بررسی علل وقوع سیل در استان گلستان با استفاده از تصاویر ماهواره ای لندست ۷
| دسته | دورسنجی و GIS |
|---|---|
| گروه | سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور |
| مکان برگزاری | بیست و یکمین گردهمائی علوم زمین |
| نویسنده | مهرداد مدنی گیوی – مریم مکی |
| تاريخ برگزاری | ۲۸ آبان ۱۳۸۴ |
چکیده :
در پى بارشهاى شدید در مرداد ماه ۸۱ در حوزه گرگانرود در شرق استان گلستان در شمال ایران سیلاب شدیدى به وقوع پیوست و متاسفانه باعث خسارات نسبتا سنگینى به بخشهاى اقتصادى نظیر راهها , پلها , مزارع , باغات کشاورزى و نیز باعث تلفات جانى تعدادى از هموطنان شده است .
بر این اساس مطالعات دورسنجى بروى تصاویر ماهواره اى در این منطقه انجام گردید تا علل وقوع این سیلاب مشخص گردد. این مطالعات بروى تصاویر ماهواره اى لندست TM,ETM در سالهاى برداشت ۲۰۰۲ , ۱۹۹۶ انجام گرفت و باتوجه به آشکارسازى هاى مختلف و بکارگیرى شاخص هایى مانند NDVI عوامل مهمى از قبیل تخریب جنگل و تغییر کاربرى ارضى و بارش شدید باران در ارتفاعات باعث ایجاد اینگونه سیلاب ها و تلفات شدید ناشى از آن گردیده است. .انشاء ا…. در زمان ارائه مقاله توضیحات مفصل بیان خواهد شد.
Recognizetion factores of flood in golestan province by use of landsat satellite image
Madani K. M. , Makki M.
Abstract :
After heavy rain ,in july ۲۰۰۲ in gorgan rud basin in east golestan province in north of IRAN the great flood accured and unfortunately it caused the lost of life and financial .
On the basis, remote sensing studies were done on satellite image in this area to find the factors of event of this flood . this studies were done on TM, ETM landsat satellite image which taken in ۱۹۹۶ & ۲۰۰۲ years.with respect to different enhancments and indicator applied for example NDVI , I found the reasons of the creation of the flood such as: demolition of the forest , heavy raining and change of applied land.
چکیده :
در پی بارشهای شدید در مرداد ماه 81 در حوزه گرگانرود در شرق استان گلستان در شمال ایران سیلاب شدیدی به وقوع پیوست و متاسفانه باعث خسارات نسبتا سنگینی به بخشهای اقتصادی نظیر راهها , پلها , مزارع , باغات کشاورزی و نیز باعث تلفات جانی تعدادی از هموطنان شده است .
بر این اساس مطالعات دورسنجی بروی تصاویر ماهواره ای در این منطقه انجام گردید تا علل وقوع این سیلاب مشخص گردد. این مطالعات بروی تصاویر ماهواره ای لندست TM,ETM در سالهای برداشت 2002 , 1996 انجام گرفت و باتوجه به آشکارسازی های مختلف و بکارگیری شاخص هایی مانند NDVI عوامل مهمی از قبیل تخریب جنگل و تغییر کاربری ارضی و بارش شدید باران در ارتفاعات باعث ایجاد اینگونه سیلاب ها و تلفات شدید ناشی از آن گردیده است. .انشاء ا…. در زمان ارائه مقاله توضیحات مفصل بیان خواهد شد.
مقدمه :
در پی رخداد سیل در استان گلستان وغرب استان خراسان گروهی از کارشناسان سازمان زمین شناسی واکتشافات معدنی کشور ( گروه دورسنجی ) جهت بررسی سیل وشناسایی علل وقوع آن به منطقه اعزام شدند .
موقعیت وقوع سیل :
سیلاب مرداد ماه 81 در محدوده ای بین ْ37 تا َ30 ْ37 عرض شمالی وَ15 ْ55 تا َ15 ْ56 طول خاوری درحوزه آبریز رودخانه گرگانرود واترک رخ داده وشدت سیلاب در حوزه سد گلستان در حوزه گرگانرود بیش از سایر نقاط بوده است. شدیدترین سیلاب عمده همانند سیلاب سال گذشته (1380) در رودخانه دوغ واقع شده که مسیر جاده گرگان – مشهد وپارک ملی گلستان در این حوزه قرار دارد .
