پژوهش های ژئومورفولوژی کمی

روش انگشت نگاری رسوب همراه با مدل های ترکیبی یک رویکرد رایج در کمی نمودن سهم منابع رسوبات به ویژه رسوبات آبی می باشد ولی در زمینه رسوبات بادی تحقیقات اندکی انجام شده است. در این تحقیق، دو مدل ترکیبی کالینز و هوگس مورد استفاده در انگشت نگاری رسوب به منظور کمی نمودن سهم منابع رسوبات تپه های ماسه ای در منطقه جازموریان، جنوب کرمان بکار برده شد. بدین منظور پس از تعیین جهات باد و تهیه نقشه زمین شناسی، اقدام به نمونه برداری از منابع بالقوه تپه های ماسه ای شامل پهنه های ماسه ای ( Qs )، رسوبات آبرفتی ریزدانه و بستر خشکرودها ( Qal )، رسوبات مخروط افکنه ها و پادگانه ها ( Qt ) و ترکیب رس و نمک ( Qc )؛ و از مناطق رسوب یا تپه های ماسه ای ( Qsd ) گردید. به طوری که 58 نمونه سطحی از منابع بالقوه تپه های ماسه ای شامل 7 نمونه از Qs ، 25 نمونه از Qal ، 5 نمونه از Qt و 21 نمونه از Qc ؛ و 14 نمونه از مناطق رسوب ( Qsd ) برداشت گردید و پس از آماده سازی نمونه ها، غلظت ده عنصر ( Ni, Cu, Co, Cr, Ga, Mn, P, Ba, Sr و Li ) اندازه گیری شد. به منظور تفکیک منابع تپه های ماسه ای، از یک فرآیند آماری دو مرحله ای شامل تست های کروسکال والیس و آنالیز تابع تشخیص گام به گام استفاده گردید که چهار ردیاب شامل Cr, Li, Ni و Co به عنوان ردیاب های بهینه انتخاب شدند و به عنوان پارامترهای ورودی به مدل های ترکیبی مورد استفاده قرار گرفتند. سهم های ارائه شده برای منابع تپه های ماسه ای توسط هر دو مدل مشابه هم بدست آمد و منابع Qs و Qal به عنوان منابع غالب برای 14 نمونه تپه ماسه ای شناخته شدند. همچنین بر طبق نتایج، مقادیر GOF محاسبه شده برای مدل کالینز (با بالاترین مقدار GOF برابر 95/99 درصد) بالاتر از مدل هوگس (با بالاترین GOF برابر 9/99 درصد) محاسبه شد که نشان دهنده کارآیی بالای این مدل در منشایابی رسوبات تپه ماسه ای می باشد. به طور کلی، استفاده از روش انگشت نگاری رسوب با مدل ترکیبی کالینز برای کمی نمودن سهم منابع تپه های ماسه ای فعال در سایر مناطق پیشنهاد می گردد.

یکی از انواع فرآیندهای دامنه ای که هر ساله موجب خسارات جانی و مالی فراوان در بسیاری از نقاط ایران و جهان می شود، پدیده زمین لغزش است. شناسایی مناطق مستعد وقوع زمین لغزش از طریق پهنه بندی خطر، یکی از اقدامات مؤثر و ضروری در کاهش خطرات احتمالی و مدیریت آن می باشد. هدف اصلی این پژوهش، ارزیابی حساسیت زمین لغزش در شهرستان کامیاران با استفاده از مدل ماشین پشتیبان بردار می باشد. در ابتدا، نقشه پراکنش زمین لغزش با 60 نقطه لغزشی در منطقه مورد مطالعه با استفاده از منابع مختلف ترسیم گردید. پس از آن مکان های لغزشی، به صورت تصادفی به یک نسبت 70 به 30 برای ساخت مدل زمین لغزش و اعتبارسنجی آن تقسیم شدند. آموزش و صحت سنجی تابع RBF از الگوریتم SVM توسط یک پایگاه داده مکانی با مجموع دوازده عامل زمین لغزش از جمله شیب، جهت شیب، ارتفاع، انحنای شیب، انحنای عرضی شیب، انحنای طولی شیب، شدت تابش خورشید، لیتولوژی، کاربری اراضی، فاصله از گسل، فاصله از جاده و فاصله از رودخانه با توجه به مدل مرجع مورد بررسی قرار گرفتند. در نهایت منطقه مورد مطالعه به پنج کلاس حساسیت بسیار بالا، بالا، متوسط، کم و بسیار کم تقسیم شد. سپس عمکرد این الگوریتم با استفاده از منحنی ROC مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که سطح زیر منحنی (AUC) با استفاده از مجموعه داده های آموزشی (970/0) و با استفاده از داده های صحت سنجی (882/0) می باشد. لذا تجزیه و تحلیل نتایج نشان دهنده آن بود که تابع RBF مدل SVM عملکرد خوبی جهت ارزیابی حساسیت زمین لغزش در منطقه مورد مطالعه دارد و نتایج به دست آمده از این پژوهش می تواند برای برنامه ریزی کاربری اراضی، کاهش خطرات زمین لغزش و تصمیم گیری در مناطق مستعد لغزش مفید واقع گردد.

