Journal of Watershed Management Research

fa اولویت‌بندی عوامل موثر برگسترش واریزه‌ها و تهیه نقشه حساسیت آن با استفاده از مدل‌های تراکم سطح و DSI (مطالعه موردی: دره هراز، پلور- بایجان) Prioritization of factors affecting the expansion of debris and preparing its susceptibility map using density area and DSI Models (Case study: Haraz Valley, Plour-Baijan) بلايای طبيعی (سيل، خشکسالی و حرکت های توده ای) بلايای طبيعی (سيل، خشکسالی و حرکت های توده ای) پژوهشي Research <div style="text-align: justify;">چکیده مبسوط مقدمه و هدف: واریزه‌ها یکی از پدیده‌های مهم حرکت‌های دامنه‌ای در مناطق کوهستانی هستند. شرایط اقلیمی خشن و فراهم بودن ساختارهای تکتونیکی و زمین شناسی در ارتفاعات کوهستانی البرز مرکزی سبب شده است تا به اندازه قابل توجهی، واریزه‌ها در دامنه‌ها تشکیل شوند. مطالعه این فرآیند با تکیه بر دو الگوی فرصت و تهدید، اهمیت ویژه‌ای دارد. از این رو، پژوهش حاضر سعی دارد حساسیت وقوع جریان‌های واریزه‌ای دره هراز در محدوده پلور تا بایجان را واکاوی کرده و با ارائه شاخصی مناسب جهت اولویت بندی عوامل موثر در تشکیل و گسترش واریزه‌ها، به پهنه بندی دقیق‌تر آن دست یابد. مواد و روش‌ها: در این راستا، تاثیر شش لایه اطلاعاتی شامل لیتولوژی، ارتفاع، شیب، جهت دامنه، فاصله از گسل، پوشش گیاهی و کاربری زمین بر رخداد و گسترش واریزه‌ها مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا با استفاده از نقشه زمین شناسی دماوند، با مقیاس 1:100000 و تصاویر گوگل‌ارث موقعیت واریزه‌ها در منطقه شناسایی و نقشه پراکنش آن پس از برداشت میدانی و ثبت نقاط به وسیله دستگاه GPS تهیه و به محیط GIS منتقل شد. نقشه‌های عوامل مستقل و تاثیرگذار برگسترش واریزه‌ها شامل لیتولوژی و فاصله از گسل از نقشه زمین شناسی دماوند و ارتفاع، شیب و جهت دامنه با استفاده از مدل رقومی ارتفاعی ASTER تهیه شد. نقشه پوشش گیاهی و کاربری زمین از نقشه پوشش سراسری ایران با پردازش تصاویرSentinel  در پلتفرم  Google Earth Engine Cloudتهیه گردید. در مرحله بعد، نقشه پراکنش واریزه‌ها با هریک از نقشه‌های عوامل موثر قطع داده شد و وزن هر طبقه از متغیرها بر اساس مدل تراکم سطح بدست آمد و نقشه پهنه‌بندی گسترش واریزه‌ها در پنج طبقه حساسیت خیلی زیاد، زیاد، متوسط، کم و خیلی کم تهیه گردید. همچنین برای اولویت‌بندی عوامل موثر و تهیه نقشه دقیق‌تر، از میانگین وزن موثر شاخص حساسیت واریزه‌ها (DSI) استفاده شده است. یافته‌ها: تحلیل عوامل موثر بر گسترش واریزه های منطقه مورد مطالعه با استفاده از مدل تراکم سطح نشان می دهد که واحدهای سنگی ملافیر (بازالت‌های هوازده) بیشترین وزن را در بین تمام واحدهای سنگی و کل عوامل موثر در گسترش واریزه‌های منطقه به خود اختصاص داده است. پس از آن، به ترتیب سنگ آهک بیوژنیک، پادگانه‌های آبرفتی و سازند لار از وزن و اهمیت بیشتری دارند. بررسی عامل ارتفاع نشان می‌دهد که از 2100 متر به بالا بر فراوانی واریزه‌ها افزوده شده و طبقه ارتفاعی 2400 تا 2700 متر از حساسیت بیشتری برخوردار است. از نظر عامل شیب، بیشتر واریزه‌های منطقه در شیب بین 10 تا 40 درجه مشاهده شده‌اند و بیشترین پوشش واریزه‌ای مربوط به طبقه شیب 20 تا 30 درجه می‌باشد. محاسبه تراکم سطح واریزه‌ها در جهت‌های مختلف نشان می‌دهد که دامنه‌های شمال غربی و شمالی بیشترین وزن و حساسیت را به خود اختصاص دادند. فرآیند یخبندان و ذوب برف در تخریب سنگ‌ها و ایجاد بیشتر واریزه ها در این دامنه ها مشهود است. بررسی فاصله از گسل نیز نشان داد فراوانی واریزه‌ها تا فاصله 1000 متری قابل توجه است و بیشترین وزن این لایه بر اساس تراکم سطح، مربوط به طبقه صفر تا 500 متری از گسل‌ها می‌باشد. گسل‌ها علاوه بر انتقال تنش‌های لرزه‌ای باعث نفوذ آب ناشی از ذوب برف به درون سنگ‌ها شده و در تخریب سنگ‌ها و ایجاد واریزه موثرند. از نظر پوشش گیاهی و کاربری، زمین‌های مرتع بیشترین میزان حساسیت واریزه‌ها را دارند. همچنین نتایج حاصل از تحلیل آماری تراکم سطح و تهیه نقشه پهنه بندی منطقه نشان داد که 5، 21/15، 29/78، 29/53 و 14/54 درصد از مساحت منطقه به ترتیب دارای حساسیت خیلی زیاد، زیاد، متوسط، کم و خیلی کم برای گسترش واریزه‌ها هستند. بر اساس مدل شاخص حساسیت واریزه (DSI)، کاربری زمین، جنس سنگ و شیب به ترتیب با میانگین وزن