پارامترهای تحلیل رانش زمین

این عوامل عمدتا مواردی هستند که می تواند زاویه شیب و بار مواد روی دامنه را تحت تاثیر قراردهند. این عوامل عبارتند از برش زیر یک دامنه توسط رودخانه و یا جاده سازی که باعث افزایش شیب می شود، اضافه شدن بار در بخش بالایی یک دامنه درنتیجه ساخت و ساز، اضافه شدن آب به خاک از منابع مختلف، و حذف پوشش گیاهی که دسترسی آب به مواد دامنه را تسهیل میکند.

می توانید لایه گوگل ارث رودخانه ها و همچنین لایه جاده ها و راه های ایران در گوگل ارث را از لینک های مربوطه دانلود کنید.

کرودن و وارنس (1996) عوامل زمین لغزش را چهار گروه تقسیم نمودند که عبارتند از:

1: عوامل زمینی :

مواد سست دامنه ای، مواد حساس، مواد هوازده، مواد بریده شده، مواد منفصل یا شکاف دار، ناپیوستگی توده ای با جهت گیری معکوس (لایه بندی)، ناپیوستگی ساختمانی با جهت گیری معکوس (گسل، دگرشیبی، همبرگی)، تمایز در نفوذپذیری، تمایز در سفتی (مواد سفت و متراکم بر روی مواد پلاستیکی). این عوامل را میتوان در برنامه گوگل ارث از روی نقشه های زمین شناسی و همچنین نقشه لندفرم ها یا نقشه خاک منطقه مشاهده کنید. این نقشه ها را در لینک های مربوط فوق می توانید دانلود کنید.

2: عوامل مورفولوژیکی:

بالاآمدگی آتشفشانی یا تکتونیکی، برخاستن یخچالی، فرسایش رودخانه ای در پای دامنه، فرسایش ناشی از موج در پای دامنه، فرسایش یخچالی در پای دامنه، فرسایش حاشیه های جانبی، فرسایش زیرزمینی (انحلال و پایپینگ)، رسوبگذاری که بر روی دامنه یا تاج آن انباشته می شود، حذف پوشش گیاهی (از طریق آتش زدن جنگل ها یا خشکسالی)

برای دانلود نقشه های Google Earth طبقه بندی های فرسایش خاک کشور می توانید از این لینک اقدام کنید.

3: عوامل فیزیکی:

بارندگی شدید، ذوب برف شدید، بارش استثنایی طولانی مدت، پایین آمدن سریع (بوسیله سیلاب یا جزرومد)، زمینلرزه، فوران آتشفشانی، ذوب شدن زمین های یخ بسته، هوازدگی ناشی از ذوب شدن و ذوب یخ، هوازدگی ناشی از منبسط و منقبض شدن مهمترین عوامل فیزیکی هستند که در رانش زمین موثر هستند. این عوامل در برخی موارد برهمکنش آنها می تواند منجر به شدید کردن مخاطره رانش زمین شود.

4: عوامل انسانی:

تخلیه دامنه یا پنجه آن، بارگذاری و رسوب برروی دامنه یا تاج آن، پایین آمدن دامنه از مخزن سد، جنگل زدایی، آبیاری کشاورزی، معدنکاری، لرزش های مصنوعی، حرکت قلتک ها و فعالیت های تونل سازی، نشت آب از تاسیسات عواملی هستند که می توانند موجب تحریک زمین و ایجاد رانش زمین شوند. (کرودن و وارنس[3]، 1996)

در این مورد عوامل اجتماعی مردم ساکن سکونتگاه ها و همچنین عوامل اقتصادی آنها از نظر استحکام ساخت بناها و مساکن می تواند نقش مهمی در میزان خسارات آنها داشته باشد. بنابراین، ویژگی های متفاوت انسان ها در برخورد با عوامل طبیعی نقش مهمی در توانمندی آنها جهت پیشرفت و یا پرهیز آنها از خطر داشته باشد. این مورد یکی از مهمترین اهداف سندای 2030 جهت بالا بردن برجهندگی سکونتگاه های روستایی و شهری است.

عوامل رانش زمین به شیوه های مختلف روی دامنه ها و مناطق مختلف عمل میکنند. عمده ترین این عوامل در ادامه تشریح می شوند.

