منصور پروین

کارست مجموعه ای از فرایندهای زمین شناسی و پدیده های حاصل از انحلال سنگ ها درنتیجه بازشدگی ها، تخریب و تجزیه سنگ ها است که رژیم هیدرولوژیکی، شبکه زهکشی و لندفرم های خاص را به وجود می آورد. هدف این پژوهش ارزیابی تأثیر توسعه ژئومورفولوژی کارست و رخداد خشکسالی بر ویژگی های کمی و کیفی آبخوان های کارستی تاقدیس گرین می باشد. برای این منظور چشمه های امیر، چناره، آهنگران، لاغری و تیمور در یک دوره 15 ساله (1394-1380) مورد مطالعه قرار گرفتند. با استفاده از روش SPI میزان خشکسالی و تأثیر آن در منطقه ارزیابی گردید. همچنین میزان توسعه کارست در هر آبخوان براساس روش مالیک و وجکتوا مشخص گردید. با توجه به ارزیابی های هیدرودینامیکی، درجه توسعه یافتگی کارست در آبخوان چشمه های امیر و چناره بین 5/2 تا 7/2 بوده و دارای سیستم غالب جریان افشان و زیر رژیم های خطی می باشند. آبخوان چشمه آهنگران دارای درجه توسعه کارست 3/4 بوده و سیستم جریان آن ها از نوع مجرایی- افشان می باشد. آبخوان چشمه های،لاغری و تیمور دارای درجه توسعه کارست 5/5 و سیستم جریان مجرایی می باشد. با توجه به توسعه متفاوت ژئومورفولوژی کارست می توان گفت که در چشمه های لاغری و تیمور به علت پایین بودن اثر حافظه و توسعه یافتگی آبخوان، واکنش دبی به تغییرات بارشی دارای تأخیر زمانی کوتاه مدت بوده است. اما در چشمه های امیر و چناره به علت توسعه اندک کارست، تأثیر خشکسالی با تأخیر حدود 24 ماهه مواجه بوده است. بر اساس نتایج هیدروشیمیایی بالاترین و پایین ترین مقادیر TDSبه ترتیب در چشمه های چناره و آهنگران وجود دارد. همچنین بالاترین و پایین ترین مقادیر THبه ترتیب مربوط به چشمه های آهنگران و تیمور بوده است.

سیلاب ناگهانی، پدیده ای پیچیده و مخرب و پیش بینی آن بسیار دشوار است. حوضه قصر شیرین به علت رخنمون سازندهای نفوذناپذیر، شبکه زهکشی متراکم، توپوگرافی ناهموار، ویژگی های کاربری اراضی و رخداد بارش های سنگین، مستعد وقوع سیلاب ناگهانی است؛ بر این اساس هدف این پژوهش، ارزیابی و پهنه بندی خطر سیلاب ناگهانی در این حوضه است. در پژوهش حاضر از دو روش محاسبه درجه خطر و MFFPI استفاده شده است. روش درجه خطر از یازده پارامتر مورفومتریکی مؤثر در سیل خیزی و روش MFFPI از شش پارامتر فیزیوگرافی برای پهنه بندی خطر سیلاب ناگهانی استفاده می کنند. نتایج نشان می دهد براساس روش محاسبه درجه خطر، 93 درصد مساحت حوضه قصر شیرین، پتانسیل خطر زیاد و خطر شدید سیلاب ناگهانی دارد. براساس مدل MFFPI، پهنه های با پتانسیل خطر زیاد و خیلی زیاد رخداد سیلاب ناگهانی، 60 درصد مساحت حوضه قصر شیرین و پهنه های با خطر کم و خیلی کم نیز، 20 درصد مساحت این حوضه را دربرگرفته اند. ناهمگونی بالایی نقشه نهایی مدل MFFPI ناشی از ژئومورفولوژی فرسایش یافته حوضه است و نواحی کوهستانی، پتانسیل کم و مناطق تپه ماهوری و دشت فرسایشی، پتانسیل خطر زیاد سیلاب ناگهانی دارند. روش درجه خطر مبتنی بر اندازه گیری پارامترهای مورفومتری است و پتانسیل خطر سیلاب ناگهانی را برای کل حوضه ارائه داده است؛ اما مناطق پرخطر و کم خطر را در داخل حوضه مشخص نمی کند. درمقابل مدل MFFPI، پارامترهای فیزیوگرافی مؤثر در ایجاد سیلاب را در پهنه بندی خطر سیلاب به کار می گیرد و براساس آن، مناطق پرخطر و کم خطر را در داخل حوضه مشخص می کند. به طور کلی برپایه نتایج این مدل ها، حوضه قصر شیرین پتانسیل خطر زیاد در رخداد سیلاب ناگهانی دارد.

