نوع مقاله : پژوهشی
نویسندگان
1 دانشیار ژئومورفولوژی، دانشگاه فردوسی مشهد
2 دانشجوی دکتری ژئومورفولوژی، دانشگاه فردوسی مشهد
3 دانشجوی دکتری ژئومورفولوژی، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار
چکیده
یکی از شایع‌ترین پیامدهای ژئومورفیک حاصل از ساخت سدها و ایجاد دریاچه در پشت آنها، فعال شدن لغزش‌هاست. سد دوستی به عنوان یکی از بزرگ‌ترین سدهای ذخیره‌ای کشور در اثر فعال شدن لغزشها با وضعیت بحرانی مواجه شده است. هدف از این مطالعه شناسایی پدیده ی لغزش، علل، روند و اثرات آینده آن در دریاچه سد دوستی است و روش تحقیق آن توصیفی- تحلیلی و تجربی است که در آن از داده های رقومی تصاویر سنجنده IRS، مدلهای رقومی ارتفاع(DEM) ، نقشه‌های زمین شناسی، تصاویر ماهوارهای، و اطلاعات حاصل از عملیات میدانی و آزمایشگاهی شامل مشاهده مقاطع زمین شکل ها، مقاطع طبقات، و عوارض ساختمانی موجود در منطقه جهت تکمیل نقشه ی ژئومورفولوژی، نمونه برداری از مواد سطحی، نقشه برداری از لغزش های نمونه جهت پایش های بیشتر و انجام آزمایش توزیع ذرات استفاده شده است. نتایج حاصل از بررسیهای صورت گرفته در منطقه به شناسایی 252 زمین لغزه ی جدید با مساحت کلی 8/123 هکتار (23/1کیلومترمربع) انجامید، حجم رسوب تولید شده توسط این زمین لغزش ها حدود 8595433 مترمکعب (59/8 کیلومترمکعب) بوده که تاکنون وارد دریاچه ی سـد شده است. عوامل ایـجاد لغزشها شامل عوامل زمین شناسی، هیدرولوژی، آنتروپوژن، زیستی و اقلیمی است. با توجه به آثار زمینلغزشها بر کیفیت آب، گنجایش سد و همچنین ناپایداری دامنه های مشرف به دریاچه ی سد، برنامه‌ریزی برای کنترل لغزشها ضروری است.
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
Investigation the Factors Affecting the Landslide Using GIS and RS (Case Study Dosti Dam)
نویسندگان [English]
- Seyyedreza Hosseinzadeh 1
- Ali Ghorbani Shourestani 2
- Alimohammad Noormohammdi 2
- Mohsen Rezaee Aref 3
چکیده [English]
Seyyedreza Hosseinzadeh[1]
Ali Gorbani Shourestani[2]*
Alimohamad Noormohamadi[3]
Mosen Rezaee Arefi[4]
Abstract
Construction of dams and the creation of lakes behind them can lead to geomorphic changes on their edges. One of the most common changes of the kind is landslide. Dosti Dam, as one of the largest storage dams in Iran, is facing such a critical situation. The purpose of this study is to identify the nature of the landslide phenomena, its causes, and the trends and future effects of landslide on the lake of Dosti dam. This research utilizes a descriptive-analytical and an experimental method by using IRS data, Digital Elevation Models (DEM), geological maps, satellite images and data from field and laboratory works along with observations of Earth sections, and sections of classes, and structural complications in the region to complete the geomorphological map, sampling of surface materials, mapping of sample slides for further monitoring and testing the particle size distribution. The results of study show 252 new landslides covering a total area of 123.8 acres (1/23 km). The volume of the sediment produced by these landslides which have entered the lake are about 8595433 m3 (8.59 km3). Causes of the landslide include geological, hydrological, anthropogenic, biological and climatic factors. The landslides have impacted the water quality, dam capacity and unstable domains near the lake, all of which render planning for landslide control a necessity.
[1]- Associate Professor; Faculty of Geomorphology; University of Ferdowsi; Mashhad; Iran.
[2]- Ph.D Student; Faculty of Geomorphology; University of Ferdowsi; Mashhad; Iran (Correspondeing author), Email:rezaee@mshdiau.ac.ir.
[3]- Ph.D Student; Faculty of Geomorphology; University of Ferdowsi; Mashhad; Iran.
[4]- Ph.D Student; Faculty of Geomorphology; University of Hakim Sabzevari; Sabzevar; Iran.
کلیدواژه‌ها [English]
- Landslides
- Dosti dam
- Digital Elevation Models (DEM)
- Satellite images
مقدمه
ساخت سدها و ایجاد دریاچه در پشت آنها باعث تغییرات ژئومورفیک در حاشیه آن میشود. یکی از شایع‌ترین این تغییرات فعال شدن و تشدید لغزش‌هاست؛ که در برخی موارد به یک بحران تبدیل میشود. «در سطح جهانی» توسعه و پیشرفت مطالعات مربوط به زمینلغزش توسط مهندسان زمینشناسی و ژئومورفولوژی عمدتاً ضمن پیشبرد عملیات عمرانی و یا در پی تکامل مطالعات مربوط به زلزلهها و بلایای طبیعی صورت گرفته است. اقدامات و کارهای مذکور با پیشرفتهای اخیر در فنون تهیه و ترسیم نقشه، روشهای آماری، استفاده از سیستمهای رایانهای، عکسهای هوایی و تصاویر ماهوارهای، روندی به سرعت تکاملی داشته و اکنون استفاده از رایانه، عکسهای هوایی و تصاویر ماهوارهای سهم بسیار با ارزشی در این گونه بررسیها، مدلسازی و پهنهبندیها دارد.
«در کشور ما» مطالعات و کارهای مربوط به مدلسازی و پهنهبندی خطر زمینلغزش، عمدتاً از اوایل دهه80-1370 آغاز شده است. توجه به عمران و آبادانی کشور قبل و بهویژه پس از جنگ، همگام با افزایش آگاهی نسبت به خسارتهای سنگین بلایای طبیعی و زمینلغزشها موجب توجه ویژه‌ی وزارتخانهها، سازمانهای ذیربط و برخی از پژوهشگران به مسألهی سوانح طبیعی و از جمله زمینلغزشها شد.
از جمله بررسیها و مطالعات مربوط به زمینلغزشها و پهنهبندی آنها در کشور، میتوان به پروژه تشکیل بانک اطلاعاتی زمینلغزشهای کشور توسط مرکز زمینلغزش سازمان جنگلها، مراتع و آبخیزهای کشور و پروژه‌ی کلان پهنهبندی زمینلغزش توسط پژوهشکده سوانح طبیعی، وابسته به بنیاد مسکن انقلاب اسلامی اشاره کرد. با این همه، چنانکه باید به این پدیده به عنوان یکی از مخاطرات تکنولوژیک محصول احداث سدهای بزرگ توجه نشده است.
پس از جنگ دوم جهانی ژئومورفولوژیستها و مهندسان تلاشهایی جدی درباره بررسی مخاطره لغزش در دریاچه سدها در سطح جهان، انجام دادهاند: از بهترین کارهای انجام شده میتوان به مطالعه رابرت شوستر (1986)، با عنوان «رابطهی سدها و زمینلغزشها» اشاره کرد که در آن به بررسی250 سد در سراسر دنیا پرداخته است. ایشان در مطالعه خود ابتدا سدها را به لحاظ عوامل ایجاد کنندهی لغزش تقسیمبندی و مورد بررسی قرار داده و در پایان برای هر گروه راهکار مناسب ارایه داده است.
یلسین در سال 2008 نقشه حساسیت زمینلغزش در حوضهی آردیس ترکیه با سه روش فرایند سلسله مراتبی (AHP)، فاکتور وزنی (Wf) و شاخص آماری (Wi) را تهیه نمود و نتیجه گرفت که برای شناسایی مناطق دارای زمینلغزش در حوضهی مورد مطالعه، روش AHP بهتر از دو روش دیگر است.
از مطالعات انجام شده دربارهی زمینلغزش در دریاچهی سدهای ایران و پهنهبندی آنها میتوان به موارد ذیل اشاره نمود:
انتظاری و همکاران (1384) ، در مقالهای با عنوان پهنهبندی خطر زمینلغزش در محدوده حوضه سد بالایی سیاه‌بیشه، نقشه پهنهبندی منطقه و قسمتهای مستعد زمینلغزش را در پنج منطقه نشان دادند.
