برنامه ریزی شهری

   متن اصلي:
     روش مطالعه
جهت بررسي كارايي روشهاي آماري در پهنه‌بندي خطر زمين‌لغزش، منطقه رودبار با پتانسيل بالاي خطر لغزش انتخاب گرديد. با بررسي‌هاي لازم روي اطلاعات موجود از قبيل لرزه‌خيزي، نقشه‌هاي زمين‌شناسي با مقياس 1:100000، توپوگرافي با مقياس 1:50000، كاربري اراضي و پوشش گياهي با مقياس 1:100000، آمار بارندگي، عكس‌هاي هوايي با مقياس‌هاي 1:20000 و 1:50000 و به روز نمودن آنها، اين اطلاعات رقومي گرديدند. سپس نقشه‌هاي هم باران، هم شتاب زلزله و پراكندگي زمين لغزش‌ها در منطقه تهيه شدند. تمام داده‌ها در فرمت‌هاي برداري و رستري در محيط نرم‌افزار Ilwis ذخيره شده تا در تحليل‌هاي آماري از آنها استفاده شود. تحليل‌هاي آماري به كمك نرم‌افزارهاي Excel و SPSS صورت گرفته است. با مقايسه نتايج تحليل‌هاي آماري انجام شده با نقشه پراكنش زمين‌لغزش‌هاي منطقه، دقت هر كدام از روش‌ها در تعيين پتانسيل خطر زمين لغزش برآورد گرديد.

- ويژگيهاي ليتولوژيكي عمومي و موقعيت جغرافيايي منطقه مورد بررسي
منطقـــه مورد مطالعه حد فاصل بين &#-3934;15 º41 تا &#-3934;30 º49 طول خاوري و &#-3934;45 º36 تا &#-3934;36 º37 عرض شمالي در گستره استانهاي گيلان و زنجان واقع شده است و يكي از زير حوزه‌هاي حوزه بزرگ سفيدرود بشمار مي‌آيد (جاماب 1370).
از ديدگاه زمين‌شناسي، اين منطقه بخشي از بلندي‌هاي طالش و طارم (البرز باختري) محسوب مي‌شود كه در آن قديمي‌ترين سنگ‌هاي موجود را رديفي از سنگهاي آتشفشاني با تركيب بازيك تا متوسط دگرگون شده و به شدت دگرسان شده تشكيل مي‌دهند. همچنين سنگهاي رسوبي مزوزوئيك و سنوزوئيك شامل رديف رسوبي دلتايي و دگرگون شده، نهشته‌هاي آواري، رسوبات كربناتي و نيز توده‌هاي آذرين در منطقه رخنمون دارند. از ديگر واحدهاي زمين‌شناسي مي‌توان به نهشته‌هاي قرمز رنگ آواري نئـوژن و مـجموعه آبرفـت‌هاي نـاهمگن- پليوسن – كواترنر با سيمان لسي و در بعضي از قسمتها همراه با مارن و جورشدگي ضعيف اشاره نمود. شكل 2 وضعيت ليتولوژيكي منطقه را نشان مي‌دهند (نظري و سلامتي 1377).

- بررسي عوامل موثر در وقوع زمين لغزش‌هاي منطقه
- ليتولوژي
با توجه به تنوع سنگ‌شناسي منطقه مورد مطالعه و حساسيت متفاوت واحدهاي سنگي به زمين لغزش، ليتولوژي نقش موثري در پراكنش زمين لغزش‌ها در منطقه دارد. بررسي‌هاي صورت گرفته نشان مي‌دهد كه سنگهاي رسوبي شيلي- ماسه‌سنگي و آندزيت‌هاي پالئوژن داراي بيشترين درصد ناپايداري مي‌باشند و واحدهاي كرتاسه و ژوراسيك كه به طور عمده از سنگ‌هاي آهكي تشكيل شده‌اند كمتر دچار لغزش گرديده‌اند. درصد لغزش‌هاي صورت گرفته در هر واحد ليتولوژيكي و نمودار ستوني آنها در جدول 1 و شكل 3 آورده شده است.