حوضه آبخیز کرند غرب در شمال غربی زون زاگرس چین خورده در غرب استان کرمانشاه واقع شده است. قرارگیری حوضه مورد مطالعه در زون فعال زاگرس و وجود گسل کرند در محدوده آن سبب فعال بودن حرکات تکتونیکی در این حوضه آبخیز شده است. بنابراین، ارزیابی و برآورد تکتونیک فعال این حوضه و مخاطرات ناشی از آن لازم و ضروری است . هدف از پژوهش حاضر ارزیابی و برآورد تکتونیک فعال حوضه کرند غرب براساس تحلیل ویژگی های شبکه زهکشی است . بر این اساس، نخست محدوده حوضه مورد مطالعه و شبکه زهکشی آن استخراج شد. سپس، با استفاده از شاخص های مورفومتری و ژئومورفیک ( Da، ga، R، Rb، Rbd، Af، T، Bs، SL، و S)، که مختص تحلیل شبکه زهکشی بوده، تکتونیک فعال حوضه مورد مطالعه ارزیابی شد. در ادامه نتایج شاخص های مورفومتری و ژئومورفیک با هم مقایسه شد و با شواهد ژئومورفیک موجود در حوضه کرند غرب تطبیق داده شد. نتایج حاصل از شاخص های مورد استفاده نشان می دهد ناهنجاری های سلسله مراتبی در شبکه زهکشی حوضه کرند غرب تحت تأثیر تکتونیک فعال است . این ناهنجاری به صورت تعداد بسیار زیاد آبراهه های رتبه 1 مشخص شده است. نتایج شاخص های ژئومورفیک نیز بیانگر بالاآمدگی ساحل چپ رودخانه اصلی به علت جنبش راندگی کرند بوده و این امر سبب کج شدگی حوضه و عدم تقارن شبکه زهکشی در حوضه مورد مطالعه شده است. یافته های پژوهش بیانگر آن است که فعالیت های تکتونیکی در حوضه کرند غرب به صورت بالاآمدگی کلی حوضه و نامتقارن بودن آن است . نتایج شاخص های مورفومتری و ژئومورفیک و تطبیق آن ها با شواهد ژئومورفولوژی تکتونیک فعال بیانگر فعال بودن تکتونیک در حوضه کرند غرب است .

شهر کرمانشاه در طی چهل سال گذشته دارای روند توسعه فیزیکی سریعی در جهات شمالی و غربی بوده است. این امر متاثر از شرایط شرایط ژئومورفولوژیکی دشت کرمانشاه بوده، زیرا پارامترهای ژئومورفولوژیکی در این نواحی دارای شرایط مساعدی برای توسعه ی شهری بوده اند. گسترش شهر در این نواحی نیز تاثیرات مهمی بر لندفرم ها و چشم انداز های ژئومورفولوژیکی منطقه به جا گذاشته است. هدف این پژوهش، شناخت تاثیرات متقابل ژئومورفولوژی و توسعه ی شهری در شهر کرمانشاه در چهار دهه ی گذشته می باشد. بنابراین در ابتدا نقشه ی عوارض ژئومورفولوژی محدوده ی شهر کرمانشاه ترسیم گردید. سپس روند توسعه ی شهر در سال های مختلف بر اساس تصاویر ماهواره یی در ارتباط با نقشه ژئومورفولوژی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد، لندفرم های ژئومورفولوژی جهت توسعه ی شهری را تعیین نموده و توسعه ی شهر کرمانشاه بیشتر در جهات شمالی، غربی و شرقی بر روی لندفرم هموار دشت آبرفتی بوده است. سه لندفرم هموار و مناسب دشت آبرفتی، مخروط افکنه و دشت پایکوهی در مجموع 72% مساحت شهر کرمانشاه را در برگرفته اند. توسعه ی شهری در قلمرو لندفرم های مخاطره زا به علت وجود محدودیت های ژئومورفولوژیکی در نیمه ی جنوبی شهر کرمانشاه می باشد. توسعه ی شهری باعث نابودی بستر رودخانه های چم بشیر و آبشوران شده و لندفرم های دیگر همچون دشت آبرفتی، مخروط افکنه و... به چشم انداز شهری تبدیل شده و روند تکاملی آنها متوقف شده است. این تغییرات در لندفرم های ژئومورفیک می تواند در آینده منجر به ایجاد مخاطره در مناطق شهری گردد.

