جغرافیا و مخاطرات محیطی

کشور ایران در یکی از مناطق مهم لرزه خیز دنیا واقع شده و تاکنون شاهد وقوع زمین لرزه های شدیدی بوده است. وقوع زمین لرزه با خطراتی برای زندگی بشر همراه است که از جمله خطرهای ناشی از آن، خطرهای ژئوتکنیکی است. یکی از خطرهای ژئوتکنیکی مهم، پدیده روانگرایی می باشد. روانگرایی خاک، دلیل بسیاری از خرابی های ناشی از زلزله است. بروز پدیده روانگرایی در حین زلزله می تواند خسارات زیادی به شریان های حیاتی، کج شدن و فرو رفتن سازه های روزمینی و بالا آمدن سازه های سبک مدفون در خاک (مثل لوله ها) و پر شدن چاه های آب گردد. منطقه مورد مطالعه (شهراردبیل) بر روی یک دشت رسوبی با مواد سست آبرفتی استقرار یافته و در طول تاریخ، شاهد وقوع زلزله های متعددی بوده است؛ از این رو می تواند مستعد وقوع روانگرایی باشد. در این تحقیق، روش اندازه گیری سرعت موج برشی (VS) جهت ارزیابی پتانسیل روانگرایی خاک های شهر اردبیل مورد استفاده قرارگرفته است. نتایج به دست آمده از این مطالعات برای شرایط سیمانی، نشان می دهد بخش هایی از منطقه (1 و 2) شهرداری، با خطر زیاد روانگرایی مواجهه اند و در شرایط بدون سمنتاسیون، بخش هایی از مناطق 1 و 4، با خطر خیلی زیاد به جهت احتمال وقوع روانگرایی همراه هستند.

ه منظور مطالعه سازوکار همدیدی و دینامیکی بارش های سنگین برف در حاشیه جنوب غربی دریای کاسپین ، برای دوره آماری 50 ساله (2012-1963) مجموعاً 80 روز همراه با بارش سنگین برف در 36 موج بارش شناسایی گردید. نتایج نشان می دهد، بارش های فوق، ماحصل شکل گیری دو الگوی مجزای واچرخندهای سطحی با منشأ قاره ای و اقیانوسی به تنهایی و یا به صورت جفت شده با چرخندهای عرض های پایین تر که حامل شارهای گرما و رطوبت هستند، می باشند که در ترازهای میانی وردسپهر با حرکت مداری امواج غربی همراهی می کنند. شدت عملکرد براساس عواملی مانند محل شکل گیری، استقرار و نحوه گسترش توده هوا در سطح زمین، تقویت یا کاهش فشار مراکز چرخندی و واچرخندی، تغییرات پراسنج های دینامیکی (نظیر تاوایی، سرعت قائم، همگرایی) ناشی از واداشت کوهساری و عوامل ترمودینامیکی حاصل از استقرار و عبور از روی منابع آبی ( واداشت شارهای سطحی)در طول فعالیت سامانه ها و تغییرات میدان باد به ویژه سرعت عبور امواج غربی در وردسپهر میانی ، مرتبط دانست. برش قائم میدان باد نشان دهنده شکل گیری منطقه همگرایی در حد واصل دره شاهرود تا شمال دره منجیل و محل دلتای سفیدرود در لایه های زیرین وردسپهر است.