- فاصله از گسل
تراكم سيستم درزه‌ها، شكستگي‌ها و خردشدگي سنگها نقش موثري در افزايش پتانسيل ناپايداري دامنه‌ها دارند. بررسي و مطالعه دقيق صورت گرفته در منطقه نشان مي‌دهد كه فاصله از گسل مي‌تواند به عنوان شاخصي از موارد فوق در نظر گرفته شود. نتايج بررسي‌ها در شكل 4 ارائه شده است.

- پوشش گياهي و كاربري اراضي
بررسي‌هاي صورت گرفته در منطقه بيانگر ميزان قابل توجه لغزش در مناطق متاثر از تغيير كاربري اراضي مي‌باشد. بطوريكه وقوع لغزش در باغات، زمين‌هاي مزروعي و زيتون كاري نسبت به ديگر مناطق مانند جنگل و مراتع بيشتر مي‌باشد. تاثير اين پارامتر در جدول 2 و شكل 5 قابل مشاهده مي‌باشد.

- شيب دامنه
مطالعات صورت گرفته در منطقه نشان داده‌اند كه بيشتر زمين‌لغزش‌ها در شيب‌هاي بين 5 تا 35 درجه رويداده‌اند جدول 3 و شكل 6 رده‌هاي شيب و سطح لغزش يافته واقع در اين رده‌ها را نشان مي‌دهند.

- بارندگي و شتاب زلزله
از ميانگين سالانه بارش و ماكزيمم شتاب زلزله بعنوان دو عامل مهم در پهنه‌بندي خطر زمين‌لغزش منطقه رودبار استفاده شده است. ميزان متفاوت بارش و نيز زلزله‌خير بودن منطقه باعث شده است تا اين دو عامل در پهنه‌بندي خطر زمين‌لغزش در منطقه حائز اهميت باشند.
-روشهاي آماري در پهنه‌بندي خطر زمين‌لغزش
جهت ارزيابي پتانسيل لغزش و پهنه‌بندي خطر زمين لغزش لازم است سيستمي را جهت كمي نمودن عوامل موثر در وقوع لغزش و تعيين ميزان تاثير آنها در رويداد اين پديده به كار گرفته شود. مدل‌هاي آماري با بهره‌گيري از تكنيك‌هاي مختلف آماري ابزاري سودمند براي اين منظور مي‌باشند. در اين تحقيق، از روش‌هاي آماري يك متغيره و چند متغيره استفاده شده است.

- تحليل آماري يك متغيره
در تحليل آماري يك متغيره، وقوع زمين لغزش به عنوان متغير وابسته و هر يك از عوامل محيطي و ذاتي موثر در اين پديده بعنوان متغير مستقل در نظر گرفته مي‌شوند. اهميت هر عامل در ارتباط با ناپايداري دامنه‌ها بطور مستقل از ديگر عاملها مورد تحليل قرار مي‌گيرد. تحليل شرطي، ساده‌ترين نوع تحليل آماري است كه رابطه احتمالاتي بين زمين لغزش‌ها و پارامترهاي موثر در وقوع آنها را بيان مي‌كند (Carrara et al. 1995) .
از فراواني داده‌ها براي محاسبه احتمال وقوع استفاده مي‌شود. براساس تحليل شرطي، فراواني زمين لغزش‌ عبارت است از :
سطح لغزش يافته هر واحد
_____________________ = LF
سطح كل واحد
رابطه (1)
در رابطه بالا، LF، احتمال شرطي وقوع زمين لغزش در واحد مورد نظر بعنوان واحد نمونه در مطالعه خطر زمين‌لغزش مي‌باشد. احتمال شرطي كل ناحيه از رابطه زير محاسبه مي‌شود.