در پژوهشی دیگر یمانی و همکاران (1386)، با استفاده از مدل LNRF به بررسی پهنهبندی خطر زمینلغزش در حوضه آبخیز جلیسیان پرداختند و به این نتیجه رسیدند که مدل مذکور کارایی خوبی برای بررسی دادهها و پهنهبندی زمینلغزش در نواحی مرطوب تا نیمهمرطوب دارد.
یکی دیگر از معدود مطالعات انجام شده درباره پدیدهی لغزش در دریاچه سدهای ایران، مطالعه آشتیانی (1387)، است که به بررسی امواج ضربهای ناشی از رخداد لغزش در سدها پرداخته و یک مدل آزمایشگاهی کامل از مراحل ایجاد لغزش و امواج ضربهای حاصل از آن را ارایه کرده است.
رمضانی (1388)، در مقالهای با عنوان شناخت عوامل مؤثر زمینلغزش در حوضهی آبخیز سد برنجستانک قایمشهر به این نتیجه رسید که عوامل مهم در ایجاد تودههای لغزشی در حوضهی مورد مطالعه، عوامل لیتولوژیکی، وجود بیرون‌زدگی‌های سنگی و تراکم و تکتونیک میباشد.
بای و همکاران (1389)، در پژوهشی دیگر با عنوان پهنهبندی خطر زمینلغزش با استفاده از روش AHP در حوضه مادرسو، نتیجه گرفتند که این روش برای پهنهبندی خطر زمینلغزش در حوضه مود مطالعه، روش بسیار مناسبی است.
سوری و همکاران (1390)، در مقالهای با عنوان پهنهبندی خطر زمینلغزش در حوضه نوژیان با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی، برای پهنهبندی خطر زمینلغزش در این حوضه، ساختار نهایی 1-11-9 را بهدست آوردند.
معرفی منطقه مطالعاتی
منطقه مورد مطالعه با مساحتی حدود 510 کیلومتر مربع دامنههای مشرف به دریاچه سد دوستی را در بر می‌گیرد. این سایت در 180 کیلومترى شرق مشهد و 75 کیلومترى جنوب سرخس بین ²29 ¢41 °35 تا ²42 ¢55 °35 عرض شمالی و ²53 ¢08 °61 تا ²51 ¢22 °61 طول شرقی قرار دارد. بهلحاظ موقعیت سیاسی ساختار خود سد در شهرستان سرخس و بخش اعظمی از دریاچه آن در شهرستان تربت‌جام و بخش صالح‌آباد واقع شده است (شکل 1).
شکل (1) موقعیت منطقه مطالعاتی
سد دوستی با همکاری مشترک ایران و ترکمنستان ساخته شده و از نوع خاکی با هسته رسی است، ارتفاع آن ۷۸ متر و طول تاج ۶۵۰ متر میباشد. در جدول (1) خلاصه‌ای از مشخصات سد بیان شده است.
از نظر ژئومورفولوژی ساختمانی منطقه مورد مطالعه جزو سیستم چینخوردهی کپهداغ بوده و در انتهای جنوب شرقی این رشته کوه و در مرز تلاقی صفحه توران و ایران مرکزی واقع شده است. ارتفاعات در این منطقه دارای روند شمال غرب - جنوب شرق میباشد که با روند ارتفاعات در کپهداغ همسو است. میانگین ارتفاع در این منطقه 608 متر و بلندترین و پست‌ترین نقاط آن بهترتیب 1240 و 382 متر ارتفاع دارند. شکل 2 وضعیت نیمرخ توپوگرافی سد در بخش‌های مختلف را نشان می‌دهد.
بیش از 80 درصد مساحت منطقه شیبی بین 0 تا 2 درصد و 14 درصد شیبی بین 2 تا 4 درصد دارد و تنها 6 درصد مساحت منطقه شیبی بالای 4 درصد دارد.
ریخت‌شناسی منطقه جوان است و توپوگرافی آن، رابطه مستقیم با ساختارهای زمینشناسی دارد. واحدهای سنگی منطقهی مطالعاتی با توجه به ساختمان زمینشناسی شامل سازندهای سنگانه (شیل و مارن)، اتامیر (ماسه‌سنگ و شیل)، آبدراز (مارن، آهک)، آب‌تلخ (مارن و شیل)، شوریجه (گچ و کنگلومرا)، خانگیران (شیل و ماسه‌سنگ) نهشته‌های کواترنری و رسوبات عهد حاضر می‌باشند. در بخش‌های مرتفع و دامنههای مشرف به دریاچه، برخلاف دادههای نقشهی زمینشناسی موجود منطقه، که بیشتر مواد پوششی این قسمت را سازندهای اصلی ذکر شده در بالا ثبت کرده‌اند، عمدتاً از نوع رسوبات لسی است.
اقلیم منطقه خشک و سرد و متوسط بارندگی سالانهی منطقه ٢٢٦ میلیمتر گزارش شده است (گزارشات شرکت سهامی آب منطقه‌ای خراسان رضوی). جهت وزش باد غالب در منطقهی مورد مطالعه عمدتاً از شمال غرب به جنوب شرق بوده و فقط در ماههای مرداد و شهریور جهت آن شمالی است. از نظر پوشش گیاهی منطقه مطالعاتی دارای پوشش مرتعی فقیری است و توان حفاظت از خاک منطقه را ندارد (گزارشات شرکت سهامی آب منطقه‌ای خراسان).
جدول (1) مشخصات دریاچهی سد دوستی
|
طول مخزن |
6/37 کیلومتر |
عرض متوسط |
1 کیلومتر |
|
حجم در تراز نرمال |
1250میلیون متر مکعب |
حجم مرده |
300 میلیون متر مکعب |
|
حجم مفید |
950 میلیون متر مکعب |
حجم تنظیم سالانه |
820 میلیون متر مکعب |
|
تراز نرمال آب |
75/473 متر از سطح دریا |
تراز حداکثر آب |
50/ 476 متر از سطح دریا |
|
تراز حداقل آب |
445 متر از سطح دریا |
|
|
مواد و روشها
این تحقیق به طور کلی یک تحقیق کاربردی است که در آن از روش توصیفی- تحلیلی، تاریخی و تجربی استفاده شده است. در این تحقیق از مدل رقومی ارتفاع (DEM) نوع [1]SRTM و [2]ASTER، نقشه‌های زمینشناسی 1:100000 و 1:250000، تصاویر ماهوارهای Earth Google، دادههای رقومی تصاویر سنجنده ETM و IRS مربوط به مارس 2005 و ژولای 2002 و نرمافزارهای تهیه و تفسیر نقشه استفاده شده است. شایان ذکر این که برای کنترل و گردآوری اطلاعات تکمیلی، عملیات میدانی و آزمایشگاهی و به منظور بررسی پیشینه تحقیق و روشهای مختلف مطالعه لغزشها از روش کتابخانه‌ای استفاده شده است.
ابتدا محدوده مورد مطالعه با استفاده از تصاویر ماهوارهای ذخیره شده از Google Earth و دادههای رقومی تصاویر سنجنده IRS تعیین حدود گردیده و سپس تحلیل شیب، جهت شیب و توپوگرافی منطقه با استفاده از مدل رقومی ارتفاع (DEM)(Srtm Iran) انجام شد. نقشه پراکندگی لغزشهای منطقه با استفاده از نرمافزار Arc/GIS9.3 از تصاویر ماهوارهای Google Earth تهیه و تفسیر شد و سپس به منظور تدقیق نقشه خروجی پراکندگی لغزشهای منطقه از دادههای رقومی تصاویر سنجنده IRS مربوط به ژولای 2005 استفاده گردید.
در تحلیل و بررسی وضعیت زمینشناسی منطقه متأسفانه نقشهی زمینشناسی موجود به دلیل نقایصی که دارد چندان مفید واقع نشد. لذا پس از تهیه نقشه گسترش مواد سطحی حساسیت‌پذیر، با استفاده از تصاویر ماهوارهای و عملیات میدانی 7 نمونه رسوب از رسوبات لسی مستعد لغزش برداشت و به آزمایشگاه منتقل گردید. در آزمایشگاه 20 گرم از هر نمونه پس از بین بردن املاح محلول شور توسط آبشویی با آب مقطر و از بین بردن مواد آلی توسط آب اکسیژنهی 30 درصد، مجدداً خشک و توزین شده و بدون آهکزدایی برای تعیین توزیع اندازهی ذرات استفاده شد. زیربخشهای شن خیلی درشت (2-1 میلیمتر)، شن درشت (1-5/. میلیمتر)، شن متوسط (5/.-25/. میلیمتر)، شن ریز (25/.-1/. میلیمتر) و شن خیلی ریز (1/.-05/. میلیمتر) بهوسیلهی سری الک جدا شدند. با استفاده از روش پیپت (29)، سیلت به سه بخش سیلت درشت (50-20 میکرون)، سیلت متوسط (20-5 میکرون) و سیلت ریز (5-2 میکرون) تقسیم شد. بخش رس (کمتر از 2 میکرون) نیز تفکیک گردید (USDA-NRCS، 1996).
