شناسایی مناطق کارست و میزان گسترش آن با استفاده از سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی در حوضه آبریز ظالم رود ساری در مازندران، ایران
پیشینه و هدف :
سیمای مرکبی از همه ناهمواریها، اشکال، فضای خالی و پدیدههایی که در اثر خورندگی آب در سطح و در زیر سطح زمین در سازندهای زمینشناسی قابلحل مختلف ایجاد میشوند را کارست گفته که تقریبا 15 درصد از سنگهای رخنمون یافته جهان را در برگرفتهاند. علیرغم اهمیت مناطق کارستی در ادوار گذشته، امروزه، مطالعه، شناسایی، تحلیل مکانی و مدیریت این مناطق، موردتوجه جدی زمین شناسان، هیدرولوژیستها، هیدروژیولوژیست ها، اکوتوریست ها، ژیوتوریست ها و زیستمحیطی در مقیاسهای گوناگون است. از طرفی با توجه به برخی از شرایط ویژه مانند بحران آب و یافتن نقاط دارای ذخایر آبی پایدار و یا مناطق مناسب جهت احداث سدها و سایر سازههای با ریسک کم و ضریب اطمینان بالا، شناسایی مناطق کارستی از اهمیت بالایی برخوردار است. همچنین پدیده کارست در ابعاد گوناگون، از دیدگاه زمینشناسی و ژیومورفولوژی نیز دارای جایگاه ویژهای است، زیرا علل و چگونگی فرآیندها و اشکال انحلالی و گسترش آنها بر سنگها و کانیها دارای اهمیت بسیار بالایی است. شرق مازندران بهویژه در محدوده موردمطالعه، ازلحاظ زمینشناسی یکی از مناطق دارای پتانسیل فرآیند کارستی بوده و با توجه به شرایط محیطی بهخصوص وضعیت پوشش گیاهی و راههای دسترسی، کمتر موردمطالعه قرارگرفته است. بر این اساس، این مطالعه، بهمنظور شناسایی مناطق کارستی و میزان گسترش آنها با استفاده از روش سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی در حوضه ظالم رود ساری در استان مازندران در شمال ایران متمرکز است.
مواد و روشها:
بهمنظور شناسایی مناطق کارستی و ویژگیهای فیزیکوشیمیایی آبخوانهای موجود، ابتدا لازم بود مناطق کارستی شناسایی و سپس وضعیت فیزیکوشیمیایی آن ارزیابی میگردید. در گام نخست، با استفاده از دادههای ماهوارهای لندست Landsat، استر ASTER و SRTM، نقشههای زمینشناسی، اطلاعات آبوهوایی و بازدیدهای میدانی، عوامل موثر بر کارستی شدن که شامل نوع سنگ، خطوارهها نظیر گسلها و شکستگیها، پوشش گیاهی، آبوهوا، وضعیت آبراههها و شیب توپوگرافی هستند، استخراج شدهاند. قابلذکر است که در این گام، برای به دست آوردن نتیجه بهتر، از منطق فازی و تحلیل سلسله مراتبی (AHP) بهره گرفته شده است. در گام دوم، بهمنظور بررسی وضعیت فیزیکوشیمیایی آبخوان، پارامترهای شیمیایی برخی از چشمهها، مورد تجزیهوتحلیل قرارگرفته و پارامترهای انحلالی، ضرایب اشباعی، منشا مواد شیمیایی محلول در آب و سیستم کلی جریان در آبخوانهای موجود مشخص شده است. در این مطالعه، تعیین ترکیب و پراکندگی سنگی، بر اساس بازدیدهای میدانی و به کمک نقشههای زمینشناسی یکصد هزارم بهشهر و ساری که زمین مرجع شدهاند، انجام شده است. برای استخراج خطوارههای ناشی از شکستگیها، از سه روش دستی، خودکار و نیمه اتوماتیک استفاده شده است. در روش دستی، با اعمال فیلترهای High Pass، PCA و ترکیب رنگی دادههای ماهوارهای لندست-8، خطوارهها بارزسازی و استخراج شدهاند. در روش اتوماتیک، از الگوریتم Segment Tracing Algorithm (STA) در نرمافزار PCI، کمک گرفته شده است. در الگوریتم STA، پیکسلهای خطی بر اساس اختلاف درجه خاکستری شناسایی و سپس بر اساس پارامترهای RADI، GTHR، LTHR، FTHR، ATHR و DTHR به بردار تبدیل گردیدهاند. جهت تشخیص و استخراج وضعیت پوشش گیاهی، از شاخص Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) بر روی دادههای سنجنده OLI از ماهواره لندست-8، کمک گرفته شده است. آبراههها، با کمک اکستنشن ArcHydro در GIS شناسایی گردیدند. برای تولید DEM موردنیاز، از تکنیکهای فتوگرامتری بر روی تصاویر زوج استریو سنجنده ASTER در نرمافزار Idrisi و بر اساس متغیرهای پارامتری توجیههای داخلی و خارجی (External and Internal Orientation) سنجنده و نقاط کنترلی زمینی (Ground Control Points, GCPs) انجام شده است. شیب توپوگرافی منطقه به کمک DEM و بر اساس درجه در محیط نرمافزاری GIS محاسبه و نقشه آن تهیه شده است. بر اساس دادههای آب هوایی اداره کل هواشناسی استان مازندران، وضعیت آبوهوایی بهصورت منحنیهای همدما، هم بارش و هم تبخیر مشخص و نوع آبوهوا نیز، از روش De Marton تعیین شده است.