= P(L | E R) مجموع مساحت مناطق لغزش يافته
مساحت كل منطقه
رابطه (2)
با محاسبه احتمال وقوع خطر توسط دو رابطه بالا، گستره مورد مطالعه به كمك تابعي از اين دو مقدار به درجات متــــــفاوت خطر رده‌بندي مي‌شــــــــــــود. شـــــــماري از پژوهشــــــــــــگران ماننــد Vanwesten et al. (1993), Yin and yan (1988) به جاي استفاده از واحد نمونه در روابط فوق، هر عامل را جداگانه مورد تحليل قرار داده و سپس با لحاظ نمودن اين فرض كه هر عامل با عامل‌هاي ديگر موثر در زمين لغزش همبستگي ضعيفي دارد احتمال نهايي رويداد زمين لغزش را با جمع كردن احتمال رويداد لغزش از همه عاملها محاسبه نموده‌اند. ازمحدوديت اصلي اين روش‌مي‌توان به استقلال شرطي‌لايه‌هاي اطلاعات اشاره نمود Binaghi et al. 1998).( . اساس اين روش بر اين فرض استوار است كه «زمين لغزش‌هاي آينده در شرايطي مشابه با شرايط زمين لغزش‌هاي رخ داده حادث مي‌شوند». در صورتي كه تعداد عوامل مرتبط با زمين لغزش محدود باشد و اطلاعات كامل از نقش اين عوامل در وقوع زمين لغزش وجود داشته باشد، اين روش مي‌تواند بعنوان ابزاري سودمند در پهنه‌بندي خطر زمين لغزش مورد استفاده قرار گيرد.
براي محاسبه وزن هر عامل كه در محيط GIS يك لايه اطلاعات محسوب مي‌شوند از دو روش ارزش اطلاعات و تحليل حساسيت مي‌توان استفاده نمود.

الف) روش ارزش اطلاعات
جهت محاسبه ارزش اطلاعات براي هر رده متغير از رابطه زير استفاده مي‌شود.
رابطه (3)

كه Ii: ارزش اطلاعات عامل i ام، Si تعداد پيكسل لغزش يافته متغير Xi در لايه اطلاعات i ام، Ni تعداد پيكسل‌هاي متغير Xi از عامل i ام، S تعداد پيكسل‌هاي لغزش يافته در كل منطقه و N تعداد كل پيكسل‌ها در منطقه.
جهت محاسبه خطر زمين لغزش با استفاده از روش ارزش اطلاعات هر نقشه عامل با نقشه پراكنش زمين لغزش‌هاي منطقه (شكل 7) قطع داده شده و تراكم سطحي زمين لغزش در هر رده متغير محاسبه مي‌گردد. سپس از رابطه بالا ارزش اطلاعات براي هر رده متغير محاسبه شده و نقشه ارزش اطلاعات براي هر عامل تهيه مي‌گردد. با تلفيق نقشه‌هاي ارزش اطلاعات عوامل مختلف و جمع‌ نمودن مقادير آنها، نقشه ارزش اطلاعات كل تهيه و با طبقه‌بندي اين نقشه به تعدادي رده خطر زمين لغزش، نقشه پهنه‌بندي از زمين لغزش تهيه مي‌گردد. ارزش اطلاعات نهايي پيكسل i ام (Ii) از رابطه زير به دست مي‌آيد؛
رابطه (4)
كه m تعداد متغيرها و Xij متغير i ام در پيكسل j ام مي‌باشد.
با استفاده از روش ارزش اطلاعات در محيط Ilwis، در گستره رودبار ارزش اطلاعات ليتولوژي، شيب، بارندگي، فاصله از گسل، پوشش گياهي، فاصله از آبراهه و شتاب زلزله محاسبه و سپس نقشه پهنه‌بندي با هفت درجه خطر از كوچكتر از 15- تا بزرگتر از 2 شامل كاملاً پايدار، پايدار، تا حدي پايدار، پايداري متوسط، تا حدي نا پايدار، ناپايدار و بسيار ناپايدار تهيه گرديد.
نتايج محاسبات از روش بالا در جدول 4 ارائه شده است. شكل 8 پهنه‌بندي خطر زمين لغزش را به روش ارزش اطلاعات در منطقه رودبار نشان مي‌دهند. جهت بررسي و تعيين ميزان دقت مدل استفاده شده در تعيين پتانسيل خطر زمين لغزش، از رابطه ارائه شده توسطJade et al. (1993) استفاده گرديد.

