مستخرج از پایان نامه

علوم و تکنولوژی محیط زیست، دوره بیست و سوم، شماره شش، شهریورماه 1400(129-113)

مدل‌سازی حریم زمین لغزش با مدیریت استراتژی در برنامه ریزی شهری

(مطالعه موردی: شهر تبریز)

زیبا بهشتی [1]

علیرضا قراگوزلو[2]^*

a_gharagozlo@sbu.ac.ir

سید مسعود منوری [3]

سید مسعود خیرخواه زرکش[4]

چکیده

زمینه و هدف: توسعه و گسترش ساخت و ساز غیراصولی بر روی تپه‌های رسی و مارنی در بخشی از شهر تبریز به دلیل کیفیت و ویژگی‌های نامطلوب خاک و خاصیت روانگرایی آن در هنگام زمین لرزه، باعث گردیده که این منطقه در معرض خطر زمین لغزش هم قرار گیرد. هدف اصلی این تحقیق، مدل‌سازی حریم زمین لغزش با مدیریت استراتژی در برنامه ریزی شهر تبریز می باشد.

روش بررسی: ارزیابی حساسیت زمین لغزش با مدل عملکرد باور شهودی ((Evidential Belief  Function انجام گرفت، ارزیابی آثار زیست محیطی زمین لغزش توسط مدل پرومته 2 در سه فاز زیست محیطی، اقتصادی و اجتماعی مورد بررسی قرار گرفت و برنامه استراتژی زمین لغزش جهت کمک به تصمیم گیران ذیربط ارایه گردید.

یافته ها: نتایج این تحقیق نشان داد 9/82% از مناطق شهر تبریز در خطر وقوع زمین لغزش است و تراکم‌های ساختمانی زیاد با قطعات مسکونی زیر 75 مترمربع در این مناطق شناسایی گردید. میزان دسترسی به شبکه راه های شهر کمتر از 30% است. 142هکتار کمبود در مراکز درمانی، 853 هکتار در تاسیسات و تجهیزات شهری،430 هکتار در فضای سبز شهر شناسایی گردید و بیش از 70% از مراکز مهم و حیاتی شهر نیازمند مقاوم‌سازی شناخته شد، آمار مورد استفاده در این تحقیق با توجه به انجام آن، مربوط به سال 1395 می باشد.

بحث و نتیجه گیری: پهنه‌های مورد نیاز در کاربری‌های درمانی، امنیتی، فضای سبز شهری،مراکزامدادرسانی، تاسیسات و تجهیزات شهر شناسایی گردید و با پایش مناطق لغزشی میانگین سرعت حرکت زمین لغزش در سال 1335 تا 1398 به میزان 65/41 متر است که شیب و اختلاف زیاد محل، جنس زمین و لایه‌های رسوبی غیرمتراکم آن، دامنه‌های شمالی برفگیر، جنس ریزدانه، فرسایش تدریجی رسوبات در ایجاد زمین لغزش‌ها در طول زمان موثر بوده اند.

واژه های کلیدی: ارزیابی اثرات زیست محیطی، حساسیت زمین لغزش، اقدامات اصلاحی، پایش، برنامه استراتژیک.

Landslide Modeling with Strategy Management in Urban Planning

(The Case Study: Tabriz City)

Ziba Beheshti ^[5]

Alireza Gharagozlou [6]^*

a_gharagozlo@sbu.ac.ir

Seyed Masoud Monavari ^[7]

Seyed Masoud Kheirkhah[8]

Abstract

Background and Objective: Due to increasing constructions on clay and marl hells in part of Tabriz and because of the unfavorable quality and characteristics of the soil and its liquefaction during earthquake, the area is also exposed to the risk of landside. This paper attempts to demonstrate the risk of landslide in Tabriz using visual and statistical evidence.

Material and Methodogy: landside susceptibility assessment was performed by means of Evidential Belief Function Model. Then The environmental impacts assessment of landslide were performed using promethean II model in three environmental, economic, and social phases, and at end, the landslide strategy plan was developed to help decision makers, the statistics used in this research are related to year 2016.

Findings: 82/9% of Tabriz areas are at risk of landslides. High construction densities were identified with residential areas below 75 m². Access to the city’s road network is less than 30%. 142 hectares in health centers, 853hec in facilities and equipment, 430hecin urban green space deficiency was identified. More than 70% of vital centers require strengthening.

Discussion and conclusion: required zones in medical department, security, urban green space, vital centers require strengthening, facilities and equipment presented. The average landslide velocity from 1956 to 2020 is 41/65 meter. High slope and location difference, the texture of the earth and its non-dense layers, northern slope snow catcher, fine texture, the gradual erosion of sediments is effective in creating landslides over time.