بحث و نتایج
تحلیل و بررسی لغزشها و فراوانی آنها در منطقه
قبل از ارایهی نتایج آماری زمینلغزشها، لازم به ذکر است که بررسیهای صورت گرفته بر روی عکسهای هوایی (1345) و تصاویر ماهواره‌ایی قدیمی‌تر (ژولای 2002) منطقهی مورد مطالعه نشان می‌دهد که دامنهها به دلیل شرایط خاص محیطی قبل از ساخت سد، از یک تعادل نسبی برخوردار بوده‌اند و لغزشها و گسیختگی‌های آنچنانی بهجز چند لغزش کوچک و منفرد و دور از هم در آن اتفاق نیفتاده و شرایط کنونی یعنی تشدید ناپایداری دامنهها به طور قطع ناشی از ساخت سد است.
لغزشهای بعد از احداث سد همانطور که در شکل (2) (سمت راست) مشاهده میشود هم در سواحل کم ارتفاع و هم در سواحل مرتفع دریاچه (سمت چپ) رخ دادهاند.
شکل (2) نمونهای از زمینلغزشهای سواحل کم ارتفاع (سمت راست) و نمونهای از زمینلغزش چند مرحله‌ای سواحل مرتفع و پرشیب (سمت چپ)
دلیل اصلی وقوع لغزش در سواحل مرتفع، تغییرات سطح اساس آب است که در آن با هر بار بالا یا پایین رفتن سطح آب یک گسیختگی کوچک یا بزرگ اتفاق افتاده و منجر به ایجاد لغزشها و پرتگاههای پر شیب در این گونه سواحل میشوند. وقوع لغزش و ناپایداری دامنهها منجر به تداوم حرکات دامنهای از نوع ریزش میشود (شکل3). در این حالت حتی کوچکترین عوامل تحریککننده مانند لرزش‌های ناشی از عبور وسایط نقلیه سنگین و نیمه‌سنگین در امتداد جاده مرزی، ریزش‌های جدیدی را به همراه دارد.
شکل (3) نمونهای از زمینلغزش همراه با واریزه در سواحل دریاچهی سد دوستی
تحلیل فراوانی لغزشها
لغزشها بر اساس مساحت در هفت پهنه تقسیم شدهاند که خلاصهی آن در جدول (2) نشان داده شده است. بیشترین فراوانی زمینلغزشها در پهنهی لغزشی اول (92%) و کمترین فراوانی آنها در پهنه لغزشی هشتم (2%) قرار دارند. به لحاظ مساحت به ترتیب بیشترین مساحت مربوط به پهنهی هفتم (5/18%)، وکمترین آن به پهنهی اول (3%) اختصاص دارد.
تعداد 252 زمینلغزش به مساحت کلی 8/122هکتار (23/1کیلومترمربع) شناسایی و ثبت شده است که حجم رسوب تولید شده توسط این زمینلغزشها با توجه به عمق متوسط (7متر) رسوبات مستعد لغزش، حدود 8595433 مترمکعب (59/8 کیلومترمکعب) تخمین زده میشود. با در نظر گرفتن جرم حجمی متوسط 65/2 گرم بر سانتیمتر مکعب، جرم این رسوبات 22777897 تن است. مساحت بزرگ‌ترین و کوچکترین زمینلغزش به ترتیب حدود 111765 و 6/13 مترمربع و میانگین مساحت زمینلغزشها 5014 مترمربع برآورد شد. 5/64 درصد لغزشهای منطقه در ارتفاع بین 445 تا 480 متر و از نظر شیب 98 درصد لغزشهای منطقه در شیبی بین 0 تا 2 درصد اتفاق افتاده که خود بیانگر نقش مستقیم دریاچه سد است حدود 50 درصد لغزشها در دامنههای شمالی و شمال غربی رخ داده که علاوه بر نقش رسوبات سطحی، توجیهکنندهی جهت وزش باد و امواج حاصل از آن در برخورد به سواحل مذکور است (شکل 4).
شکل (4) پراکنش لغزشهای جدید در سواحل دریاچه سد دوستی
جدول (2) خصوصیات پهنه‌های لغزشی
|
پهنه لغزشی |
مساحت پهنه لغزشی (متر) |
تعداد |
مساحت کل |
میانگین مساحت
|
حداقل |
حداکثر |
درصد تعداد |
درصد مساحت |
درصد تجمعی تعداد |
درصد تجمعی مساحت |
توضیع مکانی |
|
اول |
کوچکتر از1000 |
92 |
38037 |
404 |
13 |
993 |
%36 |
%3 |
%36 |
%3 |
تمرکز بیشتر در ساحل سمت راست نزدیک سد |
|
دوم |
1000-2000 |
36 |
53674 |
1412 |
1002 |
1918 |
%14 |
%4 |
%50 |
%7 |
در دو طرف سواحل پراکندهاند |
|
سوم |
2000-4000 |
56 |
144072 |
2824 |
2020 |
3927 |
%22 |
%11 |
%72 |
%18 |
در دو طرف سواحل پراکندهاند |
|
چهارم |
4000-8000 |
33 |
193855 |
5538 |
4095 |
7975 |
%14 |
%15 |
%86 |
%32 |
تراکم بیشتر در سمت چپ و قسمتهایی که دچار ماندرشدگیاند |
|
پنجم |
8000-16000 |
16 |
202308 |
10647 |
8113 |
15848 |
%7 |
%16.5 |
%93 |
%48.5 |
تراکم بیشتر در پیچ ماندرها و در هر دو طرف سواحل |
|
ششم |
16000-32000 |
11 |
238451 |
21677 |
16560 |
31875 |
%4 |
%18 |
%97 |
%66.5 |
در ساحل سمت چپ و نزدیک به ساختار سد |
|
هفتم |
32000-64000 |
6 |
233909 |
38984 |
33196 |
43764 |
%2 |
%18.5 |
%99 |
%85 |
در ساحل سمت چپ و نزدیک به ساختار سد |
|
هشتم |
بیشتر از64000 |
2 |
179428 |
38983 |
67720 |
111707 |
%07 |
%15 |
%100 |
%100 |
در ساحل سمت راست و نزدیک به ساختار سد |
|
جمع |
---------- |
252 |
1283737 |
------ |
|
|
%100 |
%100 |
-------- |
------ |
|
منبع: محاسبات نگارندگان
عوامل زیادی در ناپایداری دامنهها و وقوع زمینلغزش نقش دارند که دارای کنش و واکنش پیچیدهای هستند. بهطور کلی حساسیت دامنهها به لغزش وابسته به ویژگیهای سنگ‌شناسی، ساختمان زمینشناسی، نوع خاک و مواد سطحی، شرایط اقلیمی، شرایط آبشناختی، پوشش گیاهی، نوع کاربری اراضی و عملکرد انسان است.
مهمترین عامل زمینهساز لغزش در منطقه مورد مطالعه، ساختار زمینشناسی بوده و پس از آن امواج و تغییرات سطح آب دریاچه، فقر پوشش گیاهی، فعالیت موجودات حفار، فعالیتهای انسانی و بارندگی‌های سنگین در منطقه در ایجاد لغزشها تأثیر دارند. تغییرات سطح اساس آب دریاچه قطعاً نقش سرنوشت‌ساز و مهمی در شروع لغزشها داشته و مهمترین عامل ماشهای است که در ادامه بحث به آن پرداخته خواهد شد.
نتایج تعیین اندازهی ذرات رسوبات حاصل از لغزش، نشان مـی‌دهد که بیش از 80 درصد ذرات تشکیل دهندهی نمونه‌ها از شن خیلی ریز و سیلت درشت تشکیل شدهاند (شکل 5). بادرفتی بودن و غالب بودن جزء سیلت، دو ویژگی اصلی رسوبات لسی است (پای، 1995). با توجه به این توزیع اندازه ذرات و شواهد رسوب شناسی، این مواد از نوع لس تشخیص داده شد. این رسوبات بـه دلیل ویژگیهای فـیزیکی و شیمیایی، رسوبزایی و فرسایشپذیری زیادی دارند. رسوبات لسی، معمولاً بیش از 50 درصد سیلت دارند. وجود مقدار زیاد سیلت در خاک و رسوبات باعث افزایش حساسیت آنها به فرسایش میشود. یکی از عوامل اصلی تخریب اراضی لسی، فرسایش زیاد است. مقدار فرسایش در رسوبات لسی در چین تا 100 تن در هکتار در سال برآورد شده است (چن[3] و همکاران، 2003). رسوبات لسی همانگونه که شارما[4] (1986: 189) اشاره می‌نماید از چهار منشأ شستشوی مجاور یخچالی، رسوبات رودخانه‌ای سیلابی دشتها، هوازدگی سنگها در اقلیم خشک و ماسه‌های بیابانی فراهم می‌آید. در این منطقه رسوبات مذکور ابتدا بهوسیلهی رودخانهی هریرود در محل برجای گذاشته شده و سپس به وسیلهی بادهای شمال‌شرقی به منطقهی مرتفع‌تر حمل شده است.
