارد.

شکل (3) نمونه­ای از زمین­لغزش همراه با واریزه در سواحل دریاچه­ی سد دوستی

تحلیل فراوانی لغزش‌ها

لغزش‌ها بر اساس مساحت در هفت‌ پهنه تقسیم شده‌اند که خلاصه­ی‌­ آن در جدول (2) نشان داده شده است. بیشترین فراوانی زمین‌لغزش‌ها در پهنه­ی‌­ لغزشی اول (92%) و کمترین فراوانی آنها در پهنه­ لغزشی هشتم (2%) قرار دارند. به ­لحاظ مساحت به ترتیب بیشترین مساحت مربوط به پهنه­ی هفتم (5/18%)، وکمترین آن به پهنه­ی‌­ اول (3%) اختصاص دارد.

تعداد 252 زمین­لغزش به مساحت کلی 8/122هکتار (23/1کیلومترمربع) شناسایی و ثبت شده است که حجم رسوب تولید شده توسط این زمین­لغزش‌ها با توجه به عمق متوسط (7متر) رسوبات مستعد لغزش، حدود 8595433 مترمکعب (59/8 کیلومترمکعب) تخمین زده می‌شود. با در نظر گرفتن جرم حجمی متوسط 65/2 گرم بر سانتی‌متر مکعب، جرم این رسوبات 22777897 تن است. مساحت بزرگ‌ترین و کوچک‌ترین زمین­‌لغزش به ‌ترتیب حدود 111765 و 6/13 مترمربع و میانگین مساحت زمین‌لغزش‌ها 5014 مترمربع برآورد شد. 5/64 درصد لغزش‌های منطقه در ارتفاع بین 445 تا 480 متر و از نظر شیب 98 درصد لغزش‌های منطقه در شیبی بین 0 تا 2 درصد اتفاق افتاده که خود بیانگر نقش مستقیم دریاچه­ سد است حدود 50 درصد لغزش‌ها در دامنه‌های شمالی و شمال غربی رخ داده که علاوه بر نقش رسوبات سطحی، توجیه­کننده­­ی‌ جهت وزش باد و امواج حاصل از آن در برخورد به سواحل مذکور است (شکل  4).

شکل (4) پراکنش لغزش­های جدید در سواحل دریاچه­ سد دوستی

جدول (2) خصوصیات پهنه‌های لغزشی

منبع: محاسبات نگارندگان

عوامل زیادی در ناپایداری دامنه­ها و وقوع زمین­لغزش نقش دارند که دارای کنش و واکنش پیچیده­ای هستند. به­طور کلی حساسیت دامنه‌ها به لغزش وابسته به ویژگی‌های سنگ‌شناسی، ساختمان زمین­‌شناسی، نوع خاک و مواد سطحی، شرایط اقلیمی، شرایط آب­شناختی، پوشش گیاهی، نوع کاربری اراضی و عملکرد انسان است.

مهم‌ترین عامل زمینه‌ساز لغزش در منطقه مورد مطالعه، ساختار زمین‌شناسی بوده و پس از آن امواج و تغییرات سطح آب دریاچه، فقر پوشش گیاهی، فعالیت موجودات حفار، فعالیت‌های انسانی و بارندگی‌های سنگین در منطقه در ایجاد لغزش‌ها تأثیر دارند. تغییرات سطح اساس آب دریاچه قطعاً نقش سرنوشت‌ساز و مهمی در شروع لغزش‌ها داشته و مهم­ترین عامل ماشه­ای است که در ادامه­ بحث به آن پرداخته خواهد شد.