مطالعه سیستم های رودخانه ای در ارتباط با جنبه های مختلف محیط طبیعی شامل هیدرولوژی، هیدرولیک، فرآیندهای فرسایش و رسوب گذاری و همچنین شکل کانال های رودخانه ای است. برای درک صحیح از شرایط طبیعی رودخانه، استفاده از مدل های مفهومی و پردازش تئوری، یک ضرورت محسوب می شود. در این تحقیق مدل هیدرولیکی HEC-RAS از طریق الحاقیه HEC-Geo-Ras جهت بررسی خصوصیات هندسی و هیدرولیکی رودخانه خرتوت واقع در استان خراسان شمالی مورد استفاده قرار گرفت. پس از اجرای مدل، تجزیه و تحلیل نتایج خروجی از مدل برای دبی با دوره بازگشت 25 ساله، برای 25 بازه که 10 بازه آن محل تلاقی گسل ها و 15 بازه محل اتصال شاخه های فرعی به رودخانه اصلی بوده، انجام شده است. بهترین معادله از روابط رگرسیونی که دارای کمترین خطای استاندارد و ضریب تشخیص بالاتر بود، انتخاب گردید. از طرفی جهت بررسی تأثیر فعالیت های تکتونیکی بر مشخصات هندسی و هیدرولیکی رودخانه، از تحلیل مورفومتری و شاخص نسبت پهنای کف دره به ارتفاع آن (Vf) استفاده شده که این شاخص فعالیت های تکتونیکی را در 4 طبقه، فعالیت کم، متوسط، زیاد و خیلی زیاد نشان می دهد. در برخی مقاطع وجود گسل ها سبب افزایش عمق، عرض، شیب و شعاع هیدرولیکی و در بعضی مقاطع سبب کاهش این پارامترها شده است. نتایج نشان می د هد که فعالیت تکتونیکی در طول بازه سبب فروافتادگی یا برخاستگی کف بستر رودخانه می شود که تأثیر بسزایی در تغییر وضعیت ژئومتری رودخانه دارد.

تأمین پدافند غیر عامل شهر در شرایط پیش از بحران از مهم ترین وظایف برنامه ریزان و طراحان شهری است. در بررسی پدافند غیر عامل، عوامل و عناصر متعددی مانند کاربری اراضی، شبکه دسترسی، تراکم و... تأثیرگذارند که به وسیله آن ها می توان پهنه های آسیب پذیر شهر در شرایط بحرانی را تشخیص داد. هدف اصلی این پژوهش، شناسایی پهنه های آسیب پذیر پدافند غیر عامل در یک تحلیل چند معیاری و ارائه پیشنهاد های کاهش دامنه آسیب پذیری پدافند غیر عامل در شهرک شهید باهنر مشهد می باشد. بدین منظور پژوهش حاضر با رویکردی توصیفی – تحلیلی و با بررسی و تحلیل ادبیات موضوع گسترده پدافند غیر عامل به ارائه چارچوب نظری پژوهش پرداخته است و پس از تهیه نقشه های تحلیلی توسط نرم افزارهای (GIS) و (Space Syntax)، در ادامه با استفاده از روش های تحلیلی کیفی (Delphi) و (AHP) به تحلیل و اولویت دهی پهنه های آسیب پذیر پدافند غیر عامل اقدام نموده، و در انتها توسط روش تحلیل گر همپوشانی وزن دار (Weighted Overlay) به شناسایی پهنه های آسیب پذیر بافت شهرک شهید باهنر مشهد اقدام نموده است. یافته های این پژوهش نشان می دهد که از میان شاخص های قابل بررسی، سه شاخص معابر شریانی درجه یک، مراکز امدادی و مخازن آب بیشترین و شاخص های تراکم جمعیتی کم و بافت مرمتی کم ترین اهمیت را در فرایند شناسایی پهنه های آسیب پذیر داشته اند. از نتایج مهم این پژوهش می توان به تاثیر نبود دسترسی های جمع و پخش کننده پیرامونی بر آسیب پذیری محدوده و مشخص شدن میزان درصد پهنه های آسیب پذیر محدوده در سه طبقه حیاتی، حساس و مهم اشاره کرد.