ویژگیهای زمینشناسی بیان شده در بالا میتواند بهعنوان یک عامل زمینهساز و اصلی شرایط را برای عوامل آغازگر و ماشهای بهخوبی فراهم کند و با کوچکترین تحریک موجب بروز حرکات دامنهای گردد.
شکل (5) نمودار نیمه‌لگاریتمی توزیع اندازه ذرات رسوبات لسی در محدوده سد دوستی
تغییرات سطح آب موجب خیس شدن خاک، سنگینی و روان شدن و نهایتاً حرکت آن میشود، زیربری زمانی رخ می‌دهد که امواج باعث وارد آوردن نیرو به دیواره و فرسایش آن میشود، در واقع عامل اصلی شروع حرکات تودهای، تغییر سطح اساس آب دریاچه (بالا و پایین رفتن آن) به ویژه بالا آمدن سطح آب (بهخصوص اسفند و فروردین ماه) است. تغییرات سطح اساس آب با انجام عمل زیربری در پای دامنهها منجر به بروز لغزش شده است؛ بدین صورت که با اولین زیربری، دامنهی مستعد لغزش تحریک شده و ضریب اطمینان (Fs) به پایین‌تر از یک رسیده و ناپایداری به وجود می‌آید. قبل از بروز لغزش ابتدا ترک‌هایی به صورت عمود در شیب دامنه پدیدار شده، (شکل 6) سپس این ترکها به سرعت بزرگ‌تر و عمیق‌تر شده و گسیختگی نهایی اتفاق میافتد. تحقیقات جعفری (1386)، در حوضهی بدرانلو خراسان شمالی گواه این مسأله است. در این تحقیق مشخص شد حدود 98 درصد واحدهای دارای حرکات تودهای در فاصلهی صفر تا 300 متری از آبراههها و جویهای آب دیده میشوند.
شکل (6) ترک‌های ایجاد شده قبل از گسیختگی
باد به عنوان یک عنصر اقلیمی در زمینلغزشهای دریاچهی سد دوستی، تأثیر ثانویه و تشدید کننده دارد؛ به طوری که وقتی باد در سطح آب دریاچه می‌وزد ایجاد موج می‌کند و وقتی این امواج به ساحل دریاچه می‌رسند باعث تشدید تأثیر زیربری رودخانه بر روی دامنهها میشود.
بررسی خصوصیات مختلف باد منطقه شامل جهت و سرعت وزش بادهای غالب و باد آرام نشان می‌دهد که پیشینهی تعداد، سرعت و شدت باد در منطقه از سمت شمال و شمال غرب است (شکل7)، و از سوی دیگر، بزرگ‌ترین و بیشترین لغزشها (حدود 50 درصد)، در دامنههای رو به باد اتفاق افتاده که این وضعیت نشان دهندهی تأثیر بهسازی عامل باد در ایجاد موج و سپس وقوع لغزشهای منطقه است.
شکل (7) نمودار درصد تعداد لغزشها در جهات مختلف
یکی دیگر از عوامل تأثیرگذار در بروز لغزش در منطقه، فعالیت موجودات حفار بر روی دامنههای مشرف به دریاچه است. بیشتر این موجودات موش‌های صحرایی هستند که به دلیل ویژگی ذاتی علاقه‌مند به حفر زمین هستند و نرم بودن خاک منطقه، زمینهساز فعالیت گسترده‌‌ی آنها شده است (شکل 8). حفره‌های به جا مانده از فعالیت این موجودات پس از هر بارندگی پر از آب شده و رطوبت را به داخل خاک منتقل می‌کنند که باعث کاهش مقاومت برشی خاک و سپس بروز لغزش میشود. شریعت جعفری (1382)، نیز در کتاب خود به این عامل بهعنوان تشدیدکنندهی لغزش اشاره کرده است.
شکل (8) سوراخ‌های حاصل از فعالیت موجودات
اثر پوشش گیاهی در پایداری دامنهها به شرایط محلی، عمق خاک، شیب دامنه، نوع گیاه، وضعیت خرد شدگی سنگها و آب و هوا بستگی دارد. پوشش گیاهی بسته بهویژگی‌هایی که دارد میتواند هم عامل پایداری و هم محرک ناپایداری باشد. ولی در بیشتر مواقع عامل پایداری دامنهها است
پوشش گیاهی منطقه مرتعی است. متوسط بارندگی سالانهی پایین و توزیع نامناسب آن در طول سال، باعث فقر پوشش گیاهی منطقه شده است؛ (شکل9) که این ویژگی خود، یکی از عوامل طبیعی عمده‌ی بروز لغزشها بهشمار می‌رود. نتایج بهدست آمده از مطالعهی جعفری (1386)، در حوضهی چناران که در آن 69 درصد از حرکات تودهای شناسایی شده در نواحی با شاخص تراکم پوشش گیاهی خیلی کم تا متوسط صورت گرفته، گواه بر این مسأله است.
شکل (9) میزان فقر پوشش گیاهی
در منطقه مورد مطالعه فعالیتهای انسانی مانند ساخت سد، چرای بیش از حد مراتع و از بین بردن پوشش گیاهی و انجام فعالیت کشاورزی در دامنههای مشرف به دریاچه سد در بروز لغزشهای منطقه نقش مهمی دارند؛ خصوصاً ساخت و آبگیری سد که میتوان گفت عامل اصلی بروز حرکات دامنه است (شکل 10). مطالعه رابرت شوستر[5] (1986)، در مورد نقش احداث سدها در وقوع لغزش (بر روی 250 سد در سراسر دنیا) مؤید نقش مهم احداث سد در وقوع لغزشها است.
با عنایت به مواردی که ذکر شد، میتوان پیشبینی نمود که در در آینده گسترش محدوده لغزش زیاد خواهد بود (شکل 11).
شکل(10) فعالیت انسانی در فرسایش
شکل (11) میزان گسترش لغزشها در آینده
نتیجهگیری
بررسیهای انجام شده بر روی حجم رسوب حاصل از وقوع 252 لغزش به مساحت 27/1 کیلومترمربع در منطقه نشان می‌دهد این لغزشها با عمق متوسط 7 متر، تاکنون حدود 8/8 کیلومتر مکعب رسوب وارد دریاچه سد کرده و از ظرفیت آبگیری آن کاسته‌اند. این مواد تنها در سال‌های اولیه بهره‌‌برداری، لایه‌ای به ضخامت حدود 25 سانتیمتر در کف دریاچه ایجاد کرده‌اند، که در صورت عدم کنترل لغزشها در آینده نیز ادامه خواهد داشت.
همانطور که گفته شد یکی از اهداف احداث سد دوستی تأمین بخش عظیمی از آب شرب شهر مقدس مشهد میباشد. نمونههای خاک برداشت شده از منطقه به طور میانگین، حدود 5/8 درصد گچ و 5/17 درصد آهک دارند، که بعد از هر لغزش وارد آب دریاچه شده و بر کیفیت آب تأثیر می‌گذارد. میزان آهک و گچ موجود در آب و به ویژه گچ نقش به سزایی در کاهش کیفیت آب دارد. هر چه این میزان بیشتر باشد کیفیت آب پایین‌تر و باعث گرفتگی لولههای انتقال آب میشود و هزینه‌های هنگفتی را برای تصفیه آب و رسوب‌زدایی لولهها به بار میآورد. همچنین گل‌آلودگی آب در اثر رسوبات حاصل از لغزشها هزینه تصفیه آب را نیز افزایش می‌دهد.
یکی دیگر از اثرات لغزشها بر منطقه تغییر مورفولوژی دامنهها و ایجاد شیبهای عمودی پرتگاهی است. بهعنوان نمونه پرتگاه ایجاد شده توسط لغزش در شکل (12) حدود 13 متر ارتفاع دارد. مطابق جدول (3) بررسیهای انجام شده بر روی تصاویر ماهوارهای و رسم و محاسبه طول شیبهای عمودی (پرتگاه) توسط نرمافزار ArcGIS به شناسایی 225 پرتگاه با طول معادل 46826 متر و میانگین طول 208 متر انجامید.