شهر کرمانشاه، به عنوان بزرگ ترین شهر غرب کشور، در پهنه های دشت پُرمخاطره کرمانشاه واقع شده و در بازه زمانی 46ساله مساحت آن حدود 7 برابر شده و حدود 87 کیلومترمربع به تصرف شهر درآمده است. این توسعه فیزیکی بدون اجرای مطالعات ژئومورفولوژیکی و درنظرگرفتن محدودیت ها و مخاطرات ناشی از آن بوده است. ازاین رو، شناسایی مناطق مستعد توسعه فیزیکی با درنظرگرفتن محدودیت ها و مخاطرات ژئومورفولوژیکی امری لازم در توسعه شهری کرمانشاه است. هدف از پژوهش حاضر شناسایی مناطق مناسب برای توسعه فیزیکی شهر کرمانشاه براساس شرایط ژئومورفولوژیکی منطقه است. در این پژوهش با استفاده از مدل فازی نقشه پهنه بندی نهایی توسعه شهری براساس نُه پارامتر مؤثر تهیه شد. سپس، این نقشه براساس شرایط ژئومورفولوژیکی و کاربری اراضی دشت کرمانشاه ارزیابی و مناطق مستعد توسعه شهری پیشنهاد شد. نتایج نشان می دهد توسعه فیزیکی شهر کرمانشاه در طی چهار دهه گذشته تابع شرایط توپوگرافی بوده و مخاطرات و محدودیت های ژئومورفولوژیکی بسیار زیادی در محدوده مورد مطالعه وجود دارد؛ به طوری که 65 درصد مساحت منطقه برای توسعه شهری مناسب نیست. مناطق مساعد با حدود 50 کیلومتر مربع در دشت آبرفتی در غرب و شرق شهر کرمانشاه واقع شده اند.

تحلیل های مورفومتریک به عنوان یک روش کم هزینه، سریع و قابل اعتماد، امروزه در جنبه های مختلف مطالعاتی حوضه ها همچون بررسی سیل خیزی، فرسایش، تغییرات کاربری اراضی، مطالعات منابع آب، مدیریت محیط و اجرای پروژه های آبی مورد استفاده قرار می گیرند. حوضه ای کامیاران از تنوع لیتولوژیکی زیادی، ناشی از قرارگیری در زون های زمین شناسی زاگرس مرتفع و سنندج - سیرجان برخوردار بوده و این امر باعث ایجاد شرایط مورفومتری خاص در نواحی مختلف این حوضه گردیده است. تفاوت در شرایط مورفومتری مناطق مختلف حوضه تأثیراتی بر منابع آب زیرزمینی حوضه ای کامیاران داشته و هدف این پژوهش شناخت این تأثیرات می باشد. شبکه ی زهکشی حوضه کامیاران از DEM ده متر منطقه استخراج شده و از هفت پارامتر مورفومتری خطی، هفت پارامتر مورفومتری سطحی و سه پارامتر مورفومتری ناهمواری، برای ارزیابی مورفومتری این حوضه استفاده شده است. در ادامه نتایج پارامترهای مورفومتری سه گانه، در نواحی مختلف حوضه با پراکنش چشمه ها و میزان آبدهی آنها تطبیق داده می شود. نتایج نشان می دهد، که حوضه ای کامیاران در مراحل آخر جوانی سیکل فرسایش قرار داشته و مقادیر پارامترهای مورفومتریک خطی، سطحی و ناهمواری بیانگر تأثیر شرایط لیتولوژیکی بر پارامترهای مورفومتریک است. نواحی شمالی و مرکزی حوضه دارای پتانسیل کم و مناطق کارستی جنوب حوضه دارای پتانسیل بالای آب زیرزمینی می باشند. در واقع پتانسیل منابع آب زیرزمینی در حوضه ی کامیاران از شرایط مورفومتریک حوضه تأثیر پذیرفته و پارامترهای مورفومتریک نیز تحت تأثیر شرایط زمین شناسی و ژئومورفولوژیکی حوضه هستند.