الف: پرشیب شدن بیش ازحد و اضافه شدن بار بیش ازحد:

توازن بین نیروهایی که روی دامنه عمل می کنند می تواند با افزایش شیب و با اضافه شدن بار برروی دامنه به هم بخورد. این بار می تواند از طریق افزودن مواد در بالای دامنه اضافه شود و یا با برداشت مواد از پنجه دامنه کم شود. این بار یا از طریق عملیات های ساخت و ساز و یا بوسیله عوامل طبیعی مانند برف و باران اضافه می شود. پرشیب شدن بیش ازحد می تواند از طریق عوامل طبیعی نظیر فرسایش در پای دامنه و یا با دخالت های انسانی و خاکریزی هایی انجام شود. اغلب مجموعه ای از این عوامل باعث حدوث لغزش در دامنه می شوند. بدون لحاظ نمودن سهولت دسترسی، افراد بسیاری خانه های خود را روی دامنه های پرشیب بخاطر دید مناسب به دریا یا رودخانه احداث می کنند. این محدوده ها اغلب بوسیله برش پای دامنه از طریق جاده سازی یا شستشو توسط جریان آب پرشیب می شوند. در هموارسازی برای ساخت و ساز زاویه شیب بالای محدوده برش زیاد می شود و در پایین این محدوده مواد برداشت شده بصورت بار اضافی به دامنه افزوده می شود. روی برخی دامنه های پرشیب نظیر پای یک پادگانه که با جریان آب شستشو یافته، پنجه سطح لغزنده ممکن است توده کم مقاومت یا بدون مقاومتی را ایجاد کند. در برخی موارد دیگر، یک ریزش ممکن است با سرعت زیاد و با نتایج زیانباری اتفاق افتد.

ب: افزودن آب :

افزودن آب به یک دامنه احتمال لغزش آن را بیشتر می کند زیرا آب وزن دامنه را افزایش می دهد و از طرف دیگر موجب سهولت لغزش دانه های خاک و کاهش اصطکاک می شود. دوره طولانی بارش سنگین و مداوم موجب اشباع خاک شده که با افزایش فشار آب منافذ موجب جداشدن ذرات خاک و لغزش می شود. با برابر بودن سایر شرایط، دامنه هایی که در اقلیم های مرطوب هستند احتمال رخداد رانش زمین و لغزش در آنها بالاتر است. همچنین، فعالیت های انسانی نظیر نشت آب، لوله های فاضلاب، یا ایجاد استخر شبیه کانال های آبیاری می تواند باعث نفوذ آب به خاک شود. پرشدن مخزن سد با افزایش سفره آب نیز می تواند موجب رانش زمین و لغزش هایی مخصوصا در لبه های مخازن سد ها شود. بیشتر عوامل و محرک های زمین لغزش نظیر دامنه های پرشیب، زیربری، بار بیش از حد، آب اضافی، و زلزله مستقل از یکدیگر هستند. به هرحال، شدیدترین فجایع زمانی رخ می دهند که چند عامل باهم ترکیب شوند.

برای دانلود نقشه و اطلاعات سد های کشور کلیک کنید.

نقشه موقعیت مکانی سد های ایران

اطلاعات سد های کشور

مهمترین انواع حرکات دامنه ای

زمین لغزش ها و سایر حرکات دامنه ای معمولا براساس نوع مواد، نوع حرکت، و نرخ جابجایی طبقه بندی می شوند. مواد عمدتا به دسته هایی تقسیم می شوند که شامل بلوک هایی از سنگ بستر سخت، واریزه هایی با اندازه های مختلف عمدتا کمتر از 2 میلیمتر، گل و لای ریزتر از دو میلیمتر هستند که آب در بیشتر این مواد مخصوصا مواد با دانه بندی ریزتر اثر می گذارد. نرخ جابجایی به پایین بسیار متغیر است که عمدتا بستگی به چندین عامل دارد که عبارتند از شیب دامنه، اندازه ذره، محتوای آب، ضخامت توده در حال حرکت، نوع کانی های رسی، و میزان رس موجود در خاک.

انواع حرکت شامل ریزش از صخره ها، واژگونی، لغزش ها، پخش شدن های جانبی، و جریان است. هریک از این ها می تواند دربرگیرنده سنگ، واریزه، و خاک باشد. اغلب در حین جابجایی به پایین، هرنوع از این حرکت ها می توانند به انواع دیگر تبدیل شوند.