نتایج تعیین اندازه­ی ذرات رسوبات حاصل از لغزش، نشان مـی‌دهد که بیش از 80 درصد ذرات تشکیل ‌دهنده­ی نمونه‌ها از شن خیلی ریز و سیلت درشت تشکیل شده­اند (شکل 5). بادرفتی بودن و غالب بودن جزء سیلت، دو ویژگی اصلی رسوبات لسی است (پای، 1995). با توجه به این توزیع اندازه­ ذرات و شواهد رسوب شناسی، این مواد از نوع لس تشخیص داده شد. این رسوبات بـه ­دلیل ویژگی­های فـیزیکی و شیمیایی، رسوب­زایی و فرسایش­پذیری زیادی دارند. رسوبات لسی، معمولاً بیش از 50 درصد سیلت دارند. وجود مقدار زیاد سیلت در خاک و رسوبات باعث افزایش حساسیت آنها به فرسایش می‌شود. یکی از عوامل اصلی تخریب اراضی لسی، فرسایش زیاد است. مقدار فرسایش در رسوبات لسی در چین تا 100 تن در هکتار در سال برآورد شده است (چن^[3] و همکاران، 2003). رسوبات لسی همانگونه که شارما^[4] (1986: 189) اشاره می‌نماید از چهار منشأ شستشوی مجاور یخچالی، رسوبات رودخانه‌ای سیلابی دشت­ها، هوازدگی سنگ­ها در اقلیم خشک و ماسه‌های بیابانی فراهم می‌آید. در این منطقه رسوبات مذکور ابتدا به­وسیله­ی­ رودخانه­ی هریرود در محل برجای گذاشته شده و سپس به ­وسیله­ی بادهای شمال‌شرقی به منطقه­ی مرتفع‌تر حمل شده است.

ویژگی­های زمین­شناسی بیان شده در بالا می­تواند به­عنوان یک عامل زمینه­ساز و اصلی شرایط را برای عوامل آغازگر و ماشه­ای به­خوبی فراهم کند و با کوچک­ترین تحریک موجب بروز حرکات دامنه­ای گردد.

شکل (5) نمودار نیمه‌لگاریتمی توزیع اندازه­ ذرات رسوبات لسی در محدوده­ سد دوستی

تغییرات سطح آب موجب خیس شدن خاک، سنگینی و روان شدن و نهایتاً حرکت آن می‌شود، زیربری زمانی رخ می‌دهد که امواج باعث وارد آوردن نیرو به دیواره و فرسایش آن می‌شود، در واقع عامل اصلی شروع حرکات توده‌ا‌‌ی، تغییر سطح اساس آب دریاچه (بالا و پایین رفتن آن) به­‌ ویژه بالا آمدن سطح آب (به­خصوص اسفند و فروردین ماه) است. تغییرات سطح اساس آب با انجام عمل زیربری در پای دامنه­ها منجر به بروز لغزش شده است؛ بدین صورت که با اولین زیربری، دامنه­ی‌­ مستعد لغزش تحریک شده و ضریب اطمینان (Fs) به پایین‌تر از یک رسیده و ناپایداری به ­وجود می‌آید. قبل از بروز لغزش ابتدا ترک‌هایی به صورت عمود در شیب دامنه پدیدار شده، (شکل 6) سپس این ترک‌ها به ‌سرعت بزرگ‌تر و عمیق‌تر شده و گسیختگی نهایی اتفاق می­افتد. تحقیقات جعفری (1386)، در حوضه­ی بدرانلو خراسان شمالی گواه این مسأله است. در این تحقیق مشخص شد حدود 98 درصد واحدهای دارای حرکات توده­ای در فاصله­ی صفر تا 300 متری از آبراهه­ها و جوی­های آب دیده می­شوند.

شکل (6) ترک‌های ایجاد شده قبل از گسیختگی

باد به ­‌عنوان یک عنصر اقلیمی در زمین­‌لغزش‌های دریاچه­ی سد دوستی، تأثیر ثانویه و تشدید کننده دارد؛ به­ طوری که وقتی باد در سطح آب دریاچه می­‌وزد ایجاد موج می‌کند و وقتی این امواج به ساحل دریاچه می‌رسند باعث تشدید تأثیر زیربری رودخانه بر روی دامنه­ها می­شود.