Key words: environmental impact assessment, landslide sensitivity, mitigation, strategy management.

مقدمه

خطرات ناشی از حرکت یک توده منجر به تهدید جان انسان ها، صدمات اقتصادی و ساختاری می شود که نتیجه آن رنج کشیدن انسان ها، از بین رفتن منابع اقتصادی و تنزل زیست محیطی می‌باشد (1و2). زمین لغزش‌ها توسط قوانین مکانیکی که امکان شناسایی و بررسی در متدهای تجربی، آماری و قطعی را دارند، کنترل می‌شوند (3). ارزیابی حساسیت زمین لغزش احتمال رخداد یک زمین لغزش در یک منطقه بر اساس شرایط ویژه منطقه‌ای است(4). صحت نقشه‌های زمین لغزش به شدت بستگی به تعداد و کیفیت داده‌های قابل دسترسی، مقیاس کاری و انتخاب متدلوژی جهت مدل‌سازی و آنالیز داده‌ها دارد (5). مطالعات جهانی اخیر ارزیابی زمین لغزش حاکی از این است که اکثر کشورهای درحال توسعه بالاترین ریسک زمین لغزش را دارند (6،7 و 8). روند گسل شمال تبریز در حد بین تبریز و صوفیان تقریبا 115N و شیب آن قایم است. امکان حرکت گسل تبریز با زمین لرزه‌های ویرانگر همیشه وجود دارد. فعالیت تکتونیکی این گسل تا عهد حاضر ادامه داشته و باعث ایجاد گسله، شکستگی و برآمدگی هایی شده است (9). ساخت و ساز غیرمجاز در طی سال‌ها به دلیل شرایط مساعد آب و هوایی در مناطق مستعد لغزش در شهر تبریز سبب بروز برخی مخاطرات زیست محیطی، اجتماعی و اقتصادی در این مناطق گردیده است. وقوع زمین لغزش‌های مجتمع‌های مسکونی شهرک ولیعصر در سال‌های 73-1372 وتداوم آن تا سال‌های اخیر و زمین لغزش‌های بزرگراه شمالی شهر و تخریب این جاده و هزینه‌های متحمل جهت بازسازی نمونه‌ای از مشکلات مذکور می‌باشد. بنابراین، جهت کاهش هرگونه آسیب از سوی زمین لغزش ها، ارزیابی حساسیت مناطق به صورت علمی لازم و ضروری می‌باشد. هدف اصلی در این تحقیق، مدل‌سازی حریم زمین لغزش با مدیریت استراتژی در برنامه ریزی شهر تبریز می باشد.

الف) مواد و روش ها

این پژوهش نتیجه یک پژوهش توسعه­ای- کاربردی است که در آن از روش‌های کتابخانه ای، بازدیدهای میدانی و مدل‌سازی استفاده شده است. در ابتدا از طریق تصاویر ماهواره‌ای و بازدیدهای وسیع میدانی به منظور تطبیق و افزایش دقت مکانی زمین لغزش‌های موجود در منطقه، نقاط لغزشی بالفعل و مستعد شناسایی و توسط GPS ثبت گردیدند. از نرم افزار ARC GIS 10 به منظور تجزیه و تحلیل داده‌ها و تهیه نقشه‌های مورد نیاز استفاده شده است.  گام بعدی، با توجه به شرایط منطقه مطالعاتی 11 عامل موثر و تاثیرگذار در رخداد زمین لغزش شامل: شیب، جهت شیب، ارتفاع از سطح دریا، فاصله از گسل، فاصله از رودخانه‌های اصلی، فاصله از رودخانه‌های فرعی، فاصله از خطوط نفتی، فاصله از شبکه گازی، فرسایش، نوع خاک و لیتولوژی در محیط GIS تحلیل شدند. جهت بررسی زمین شناسی شهر تبریز از نقشه زمین شناسی ناحیه‌ای با مقیاس 1:100000 استفاده گردید. در مطالعات سنگ شناسی از 35 نمونه مقطع نازک از سنگ‌های موجود در منطقه، مورد مطالعه میکروسکوپی قرار گرفت و در رابطه با سن و ساختار گسل و چین خوردگی‌های واحدهای سنگی ناحیه، نقشه زمین شناسی 1:25000 تبریز به عنوان مرجع استفاده گردید. این تحقیق در سال 1395 انجام گرفته است. در تحقیق حاضر، از مدل‌های Evidential Belief Function ، مدل آنتروپی و مدل پرومته 2 استفاده گردیده است. به دلیل نوآوری مدل EBF توضیح اجمالی ارایه می‌گردد. این مدل به دو صورت داده مبنا و دانش مبنا قابل استفاده است. برآورد دانش مبنا توابع باور شهودی معمولا زمانی که اهداف شناخته شده (زمین لغزش‌های پیشین) ناکافی یا دچار کمبود هستند، مناسب است. اما زمانی که اهداف شناخته شده در منطقه زیاد موجود باشند، برآورد داده مبنای توابع باور شهودی مناسب می‌باشد. توابع باور شهودی برای نقشه شاهد x₁ با نقشه شاهد x₂ بر اساس قانون دمپستر جهت ساخت یک نقشه تلفیق شده از توابع باور شهودی می‌توانند ترکیب شوند.