ریزش سنگ[4]:

ریزش سنگ در مناطق پرشیب کوهستانی در صخره هایی با شکاف های تقریبا عمودی و زون های ضعیف دیگر توسعه می یابد. توده های عظیم سنگ های منفصل از دامنه های با صخره های پرشیب که گاهی با آب ناشی از ذوب برف درهم آمیخته اند سقوط می کنند و به قطعات ریزتری تبدیل می شوند و به سمت پایین دامنه می لغزند. سنگ هایی که عمدتا موجب این ریزش می شوند شامل گرانیت، سنگ های دگرگونی، و ماسه سنگ هستند. محرک هایی که می توانند موجب این نوع ریزش ها شوند معمولا عواملی چون زمین لرزه های بزرگ، عبور قطارها، زیربری دامنه و انفجارها در فعالیت های معدنی می باشند. برای دانلود موقعیت معادن فعال و غیر فعال در گوگل ارث بطور آنلاین اینجا کلیک کنید.

این سنگ ها معمولا در پای دامنه بصورت بادبزن تجمع می یابند. برخی قطعات بزرگ و قلوه سنگ های بزرگ به محل های دورتر از پای دامنه می غلتند که می توانند بسته به اندازه، سرعت، و فاصله جابجایی بسیار خطرناک باشند. نمونه های زیادی وجود دارد که گاهی یک قطعه سنگ بزرگ یک خانه را به کلی نابود کرده است. این ریزش های سنگی هم برای خانه ها و هم برای جاده ها می تواند بسیار خطرناک باشد بطوریکه نمونه هایی از آن در تیرماه سال 1394 در مسیر جاده فیروزکوه (در این قسمت می توانید لایه های اطلاعاتی GIS حوضه های آبخیز شمال ایران را دانلود کنید) در منطقه مورد مطالعه حوادث فاجعه باری را به بار آورده است. چنین ریزش هایی می تواند همراه با بارش و یا بدون بارندگی موجب سقوط تخته سنگ های بزرگی در مسیر جاده ها شود و یا موجب مسدود شدن راه های ارتباطی شود. نمونه هایی از این خسارات در جاده های هراز و فیروزکوه به کرات مشاهده شده است.

 فضای عمل سنگ ریزش:

فاصله ای که یک سنگ ریزش طی می کند فضای عمل سنگ ریزش[5] نامیده می شود که عموما در ارتباط با ارتفاع سقوط و جرم سنگ است که انرژی بالقوه یک سنگ روی دامنه را بیان می کند. سنگ های حجیم تر واقع در ارتفاع بالاتر مسیر طولانی تری را طی می کنند چون هم انرژی بالقوه بیشتری دارند و هم به راحتی از روی سنگ های کوچکتر روی دامنه عبور می کنند و سنگ های کوچکتر نمی توانند مانع ادامه غلتیدن آنها شوند. ارتباط بین ارتفاع و فضای عمل می تواند مسافت فضای عمل را برای یک سنگ ریزش معین پیش بینی نماید. برای سنگ ریزش های کوچکتر از 500000 متر مکعب یا کمتر، زاویه شیب حدود 33 درجه است. بنابراین، توده ای که از ارتفاع 100 متری سقوط می کند یک مسافت 165 متری را طی خواهد کرد. هرچه سرعت حرکت یک سنگ ریزش بیشتر باشد، توده آن می تواند مسافتی بیشتر از ارتفاع محل صخره اولیه را طی کند. این امر از طریق تبدیل انرژی بالقوه ارتفاع اولیه یک توده سنگی به انرژی حرکتی آن صورت می گیرد. سنگ ریزش های خیلی بزرگ می توانند مسافت افقی معادل 5 تا 20 برابر ارتفاع سقوط اولیه خود را طی کنند. مثلا در یک سقوط از ارتفاع 1000 متری سنگ ریزش ها می توانند تا حدود 20 کیلومتر دور تر از نقطه کنده شدن منتقل شوند. نیروی بالقوه یک سنگ روی یک دامنه بستگی به جرم آن سنگ و ارتفاع آن روی دامنه دارد.