لندفرم های ایجاد شده بوسیله فرایندهای تکتونیک توسط علم ژئومورفولوژی تکتونیک مطالعه می شود؛ به عبارتی، ژئومورفولوژی تکتونیک کاربرد اصول ژئومورفیک در حل مسائل تکتونیک می باشد. اندازه گیری های کمی ژئومورفیک با استفاده از نقشه های توپوگرافی، عکس های هوایی، تصاویر ماهواره ای و بازدیدهای میدانی صورت می گیرد.  نتایج حاصل از چندین شاخص برای ارزیابی میزان فعالیت تکتونیکی با همدیگر تلفیق می شوند. در این مقاله به بررسی شاخص های ژئومورفیک در این حوضه پرداخت شد. در این مقاله به منظور محاسبه شاخص های ژئومورفیک از تصاویر ماهواره ای، نقشه های زمین شناسی، توپوگرافی، بازدیدهای میدانی و اصول هندسه و ریاضی و نرم افزار Arc GIS   استفاده شده است. منطقه مورد مطالعه حوضه رودخانه مارون در جنوب غربی ایران و در استان های کهگیلویه و بویر احمد و خوزستان می باشد. طول آبراهه 280 کیلومتر می باشد. شاخص های مورد استفاده در این مقاله: شاخص گرادیان طول آبراهه (SL) ، شاخص تقارن حوضه (AF) ، شاخص نسبت پهنای کف دره به ارتفاع (Vf) ، شاخص شکل حوضه (B) ، شاخص سینوسیته جبهه کوهستان (Smf) ، شاخص تراکم زهکشی (P) ، شاخص سطوح مثلثی شکل  (TF) ، شاخص تقارن توپوگرافی معکوس (T) ،  می باشد. برای بعضی از این شاخص ها روابط جدید و برای برخی دیگر نیز فرمول هایی برای استانداردکردن آنها طراحی شد. در انتهای مقاله به بررسی تئوری خطاهای شاخص ها پرداخت شد. طبق نتایج بدست آمده از بررسی شاخص ها حوضه رودخانه مارون از نظر نوزمین ساختی و بالاآمدگی فعال می باشد. زیرحوضه های بالادست بیشتر از زیرحوضه های میانی و انتهایی فعال می باشد تکتونیک منطقه تاثیر بسیار زیادی بر لندفرمها و سکونت گاهها دارد. این نتایج با داده های حاصل از لرزه نگاری و ژئودینامیک که منطقه را منطقه ای لرزه خیز درنظرگرفته اند همخوانی دارد.