که  یک فاکتور نرمال برای اطمینان از BEL + UNC + DIS=10  می‌باشد.

ب) منطقه مورد مطالعه

منطقه مورد مطالعه، شهر تبریز، در عرض جغرافیایی شمالی 12´ 38° و طول جغرافیایی شرقی 16´ 46°واقع می‌باشد. شهر تبریز با وسعتی معادل 70388 کیلومترمربع در انتهایی ترین گوشه شرقی جلگه تبریز و در محل تلاقی امتداد دو رشته ناهموار واقع شده است که در دو سمت شمال و جنوب این شهر قرار گرفته اند. از لحاظ زمین شناسی، شهر تبریز در محدوده ترکیب متنوعی ازسازندها واقع شده است.

یافته ها

در شمال تبریز آثار دو زمین لغزش بزرگ کهن دیده می‌شود. اثر یک زمین لغزش بزرگ دیگر در شمال شرق تبریز در محل احداث دانشگاه آزاد و شرق بزرگراه دیده می‌شود. علاوه بر آن زمین لغزش‌های جدیدتر که حاصل از احداث بزرگراه و یا به عبارتی حاصل دستکاری انسان در طبیعت است، ایجاد شده اند. تمامی اطلاعات مربوط به معیارهای انتخابی وارد نرم افزار سیستم اطلاعات جغرافیایی شده و بعد از طبقه بندی در چهار کلاس مشخص، نقشه تمامی معیارها با نقاط لغزشی تهیه شدند. سپس از مسیولین و مدیران ارشد ذیربط جهت امتیاز دهی به معیارهای BEL ( پایین ترین درجه باور)، PLS (بالاترین درجه باور) و UNC ( عدم قطعیت) درخواست گردید.

جدول1- طبقه بندی معیارها و محاسبه درجات مدل EBF

Table 1. Criteria classification and calculation of EBF model degrees

منبع: بهشتی، 1395

90/82 درصد از کل سطح شهر تبریز در مواجه با خطر وقوع زمین لغزش است . با توجه به نمودار ROC مساحت زیر منحنی برابر 33/63 درصد می‌باشد که نشان دهنده صحت مدل EBF است.

نمودار1- نمودار ROC

Diagram1. ROC Chart

پرومته 2 جامع ترین کاربرد را در مورد معیارهای کمی و کیفی دارد. در این مدل از نرم افزار DECISION LAB استفاده شده است. گزینه‌های کاربردی در این قسمت عبارتند از: زمین شناسی، خاک، گسل، فرسایش، شیب (اثرات زیست محیطی زمین لغزش) و فاصله از خطوط حمل و نقل، فاصله از مناطق مسکونی، فاصله از خطوط فشار قوی، فاصله از خطوط نفتی (اثرات اقتصادی زمین لغزش) و فاصله از مراکز جمعیتی، فاصله از متاطق تجاری- تفریحی- تفرجی، بهداشت و سلامت ( اثرات اجتماعی زمین لغزش). جهت مقایسه گزینه‌های مذکور در مدل پرومته 2  ملزم به انتخاب برخی معیار می‌باشد. معیارهای مورد نظر جهت مقایسه و ارزیابی گزینه‌ها عبارتند از: اندازه اثر، شدت اثر، مستقیم یا غیرمستقیم، افزایش هزینه، فعالیت انسانی.

جداول3- اثرات زیست محیطی

Table 3. Environmental Impact

نتایج حاصل از ارزیابی اثرات زیست محیطی زمین لغزش در قسمت زیست محیطی: زمین شناسی > گسل> خاک> فرسایش> شیب

عامل زمین شناسی با وزن خروج 396/0 بیشترین آسیب را از وقوع زمین لغزش خواهد داشت.

