عنوان

تحلیل دینامیکی مخاطرات ژئومورفولوژیکی در محیط‌های مخروط افکنه ای فعال، مطالعه موردی: مخروط افکنه ی لیلان، شمال غرب ایران

پ۲۷۳۱۳

per

تحلیل دینامیکی مخاطرات ژئومورفولوژیکی در محیط‌های مخروط افکنه ای فعال، مطالعه موردی: مخروط افکنه ی لیلان، شمال غرب ایران

سمیه معزز

برنامه ریزی و علوم محیطی

۱۴۰۱

۱۳۲ص.

سی دی

دکتری

ژئومورفولوژی

۱۴۰۱/۰۶/۲۰

مخروط افکنه ها از دیرباز به دلیل داشتن شرایط مناسب جهت توسعه، مورد توجه انسان‌ها بوده‌اند. اما استفاده بیش ‌از حد از ظرفیت این مناطق با مشکلات طبیعی و انسانی متعددی همراه بوده است. مخاطرات ژئومورفیک از قبیل سیل، جریان‌های آواری و روانگرایی از جمله مخاطراتی هستند که مخروط افکنه های فعال با آن درگیر می‌باشند. بنابراین پژوهش حاضر تلاش کرده است سه مخاطره سیل، جریان آواری و روانگرایی در مخروط افکنه¬ی لیلان واقع در شمال غرب ایران را مورد بررسی قرار دهد. برای این منظور ابتدا جهت تشخیص مهم‌ترین مخاطره منطقه مورد مطالعه و تعیین اهمیت عوامل آلوژنیک و اتوژنیک مؤثر در مخروط افکنه با استفاده از مدل شاخص آنتروپی شانون به وزن دهی فاکتورهای آلوژنیک و اتوژنیک پرداخته شد. نتایج وزن دهی عوامل نشان داد که عوامل آلوژنیک از قبیل بارش، شبکه زهکشی و تغییرات دبی و رسوب با کسب بیشترین ضریب اهمیت نقش مهمی در وقوع مخاطرات ژئومورفولوژیکی در سطح منطقه دارند.در گام دوم تحقیق جهت بررسی مخاطره سیلاب بر رودخانه لیلان چای به طول 4/15 کیلومتر از مدل هیدرولیکی HEC-RAS استفاده گردید. جهت شبیه‌سازی جریان رودخانه و تهیه نقشه پهنه‌های سیلابی برای دبی‌های با دوره‌های بازگشت 2، 5، 10، 25، 50، 100، 200 و 500 ساله از آمار دبی ایستگاه‌ هیدرومتری شیرین کند استفاده شده و دبی‌های پیک برای دوره‌های بازگشت مختلف پیش‌بینی شدند. به منظور هم‌پوشانی نقشه‌های پهنه‌های سیلابی با کاربری‌های منطقه از تصویر ماهواره‌ای لندست 8 سنجنده OLI جهت تهیه نقشه کاربری منطقه استفاده شده و نقشه کاربری با استفاده از روش طبقه‌بندی نظارت‌شده و الگوریتم حداکثر احتمال در نرم‌افزار ENVI تهیه گردید. نتایج هم‌پوشانی نقشه‌های پهنه‌های سیلابی با کاربری اراضی نشان داد که در صورت وقوع سیلاب با دبی پیش‌بینی شده برای دوره‌های بازگشت 2 و 5 ساله خطری زمین‌های کشاورزی و مناطق مسکونی حاشیه رودخانه را تهدید نمی‌کند. اما در دوره‌های بازگشت 10 سال و بالاتر شاهد سیل گرفتگی زمین‌های کشاورزی و مناطق مسکونی اطراف لیلان چای هستیم. در دوره بازگشت 25 ساله 2/120 هکتار از زمین‌های کشاورزی و حدود 1/9 هکتار از مناطق مسکونی واقع در حاشیه رودخانه لیلان چای تحت تأثیر خطر سیل گرفتگی قرار دارند.