حدود 40 کیلومتر جاده آسفالته در منطقه مورد مطالعه وجود دارد که نزدیک به 15 کیلومتر آن بعد از آبگیری به زیر آب رفته و جاده آسفالتی جایگزین در ارتفاع بالاتر در دامنههای مشرف به دریاچه احداث شده است؛ اما آبگیری سد و وقوع لغزش در دامنههای مشرف به دریاچه مجدداً جاده را تحت تأثیر قرار داده و در بعضی موارد موجب نشست جاده، ایجاد ترکها و تخریب جزیی آن شده است.
با توجه به وجود بازارچهی مرزی سرخس و همچنین رونق فعالیت کشاورزی در پایین دست سد، تردد ماشینهای سنگین ترانزیتی و ماشینهای حامل محصولات کشاورزی بخش عمده‌ای از بار ترافیکی این جاده را بهخود اختصاص می‌دهد. اگرچه جاده قبلاً تحت تأثیر وقوع لغزشها بوده است، اما تردد ماشینهای سنگین میتواند موجب تسریع وقوع لغزشها باشد. ایجاد منطقهی پرخطر برای عبور مرور از دیگر خطرات زمینلغزشها است.
با توجه شرایط ذکر شده در بالا میتوان نتیجه گرفت که تعداد و مساحت لغزشها در منطقه روزبه‌روز در حال افزایش و گسترش می‌باشند و این روند در آینده نیز ادامه خواهد داشت. بالاترین ارتفاعی که لغزش در آن اتفاق افتاده ارتفاع 540 متری از سطح دریا است و اگر گسترش نهایی لغزشهای منطقه در آینده را تا این ارتفاع فرض کنیم، مساحت لغزشهای منطقه در آینده 20750356 مترمربع خواهد بود که باعث ورود 145252492 مترمکعب (145کیلومتر مکعب) رسوب به سد خواهد شد و حدود 3 متر رسوب در کف دریاچه سد ایجاد خواهد کرد. نقشهی سطح گسترش لغزشها در ذیل آمده است.
مقدمه
ساخت سدها و ایجاد دریاچه در پشت آنها باعث تغییرات ژئومورفیک در حاشیه آن میشود. یکی از شایع‌ترین این تغییرات فعال شدن و تشدید لغزش‌هاست؛ که در برخی موارد به یک بحران تبدیل میشود. «در سطح جهانی» توسعه و پیشرفت مطالعات مربوط به زمینلغزش توسط مهندسان زمینشناسی و ژئومورفولوژی عمدتاً ضمن پیشبرد عملیات عمرانی و یا در پی تکامل مطالعات مربوط به زلزلهها و بلایای طبیعی صورت گرفته است. اقدامات و کارهای مذکور با پیشرفتهای اخیر در فنون تهیه و ترسیم نقشه، روشهای آماری، استفاده از سیستمهای رایانهای، عکسهای هوایی و تصاویر ماهوارهای، روندی به سرعت تکاملی داشته و اکنون استفاده از رایانه، عکسهای هوایی و تصاویر ماهوارهای سهم بسیار با ارزشی در این گونه بررسیها، مدلسازی و پهنهبندیها دارد.
«در کشور ما» مطالعات و کارهای مربوط به مدلسازی و پهنهبندی خطر زمینلغزش، عمدتاً از اوایل دهه80-1370 آغاز شده است. توجه به عمران و آبادانی کشور قبل و بهویژه پس از جنگ، همگام با افزایش آگاهی نسبت به خسارتهای سنگین بلایای طبیعی و زمینلغزشها موجب توجه ویژه‌ی وزارتخانهها، سازمانهای ذیربط و برخی از پژوهشگران به مسألهی سوانح طبیعی و از جمله زمینلغزشها شد.
از جمله بررسیها و مطالعات مربوط به زمینلغزشها و پهنهبندی آنها در کشور، میتوان به پروژه تشکیل بانک اطلاعاتی زمینلغزشهای کشور توسط مرکز زمینلغزش سازمان جنگلها، مراتع و آبخیزهای کشور و پروژه‌ی کلان پهنهبندی زمینلغزش توسط پژوهشکده سوانح طبیعی، وابسته به بنیاد مسکن انقلاب اسلامی اشاره کرد. با این همه، چنانکه باید به این پدیده به عنوان یکی از مخاطرات تکنولوژیک محصول احداث سدهای بزرگ توجه نشده است.
پس از جنگ دوم جهانی ژئومورفولوژیستها و مهندسان تلاشهایی جدی درباره بررسی مخاطره لغزش در دریاچه سدها در سطح جهان، انجام دادهاند: از بهترین کارهای انجام شده میتوان به مطالعه رابرت شوستر (1986)، با عنوان «رابطهی سدها و زمینلغزشها» اشاره کرد که در آن به بررسی250 سد در سراسر دنیا پرداخته است. ایشان در مطالعه خود ابتدا سدها را به لحاظ عوامل ایجاد کنندهی لغزش تقسیمبندی و مورد بررسی قرار داده و در پایان برای هر گروه راهکار مناسب ارایه داده است.
یلسین در سال 2008 نقشه حساسیت زمینلغزش در حوضهی آردیس ترکیه با سه روش فرایند سلسله مراتبی (AHP)، فاکتور وزنی (Wf) و شاخص آماری (Wi) را تهیه نمود و نتیجه گرفت که برای شناسایی مناطق دارای زمینلغزش در حوضهی مورد مطالعه، روش AHP بهتر از دو روش دیگر است.
از مطالعات انجام شده دربارهی زمینلغزش در دریاچهی سدهای ایران و پهنهبندی آنها میتوان به موارد ذیل اشاره نمود:
انتظاری و همکاران (1384) ، در مقالهای با عنوان پهنهبندی خطر زمینلغزش در محدوده حوضه سد بالایی سیاه‌بیشه، نقشه پهنهبندی منطقه و قسمتهای مستعد زمینلغزش را در پنج منطقه نشان دادند.
در پژوهشی دیگر یمانی و همکاران (1386)، با استفاده از مدل LNRF به بررسی پهنهبندی خطر زمینلغزش در حوضه آبخیز جلیسیان پرداختند و به این نتیجه رسیدند که مدل مذکور کارایی خوبی برای بررسی دادهها و پهنهبندی زمینلغزش در نواحی مرطوب تا نیمهمرطوب دارد.
یکی دیگر از معدود مطالعات انجام شده درباره پدیدهی لغزش در دریاچه سدهای ایران، مطالعه آشتیانی (1387)، است که به بررسی امواج ضربهای ناشی از رخداد لغزش در سدها پرداخته و یک مدل آزمایشگاهی کامل از مراحل ایجاد لغزش و امواج ضربهای حاصل از آن را ارایه کرده است.
رمضانی (1388)، در مقالهای با عنوان شناخت عوامل مؤثر زمینلغزش در حوضهی آبخیز سد برنجستانک قایمشهر به این نتیجه رسید که عوامل مهم در ایجاد تودههای لغزشی در حوضهی مورد مطالعه، عوامل لیتولوژیکی، وجود بیرون‌زدگی‌های سنگی و تراکم و تکتونیک میباشد.
بای و همکاران (1389)، در پژوهشی دیگر با عنوان پهنهبندی خطر زمینلغزش با استفاده از روش AHP در حوضه مادرسو، نتیجه گرفتند که این روش برای پهنهبندی خطر زمینلغزش در حوضه مود مطالعه، روش بسیار مناسبی است.
سوری و همکاران (1390)، در مقالهای با عنوان پهنهبندی خطر زمینلغزش در حوضه نوژیان با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی، برای پهنهبندی خطر زمینلغزش در این حوضه، ساختار نهایی 1-11-9 را بهدست آوردند.
معرفی منطقه مطالعاتی
منطقه مورد مطالعه با مساحتی حدود 510 کیلومتر مربع دامنههای مشرف به دریاچه سد دوستی را در بر می‌گیرد. این سایت در 180 کیلومترى شرق مشهد و 75 کیلومترى جنوب سرخس بین ²29 ¢41 °35 تا ²42 ¢55 °35 عرض شمالی و ²53 ¢08 °61 تا ²51 ¢22 °61 طول شرقی قرار دارد. بهلحاظ موقعیت سیاسی ساختار خود سد در شهرستان سرخس و بخش اعظمی از دریاچه آن در شهرستان تربت‌جام و بخش صالح‌آباد واقع شده است (شکل 1).