زمین ساخت منطقه شمال بیرجند عمدتا تحت تاثیر عملکرد پهنه گسلی شکرآب قرار دارد. راندگی شکرآب، دارای روند باختری- خاوری با شیب 60 درجه شمالی، در فاصله 4 کیلومتری از شمال شهر بیرجند قرار دارد که یک چشمه لرزه ای برای شهر بیرجند است. بدلیل اینکه گسل شکرآب از قطعات مختلف تشکیل شده است، شاخص های مرفومتریکی مخروطه افکنه ها جهت تعیین پویایی زمینساختی در سه بخش شرقی، مرکزی و غربی  محاسبه گردید. مقادیر بدست آمده از شاخص خمیدگی مخروطه افکنه (β) در سراسر پهنه گسلی نشان می دهد که تمامی مخروطه افکنه های مورد مطالعه، بیضی شکل هستند و فعالیت بالای تکتونیکی را نشان می دهند. میانگین درصد مخروط گرایی در مخروطه افکنه های بخش غربی، مرکزی و شرقی گسل شکرآب به ترتیب برابر با 86 % ، 92 % و 90 % و همچنین میانگین ضریب کشیدگی (BS) به ترتیب برابر با 3.2 ، 2.33 و 2.92 است. شیب سطحی مخروطه افکنه ها اکثرا بیشتر از 5 درجه است و نیمرخ ارتفاعی مخروط افکنه ها در اکثر قریب به اتفاق آنها، مقعر است که گویای فعالیت کواترنری ناشی از عملکرد سیستم گسلی شکرآب است. شواهد مربوط به تاثیر گسل بر مخروطه افکنه ها از جمله بریدگی و جابجایی در مخروطه افکنه ها، خندق های فرسایشی، مخروطه افکنه های نامتقارن و خمیده، موقعیت مخروطه افکنه های جدید نسبت به پیشانی کوهستان، حاکی از فعالیت زمین ساختی بالا در منطقه و نیز بیشتر بودن فعالیت در بخش های غربی و شرقی نسبت به بخش مرکزی است. هم چنین در بخش های غربی و شرقی گسل شکرآب که طول قطعات گسلی فعال بیشتر از بخش مرکزی می باشد، وسعت مخروطه افکنه ایجاد شده بیشترمی باشند.

اجرای پروژه های عمرانی متعدد مانند طرح های سدسازی، راه سازی و ساختمان سازی باعث تشدید نیاز به مصالح کاربردی شن و ماسه در کشور شده است. در این بین، صرفه اقتصادی، سهل الوصول بودن و کیفیت بالای مصالح رودخانه ای موجب استفاده بیش از حد ظرفیت آورد رسوبی آنها جهت تامین مصالح در پروژه های عمرانی شده است. چنانچه برداشت شن و ماسه تحت اصول فنی مناسب از محل های مناسب و نیز تحت مدیریت صحیح صورت گیرد، نه تنها تبعات منفی آن به حداقل می رسد بلکه عملکرد رودخانه و پایداری آن نیز افزایش می یابد. در این مقاله ابتدا تعدادی سناریو برای برداشت شن و ماسه از بستر رودخانه سرباز طرح ریزی و اثرات آن بر روی سیستم جریان رودخانه با استفاده از مدل یک بعدی شبیه سازی جریان و رسوب ارزیابی و تحلیل شده است. سپس نسبت به ایجاد یک گودال مصنوعی در مسیر رودخانه و اندازه گیری مشخصات هندسی آن در مدت زمانی یک ماه اقدام شده است. هم زمان نیز شبیه سازی عددی پاسخ سیستم رودخانه با استفاده از مدل های یک بعدی و دو بعدی مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج این تحقیق در وهله اول نشان داد که تاثیر الگوی تعمیق در بالادست محل برداشت شن و ماسه بیشتر از تاثیر تعریض رودخانه می باشد. یعنی تعریض 80 متری تنها باعث گودافتادگی 5/108 سانتیمتری بستر می شود و درمقابل تعمیق یک متری آن موجب گودافتادگی 120 سانتیمتری بستر می شود. لذا برداشت مصالح از بستر رودخانه در اعماق زیاد، تغییر تراز بستر رودخانه را شدیدتر خواهد کرد. ثانیاً نتایج شبیه سازی عددی نشان داد که مدل دو بعدی بکار رفته در شرایط یکسان از نظر خصوصیات جریان، مصالح و دانه بندی بستر، توابع انتقال رسوب و دیگر پارامترها، نتایج قابل اعتمادتری را بدست خواهد داد. نتایج این تحقیق نشان داد که می توان با مدلسازی عددی گودال های برداشت شن و ماسه، با دقت مناسبی پیامدهای آنرا تحلیل و نسبت به انتخاب الگوی مناسب برداشت مصالح اقدام نمود.