در این مطالعه، با استفاده از داده های ساعتی و روزانه عناصر آلاینده، شامل مونو اکسید ازت، دی اکسید ازت، اکسیدهای ازت، مونو اکسید کربن، دی اکسید گوگرد، ریزگردها و ازن در سال های 1385 و 1386 و همچنین نقشه های تولیدی پایگاه اطلاعاتی NCEP/NCAR، جنبه های سینوپتیک و دینامیک تشکیل و تشدید آلودگی هوا در شهر کرمانشاه مورد مطالعه قرار گرفت. برای تعیین وضعیت جوی در طول دوره های آلودگی هوا از نقشه های سینوپتیکی سطح زمین و سطوح ژئوپتانسیل 850، 700 و 500 هکتوپاسکال و همچنین برای تعیین شدت وارونگی و پایداری هوا از نمودارهای ترمودینامیکی (اسکیوتی) در استفاده گردید. نتایج نشان داد که تمام انواع آلودگی های هوای کرمانشاه در این دوره را می توان در قالب سه الگوی مشخص ارائه نمود. الگوی نوع اول (A) زمانی شکل می گیرد که پرفشارهای دینامیک اروپایی در دوره سرد سال با پرفشار کوچک قفقاز ادغام شده و تا منطقه زاگرس جنوبی نفوذ می کنند. این وضعیت سبب پایداری هوا و کاهش ارتفاع لایه وارونگی دما شده و شدیدترین آلودگی های هوا را موجب می شود. در الگوی نوع دوم (B)، پرفشارهای آسیائی و سیبری که ناشی از سرمایش سطح زمین در دوره سرد سال هستند، با نفوذ به ایران از سمت شمال شرق و گسترش تا ارتفاعات زاگرس، شرایط را برای تقویت پایداری هوا در کرمانشاه فراهم می کنند. در الگوی نوع سوم (C) آلودگی های که می توان آن را آلودگی ذرات معلق نیز نامید با استقرار فرود مدیترانه ای در شرق این پهنه آبی تا شبه جزیره عربستان در سطوح بالای جوی و تقویت سیستم کم فشار دینامیک در سطح زمین، انتقال ریزگرد بیابان های عراق و سوریه به داخل ایران و از جمله کرمانشاه، صورت می گیرد.

خطاهای ممکن در پیش بینی یک طوفان حاره ای می تواند از شدت بیش از واقعیت طوفان قبل از بارش زمینی، پارامتر سازی ناکارآمد تبادل گرما، رطوبت و اندازه حرکت بین سطح اقیانوس با اتمسفر و به صورت کلی ناتوانی در پیش بینی دقیق شدت طوفان سرچشمه گیرد. به منظور برآورد این خطاها، چندین پارامترسازی برای تعیین دقیق تبادل گرما، رطوبت و اندازه حرکت بین سطح با اتمسفر در تفکیک های افقی مختلف طراحی و با به کاربردن مدل AHW(Advanced Hurricane WRF) مورد آزمایش قرارگرفته شده است. طوفان حاره ای شدید گونو، تشکیل شده در شمال اقیانوس هند (دریای عرب) برای برآورد این خطاها انتخاب گردید و اطلاعات بهترین مسیرحرکت طوفان گونو به منظور راست آزمایی با شبیه سازی های انجام گرفته در این تحقیق، از سازمان هواشناسی هند (IMD) دریافت شده بود. نتایج شبیه سازی های صورت گرفته، حساسیت پیش بینی های شدت طوفان در عبارت های بیشینه سرعت باد و کمینه فشار مرکزی طوفان به انواع پارامتر سازی های تعیین شده برای تبادل گرما، رطوبت و اندازه حرکت بین سطح با اتمسفر و همچنین تفکیک افقی را نشان داده است. حساسیت سنجی ها نشان داد که با رساندن تفکیک افقی تا 9 کیلومتر، با انتخاب پارامترسازی دونلن برای تبادل اندازه حرکت و پارامترسازی لارج- پوند برای تبادل گرما و رطوبت، شدت پیش بینی شده طوفان به طور قابل توجهی بهبود پیدا کرده است. همچنین نتایج شبیه سازی ها نشان داد که مسیر پیش بینی شده برای طوفان مورد نظر، بر خلاف شدت پیش بینی شده با افزایش تفکیک افقی، ارتقای محسوسی پیدا نکرده و گاهی افت نشان داده و برای انواع پارامترسازی های شارهای سطحی حساسیت معنی داری نشان نداده بود.