در مناطق کارستی متناسب با میزان توسعه یافتگی ژئومورفولوژی کارست، منابع آب از آسیب پذیری متفاوتی در برابر آلودگی برخوردار است. هدف پژوهش حاضر ارزیابی و پهنه بندی آسیب پذیری ذاتی منابع آب آبخوان های کارستی حوضه های الشتر و نورآباد با استفاده از روش PaPRIKa است. بنابراین در مرحله اول پهنه بندی توسعه و ارزیابی ژئومورفولوژی کارست با مدل فازی و عملگر گاما انجام شد. همچنین با به کارگیری مدل منحنی های بسته CCL S و تکمیل این مطالعات با پیمایش های میدانی، توزیع فضایی اشکال کارستی دولین مدل سازی شدند. در ادامه با به کارگیری روش PaPRIKa آسیب پذیری آبخوان های کارستی حوضه های الشتر و نورآباد پهنه بندی گردید. بررسی ژئومورفولوژی کارست نشان می دهد که در ارتفاعات تاقدیس گرین به علت بارش زیاد برف، دولین ها به عنوان فراوان ترین اشکال کارستی هستند که تحت عنوان کارست نیوال شناخته شده اند. ارزیابی آسیب پذیری با روش PaPRIKa ، نشان می دهد که محدوده های مطالعاتی به پنج طبقه آسیب پذیر با درجات (خیلی زیاد، زیاد، متوسط، کم و خیلی کم) تقسیم شده است. به طوری که نواحی دارای خطر آسیب پذیری خیلی کم، کم و متوسط به ترتیب 3/27 ،6/20 و 3/22 درصد از مساحت محدوده تاقدیس گرین را دربر گرفته است. همچنین 17و 8/12 درصد از مساحت منطقه به ترتیب دارای آسیب پذیری زیاد و خیلی زیاد بوده است. صحت سنجی ارزیابی آسیب پذیری آبخوان های کارستی با داده های EC و دبی چشمه ها نشان می دهد که چشمه های زز و آهنگران در محدوده با آسیب پذیری زیاد واقع شده اند. اما در چشمه های نیاز و عبدالحسینی در حوضه نورآباد نمودار EC در برابر دبی ماهانه تغییرات زیادی نداشته که نشان دهنده توسعه نیافتگی و یا توسعه اندک آبخوان این چشمه ها می باشد.

حوضه های مناطق نیمه خشک نسبت به فرایند فرسایش خاک حساس بوده و هر ساله خسارات زیادی را در این زمینه متحمل می شوند. مطالعات مورفومتریکی روش مهمی در شناسایی مناطق مستعد فرسایش بوده و به نوعی پیش نیاز ارزیابی الگوی فرسایش در حوضه های آبخیز می باشد. حوضه نیمه خشک کامیاران به دلیل تنوع لیتولوژیکی، ژئومورفولوژی متنوع، توپوگرافی ناهموار و معیشت طبیعت محور ساکنان آن در معرض خطر فرسایش خاک قرار داشته و تعیین میزان پتانسیل فرسایش خاک این حوضه، جهت مدیریت علمی و توسعه پایدار آن ضروری است. هدف پژوهش اولویت بندی پتانسیل فرسایش خاک در زیرحوضه های، حوضه کامیاران است. از نظر روش شناسی این پژوهش مبتنی بر روش های WSA و میانگین گیری بوده که بر مبنای محاسبه و رتبه بندی پارامترهای مورفومتریک می باشد. نتایج نشان داد، که بر اساس روش های WSA و میانگین گیری به ترتیب 53.63% و 75.91% مساحت حوضه کامیاران در پهنه های با پتانسیل فرسایش خاک زیاد قرار گرفته و نیازمند طرح های حفاظتی می باشند. روش WSA به علت مد نظر قرار دادن پارامترهای مورفومتریک مختلف و نحوه محاسبه دقیق کارایی بهتری برای مطالعات اولویت بندی فرسایش خاک دارد. زیرحوضه های واقع در نواحی شمالی حوضه کامیاران دارای پتانسیل زیاد برای فرسایش خاک بوده و زیرحوضه های واقع در نواحی جنوبی آن دارای پتانسیل کم فرسایش خاک است. به طورکلی میزان پتانسیل فرسایش خاک در زیرحوضه های کامیاران متاثر از شرایط لیتولوژیکی و ژئومورفولوژیکی زیرحوضه ها بوده و پارامترهای مرتبط با نفوذ بیشترین تاثیر را در میزان پتانسیل فرسایش خاک زیرحوضه ها دارند.