تغییرات پوشش اراضی می تواند منجر به از بین رفتن پوشش گیاهی و ایجاد شرایط بیابانی شود و از این طریق باعث افزایش گردوغبار گردد. هدف اصلی این تحقیق بررسی تغییرات پوشش اراضی و شاخص عمق نوری هواویزها AOD (که نمایه سنجش ازدوری گردوغبار سنجنده MODIS است) در دو دوره 2000 و 2016 می باشد. در این راستا داده های مربوط به تغییرات کاربری اراضی سال 2000 از تصاویر لندست 7 و سال 2016 از تصاویر لندست 8 اخذ گردیده است. نقشه پوشش سطحی با استفاده از این تصاویر به صورت طبقه بندی نظارت شده با الگوریتم بیشینه مشابهت، تولید گردیده است. داده های مربوط به AOD نیز از تصاویر آئروسل MODIS برای دو دوره مذکور به دست آمده است، درنهایت با تحلیل متقاطع فضایی و تحلیل ارتباط بین تغییرات کاربری، شاخص گردوغبار به دست آمد. نتایج بیانگر آن است که طی دوره موردبررسی دو کاربری، زمین های بایر و مراتع به ترتیب کاهشی برابر 35 درصد و 11درصد را داشته اند. بیشترین میزان افزایش کاربری ها مربوط به نواحی کویری و شوره زارها می باشدکه طی 17 سال، رشدی برابر 95درصد نسبت به سال 2000داشته اند. توزیع فضایی گردوغبار بر روی کاربری های زمین های شوره زارها و نواحی کویری، در هر دو سال بالا بوده است. به گونه ای که در سال 2000 میانگین فضایی شاخص AOD برای کل منطقه موردبررسی برابر 65/0 بوده است. میانگین فضایی این شاخص برای نواحی کویری برابر 72/0 و برای شوره زارها برابر 82/0 بوده است. درحالی که در سال 2016 میانگین فضایی این شاخص به 79/0 رسیده است و این شاخص در زمین های کویری به 93/0 و در شوره زارها به 88/0 رسیده است.

هدف این مقاله بررسی شواهد ژئومورفولوژیکی اسارت و انحراف در رودخانه های حوضه قزل اوزن است. برای این منظور با کمک نقشه های توپوگرافی 1:50000 و زمین شناسی 1:100000 منطقه و با توجه به شواهد ژئومورفولوژیکی همچون، انحنای 90 درجه ای و بیش تر در مسیر رودخانه، وضعیت تقارن و عدم تقارن توپوگرافی و حوضه ی زهکشی و وجود رسوبات آبرفتی مخروط افکنه ای قدیم در سراب رودخانه ها، پنج سرشاخه ای از قزل اوزن را که به احتمال قوی در طی کواترنری دچار اسارت یا انحراف شده بودند، شناسایی گردید. با مطالعات میدانی صحت برداشت های اولیه از نقشه های توپوگرافی، مورد آزمون قرار گرفت. نتایج حاکی از آن است که وجود شواهد فوق حاکی از تغییر مسیر رودخانه ها در طی کواترنری است و باعث ایجاد تنگ ها، پایین افتادن سطح اساس و افزایش رسوب در حوضه شده است. علاوه بر آن تغییر در دبی مقطعی قزل اوزن براثر تغییر مسیر سرشاخه ها، منجر به افزایش عمل حفر و حمل رسوبات مارنی شده که در اکثر نواحی این حوضه پراکنده شده اند. حفر بیشتر بستر اصلی، فرسایش قهقرایی در سرشاخه ها را افزایش داده و درمجموع بی ثباتی را برای کناره های این رودخانه به ارمغان آورده است.