معادله (2-2)                                                                                  M x G x H = انرژی بالقوه

که در این رابطه: M = جرم به کیلوگرم، G = شتاب گرانش به متر برثانیه، H = ارتفاع است. زمانی که سنگی سقوط می کند نیروی بالقوه آن به نیروی جنبشی (انرژی حرکت) تبدیل می شود. بالاترین سرعت آن نزدیک کف نقطه سقوط آن است که در این نقطه انرژی جنبشی بیشترین مقدار را دارد.

معادله (2-3)                                                                                ½ m x v2 = انرژی جنبشی

که در این رابطه: m = جرم به کیلوگرم و v سرعت به متر بر ثانیه است. بنابراین، سنگ های بزرگتر روی یک صخره انرژی بالقوه بیشتری دارند و سرعت بیشتری خواهند داشت و مسافت بیشتری را از پایه دامنه طی خواهند نمود.

بهمن واریزه:

سنگ ریزشی که در آن مواد با دانه های ریز وجود دارد که بصورت جریان خمیری با سرعت بالا حرکت میکند بهمن واریزه[6] گفته می شود. اکثر زمین لغزش های بزرگ و مخرب دنیا بصورت یک سنگ ریزش شروع شدند و به تدریج بصورت یک بهمن واریزه ای درآمدند. یک بهمن واریزه ای می تواند به سمت پایین دامنه با سرعتی معادل 100 تا 300 کیلومتر در ساعت حرکت کند که برخی از آنها تخته سنگ های قول پیکری به اندازه یک خانه را با خود حمل می کنند. عده زیادی معتقداند که سنگ های موجود در چنین بهمن واریزه ای از هوای فشرده زیر آن ترکیب شده که این هوای ترکیب شده در مخلوط سیل سنگی باعث روان شدن آن می شود. به عبارت دیگر، این سیال برروی یک لایه ای از هوا در زیر خود سوار است و به پایین حرکت می کند. به هرحال در مواردی که این جریان مواد بخش هایی از دامنه را کنده است این مدعا رد می شود. شواهد همچنین بیان می دارد که بسیاری از این سنگ ریزش ها بصورت یک سیالی متشکل از قطعات سنگ معلق در هوا جریان می یابند.  (هایندمن و هایندمن، 2010)

لغزش های چرخشی و نشست ها:

یکی از معمول ترین و فراوان ترین نوع زمین لغزش، لغزش های چرخشی و نشست ها[7] هستند. مواد همجنس نرم و چسبنده که فاقد سطح مسطح هستند که حرکت زمین لغزش را هدایت می کند و معمولا روی یک سطح لیز مقعر به سمت آسمان می لغزند. این سطح خمیدگی پیدا می کند زیرا در بالای توده در حال حرکت نیروی جاذبه آن را به سمت پایین می کشاند؛ این بخش عمودی سطح لغزشی راس سراشیبی[8] نامیده می شود. در بخش پایین تر، این جرم روبه بیرون به سمت فضای باز رانده می شود. ترکیب این دو نیرو (جاذبه و نیروی رو به بیرون) این توده را هرچه بیشتر به حالت چرخشی در می آورد. خمیدگی سطح لغزش همزمان با حرکت بدور توده لغزش می چرخد بطوریکه انتهای بالایی بلوک لغزش بسمت عقب به داخل دامنه اولیه کج می شود. بخش پایینی دامنه به سمت بیرون از دامنه حرکت می کند که به سمت پایین ترین انتها یا پنجه دامنه هدایت می شود. این امر مواد لغزشی را در پای دامنه انباشته می کند. (شکل 2-5)

شکل 2-5: انواع زمین لغزش های چرخشی. منبع شکل (کرودن و وارنس، 1996)

لغزش های انتقالی:

لغزش های انتقالی[9] روی سطح ضعیفی که از قبل وجود داشته اند حرکت می کنند که کم و بیش موازی دامنه هستند. این لغزش ها شاید صفحه هایی در امتداد لایه های ذاتا ضعیف می باشند. برخی از اینها لایه های خاکی لیزی هستند که درزیر آنها سنگ بستر سخت قرار دارد. در مقایسه با لغزش چرخشی، لغزش انتقالی اغلب کم عمق است و با کج شدگی درختان به سمت پایین مشخص می شود. لغزش های انتقالی بطور ویژه ای خطرناک هستند زیرا در مقایسه با لغزش های چرخشی اغلب سریع تر حرکت می کنند. (شکل 2-6)

شکل 2-6: دو نوع لغزش چرخشی و لغزش انتقالی (هایندمن و هایندمن، 2010)

لغزش چرخشی بطور عمیقی در داخل زمین نفوذ می کند و سطح قبل از لغزش و درختان در حال رشد همزمان با حرکت به سمت عقب کج می شوند. لغزش انتقالی کم عمق است و موازی با سطح زمین است و سطح قبل از لغزش بخصوص در پنجه شاید بشکند و درختان در حال رشد عمودی باقی می مانند روی سطح اما به سمت پنجه جهتگیری پیدا میکنند.