از دیدگاه زمین ساختی، زون زمین شناسی زاگرس یک منطقه ی فعال تکتونیکی بوده و شواهد ژئومورفیک حرکات نو زمین ساختی در این منطقه قابل شناسایی و ردیابی است. حوضه های غرب استان کرمانشاه در زون زاگرس واقع شده و به نظر می رسد به علت قرارگیری گسل زاگرس مرتفع، گسل ذهاب-کرند و گسل قصر شیرین-گیلانغرب در این محدوده ، این حوضه ها از نظر تکتونیکی فعال باشند؛ بنابراین مطالعه ی تکتونیک فعال این محدوده با استفاده از پارامترهای ژئومورفیک و مورفومتریک می تواند منجر به شناخت جامع از وضعیت تکتونیک فعال این حوضه ها گردد؛ بنابراین هدف این پژوهش، ارزیابی وضعیت تکتونیک فعال حوضه های غرب استان کرمانشاه است. بر این اساس ابتدا محدوده ی حوضه های موردمطالعه، شبکه ی زهکشی آن ها و ویژگی های مورفومتری و توپوگرافی بر اساس DEM سی متر منطقه، استخراج گردید. در ادامه بر اساس شاخص های ژئومورفیک (AF، Hi،SL، BS) و شاخص های مورفومتری (Dd،R، Rr، Hd) وضعیت فعالیت تکتونیکی حوضه های موردمطالعه ارزیابی شده و نتایج حاصل از آن ها بر اساس ویژگی های لیتولوژیکی و ساختاری حوضه ها مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که محدوده ی غرب استان کرمانشاه بر اساس نتایج پارامترهای مورفومتریک و ژئومورفیک از نظر تکتونیکی فعال بوده، اما میزان این فعالیت با توجه به شرایط لیتولوژیکی و ساختاری حوضه ها از شدت و ضعف برخوردار است. در این میان، پارامترهای مورفومتریک به علت استانداردسازی قادر به بازتاب شرایط لیتولوژیکی و ساختاری حوضه ها در طبقه بندی نهایی فعالیت تکتونیکی بوده و به نظر می رسد پارامترهای مورفومتریک در حوضه های با تنوع لیتولوژیکی بالا، کارایی بهتری برای ارزیابی وضعیت تکتونیک فعال دارند.