جداول4- اثرات اقتصادی

Table4. Economic Impact

جاده> خطوط فشار قوی> مناطق مسکونی> خطوط نفتی

جاده‌ها با وزن نهایی 477/0 بیشترین آسیب را از وقوع زمین لغزش خواهد داشت.

جداول5- اثرات اجتماعی

Table5. Social Impact

تجارتی/تفرجی> جمعیت> سلامت و بهداشت

مناطق تفرجی/ تفریحی با بیشترین آسیب‌پذیری از زمین لغزش با وزن  برابر 452/0 می‌باشد.

منبع: بهشتی،1395

فضای سبز شهر تبریز از حیث پراکندگی در سطح شهر بسیار نامتوازن می‌باشد. منطقه 4 به دلیل واقع شدن پارک بزرگ تبریز در آن و منطقه 2 به دلیل فضاهای سبزی همچون پارک بزرگ ایل گلی از سرانه نسبتا قابل قبولی نسبت به مناطق دیگر شهر برخوردارند. همچنین منطقه 6 به دلیل شکل بافت آن (بافت مرکزی شهر) کمترین میزان سرانه فضای سبز را دارا می‌باشد. کل شهر تبریز نزدیک به 430 هکتار کمبود را در تامین فضای سبز دارد. با توجه به نقشه ارایه شده، ملاحظه می‌گردد که کنارگذر شمالی (پاسداران)، کنارگذر جنوبی (شهیدکسایی)، بلوار ملت و بلوار آذربایجان نقش کلیدی در دسترسی سریع به فضاهای سبز و باز را بر عهده دارند.

منبع: بهشتی،1395

بیش از 85 هکتار کمبود در کاربری تاسیسات و تجهیزات می‌باشد.

قسمت بیشتری از مناطق 1 و 10 و همچنین به صورت کم و پراکنده در مناطق 6 و 7 و 3 نفوذناپذیری دیده می‌شود و بیشترین میزان نفوذناپذیری در مناطقی وجود دارد که بیشترین خطر زمین لغزش در آن‌ها پیش بینی شده است.

اقدامات اصلاحی

   بیش از 85 درصد کمبود کاربری تاسیسات و تجهیزات در سطح شهر تبریز وجود دارد. در نقشه ارایه شده با توجه به پراکنش این بناها بر اساس کیفیت ابنیه در سه دسته نوساز، مرمتی و تخریبی طبقه بندی شده است و با توجه به آمار و قوانین سازمان عمران و شهرسازی برای ساختمان‌های نوساز حدود 10 تا 30 درصد، مرمتی 30 تا 70 درصد و تخریبی 70 تا 100 درصد در زمان حادثه امکان تخریب وجود دارد کل شهر تبریز با 6/142 هکتار کمبود کاربری درمانی مواجه است.

پایش:

جدول6- میزان کل حرکت و متوسط حرکت سالانه  لغزش در مهر موم های مورد بررسی

Table 6. Slip rate and mean annual Slip motion

هدف از پایش زمین لغزش در این تحقیق، دستیابی به داده‌های مربوط به فعالیت و جابجایی نقاط لغزشی سطح شهر تبریز می‌باشد. نتیایج حاصل از پایش زمین لغزش در شهر تبریز نشان می‌دهد که سالانه 11/66 سانتی متر جابجایی لغزشی وجود دارد و این مقدار بین سال‌های 1335 تا 1398 به اندازه 65/41 متر می‌باشد که دلیل واضحی بر حرکت فعال زمین لغزش در منطقه شهری تبریز می‌باشد.