شکل (1) موقعیت منطقه مطالعاتی
سد دوستی با همکاری مشترک ایران و ترکمنستان ساخته شده و از نوع خاکی با هسته رسی است، ارتفاع آن ۷۸ متر و طول تاج ۶۵۰ متر میباشد. در جدول (1) خلاصه‌ای از مشخصات سد بیان شده است.
از نظر ژئومورفولوژی ساختمانی منطقه مورد مطالعه جزو سیستم چینخوردهی کپهداغ بوده و در انتهای جنوب شرقی این رشته کوه و در مرز تلاقی صفحه توران و ایران مرکزی واقع شده است. ارتفاعات در این منطقه دارای روند شمال غرب - جنوب شرق میباشد که با روند ارتفاعات در کپهداغ همسو است. میانگین ارتفاع در این منطقه 608 متر و بلندترین و پست‌ترین نقاط آن بهترتیب 1240 و 382 متر ارتفاع دارند. شکل 2 وضعیت نیمرخ توپوگرافی سد در بخش‌های مختلف را نشان می‌دهد.
بیش از 80 درصد مساحت منطقه شیبی بین 0 تا 2 درصد و 14 درصد شیبی بین 2 تا 4 درصد دارد و تنها 6 درصد مساحت منطقه شیبی بالای 4 درصد دارد.
ریخت‌شناسی منطقه جوان است و توپوگرافی آن، رابطه مستقیم با ساختارهای زمینشناسی دارد. واحدهای سنگی منطقهی مطالعاتی با توجه به ساختمان زمینشناسی شامل سازندهای سنگانه (شیل و مارن)، اتامیر (ماسه‌سنگ و شیل)، آبدراز (مارن، آهک)، آب‌تلخ (مارن و شیل)، شوریجه (گچ و کنگلومرا)، خانگیران (شیل و ماسه‌سنگ) نهشته‌های کواترنری و رسوبات عهد حاضر می‌باشند. در بخش‌های مرتفع و دامنههای مشرف به دریاچه، برخلاف دادههای نقشهی زمینشناسی موجود منطقه، که بیشتر مواد پوششی این قسمت را سازندهای اصلی ذکر شده در بالا ثبت کرده‌اند، عمدتاً از نوع رسوبات لسی است.
اقلیم منطقه خشک و سرد و متوسط بارندگی سالانهی منطقه ٢٢٦ میلیمتر گزارش شده است (گزارشات شرکت سهامی آب منطقه‌ای خراسان رضوی). جهت وزش باد غالب در منطقهی مورد مطالعه عمدتاً از شمال غرب به جنوب شرق بوده و فقط در ماههای مرداد و شهریور جهت آن شمالی است. از نظر پوشش گیاهی منطقه مطالعاتی دارای پوشش مرتعی فقیری است و توان حفاظت از خاک منطقه را ندارد (گزارشات شرکت سهامی آب منطقه‌ای خراسان).
جدول (1) مشخصات دریاچهی سد دوستی
|
طول مخزن |
6/37 کیلومتر |
عرض متوسط |
1 کیلومتر |
|
حجم در تراز نرمال |
1250میلیون متر مکعب |
حجم مرده |
300 میلیون متر مکعب |
|
حجم مفید |
950 میلیون متر مکعب |
حجم تنظیم سالانه |
820 میلیون متر مکعب |
|
تراز نرمال آب |
75/473 متر از سطح دریا |
تراز حداکثر آب |
50/ 476 متر از سطح دریا |
|
تراز حداقل آب |
445 متر از سطح دریا |
|
|
مواد و روشها
این تحقیق به طور کلی یک تحقیق کاربردی است که در آن از روش توصیفی- تحلیلی، تاریخی و تجربی استفاده شده است. در این تحقیق از مدل رقومی ارتفاع (DEM) نوع [1]SRTM و [2]ASTER، نقشه‌های زمینشناسی 1:100000 و 1:250000، تصاویر ماهوارهای Earth Google، دادههای رقومی تصاویر سنجنده ETM و IRS مربوط به مارس 2005 و ژولای 2002 و نرمافزارهای تهیه و تفسیر نقشه استفاده شده است. شایان ذکر این که برای کنترل و گردآوری اطلاعات تکمیلی، عملیات میدانی و آزمایشگاهی و به منظور بررسی پیشینه تحقیق و روشهای مختلف مطالعه لغزشها از روش کتابخانه‌ای استفاده شده است.
ابتدا محدوده مورد مطالعه با استفاده از تصاویر ماهوارهای ذخیره شده از Google Earth و دادههای رقومی تصاویر سنجنده IRS تعیین حدود گردیده و سپس تحلیل شیب، جهت شیب و توپوگرافی منطقه با استفاده از مدل رقومی ارتفاع (DEM)(Srtm Iran) انجام شد. نقشه پراکندگی لغزشهای منطقه با استفاده از نرمافزار Arc/GIS9.3 از تصاویر ماهوارهای Google Earth تهیه و تفسیر شد و سپس به منظور تدقیق نقشه خروجی پراکندگی لغزشهای منطقه از دادههای رقومی تصاویر سنجنده IRS مربوط به ژولای 2005 استفاده گردید.
در تحلیل و بررسی وضعیت زمینشناسی منطقه متأسفانه نقشهی زمینشناسی موجود به دلیل نقایصی که دارد چندان مفید واقع نشد. لذا پس از تهیه نقشه گسترش مواد سطحی حساسیت‌پذیر، با استفاده از تصاویر ماهوارهای و عملیات میدانی 7 نمونه رسوب از رسوبات لسی مستعد لغزش برداشت و به آزمایشگاه منتقل گردید. در آزمایشگاه 20 گرم از هر نمونه پس از بین بردن املاح محلول شور توسط آبشویی با آب مقطر و از بین بردن مواد آلی توسط آب اکسیژنهی 30 درصد، مجدداً خشک و توزین شده و بدون آهکزدایی برای تعیین توزیع اندازهی ذرات استفاده شد. زیربخشهای شن خیلی درشت (2-1 میلیمتر)، شن درشت (1-5/. میلیمتر)، شن متوسط (5/.-25/. میلیمتر)، شن ریز (25/.-1/. میلیمتر) و شن خیلی ریز (1/.-05/. میلیمتر) بهوسیلهی سری الک جدا شدند. با استفاده از روش پیپت (29)، سیلت به سه بخش سیلت درشت (50-20 میکرون)، سیلت متوسط (20-5 میکرون) و سیلت ریز (5-2 میکرون) تقسیم شد. بخش رس (کمتر از 2 میکرون) نیز تفکیک گردید (USDA-NRCS، 1996).
بحث و نتایج
تحلیل و بررسی لغزشها و فراوانی آنها در منطقه
قبل از ارایهی نتایج آماری زمینلغزشها، لازم به ذکر است که بررسیهای صورت گرفته بر روی عکسهای هوایی (1345) و تصاویر ماهواره‌ایی قدیمی‌تر (ژولای 2002) منطقهی مورد مطالعه نشان می‌دهد که دامنهها به دلیل شرایط خاص محیطی قبل از ساخت سد، از یک تعادل نسبی برخوردار بوده‌اند و لغزشها و گسیختگی‌های آنچنانی بهجز چند لغزش کوچک و منفرد و دور از هم در آن اتفاق نیفتاده و شرایط کنونی یعنی تشدید ناپایداری دامنهها به طور قطع ناشی از ساخت سد است.
لغزشهای بعد از احداث سد همانطور که در شکل (2) (سمت راست) مشاهده میشود هم در سواحل کم ارتفاع و هم در سواحل مرتفع دریاچه (سمت چپ) رخ دادهاند.
شکل (2) نمونهای از زمینلغزشهای سواحل کم ارتفاع (سمت راست) و نمونهای از زمینلغزش چند مرحله‌ای سواحل مرتفع و پرشیب (سمت چپ)
دلیل اصلی وقوع لغزش در سواحل مرتفع، تغییرات سطح اساس آب است که در آن با هر بار بالا یا پایین رفتن سطح آب یک گسیختگی کوچک یا بزرگ اتفاق افتاده و منجر به ایجاد لغزشها و پرتگاههای پر شیب در این گونه سواحل میشوند. وقوع لغزش و ناپایداری دامنهها منجر به تداوم حرکات دامنهای از نوع ریزش میشود (شکل3). در این حالت حتی کوچکترین عوامل تحریککننده مانند لرزش‌های ناشی از عبور وسایط نقلیه سنگین و نیمه‌سنگین در امتداد جاده مرزی، ریزش‌های جدیدی را به همراه دارد.