در گام بعدی تحقیق تلاش شد تا با استفاده از معیارهای مؤثر در وقوع خطر جریان آواری، نقشه پهنه¬بندی پتانسیل خطر وقوع این مخاطره در حوضه آبریز لیلان چای تهیه شود. به همین منظور از 10 معیار مؤثر در وقوع این مخاطره شامل شیب، جهت شیب، طبقات ارتفاعی، کاربری اراضی، لیتولوژی، بارش، فاصله از گسل، تراکم آبراهه، فاصله از آبراهه و فاصله از جاده جهت تهیه نقشه پهنه‌بندی استفاده گردید. در ادامه از روش تصمیم¬گیری چند معیاره SAW و مدل فازی جهت تعیین وزن و اهمیت معیارها در وقوع جریان آواری استفاده گردید. نتایج وزن¬دهی معیارها با روش SAW نشان داد که سه معیار لیتولوژی، شیب و بارش به ترتیب با وزن 260/0، 211/0 و 190/0 نقش مهمی در وقوع جریان آواری در منطقه مورد مطالعه دارند. نتایج این بخش از تحقیق نشان داد که حدود 117 کیلومترمربع (16 درصد مساحت) از حوضه آبریز لیلان چای در طبقه خطر زیاد و خیلی زیاد از نظر وقوع جریان آواری قرار دارد. این مناطق بیشتر ارتفاعات بالا، شیب‌های زیاد و دامنه‌های شمالی و غربی را شامل می‌شوند.در ادامه جهت تهیه نقشه خطر وقوع روانگرایی در سطح مخروط افکنه لیلان از مدل ترکیبی FUZZY-VIKOR استفاده شد. پارامترهای مورد استفاده در این بخش از تحقیق عبارت بودند از: شیب، عمق آب زیرزمینی، خاک و لرزه خیزی. نتایج وزن¬دهی معیارها با روش VIKOR نشان داد که دو معیار خاک و عمق آب زیرزمینی به ترتیب با وزن 442/0، 236/0 بیشترین ضریب اهمیت را کسب کرده‌اند که نشان‌دهنده اهمیت این پارامترها در خطر وقوع روانگرایی در سطح منطقه می‌باشد. نقشه نهایی با هم‌پوشانی لایه‌ها و ضرب وزن نهایی معیارها در هر لایه در 5 طبقه تهیه شد. نتایج بررسی مساحت هر یک از طبقات خطر نشان داد که 28/0 درصد از مساحت منطقه در طبقه خیلی زیاد و 70 درصد نیز در طبقه زیاد از نظر خطر وقوع روانگرایی قرار دارد. به‌طور عمده مناطق با پتانسیل خطر بالا در قسمت‌های پایین‌دست منطقه قرار دارند. این مناطق از نظر عمق آب زیرزمینی، بافت خاک و شیب مستعد وقوع خطر روانگرایی می‌باشند.در گام بعدی تحقیق کیفیت آب‌های زیرزمینی منطقه با استفاده از روش‌های درون‌یابی زمین‌آمار مورد بررسی قرار گرفتند. به همین منظور نقشه‌های درون‌یابی برای پارامترهای کیفی از قبیل قابلیت هدایت الکتریکی (EC) و کل مواد جامد محلول در آب (TDS) تهیه شدند. نتایج نشان داد که نقشه های توزیع مکانی مقادیر کیفی هر دو پارامتر شبیه هم بوده و تمرکز مقادیر حداکثر پارامترهای کیفی در قسمت شمال شرقی منطقه بوده است. همچنین نتایج نشان داد که روند تغییرات مقادیر پارامترها در طول دوره آماری مورد مطالعه صعودی بوده که بیانگر وضعیت نامطلوب آب های زیرزمینی منطقه می‌باشد.در گام نهایی نقشه‌های پهنه‌بندی سیل، روانگرایی و تغییرات کیفی آب‌های زیرزمینی با یکدیگر ترکیب ‌شده و نقشه نهایی پهنه‌بندی مخاطرات ژئومورفیک در سطح مخروط افکنه تهیه شد. نقشه نهایی نشان داد که مجاورت رودخانه لیلان چای در کل سطح مخروط افکنه از پتانسیل خطر زیادی برخوردار می‌باشد. لذا این مسئله توجه جدی مدیران منطقه جهت مدیریت این رودخانه به منظور جلوگیری از وقوع مخاطرات ژئومورفیک به‌ویژه سیلاب را نشان می‌دهد