موثر 21/04، 20/12 و 18/72 بالاترین اولویت را داشته و عامل‌های اصلی کنترل کننده گسترش واریزه ها در منطقه هستند. عامل‌های ارتفاع، جهت دامنه و فاصله از گسل به ترتیب با میانگین وزن موثر 13/76، 12/92 و 10/67 در اولویت‌های بعدی قرار دارند. نتیجه‌گیری: در پژوهش حاضر با استفاده از مدل تراکم سطح، پراکنش واریزه‌ها در طبقات مختلفی از متغیرهای مستقل مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت و اهمیت هر طبقه از پارامترهای موثر در گسترش واریزه‌ها بر اساس وزن دهی لایه‌ها نسبت به هم تعیین شد. برای ارزیابی کارآمدی نتایج مدل تراکم سطح و صحت سنجی عملکرد آن، نقشه پهنه بندی گسترش واریزه‌ها با استفاده از مدل شاخص حساسیت واریزه نیز تهیه شد. ارزیابی دقت مدلها با استفاده از رابطه احتمال تجربی (P) نشان داد که مدل‌های تراکم سطح و DSI به ترتیب با احتمال 0/79 و 0/80 برای پهنه بندی حساسیت واریزه‌ها در منطقه مناسب هستند. طبقات حساسیت زیاد تا خیلی زیاد گسترش واریزه حدود 26 درصد از سطح منطقه را پوشش داده که از یک منظر توان محیطی به حساب می‌آید، به طوری‌که با تشکیل ذخیره‌ حجمی به عنوان یک کانسار رسوبی جهت مصرف در سازه‌های مهندسی قابل بهره‌برداری هستند و از منظر دیگر خطر بالقوه در زمینه‌های کشاورزی، مناطق مسکونی و سازه‌های هیدرولیک محسوب می شوند.  </div> <div style="text-align: justify;">Extended Abstract Background: Debris is one of the important phenomena of slope movements in mountainous areas. Harsh climatic conditions and the availability of tectonic and geological structures in the central Alborz Mountain heights have caused a significant amount of debris to form on the slopes. Studying this process by relying on two opportunity and threat patterns is particularly important. Therefore, the current research tries to analyze the susceptibility of the occurrence of the Haraz Valley debris flow in the range of Plour to Baijan by providing a suitable index to prioritize the factors affecting the formation and expansion of debris to achieve its more accurate zoning.   Methods: The effects of six layers of information, including lithology, height, slope, aspect, distance from the fault, vegetation, and land use, were investigated on the occurrence and spread of debris flow. First, the debris location in the area was identified using the geological map of Damavand, with a scale of 1:100,000 and Google Earth images. Then, the distribution map of the debris was prepared after field survey and recording points by a GPS device and transferred to the GIS environment. Maps of independent and influential variables on the spread of debris, including lithology and distance from the fault, were prepared from the Damavand geological map, and the height, slope, and direction of the range were prepared using the ASTER digital elevation model. The vegetation and land use maps were prepared from the national coverage map of Iran by processing Sentinel images on the Google Earth Engine Cloud platform. In the next step, the distribution map of the debris was combined with each map of the affecting factors, and the weight of each class of independent variables was obtained based on the density area model. Then, a zoning map of the susceptibility of the spread of debris was prepared in five classes of very high, high, moderate, low, and very low susceptibility. The average effective weight of the deposit susceptibility index was also calculated to determine the prioritization of affecting factors and prepare a more accurate map for the zoning of the expansion of debris.   