لغزش های با پخش جانبی:

نوعی از لغزش انتقالی است که گاهی لغزش های با پخش جانبی[10] نامیده می شود. در صورتی که رس و شن غنی از آب و سست در عمق کم باشند، جریان خمیری یا فروریزش ممکن است این توده را به سمت پایین دامنه بفرستد. بخش هایی از این توده در حال حرکت ممکن است فروبروند و بلوک هایی را بالاتر از بقیه نگه دارند.

بهمن برفی:

در اقلیم های سرد، بهمن برفی[11] می تواند بطور کشنده ای موجب حرکت زمین به سمت پایین باشد. یک بهمن برفی با ضخامت 30 سانتیمتر می تواند چندین تن برف را با سرعت بالا به سمت پایین دامنه انتقال دهد. این حرکت می تواند قربانیان را در مسیر حمل کرده و دفن نماید. دامنه هایی با شیب 30 تا 45 درجه بیشترین استعداد را برای بهمن دارند هرچند که در دامنه هایی با شیب بسیار کمتر هم این اتفاق می تواند رخ دهد.

شرایط آب و هوایی ویژه ای می تواند لایه های ناپایداری را روی دامنه ایجاد کند که منجر به خطر بهمن شود. برف سنگین می تواند بار زیادی را روی دامنه اعمال کند در شرایطی که محیط برای اسکی بازان نیز مناسب است. تغییرات دمایی چند روزه نیز می تواند لایه های ناپایدار را روی دامنه ها ایجاد کند. در فصل بهار نفوذ آب به داخل نهشته های روی دامنه می تواند موجب لغزنده شدن آنها و ترکیب آنها با برف روی دامنه شده و بهمن را ایجاد کند. در بیشتر مناطق کوهستانی دامنه های رو به شمال به دلیل اینکه در طول روز نور خورشید کمتر موجب ذوب شدن برف ها می شود، احتمال خطر بهمن در این دامنه ها بیشتر است. در زیر پیش آمدگی ها یا در چاله های روی دامنه ها نیز این خطر بیشتر است. شروع یک بهمن ممکن است از طریق افزایش بار روی دامنه بوسیله وزن یک شخص اسکی باز، فروریختن برف، یا حتی نیروی برف در سطح دامنه باشد. گالی ها یا مسیر های بهمن های قبلی می توانند محل های پر خطری محسوب شوند. در محل های یخچالی نیز بهمن می تواند به وسیله حرکت یخچال، تغییرات دمایی، زلزله، اغتشاش ناشی از حرکت یک اسکی باز یا کوه نورد ایجاد شود. امن ترین محل ها روی دامنه هایی با پوشش درختی بزرگ هستند. اغلب در این گونه دامنه ها با احتمال خطر بهمن بالا خانه هایی وجود دارد که می تواند خطرناک باشد. دلیل توسعه ساخت و ساز ها روی مناطق مستعد زمین لغزش بخاطر داشتن منظره زیبا و نیز زمین هایی است که بطور راحت تری قابل دسترس و تهیه هستند. (هایندمن و هایندمن، 2010)

برای دانلود اطلاعات آب و هوایی استان های ایران می توانید از این لینک اقدام کنید.

نتیجه گیری

در این نوشته تعاریب و ابعاد رانش زمین و انواع دیگر حرکات دامنه ای را بررسی کردیم. بررسی یافته های این تحقیق می تواند در بررسی مخاطرات در روستاها و شهرها از بسیاری خسارات و تلفات جلوگیری کند. این نتایج می تواند برای دهیاران محترم و کارشناسان شهرداری در برنامه ریزی های شهری و روستایی و اجرای ساخت و ساز ها و مجوز های ساختمانی یا زیرساختی بسیار مفید باشد.