AbstractAlluvial fans have been of interest to humans for a long time due to having suitable conditions for development. But excessive use of the capacity of these areas has been associated with many natural and human problems. Geomorphic hazards such as floods, debris flows, and liquefaction are among the hazards that active alluvial fan are involved with. Therefore, the current research has tried to investigate the three hazards of flood, debris flow and liquefaction in the Leilan alluvial fan located in the northwest of Iran. For this purpose, in order to identify the most important hazard in the study area and to determine the importance of allogenic and autogenic effective factors in the alluvial fan, weighting of allogenic and autogenic factors was done using the Shannon entropy index model. The results of factor weighting showed that the allogeneic factors such as precipitation, river and changes in discharge and sediment with the highest importance factor have an important role in the occurrence of geomorphological hazards in the region. In the second step of the research, HEC-RAS hydraulic model was used to investigate the flooding hazarad on the Leilan Chai River with 15.4 km long. In order to simulate the flow of the river and prepare a map of flood zones for discharges with return periods of 2, 5, 10, 25, 50, 100, 200 and 500 years, the discharge statistics of the Shirin Kand hydrometric station were used and the peak discharges were predicted for different return periods. In order to overlaying the maps of flood plains with land uses of region, the Landsat 8 satellite image of the OLI sensor was used to prepare the land use map of the area, and the land use map was prepared using the supervised classification method and the maximum likelihood algorithm in ENVI software. The results of overlapping maps of flood zones with land use showed that in the event of a flood with the predicted discharge for the return periods of 2 and 5 years, there is no danger to agricultural lands and residential areas along the river. But in return periods of 10 years and above, we see the flooding of agricultural lands and residential areas around the Leilan Chai. In the 25-year return period, 120.2 hectares of agricultural land and about 9.1 hectares of residential areas located on the banks of the Leilan Chai River are affected by the hazarad of flooding.In the next step of the research, an attempt was made to use effective criteria in the occurrence of debris flow risk, prepare a zoning map of the potential risk of this hazard in the Leilan Chai basin. For this purpose, 10 effective criteria in the occurrence of this hazard including slope, aspect, elevation classes, land use, lithology, precipitation, distance to the fault, river density, distance to the river and distance to the road were used to prepare the zoning map. In the following, SAW multi-criteria decision-making method and fuzzy model were used to determine the weight and importance of criteria in the occurrence of debris flows. The results of weighting criteria by SAW method indicated that the three criteria of lithology, slope and precipitation with weights of 0.260, 0.211 and 0.190 respectively have an important role in the occurrence of debris flows in the study area. The results of this part of the research showed that about 117 square kilometers (16% of the area) of the Lilan Chai catchment area is in the high and very high risk category in terms of the occurrence of debris flows. These areas mostly include high altitudes, high slopes and northern and western aspects.The FUZZY-VIKOR hybrid model was used to prepare a liquefaction risk map on the surface of the Leilan Alluvial fan. The parameters used in this part of the research were: slope, depth of underground water, soil and seismicity. The results of weighting criteria by VIKOR method showed that the two criteria of soil and depth of underground water got the highest importance coefficient with weights of 0.442 and 0.236 respectively, which shows the importance of these parameters in the risk of liquefaction. It is at the regional level. The final map was prepared by overlaying the layers and multiplying the final weight of the criteria in each layer in 5 class. The results of examining the area of each risk class showed that 0.28% of the area is in the very high class and 70% is in the high class in terms of the risk of liquefaction. Mainly, the areas with high risk potential are located in the downstream parts of the region. These areas are susceptible to the risk of liquefaction in terms of groundwater depth, soil texture and slope. In the final step of the research, the quality of underground water in the region was investigated using geostatistical interpolation methods. For this purpose, interpolation maps were prepared for qualitative parameters such as electrical conductivity (EC) and total dissolved solids (TDS). The results showed that the spatial distribution maps of the qualitative values of both parameters were similar and the concentration of the maximum values of the qualitative parameters was in the northeastern part of the region. Also, the results showed that the trend of changes in the parameter values during the statistical period of the study was upward, which indicates the unfavorable condition of the underground water in the region.In the final step, flood zoning maps, liquefaction and quality changes of underground water were combined together and the final geomorphic hazard zoning map was prepared on the level of the alluvial fan. The final map showed that the vicinity of the Lilan Chai River in the entire surface of alluvial fan has a high risk potential. Therefore, this problem shows the serious attention of the regional managers to the management of this river in order to prevent the occurrence of geomorphic hazards, especially floods.

Dynamic Analysis of Geomorphological Hazards in Active Alluvial fan environments, Case study: Leilan Alluvial fan, North West of Iran

‏معزز،

سمیه

تهيه کننده

مختاری،

رضائی مقدم،

داود

محمدحسین

استاد راهنما

استاد مشاور

‏تبریز