بررسی خصوصیات مختلف باد منطقه شامل جهت و سرعت وزش بادهای غالب و باد آرام نشان می‌دهد که پیشینه­ی تعداد، سرعت و شدت باد در منطقه از سمت شمال و شمال غرب است (شکل7)، و از سوی‌ دیگر، بزرگ‌ترین و بیشترین لغزش‌ها (حدود 50 درصد)، در دامنه‌های رو به باد اتفاق افتاده که این وضعیت نشان دهنده­ی تأثیر به­سازی عامل باد در ایجاد موج و سپس وقوع لغزش‌های منطقه است.

شکل (7) نمودار درصد تعداد لغزش­ها در جهات مختلف

یکی دیگر از عوامل تأثیرگذار در بروز لغزش در منطقه، فعالیت موجودات حفار بر روی دامنه­های مشرف به دریاچه است. بیشتر این موجودات موش‌های صحرایی هستند که به­‌ دلیل ویژگی ذاتی علاقه‌مند به حفر زمین هستند و نرم بودن خاک منطقه، زمینه‌ساز فعالیت گسترده‌‌ی آنها شده است (شکل 8). حفره‌های به جا مانده از فعالیت این موجودات پس از هر بارندگی پر از آب شده و رطوبت را به داخل خاک منتقل می‌کنند که باعث کاهش مقاومت برشی خاک و سپس بروز لغزش می‌شود. ‌شریعت جعفری (1382)، نیز در کتاب خود به این عامل به­عنوان تشدیدکننده­ی لغزش اشاره کرده است.

شکل (8) سوراخ‌های حاصل از فعالیت موجودات

اثر پوشش گیاهی در پایداری دامنه‌ها به شرایط محلی، عمق خاک، شیب دامنه، نوع گیاه، وضعیت خرد شدگی سنگ‌ها و آب و هوا بستگی دارد. پوشش گیاهی بسته به­ویژگی‌هایی که دارد می‌تواند هم عامل پایداری و هم محرک ناپایداری باشد. ولی در بیشتر مواقع عامل پایداری دامنه‌ها است

پوشش گیاهی منطقه مرتعی است. متوسط بارندگی سالانه‌ی پایین و توزیع نامناسب آن در طول سال، باعث فقر پوشش گیاهی منطقه شده است؛ (شکل9) که این ویژگی خود، یکی از عوامل طبیعی عمده‌ی بروز لغزش‌ها به­شمار می‌رود. نتایج به­دست آمده از مطالعه­ی جعفری (1386)، در حوضه­ی چناران که در آن 69 درصد از حرکات توده­ای شناسایی شده در نواحی با شاخص تراکم پوشش گیاهی خیلی کم تا متوسط صورت گرفته، گواه بر این مسأله است.

شکل (9) میزان فقر پوشش گیاهی

  در منطقه­ مورد مطالعه فعالیت­های انسانی مانند ساخت سد، چرای بیش از حد مراتع و از بین بردن پوشش گیاهی و انجام فعالیت کشاورزی در دامنه­های مشرف به دریاچه­ سد در بروز لغزش‌های منطقه نقش مهمی دارند؛ خصوصاً ساخت و آبگیری سد که می‌توان گفت عامل اصلی بروز حرکات دامنه است (شکل 10). مطالعه­ رابرت شوستر^[5] (1986)، در مورد نقش احداث سدها در وقوع لغزش (بر روی 250 سد در سراسر دنیا) مؤید نقش مهم احداث سد در وقوع لغزش‌ها است.

با عنایت به مواردی که ذکر شد، می­توان پیش­بینی نمود که در در آینده گسترش محدوده لغزش زیاد خواهد بود (شکل 11).

شکل(10) فعالیت انسانی در فرسایش

شکل (11) میزان گسترش لغزش‌ها در آینده

نتیجه­گیری

بررسی­های انجام شده بر روی حجم رسوب حاصل از وقوع 252 لغزش به مساحت 27/1 کیلومترمربع در منطقه نشان می‌دهد این لغزش‌ها با عمق متوسط 7 متر، تاکنون حدود 8/8 کیلومتر مکعب رسوب وارد دریاچه­ سد کرده و از ظرفیت آبگیری آن کاسته‌اند. این مواد تنها در سال‌های اولیه­ بهره‌‌برداری، لایه‌ای به ضخامت حدود 25 سانتی­متر در کف دریاچه ایجاد کرده‌اند، که در صورت عدم کنترل لغزش‌ها در آینده نیز ادامه خواهد داشت.