شکل (3) نمونهای از زمینلغزش همراه با واریزه در سواحل دریاچهی سد دوستی
تحلیل فراوانی لغزشها
لغزشها بر اساس مساحت در هفت پهنه تقسیم شدهاند که خلاصهی آن در جدول (2) نشان داده شده است. بیشترین فراوانی زمینلغزشها در پهنهی لغزشی اول (92%) و کمترین فراوانی آنها در پهنه لغزشی هشتم (2%) قرار دارند. به لحاظ مساحت به ترتیب بیشترین مساحت مربوط به پهنهی هفتم (5/18%)، وکمترین آن به پهنهی اول (3%) اختصاص دارد.
تعداد 252 زمینلغزش به مساحت کلی 8/122هکتار (23/1کیلومترمربع) شناسایی و ثبت شده است که حجم رسوب تولید شده توسط این زمینلغزشها با توجه به عمق متوسط (7متر) رسوبات مستعد لغزش، حدود 8595433 مترمکعب (59/8 کیلومترمکعب) تخمین زده میشود. با در نظر گرفتن جرم حجمی متوسط 65/2 گرم بر سانتیمتر مکعب، جرم این رسوبات 22777897 تن است. مساحت بزرگ‌ترین و کوچکترین زمینلغزش به ترتیب حدود 111765 و 6/13 مترمربع و میانگین مساحت زمینلغزشها 5014 مترمربع برآورد شد. 5/64 درصد لغزشهای منطقه در ارتفاع بین 445 تا 480 متر و از نظر شیب 98 درصد لغزشهای منطقه در شیبی بین 0 تا 2 درصد اتفاق افتاده که خود بیانگر نقش مستقیم دریاچه سد است حدود 50 درصد لغزشها در دامنههای شمالی و شمال غربی رخ داده که علاوه بر نقش رسوبات سطحی، توجیهکنندهی جهت وزش باد و امواج حاصل از آن در برخورد به سواحل مذکور است (شکل 4).
شکل (4) پراکنش لغزشهای جدید در سواحل دریاچه سد دوستی
جدول (2) خصوصیات پهنه‌های لغزشی
|
پهنه لغزشی |
مساحت پهنه لغزشی (متر) |
تعداد |
مساحت کل |
میانگین مساحت
|
حداقل |
حداکثر |
درصد تعداد |
درصد مساحت |
درصد تجمعی تعداد |
درصد تجمعی مساحت |
توضیع مکانی |
|
اول |
کوچکتر از1000 |
92 |
38037 |
404 |
13 |
993 |
%36 |
%3 |
%36 |
%3 |
تمرکز بیشتر در ساحل سمت راست نزدیک سد |
|
دوم |
1000-2000 |
36 |
53674 |
1412 |
1002 |
1918 |
%14 |
%4 |
%50 |
%7 |
در دو طرف سواحل پراکندهاند |
|
سوم |
2000-4000 |
56 |
144072 |
2824 |
2020 |
3927 |
%22 |
%11 |
%72 |
%18 |
در دو طرف سواحل پراکندهاند |
|
چهارم |
4000-8000 |
33 |
193855 |
5538 |
4095 |
7975 |
%14 |
%15 |
%86 |
%32 |
تراکم بیشتر در سمت چپ و قسمتهایی که دچار ماندرشدگیاند |
|
پنجم |
8000-16000 |
16 |
202308 |
10647 |
8113 |
15848 |
%7 |
%16.5 |
%93 |
%48.5 |
تراکم بیشتر در پیچ ماندرها و در هر دو طرف سواحل |
|
ششم |
16000-32000 |
11 |
238451 |
21677 |
16560 |
31875 |
%4 |
%18 |
%97 |
%66.5 |
در ساحل سمت چپ و نزدیک به ساختار سد |
|
هفتم |
32000-64000 |
6 |
233909 |
38984 |
33196 |
43764 |
%2 |
%18.5 |
%99 |
%85 |
در ساحل سمت چپ و نزدیک به ساختار سد |
|
هشتم |
بیشتر از64000 |
2 |
179428 |
38983 |
67720 |
111707 |
%07 |
%15 |
%100 |
%100 |
در ساحل سمت راست و نزدیک به ساختار سد |
|
جمع |
---------- |
252 |
1283737 |
------ |
|
|
%100 |
%100 |
-------- |
------ |
|
منبع: محاسبات نگارندگان
عوامل زیادی در ناپایداری دامنهها و وقوع زمینلغزش نقش دارند که دارای کنش و واکنش پیچیدهای هستند. بهطور کلی حساسیت دامنهها به لغزش وابسته به ویژگیهای سنگ‌شناسی، ساختمان زمینشناسی، نوع خاک و مواد سطحی، شرایط اقلیمی، شرایط آبشناختی، پوشش گیاهی، نوع کاربری اراضی و عملکرد انسان است.
مهمترین عامل زمینهساز لغزش در منطقه مورد مطالعه، ساختار زمینشناسی بوده و پس از آن امواج و تغییرات سطح آب دریاچه، فقر پوشش گیاهی، فعالیت موجودات حفار، فعالیتهای انسانی و بارندگی‌های سنگین در منطقه در ایجاد لغزشها تأثیر دارند. تغییرات سطح اساس آب دریاچه قطعاً نقش سرنوشت‌ساز و مهمی در شروع لغزشها داشته و مهمترین عامل ماشهای است که در ادامه بحث به آن پرداخته خواهد شد.
نتایج تعیین اندازهی ذرات رسوبات حاصل از لغزش، نشان مـی‌دهد که بیش از 80 درصد ذرات تشکیل دهندهی نمونه‌ها از شن خیلی ریز و سیلت درشت تشکیل شدهاند (شکل 5). بادرفتی بودن و غالب بودن جزء سیلت، دو ویژگی اصلی رسوبات لسی است (پای، 1995). با توجه به این توزیع اندازه ذرات و شواهد رسوب شناسی، این مواد از نوع لس تشخیص داده شد. این رسوبات بـه دلیل ویژگیهای فـیزیکی و شیمیایی، رسوبزایی و فرسایشپذیری زیادی دارند. رسوبات لسی، معمولاً بیش از 50 درصد سیلت دارند. وجود مقدار زیاد سیلت در خاک و رسوبات باعث افزایش حساسیت آنها به فرسایش میشود. یکی از عوامل اصلی تخریب اراضی لسی، فرسایش زیاد است. مقدار فرسایش در رسوبات لسی در چین تا 100 تن در هکتار در سال برآورد شده است (چن[3] و همکاران، 2003). رسوبات لسی همانگونه که شارما[4] (1986: 189) اشاره می‌نماید از چهار منشأ شستشوی مجاور یخچالی، رسوبات رودخانه‌ای سیلابی دشتها، هوازدگی سنگها در اقلیم خشک و ماسه‌های بیابانی فراهم می‌آید. در این منطقه رسوبات مذکور ابتدا بهوسیلهی رودخانهی هریرود در محل برجای گذاشته شده و سپس به وسیلهی بادهای شمال‌شرقی به منطقهی مرتفع‌تر حمل شده است.
ویژگیهای زمینشناسی بیان شده در بالا میتواند بهعنوان یک عامل زمینهساز و اصلی شرایط را برای عوامل آغازگر و ماشهای بهخوبی فراهم کند و با کوچکترین تحریک موجب بروز حرکات دامنهای گردد.
شکل (5) نمودار نیمه‌لگاریتمی توزیع اندازه ذرات رسوبات لسی در محدوده سد دوستی
تغییرات سطح آب موجب خیس شدن خاک، سنگینی و روان شدن و نهایتاً حرکت آن میشود، زیربری زمانی رخ می‌دهد که امواج باعث وارد آوردن نیرو به دیواره و فرسایش آن میشود، در واقع عامل اصلی شروع حرکات تودهای، تغییر سطح اساس آب دریاچه (بالا و پایین رفتن آن) به ویژه بالا آمدن سطح آب (بهخصوص اسفند و فروردین ماه) است. تغییرات سطح اساس آب با انجام عمل زیربری در پای دامنهها منجر به بروز لغزش شده است؛ بدین صورت که با اولین زیربری، دامنهی مستعد لغزش تحریک شده و ضریب اطمینان (Fs) به پایین‌تر از یک رسیده و ناپایداری به وجود می‌آید. قبل از بروز لغزش ابتدا ترک‌هایی به صورت عمود در شیب دامنه پدیدار شده، (شکل 6) سپس این ترکها به سرعت بزرگ‌تر و عمیق‌تر شده و گسیختگی نهایی اتفاق میافتد. تحقیقات جعفری (1386)، در حوضهی بدرانلو خراسان شمالی گواه این مسأله است. در این تحقیق مشخص شد حدود 98 درصد واحدهای دارای حرکات تودهای در فاصلهی صفر تا 300 متری از آبراههها و جویهای آب دیده میشوند.