از جمله مخاطرات محیطی مهم می توان به پدیده های آب و هوایی مخرّب اشاره کرد که سالانه خسارات مالی و جانی بسیاری به بار می آورند. برای پیش بینی و مقابله با آثار زیانبار این پدیده ها، علاوه بر روش های همدیدی معمول، بررسی ساختار ترمودینامیکی جو در لایه های مختلف و تحلیل شاخص های ناپایداری ضروری است. در پیش بینی های عملی هواشناسی، شاخص های بسیاری برای ارزیابی پایداری اتمسفر و پیش بینی ناپایداری به کار می رود. تلاش های کمی برای بررسی این شاخص ها در ایران انجام شده و برای کالیبره کردن و معرفی آستانه ها، کاری انجام نشده است. در این مطالعه، سعی شده جمع بندی کاملی از حدود و آستانهٔ شاخص های ناپایداری برای پیش بینی انواع پدیده های مخرّب تهیه شود. بدین منظور، دقت مجموعه ای از پارامترها و شاخص ها، به طور ویژه برای مشهد محاسبه و بررسی شده است که عبارت اند از: شاخص شوالتر، شاخص مجموع مجموع ها و فشار سطح تعادل، آب قابل بارش، عدد ریچاردسون، شاخص صعود LI، شاخص K، SWEAT، CAPE و CIN. پدیده های آب و هوایی مخرّبی که در طی سال های 1980 تا 2009 در ایستگاه مشهد رخ داده، استخراج و در سه دسته برق، توفان تندری، تگرگ، دسته بندی و استفاده شده اند. روزهایی که این معیارها را نداشته اند، در دسته ای به نام بدون ناپایداری قرار گرفته اند. برای محاسبه مقادیر شاخص ها، از داده های جو بالای حاصل از ارسال رادیوسوند در ایستگاه مشهد استفاده شده است. این داده ها نسبت به وجود یا عدم پدیده های مخرّب تحلیل، و نتایج این تحلیل ها بصورت نمودارهای باکس پلات و نقاط پراکنده برای نمایش بصری روابط و آستانه ها، در پدیده های مختلف ارائه شده است. درنهایت آستانه هر شاخص برای پیش بینی انواع پدیده ها در مشهد معرفی شده، و ترکیب شاخص صعود (LI) و انرژی پتانسیل در دسترس همرفتی (CAPE) و همچنین شاخص صعود و سطح تعادل، به عنوان بهترین شاخص های ترکیبی معرفی شدند.

هدف از پژوهش حاضر ارائه نقشهٔ تحمل پذیری مناطق شهری کلان شهر مشهد به مخاطرات محیطی بر پایه برنامه ریزی خطی و ارائهٔ راهبردهای مدیریتی جهت توسعهٔ پایدار شهری بر حسب درجهٔ حساسیت پذیری است. جهت نیل به این اهداف، در ابتدا 4 معیار ژئومورفولوژیکی شامل روانگرایی، زمین لرزه، گسل و فرونشست و 5 معیار محیط زیستی آلودگی هوا، آلودگی آب، تغییر کاربری، تراکم جمعیت و اسکان غیررسمی بر حسب نظرات کارشناسی و تکنیک دلفی انتخاب شدند. در گام بعدی با کمک الگوریتم خطی تعامل تناوبی سیموس، درجهٔ تحمل پذیری و حساسیت پذیری مناطق 13 گانه شهری نسبت به مخاطرات تعیین شد. تابع هدف در نظر گرفته شده در مدل خطی، دارای اثر بیشینه و محدوده آستانه به صورت متوسط برای متغیرها در نظر گرفته شد. در گام بعدی با مشخص شدن مناطق حساسیت پذیر، راهبردهای افزایش سرانهٔ فضای سبز، تعیین حریم شهری جهت توسعه، مقاوم سازی بناها و ساختمان ها در برابر زمین لرزه، تدوین برنامهٔ کنترل مهاجرپذیری، جلوگیری از تغییرات کاربری اراضی و برنامهٔ هدفمند طرح ترافیک متناسب با وضعیت موجود پیشنهاد و اولویت بندی شدند. نتایج نشان داد که مناطق یک، ثامن و نه به ترتیب رتبه نخست حساسیت پذیری را دارا می باشند و مناطق دو، سه، پنج، شش، هفت، ده و یازده کم ترین میزان حساسیت پذیری را نسبت به مخاطرات دارند. همچنین تدوین برنامهٔ کنترل مهاجرپذیری، مقاوم سازی بناها در برابر زمین لرزه، تعیین حریم شهری جهت توسعه و افزایش سرانهٔ فضای سبز راهبردهای اصلی جهت توسعهٔ پایدار کلان شهر مشهد است.