تپه های ماسه ای فعال و متحرک از جمله تهدیدات جدی اجتماعات انسانی مجاور می باشند. بنابراین تعیین چگونگی گسترش و میزان فعالیت و جابه جایی این تپه های از مهم ترین اهداف مطالعات فرسایش بادی است. استفاده از فناوری سنجش از دور به دلیل دید یکپارچه، کم هزینه و سریع یک روش کارآمد برای مطالعه و پایش تغییرات محیطی محسوب می شود. بنابراین از اهداف اصلی این تحقیق بررسی میزان تغییرات و جابه جایی تپه های ماسه ای در شرق شهر بشرویه، پیش بینی تغییرات کاربری اراضی منطقه تا سال ۲۰۳۱ و پیش بینی تغییرات مساحت کاربری تپه های ماسه ای تا سال ۲۰۴۸ با استفاده از سنجش از دور می باشد. در تحقیق حاضر از تصاویر ماهواره ای لندست طی سال های ۲۰۰۱، ۲۰۰۸ و ۲۰۱۶ استفاده شده است. برای طبقه بندی تصاویر از الگوریتم ماشین بردار پشتیبان استفاده شده است. در مرحله ی بعد تغییرات ایجاد شده در کاربری های اراضی با استفاده از مدل کراس تب مورد بررسی قرار گرفت. سپس با استفاده از روش زنجیره ی مارکوف، روند تغییرات آینده ی کاربری اراضی تا سال ۲۰۳۱ و تغییرات مساحت کاربری تپه های ماسه ای تا سال ۲۰۴۸ مورد پیش بینی قرار گرفت. نتایج حاصل بیانگر این است که وسعت زمین های ماسه ای از سال 2001 تا 2016 روند کاهشی داشته است؛ که مهمترین علت آن اجرای طرح های بیایان زدایی در قالب تاغ کاری و رویش طبیعی تاغ روی تپه های ماسه و نواحی اطراف آن بوده است. همچنین نتایج حاصل از پیش بینی تغییرات کاربری اراضی برای 15 سال آینده نشان داد که 79/2468 هکتار از تپه های ماسه ای به کاربری اراضی بایر و شوره زار، 22/365 هکتار به اراضی زراعی و 900 هکتار به اراضی ساخته شده تبدیل خواهد شد. از دیگر نتایج این پژوهش پیش بینی مساحت تپه های ماسه ای تا سال 2048 می باشد که نشان داد مساحت تپه های ماسه ای از 26/8668 هکتار در سال 2016 به مساحتی برابر36/4041 هکتار خواهد رسید.

آب های زیرزمینی اصلی ترین منبع آب شیرین در دشت بیلوردی است. افزایش جمعیت و کشاورزی باعث شده آب زیرزمینی در این آبخوان در معرض خطر کمی و کیفی قرار گیرد، لذا بررسی آسیب پذیری و به تبع آن جلوگیری از آلودگی آب های زیرزمینی مهم و ضروری به نظر می رسد. افت شدید سطح آب در منطقه باعث کاهش کیفیت آب زیرزمینی شده و در چند سال اخیر این دشت جزء دشت های ممنوعه محسوب شده است. مسئله مهم دیگر، وجود معدن آرسنیک ولیلو در محدوده دشت است که خطر آلودگی آب های زیرزمینی را افزایش می دهد. در این پژوهش از ترکیب روش های  DRASTIC و SINTACS   برای پیش بینی آسیب پذیری آبخوان استفاده شده است. برای صحت سنجی نتایج ازداده های نیترات و ضریب همبستگی آن با شاخص آسیب پذیری در منطقه استفاده شد. نتایج نشان داد با وجود این که که روش SINTACS با ضریب همبستگی بالا نسبت به روش DRASTIC کارایی نسبی بهتری دارد ولی با توجه به تشابه و تقارب نتایج انتخاب یکی از آن ها به عنوان روش برتر برای ارزیابی آسیب پذیری محدوده مورد مطالعه کار منطقی به نظر نمی رسد. لذا در این تحقیق روش های DRASTIC و SINTACS   برای ارزیابی آسیب پذیری آبخوان دشت بیلوردی ترکیب شد تا از مزیت هر دو روش به طور همزمان استفاده شود. نتایج حاصل ازروش پیشنهادی  5/36 درصد مساحت منطقه در مرکز را جزو مناطق با آسیب پذیری کم و20 درصد از قسمت جنوب غربی و شمال شرق جزء مناطق با آسیب پذیری زیاد و 5/43 درصد  مساحت در محدوده آسیب پذیری متوسط قرار دارد. ارائه راهکار مناسب و باصرفه برای جلوگیری از افزایش آلودگی دشت از جمله تعیین مناطق آسیب پذیر، از اقدامات مهم و ضروری در محدوده مطالعاتی است.