شکل (6) ترک‌های ایجاد شده قبل از گسیختگی
باد به عنوان یک عنصر اقلیمی در زمینلغزشهای دریاچهی سد دوستی، تأثیر ثانویه و تشدید کننده دارد؛ به طوری که وقتی باد در سطح آب دریاچه می‌وزد ایجاد موج می‌کند و وقتی این امواج به ساحل دریاچه می‌رسند باعث تشدید تأثیر زیربری رودخانه بر روی دامنهها میشود.
بررسی خصوصیات مختلف باد منطقه شامل جهت و سرعت وزش بادهای غالب و باد آرام نشان می‌دهد که پیشینهی تعداد، سرعت و شدت باد در منطقه از سمت شمال و شمال غرب است (شکل7)، و از سوی دیگر، بزرگ‌ترین و بیشترین لغزشها (حدود 50 درصد)، در دامنههای رو به باد اتفاق افتاده که این وضعیت نشان دهندهی تأثیر بهسازی عامل باد در ایجاد موج و سپس وقوع لغزشهای منطقه است.
شکل (7) نمودار درصد تعداد لغزشها در جهات مختلف
یکی دیگر از عوامل تأثیرگذار در بروز لغزش در منطقه، فعالیت موجودات حفار بر روی دامنههای مشرف به دریاچه است. بیشتر این موجودات موش‌های صحرایی هستند که به دلیل ویژگی ذاتی علاقه‌مند به حفر زمین هستند و نرم بودن خاک منطقه، زمینهساز فعالیت گسترده‌‌ی آنها شده است (شکل 8). حفره‌های به جا مانده از فعالیت این موجودات پس از هر بارندگی پر از آب شده و رطوبت را به داخل خاک منتقل می‌کنند که باعث کاهش مقاومت برشی خاک و سپس بروز لغزش میشود. شریعت جعفری (1382)، نیز در کتاب خود به این عامل بهعنوان تشدیدکنندهی لغزش اشاره کرده است.
شکل (8) سوراخ‌های حاصل از فعالیت موجودات
اثر پوشش گیاهی در پایداری دامنهها به شرایط محلی، عمق خاک، شیب دامنه، نوع گیاه، وضعیت خرد شدگی سنگها و آب و هوا بستگی دارد. پوشش گیاهی بسته بهویژگی‌هایی که دارد میتواند هم عامل پایداری و هم محرک ناپایداری باشد. ولی در بیشتر مواقع عامل پایداری دامنهها است
پوشش گیاهی منطقه مرتعی است. متوسط بارندگی سالانهی پایین و توزیع نامناسب آن در طول سال، باعث فقر پوشش گیاهی منطقه شده است؛ (شکل9) که این ویژگی خود، یکی از عوامل طبیعی عمده‌ی بروز لغزشها بهشمار می‌رود. نتایج بهدست آمده از مطالعهی جعفری (1386)، در حوضهی چناران که در آن 69 درصد از حرکات تودهای شناسایی شده در نواحی با شاخص تراکم پوشش گیاهی خیلی کم تا متوسط صورت گرفته، گواه بر این مسأله است.
شکل (9) میزان فقر پوشش گیاهی
در منطقه مورد مطالعه فعالیتهای انسانی مانند ساخت سد، چرای بیش از حد مراتع و از بین بردن پوشش گیاهی و انجام فعالیت کشاورزی در دامنههای مشرف به دریاچه سد در بروز لغزشهای منطقه نقش مهمی دارند؛ خصوصاً ساخت و آبگیری سد که میتوان گفت عامل اصلی بروز حرکات دامنه است (شکل 10). مطالعه رابرت شوستر[5] (1986)، در مورد نقش احداث سدها در وقوع لغزش (بر روی 250 سد در سراسر دنیا) مؤید نقش مهم احداث سد در وقوع لغزشها است.
با عنایت به مواردی که ذکر شد، میتوان پیشبینی نمود که در در آینده گسترش محدوده لغزش زیاد خواهد بود (شکل 11).
شکل(10) فعالیت انسانی در فرسایش
شکل (11) میزان گسترش لغزشها در آینده
نتیجهگیری
بررسیهای انجام شده بر روی حجم رسوب حاصل از وقوع 252 لغزش به مساحت 27/1 کیلومترمربع در منطقه نشان می‌دهد این لغزشها با عمق متوسط 7 متر، تاکنون حدود 8/8 کیلومتر مکعب رسوب وارد دریاچه سد کرده و از ظرفیت آبگیری آن کاسته‌اند. این مواد تنها در سال‌های اولیه بهره‌‌برداری، لایه‌ای به ضخامت حدود 25 سانتیمتر در کف دریاچه ایجاد کرده‌اند، که در صورت عدم کنترل لغزشها در آینده نیز ادامه خواهد داشت.
همانطور که گفته شد یکی از اهداف احداث سد دوستی تأمین بخش عظیمی از آب شرب شهر مقدس مشهد میباشد. نمونههای خاک برداشت شده از منطقه به طور میانگین، حدود 5/8 درصد گچ و 5/17 درصد آهک دارند، که بعد از هر لغزش وارد آب دریاچه شده و بر کیفیت آب تأثیر می‌گذارد. میزان آهک و گچ موجود در آب و به ویژه گچ نقش به سزایی در کاهش کیفیت آب دارد. هر چه این میزان بیشتر باشد کیفیت آب پایین‌تر و باعث گرفتگی لولههای انتقال آب میشود و هزینه‌های هنگفتی را برای تصفیه آب و رسوب‌زدایی لولهها به بار میآورد. همچنین گل‌آلودگی آب در اثر رسوبات حاصل از لغزشها هزینه تصفیه آب را نیز افزایش می‌دهد.
یکی دیگر از اثرات لغزشها بر منطقه تغییر مورفولوژی دامنهها و ایجاد شیبهای عمودی پرتگاهی است. بهعنوان نمونه پرتگاه ایجاد شده توسط لغزش در شکل (12) حدود 13 متر ارتفاع دارد. مطابق جدول (3) بررسیهای انجام شده بر روی تصاویر ماهوارهای و رسم و محاسبه طول شیبهای عمودی (پرتگاه) توسط نرمافزار ArcGIS به شناسایی 225 پرتگاه با طول معادل 46826 متر و میانگین طول 208 متر انجامید.
حدود 40 کیلومتر جاده آسفالته در منطقه مورد مطالعه وجود دارد که نزدیک به 15 کیلومتر آن بعد از آبگیری به زیر آب رفته و جاده آسفالتی جایگزین در ارتفاع بالاتر در دامنههای مشرف به دریاچه احداث شده است؛ اما آبگیری سد و وقوع لغزش در دامنههای مشرف به دریاچه مجدداً جاده را تحت تأثیر قرار داده و در بعضی موارد موجب نشست جاده، ایجاد ترکها و تخریب جزیی آن شده است.
با توجه به وجود بازارچهی مرزی سرخس و همچنین رونق فعالیت کشاورزی در پایین دست سد، تردد ماشینهای سنگین ترانزیتی و ماشینهای حامل محصولات کشاورزی بخش عمده‌ای از بار ترافیکی این جاده را بهخود اختصاص می‌دهد. اگرچه جاده قبلاً تحت تأثیر وقوع لغزشها بوده است، اما تردد ماشینهای سنگین میتواند موجب تسریع وقوع لغزشها باشد. ایجاد منطقهی پرخطر برای عبور مرور از دیگر خطرات زمینلغزشها است.
با توجه شرایط ذکر شده در بالا میتوان نتیجه گرفت که تعداد و مساحت لغزشها در منطقه روزبه‌روز در حال افزایش و گسترش می‌باشند و این روند در آینده نیز ادامه خواهد داشت. بالاترین ارتفاعی که لغزش در آن اتفاق افتاده ارتفاع 540 متری از سطح دریا است و اگر گسترش نهایی لغزشهای منطقه در آینده را تا این ارتفاع فرض کنیم، مساحت لغزشهای منطقه در آینده 20750356 مترمربع خواهد بود که باعث ورود 145252492 مترمکعب (145کیلومتر مکعب) رسوب به سد خواهد شد و حدود 3 متر رسوب در کف دریاچه سد ایجاد خواهد کرد. نقشهی سطح گسترش لغزشها در ذیل آمده است.
)