اولویت بندی حوضه های آبخیز شامل رده بندی زیرحوضه ها بر اساس وضعیت و شرایط موجود و نیز شدت فرسایش است که درنهایت به عملیات حفاظتی و آبخیزداری در زیرحوضه های حساس و مهم تر منجر می شود. در این پژوهش به منظور اولویت بندی زیرحوضه های سفیدرود-قزل اوزن در مقابل حساسیت به فرسایش از پارامترهای مورفومتری شکلی و خطی به عنوان عوامل فیزیوگرافی دخیل در فرسایش حوضه ها و از عامل فرسایندگی و پوشش گیاهی به عنوان عوامل دینامیک بیرونی و حفاظتی استفاده شد. به منظور برآورد پارامترهای مورفومتری از لایه ی رقومی ارتفاع SRTM با تفکیک زمینی 30 متر و برای تهیه ی نقشه ی پوشش گیاهی از یک فریم تصویر MODIS در زمان حداکثر پوشش گیاهی با استفاده از شاخص NDVI استفاده گردید. به منظور برآورد نرخ فرسایندگی حوضه ها به صورت فضایی از داده های بارشی ماهواره TRMM به همراه شاخص فورنیه استفاده شد. همچنین جهت اولویت بندی نیز از روش رتبه دهی کارشناسی CP استفاده گردید. نتایج اولویت بندی بر اساس پارامترهای مورفومتری نشان داد که زیر حوضه ها در دو کلاس با اولویت زیاد که دربرگیرنده ی 46/45 و اولویت متوسط با 54/54 درصد از مساحت حوضه قرار دارند. اولویت بندی بر مبنای نرخ فرسایندگی و پوشش گیاهی نشان داد که زیر حوضه های موردمطالعه از تنوع و اختلاف بیش تری از منظر فرسایندگی و پوشش گیاهی نسبت به مورفومتری برخوردار هستند که 1/9 درصد اراضی در کلاس استعداد خیلی زیاد، 63/63 زیاد، 17/18 متوسط و 1/9 درصد در کلاس حساسیت کم قرار دارند. اولویت بندی تلفیقی بر مبنای هر سه عامل نیز نشان داد که 45/45 درصد زیرحوضه ها که به ترتیب ارجحیت شامل حوضه های گل تپه، طالقان، ماه نشان، قروه و دیواندره هستند در کلاس حساسیت زیاد قرار دارند که نیاز به اقدامات حفاظتی دارند و 55/54 درصد آن ها نیز در کلاس استعداد متوسط قرار دارند.

دشت ماهیدشت به علت نزدیکی به شهر کرمانشاه دارای تأسیسات صنعتی متعددی بوده و از اهمیت کشاورزی بالای برخوردار است. توسعه ی فعالیت های انسانی و رخ داد خشکسالی ها در چند دهه ی گذشته سبب محدودیت تغذیه و کاهش سطح ایستابی منایع آب زیرزمینی در این حوضه شده است. بنابراین شناسایی مناطق مناسب تغذیه ی آب زیرزمینی در حوضه ی آبریز ماهیدشت ضروری به نظر رسیده و هدف پژوهش نیز پهنه بندی مناطق مستعد تغذیه ی منابع آب زیرزمینی در حوضه ی مورد مطالعه است. روش شاخص پتانسیل تغذیه ی مبتنی بر هشت پارامتر تراکم خطواره، تراکم زهکشی، کاربری اراضی، شیب توپوگرافی، خاک، بارش سالانه و ژئومورفولوژی بوده و بر اساس روش ترکیب خطی وزنی محاسبه می گردد. نتایج پژوهش نشان داد، که 62% مساحت حوضه در پهنه ها ی با پتانسیل خیلی زیاد و زیاد تغذیه ی آب زیرزمینی قرار گرفته است. دشت آبرفتی ماهیدشت و نواحی تپه ماهوری و فرسایشی حاشیه این دشت به ترتیب در پهنه ی با پتانسیل تغذیه خیلی زیاد و زیاد واقع ش ده اند. پهنه های با پتانسیل متوسط و کم تغذیه ی آب زیرزمینی منطبق بر نواحی کوهستانی در شمال و جنوب حوضه بوده و پارامتر لیتولوژی عامل اصلی افتراق این دو پهنه از یکدیگر می باشد. به علت مساعدت شرایط زمین شناسی و جغرافیایی پهنه های مناسب تغذیه ی آب زیرزمینی حدود 80% از مساحت حوضه را در برگرفته اند. بستر و حاشیه رودخانه مَرِگ و سطح دشت ماهیدشت مناسب ترین شرایط را برای تغذیه ی منابع آب زیرزمینی داشته اند. بر اساس نتایج این پژوهش می توان، با ایجاد طرح های تغذیه ی مصنوعی در حاشیه ی دشت ماهیدشت و جلوگیری از ساخت وسازهای گسترده در مناطق با پتانسیل تغذیه ی زیاد و خیلی زیاد را جهت مدیریت منابع آب زیرزمینی حوضه پیشنهاد داد.