فرسایش پاشمانی اولین مرحله پدیده فرسایش و عامل اصلی از دست رفتن حاصلخیزی خاک است که ارتباط مستقیمی با بافت خاک دارد. هدف از پژوهش حاضر مطالعه آزمایشگاهی فرسایش پاشمانی در کلاس های بافتی مختلف  تحت شدت های بارش متفاوت با استفاده از دستگاه شبیه ساز باران است. برای این منظور 83 نمونه خاک از سه کلاس بافتی سبک، متوسط و سنگین خاک های منطقه شهرکرد استان چهارمحال و بختیاری استفاده شد. برخی ویژگی های فیزیکوشیمایی خاک شامل اسیدیته ، شوری، بافت خاک، ماده آلی، کربنات کلسیم در نمونه ها اندازه گیری شد. شدت های 65، 95 و 120 میلی متر در ساعات با دستگاه باران ساز موجود در پژوهشکده ی حفاظت خاک و آبخیزداری بر کلاس های بافتی خاک اعمال شد. قطر قطرات باران با روش گلوله ی آردی و فرسایش پاشمانی با استفاده کاسه های پاشمان طراحی مورگان (1978) اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که بین نرخ پاشمان در کلاس های بافتی در شدت های 65 و 120 میلی متر در ساعت تفاوت معنی داری وجود داشت درحالیکه در شدت 95 میلی متر بر ساعت تفاوت معنی داری بین نرخ پاشمان در کلاس های بافتی دیده نشد. درصد رس خاک با ضریب همبستگی 388/0- بیشترین ارتباط را با نرخ پاشمان در شدت های مختلف داشت. ماده آلی با شدت های 65 و 95 میلی متر همبستگی معنی دار بترتیب 375/0- و 255/0- داشت درحالیکه با شدت 120 میلی متر در ساعت همبستگی نشان نداد که می تواند بدلیل انرژی جنبشی زیاد و قطرات سنگین باران در شدت 120 میلی متر در ساعت باشد.

منطقه جنوب سیستان و بلوچستان بدلیل وجود تناوب لایه های مقاوم و نامقاوم، فرسایش پذیر هستند. وزش بادهای۱۲۰ روزه ذرات ناشی از فرسایش را جابجا که با کاهش انرژی، این ذرات رسوب می شوند . هدف اصلی در این تحقیق مطالعه رسوب شناسی تپه های ماسه ای در نوار ساحلی و تاثیر آنها در تغییر چهره مورفولوژیکی محیط حاشیه دریای عمان است. در این تحقیق روش کار به اینگونه بوده است که ابتدا تعداد 15 نمونه رسوبی از  سه نقطه پشت به باد، رو به باد و از راس تپه های ماسه ای مناطق ساحلی نمونه برداری شد. نتایج حاصل از آنالیز دانه سنجی نشان داد میانگین قطر ذرات بین 2 تا 3 فی و رده رسوبی از نوع ماسه ای و ماسه سیلتی با کج شدگی منفی و جورشدگی خوب (0.5 فی) است (یک محیط پر انرژی). تشکیل این تپه های ماسه ای اینگونه است که با توجه به اینکه تاثیر تکتونیک و فرایندهای هوازدگی و فرسایش سازندها تخریب و در سواحل انباشته می شوند. این ذرات توسط نیروی باد جابجا و با کاهش انرژی باد، رسوب نموده و تشکیل تپه های ماسه ای را می دهند. حرکت تپه های ماسه ای در نوار ساحلی دریای عمان، چهره ژئومورفولوژی محیط را تغییر می دهند.