1-کارشناسان گروه دور سنجی سازمان زمین شناسی کشور 2- کارشناس بیولوژی
عوامل وقوع سیل در استان گلستان:
با توجه به خسارت نسبتاً سنگینی که به بخشهای اقتصادی نظیر راهها ،پل ها ومزارع وباغات کشاورزی وتأسیسات آبی ونیز از دست رفتن جان تعدادی ازهموطنان شده است ، لازم بود کلیه عوامل وقوع سیل در مناطق جنگلی بررسی شود که بشرح ذیل است :
1- تخریب جنگلها وتبدیل آن به زمین های کشاورزی
2-بهره برداری بی رویه از جنگلها وایجاد کچلی در مناطق جنگلی
3-تغییر اکوسیستم جنگل ونوع پوشش گیاهی آن از برگ پهن به سوزنی برگ
4-تخریب پوشش گیاهی وکشاورزی ناصحیح در اراضی شیب دار
5-چرای مفرط دامها در مراتع
6-بارش شدید باران در یک مقطع زمانی کوتاه
7-احداث سازه های نامناسب وغیر مهندسی در طول مسیر رودخانه ها
8-ناپایداری وفرسایش خاک در سطوح شیب دار وعاری از پوشش گیاهی
تشریح عوامل وقوع سیل
مهمترین عاملی که در وقوع سیل می توان اشاره کرد تخریب جنگل وتغییرکاربری آن می باشد . درختان برگ پهن از قدرت تخریبی باران به چند طریق می کاهد : اولاً چون قطره های باران با اندام هوائی گیاه برخود می کند ، نیروی ضربه ای آن را می گیرد ومقداری از آن ازساقه به آرامی پایین آمده ودر خاک وارد می شود . ثانیاً ذرات کوچکی که از قطره برخورد به ساقه وشاخ وبرگ درخت تشکیل شده ، به شاخ وبرگ خشک گیاهان سال پیش خاک برخورد کند وبه آرامی وارد خاک می شود ودر انتها خاک پوشیده از گیاه دارای هوموس اسفنجی است وبا ذرات رس خاک ، واحد غیرقابل نفوذی را تشکیل نمی دهد بلکه قدرت نگهداری آب خیلی زیاد می گردد واز شدت جریان آب می کاهد .
دریک جنگل انبوه با درختان برگ پهن هر ساله چند تن درهکتار شاخ وبرگ ومیوه پوست درختان وحتی لاشه حیوانات به صورت پوشش مرده افزوده می شود وبر اثر فعل وانفعالات چندی درحرارت ورطوبت مفید و وجود اکسیژن کافی به هوموس تبدیل می شود وکم وبیش با سایر مواد متشکله خاک مخلوط می گردد .
هوموس ماده ایست تیره رنگ ، سبک ودر آب قابل حل است ولی در حدود 9 برابر وزنش ،آب را همچون اسفنج به خود می کشد وبنابراین می تواند مدتی آب را درخود ذخیره سازد . هوموس در ساختمان فیزیکی خاک سهم بسزائی دارد . خاک رس را سبک می کند واز چسبناکی آن می کاهد وذرات آنرا از یکدیگر جدا می سازد وآنرا قابل نفوذ می کند و مانع سله بستن وتبخیر شدید آن می گردد ونیز بواسطه کلوئید های خود سبب پیوستگی خاکها ی ناپایدار وماسه ای می گردد .
در دامنه جنگل هر قدر بارندگی شدید باشد ، آب باران قادر به شستن خاک نخواهد بود ،چراکه آب از لابلای لاشبرگ داخل خاک می شود وهوموس را اشباع می سازد واز مجاری داخل خاک به افق های پایین تر جریان می یابد وفرسایش ببار نمی آورد .
حال اگر در حالت اول پوشش جنگلی را تخریب نمائیم وسطح خاک عاری از گیاه در معرض مستقیم بارش قرار گیرد .در مدت کوتاهی لاشبرگ ها شسته می شود ومجاری آب در دامنه ها ظاهر می گردد وطولی نمی کشد که آب باران برگهای نیمه پوسیده وهوموس سطح خاک را با خود حمل می‌نماید وبه پایین دره ها می برد .
بارانی که قطرات خود را به شدت بر خاک عریان از پوشش گیاهی می کوبد ، ذرات رس خاک را فشرده وبه هم نزدیک می کند وذرات رس به کمک آب باران که با خاصیت جذب سطحی آماس می کند وبزرگ می شوندوبه هم می پیوندد وقشر غیرقابل نفوذی را تشکیل می دهد وسپس قطرات باران بعداً جمع وبرروی این قشر رسی غیرقابل نفوذ جاری می شود وبا خود مقداری خاک را می شوید وهرچه برسرعت جریان آب می‌افزاید وقدرت تخریبی وفرسایش آن افزایش می یابد وسیلابها را تشکیل می دهد .
درحالت دوم که تخریب جنگلهای برگ پهن وتبدیل این اکوسیستم ها به جنگلهای سوزنی برگ می باشد . برگ درختان سوزنی برگ ،بعلت دارا بودن مواد صمغی ، دیرتر می‌پوسد وچون از حیث مواد قلیائی مانند K,Mg,Ca ضعیف اند ، پس ازپوشیدن دارای خواص اسیدی می گردنند . PH آنها بین 5/3 – 5 ونسبت C/N آنها بین 15-25 تغییر می نماید وهوموس خام ومور Mor نامیده می شود . در صورتیکه پهن برگان غالباً فاقد مواد صمغی بوده وفلزات قلیائیMg,Ca1K بیشتر است در اینصورت زودتر می پوسند و دارای خواص قلیائی می‌باشند و نسبت C/N آنها بین 12-16 متغیر است. بنابراین درختان سوزنی برگ دیرتر برگ آنها به هوموس تبدیل می گردد و جذب آب، خاک زیر این نوع پوشش گیاهی کاهش می‌یابد.