بحث و نتیجه گیری

در مقاله حاضر مدل EBF دقت بالایی در پهنه بندی حساسیت زمین لغزش نشان داد که با نتایج  Biswajeet Pradhonو همکاران ( 2014) مطابقت دارد. نتایج خروجی از ارزیابی حساسیت زمین لغزش نشان داد که 9/82% از کل سطح شهر تبریز در مواجه با خطر آسیب پذیری زمین لغزش می باشد. در بخش زیست محیطی معیار زمین شناسی با وزن خروجی 393/0، در بخش اقتصادی معیار جاده با وزن خروجی 477/0 و در بخش اجتماعی معیار مناطق تفریحی/ تفرجی با وزن خروجی 452/0 بیشترین آسیب پذیری لغزشی دارند. اجرای اقدامات اصلاحی نشان داد که مناطق 1 و 10 با تراکم بالای ساختمانی و با متوسط اندازه قطعات مسکونی زیر 75 مترمربع در محدوده با آسیب پذیری بسیار زیاد لغزشی قرار دارد. نتایج بررسی معابر شهر تبریز نشان داد که در مناطق با آسیب پذیری لغزشی بالا ( مناطق 1 و 10و به صورت پراکنده در مناطق 3،6،و7) نفوذناپذیری دیده می شود که قابلیت جابجایی در شرایط بحران را به شدت کاهش می دهد. نتایج مطالعات فضای باز و سبز شهر تبریز نشان داد که 430 هکتار کمبود در سطح شهر وجود دارد و امکان دسترسی شهروندان در شرایط بحران را با مشکل مواجه می کند. در بخش کاربری درمانی و امدادرسانی 142 هکتار کمبود( منطقه 8 کمترین سطح و منطقه 9 فاقد این کاربری است) وجود دارد. توزیع کاربری های تاسیسات و تجهیزات شهر تبریز نشانگر این است که 85 هکتار کمبود( مناطق 3،5و6) وجود دارد. در راهکارهای اصلاحی مناطقی از شهر تبریز که کمبودهایی در بخش کاربری های درمانی، امنیتی/انتظامی، امدادرسانی، فضاهای باز و سبز شهری، تاسیسات و تجهیزات، مراکز مهم و حیاتی شهر تبریز نیازمند مقاوم سازی داشتند، مکانیابی و پهنه بندی انجام گردید. به منظور پایش زمین لغزش از مهر و موم های مربوط به بزرگ ترین زمین لغزش شهر تبریز در سه دوره زمانی 1335، 1362 و 1398 استفاده گردید و نتایج حاصل نشان داد که حرکت لغزشی سالیانه در سطح شهر تبریز 65/41 متر می باشد. نوع لغزش، انتقالی-چرخشی است و نتایج پایش حاکی از فعال بودن و افزایش سرعت جابجایی می باشد. شیب و اختلاف زیاد محل،جنس زمین و لایه های رسوبی غیرمتراکم آن، دامنه های شمالی برفگیر و فرسایش تدریجی رسوبات در ایجاد زمین لغزش شهر تبریز موثر بوده اند.

تقدیر و تشکر

داده ها و اطلاعات اولیه مورد استفاده در این مقاله از سازمان نقشه برداری کشور تهیه شده است که به این وسیله تشکر و قدردانی می شود.

Reference

1. Erener, A., & Düzgün, H. S. B. (2010). Improvement of statistical landslide susceptibility mapping by using spatial and global regression methods in the case of more and Romsdal (Norway). Landslides, 7(1), 55-68. doi:10.1007/s10346-009-0188-x
2. Biswajeet, P; Abokharima, MH; Neamah jebur, M. (2014). Land subsidence susceptibility mapping at Kinta valley using the evidential belief function model in GIS. Natural hazards, volume 73, issue 2, pp. 1042-1019.
3. Dietrich, W. E., Reiss, R., Hsu, M., & Montgomery, D. (1995). A process-based model for colluvial soil depth and shallow land sliding using digital elevation data. Hydrological Processes, 9(3), 383-400. doi:doi.org/10.1002/hyp.3360090311
4. DFDA/CRED. (2010). Annual disaster statistical review 2009. from Center for research on epidemiology of disasters http://www.cred.be/sites/ default/files/ ADSR_2009
5. Ayalew, L., & Yamagishi, H. (2005). The application of GIS-based logistic regression for landslide susceptibility mapping in the Kakuda-Yahiko Mountains, Central Japan. Geomorphology, 65(1), 15-31. doi:https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2004.06.010
6. DFDA/CRED. (2010). Annual disaster statistical review 2009. from Center for research on epidemiology of disasters http://www.cred.be/sites/ default/files/ ADSR_2009
7. Nadim, F., & Kjekstad, O. (2009). Assessment of global high-risk landslide disaster hotspots. Landslide- disaster risk reduction, 213-221.
8. Petley, D. (2012). Global patterns of loss of life from landslides. Geology, pubs. Geoscience world. Org, 40(10), 927-930.
9. Berberian, M. (1976). An explanatory note on the first seism tectonic map of Iran, a seism tectonic review of the country. Retrieved from.

[1]- دانشجوی گروه تخصصی ارزیابی و آمایش سرزمین، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران.

[2] - دانشیار دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران. ^*(مسوول مکاتبات)

[3] - دانشیار دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران.

4- دانشیار پژوهشکده حفاظت و آبخیزداری کشور Areeo، تهران، ایران.

1- Department of Environmental Science, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.

[6]-Faculty of civil water and environmental engineering Shahid Beheshti University, Tehran, Iran. *(Corresponding Author)

[7]- Department of Environmental Science, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.

4- Department of Environmental Science, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, Tehran, Iran.