Results: The analysis of factors affecting the spread of debris in the studied area using the density area model shows that Melafir stone units (weathered basalts) have the most weight among all the stone units and all factors affecting the spread of debris in the region. After that, biogenic limestone, alluvial defenses, and Lar Formation are more important factors. The investigation of the elevation factor shows that the frequency of debris increases from 2100 meters up, and the elevation class of 2400-2700 meters is more sensitive. In terms of the slope factor, most of the debris in the region was observed in the slope between 10 and 40 degrees, and the largest deposit cover is related to the slope layer of 20-30 degrees. The calculation of the area density of the debris in different aspects shows that the northwest and north slopes have the most weight and susceptibility. The process of freezing and melting snow is evident in the destruction of rocks and the creation of most of the debris on these slopes. Examining the distance from the fault also showed that the frequency of debris is significant up to a distance of 1000 meters, and the highest weight of this layer, based on the density area, belongs to the zero-500-m layer of the faults. In addition to transmitting seismic stresses, faults cause the penetration of water caused by melting snow into rocks and are influential in destroying rocks and causing debris. In terms of vegetation and land use, pasture lands are the most susceptible to debris. The results of the statistical analysis of the density area and preparation of the regional zoning map showed that 5, 21.15, 29.78, 29.53, and 14.54% of the area of the region have very high, high, medium, and low susceptibility, respectively, to expand debris. According to the Debris Susceptibility Index (DSI) model, land use, lithology, and slope have the highest priorities with average effective weights of 21.04, 20.12, and 18.72, respectively, and are the main factors controlling the spread of debris in the area. The factors of slope, elevation, aspect, and distance from the fault were the next priorities. Conclusion: In the current research, the distribution of debris in different classes of independent variables was analyzed using the Density Area Model, and the importance of each class of parameters affecting the spread of debris was determined based on the weighting of the layers relative to each other. To evaluate the effic iency of the results of the density area model and verify its performance, a zoning map of the expansion of debris was prepared using the DSI model. The evaluation of the accuracy of the models using the empirical probability (P) shows that the density area and DSI models are suitable for zoning the susceptibility of debris in the area with probabilities of 0.79 and 0.80, respectively. The layers of high susceptibility to very high expansion of the deposit cover about 26% of the area, which is considered an environmental resource from one point of view. Hence, it can be exploited as a sedimentary deposit for use in engineering structures by forming a volume reserve, and from another point of view, it is a potential risk in agricultural fields, residential areas, and hydraulic structures.  </div> تراکم سطح, جریان‌های واریزه‌ای, شاخص حساسیت واریزه, هراز Debris flow, debris susceptibility index, density area, Haraz. 40 51 http://jwmr.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-1777-2&slc_lang=fa&sid=1 Ali Akbar Gholampour علی اکبر غلامپور آهنگر A.Gholampour1969@gmail.com 100319475328460014138 100319475328460014138 No Department of Geography, Faculty of Humanities and Social Sciences, University of Mazandaran, Babolsar, Iran گروه جغرافیای طبیعی، دانشگاه مازندران، ایران Easa Jokar Sarhangi عیسی جوکار سرهنگی e.jokar@umz.ac.ir 100319475328460014139 100319475328460014139 Yes Department of Geography, Faculty of Humanities and Social Sciences, University of Mazandaran, Babolsar, Iran گروه جغرافیای طبیعی، دانشگاه مازندران، ایران