نتایج و بحث :
حاصل فعالیتهای فوق، تولید نقشههای سنگشناسی، تراکم و فاصله از خطوارههای حاصل از شکستگی، تراکم و فاصله از آبراههها، شیب توپوگرافی، هم بارش و پوشش گیاهی بوده است. با توجه به معیارهای متفاوت بکار رفته در نقشههای تولیدشده و وجود نیاز به معیاری واحد و قابلمقایسه و متناسب برای تلفیق لایههای اطلاعاتی، از منطق فازی کمک گرفته شده است. در این حالت، کلیه لایهها با مرز غیرقطعی بهجز لیتولوژی که دارای مرز قطعی بوده و تابع منطق بولین است، فازی سازی شدهاند و در ادامه در GIS، بهصورت لایههای فازی سازی شده استخراج گردیدهاند. از طرفی، چون وزن و ضریب اثربخشی عوامل هشتگانه موثر در وقوع پدیده کارست یکسان نیستند، برای تعیین ارجحیت و اولویتبندی این عوامل، از روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP) استفاده شده است و میزان مشارکت و به عبارتی وزن هر یک از معیارها با ضریب ناسازگاری کمتر از یک درصد در نرمافزار Expert Choice 12 محاسبه شده است. درنهایت، با روش ترکیب خطی وزندار (WLC)، لایههای رستری فازی شده بر اساس وزن موثر آنها، با عملگر تجمعی توافقی (Compromise Operator) یا گاما تلفیق شده و نقشه پراکندگی پدیده کارست با ضریب احتمال متفاوت در محدوده موردمطالعه استخراج گردید. در گام بعدی، بهمنظور بررسی وضعیت فیزیکوشیمیایی آبخوانها و ارزیابی پدیده کارست، تعداد 18 چشمه با دبی مساوی و بیشتر از سه لیتر بر ثانیه انتخاب و به کمک نرمافزارهای SPPS، RockWorks2016 و PHREEQC2.6 مورد ارزیابی قرارگرفتهاند و ضمن استخراج جداول و نمودارهای هیدروژیوشیمیایی، شاخص اشباعی کانیهای متعدد نیز، محاسبه گردیدهاند.
نتیجه گیری:
نتایج این تحقیق نشان میدهد که پدیده کارست، در بخش مرکزی دارای بیشترین گسترش بوده و خطوارههای حاصل از شکستگیها، بیشترین نقش را در تشکیل این پدیده داشتهاند. تیپ آب این چشمهها، بیکربنات کلسیک- منیزیک بوده و براساس نمودار گیپس، نقش سنگهای تشکیلدهنده آبخوان در تعیین ترکیب شیمیایی آب، بسیار واضح است. همچنین، با توجه به شاخصهای اشباعی کانیها، نوع جریان در مخازن آبهای زیرزمینی، بهصورت افشان و افشان- مجرایی است. بر اساس این تحقیق، بهرهگیری از فنآوری نوین سنجشازدور و GIS، موجب افزایش دقت و سرعت و کاهش هزینه در مطالعات کارستی بههمراه دارد.
-
برآورد ظرفیت برد تفرج گاهی در پارک آبخیز کانی ماماتکه سنندج
پارسا عرب خزائلی*، قربان وهاب زاده کبریا، سید رمضان موسوی، جلال زندی
مجله مدیریت اراضی، بهار و تابستان 1402 -
ارزیابی آلودگی خاک های زراعی به عناصر آرسنیک و کادمیوم با استفاده از شاخص-های آلودگی در حوضه تالار مازندران
قربان وهاب زاده کبریا*، عارف صابری، سید محمد حجتی، سید رمضان موسوی
مجله مهندسی آبیاری و آب ایران، تابستان 1402