لاشبرگ شیرین دارای عکس العمل خنثی یا کمی اسیدی هستند و به محض تشکیل، با مواد معدنی خاک مخلوط می شود در صورتیکه لاشبرگ خام دارای عکس العمل اسیدی بوده و همیشه قشر مشخص را در سطح خاک تشکیل می دهد. بنابراین عمق نفوذ ریشه ها که یکی از عوامل پایداری خاک می باشد در سوزنی برگان کمتر و بالطبع پایداری خاک در آنها کمتر است. (تصویر شماره یک)
بنابراین درختان سوزنی برگان بعلت تشکیل کم هوموس و کم ضخامت شدن خاک دارای این نوع پوشش گیاهی و همچنین کم سطح بودن این درختان بیشتر در تشکیل سیلابها دخیل هستند.
در حالت سوم تغییر کاربری پوشش جنگلی به کشاورزی است که باعث ناپایداری خاک سطوح شیب دار می شود بالاخص که زهکشی نامناسب و شخم غلط باعث جریان آب در راستای شیارها و شسته شدن خاک می گردد (مانند منطقه بین تنگراه و آق قمیش تخریب جنگل و تبدیل آن به زمین های زراعی) و برای بهبودی این نوع اراضی و جلوگیری از فرسایش خاک می توان با ایجاد خطوط تراز یا ساختن سکوی تراس، از شیب دامنه ها کاست و مانع جریان سریع آب بارانها از آن دامنه ها شد.
حالت چهارم که احداث سازه های نامناسب و غیرمهندسی در طول مسیر رودخانه ها می‌باشد. بطور مثال در سیلاب سال گذشته (1380) بدنه این بند خاکی در سمت دریاچه فاقد Rip-Rap مناسب بوده که همین امر منجر به آسیب دیدگی بدنه در اثر موجهای ایجاد شده در پشت بند شده و تخریب بند را تسهیل کرده است.
قرارگیری نامناسب پل ها در طول مسیر رودخانه منجر به تخریب پایه های پل می گردد، در حالیکه از نظر مهندسی مسیر سیلابها که اصولاً خط مستقیمی است بطور فرضی در بستر رودخانه ها ترسیم شود و با در نظر گرفتن حرکت آب رودخانه بصورت مآندری طول پل را طراحی نمایند (تصویر دو) همچنین ارتفاع پل ها در منطقه گلستان بسیار پایین است و سیل حاوی گل و لای و درختان سریعاً دهانه این پلها را می گیرد و در اثر افزایش فشار تنش جریان آب ، پل ها تخریب می گردد. (تصویر سه)
مطالعات دورسنجی
بررسی های دورسنجی در محدوده حوضه آبریز گرگان رود با استفاده از داده های TM ماهواره لندست 5 تصویر برداری شده در سال 1988 و داده های ETM ماهواره لندست 7 تصویر برداری شده در سال 2001 به شماره گذر 162 و ردیف 34 می باشد. به منظور مقایسه بین میزان تخریب پوشش جنگلی و تغییر کاربری در طول سیزده سال اخیر می باشد. این تصاویر پس از تصحیحات رادیومتری و هندسی و بارزسازی آن در ترکیب باندی 7,4,2 مطالعات دورسنجی انجام گردید. تصویر شماره چهار نشاندهنده حوضه گرگانرود است و تصاویر شماره پنج تخریب جنگل را کاملاً نشان می دهد در حالیکه بیان می گردد که این جنگل گلستان، یک جنگل ملی می باشد و تخریبی در آن صورت نگرفته است. برای تغییر کاربری از جنگل به مزارع کشاورزی و یا تغییر در نوع پوشش جنگلی از آشکارسازی NDVI استفاده می گردد.
شاخص NDVI نسبت تفاضل باند مادون قرمز نزدیک TM4 و باند قرمزTM3 به مجموع ایندو باند می باشد.به دلیل اینکه پوشش گیاهی در باند 4 بیشترین انعکاس و در باند 3 کمترین را دارا می باشد از این دو باند در ساخت این شاخص استفاده می شود. این شاخص گیاهی مقداری بین 0و1 را دارا است که هر چه مقدار آن به 1 نزدیکتر باشد , تراکم پوشش گیاهی بیشتر و هر چه به صفر نزدیکتر تراکم پوشش گیاهی کمتر است.
با توجه به اینکه درختان پهن برگ و سوزنی برگ در باندهای مختلف انعکاس های متفاوت دارند می توان برای تشخیص آنها از ترکیب باندهای مختلف استفاده کرد و شاخص های نظیر NDVI برای شناسائی آنها ایجاد کرد. .انشاء ا…. در زمان ارائه مقاله توضیحات مفصل بیان خواهد شد.