همان‌طور که گفته شد یکی از اهداف احداث سد دوستی تأمین بخش عظیمی از آب شرب شهر مقدس مشهد می­باشد. نمونه­های خاک برداشت شده از منطقه به ­طور میانگین، حدود 5/8 درصد گچ و 5/17 درصد آهک دارند، که بعد از هر لغزش وارد آب دریاچه شده و بر کیفیت آب تأثیر می‌گذارد. میزان آهک و گچ موجود در آب و به‌ ویژه گچ نقش به سزایی در کاهش کیفیت آب دارد. هر چه این میزان بیشتر باشد کیفیت آب پایین‌تر و باعث گرفتگی لوله­های انتقال آب می­شود و هزینه‌های هنگفتی را برای تصفیه­ آب و رسوب‌زدایی لوله­ها به­ بار می­آورد. همچنین گل‌آلودگی آب در اثر رسوبات حاصل از لغزش‌ها هزینه­ تصفیه آب را نیز افزایش می‌دهد.

یکی دیگر از اثرات لغزش‌ها بر منطقه تغییر مورفولوژی دامنه‌ها و ایجاد شیب‌های عمودی پرتگاهی است. به­عنوان نمونه پرتگاه ایجاد شده توسط لغزش در شکل (12) حدود 13 متر ارتفاع دارد. مطابق جدول (3) بررسی­های انجام شده بر روی تصاویر ماهواره‌ای و رسم و محاسبه طول شیب‌های عمودی (پرتگاه) توسط نرم­افزار ArcGIS به شناسایی 225 پرتگاه با طول معادل 46826 متر و میانگین طول 208 متر انجامید.

حدود 40 کیلومتر جاده­ آسفالته در منطقه­ مورد مطالعه وجود دارد که نزدیک به 15 کیلومتر آن بعد از آبگیری به زیر آب رفته و جاده­ آسفالتی جایگزین در ارتفاع بالاتر در دامنه‌های مشرف به دریاچه احداث شده است؛ اما آبگیری سد و وقوع لغزش در دامنه­های مشرف به دریاچه مجدداً جاده را تحت تأثیر قرار داده و در بعضی موارد موجب نشست جاده، ایجاد ترک­ها و تخریب جزیی آن شده است.

با توجه به ­وجود بازارچه­ی مرزی سرخس و همچنین رونق فعالیت کشاورزی در پایین ­دست سد، تردد ماشین­های سنگین ترانزیتی و ماشین‌های حامل محصولات کشاورزی بخش عمده‌ای از بار ترافیکی این جاده را به­خود اختصاص می‌دهد. اگرچه جاده قبلاً تحت تأثیر وقوع لغزش­ها بوده است، اما تردد ماشین­های سنگین می‌تواند موجب تسریع وقوع لغزش‌ها باشد. ایجاد منطقه­ی پرخطر برای عبور مرور از دیگر خطرات زمین‌لغزش‌ها است.

با توجه شرایط ذکر شده در بالا می‌توان نتیجه گرفت که تعداد و مساحت لغزش‌ها در منطقه روزبه‌روز در حال افزایش و گسترش می‌باشند و این روند در آینده نیز ادامه خواهد داشت. بالاترین ارتفاعی که لغزش در آن اتفاق افتاده ارتفاع 540 متری از سطح دریا است و اگر گسترش نهایی لغزش­های منطقه در آینده را تا این ارتفاع فرض کنیم، مساحت لغزش‌های منطقه در آینده 20750356 مترمربع خواهد بود که باعث ورود 145252492 مترمکعب (145کیلومتر مکعب) رسوب به سد خواهد شد و حدود 3 متر رسوب در کف دریاچه­ سد ایجاد خواهد کرد. نقشه­ی­ سطح گسترش لغزش‌ها در ذیل آمده است.