رابطه (5)
رابطه (6)
كه P احتمال تجربي (دقت روش)، n مساحت كل منطقه، s مساحت لغزش يافته در كل منطقه، k مساحت رده‌هاي خطر متوسط به بالا، ks مساحت لغزش يافته در رده‌هاي خطر متوسط به بالا است. طبق اين روابط مقدار P در گستره رودبار برابر است با: 922/0= P
براي در گروه‌هاي 6 و 7 در سطحي معادل 61/43 درصد كل منطقه و 974/0 براي در گروه‌هاي 5 و 6 و 7 معادل 52/57 درصد كل منطقه.

ب) روش تحليل حساسيت (تراكم سطح)
در اين روش، تراكم زمين لغزش از طريق فرمول زير براي هر نقشه عامل محاسبه و سپس مانند مراحل ذكر شده براي روش ارزش اطلاعات پهنه‌بندي خطر زمين لغزش صورت مي‌گيرد.
رابطه (7)
رابطه (8)
كه D: تراكم زمين لغزش در متغير i ام از عامل j ام، W وزن متغير i ام از عامل j ام در روش تراكم سطح مساحت لغزش يافته در متغير و مساحت متغير .
براي محاسبه وزن نهايي را براي هفت عامل ليتولوژي، فاصله از گسل، فاصله از آبراهه، شيب پوشش گياهي، بارندگي و حداكثر شتاب افقي زلزله محاسبه و با يكديگر جمع شده‌اند. نتايج مطالعات در منطقه رودبار در جدول شماره 5 آمده است.
مقدار دقت روش (P) بر اساس رابطه 6، 783/0 براي ks در رده‌هاي 4 و 5 معادل 4/28 درصد كل منطقه و 957/0 براي ks در رده‌هاي 3 و 4 و 5 در سطحي معادل 5/55 درصد كل منطقه است. پهنه‌بندي زمين لغزش منطقه رودبار به روش تراكم سطح در شكل 9 نشان داده شده است.

- مدلهاي آماري چند متغيره
با توجـه به اينكه روشهـاي آماري چند متغيره، امكان تحليل همزمان تعدادي متغير را فراهـم مي‌نمايند جهت ارزيابي خطر زمين لغزش كه به طورذاتي پديده‌اي چند متغيره است حائز اهميت مي‌باشند. روشهاي آماري چند متغيره گوناگوني توسط پژوهشگران مختلف در تحليل ناپايداري دامنه‌ها مورد استفاده قرار گرفته است كه از مهمترين آنهـا مي‌تـوان به روشهـاي رگـرسيون چنـد متغـيره، تحـليل مميزي و رگرسيون لجستيك اشاره نمود. در اين تحقيق كارايي‌روش رگرسيون چندمتغيره درپيش‌بيني خطر زمين لغزش موردبررسي قرار گرفته است. درمدل‌هاي آماري چند متغيره، آماده‌سازي نقشه پراكنش زمين لغزش‌ها، تهيه نقشه‌هاي پارامتر، تعيين نوع‌واحدبندي زميني، تحليل آماري چند متغيره وتهيه نقشه‌ نهايي پهنه‌بندي‌خطر زمين لغزش، پنج مرحله از پيش‌بيني چند متغيره آماري را تشكيل مي‌دهند.
واحدزميني به عنوان واحدنمونه براي بررسي وضعيت ناپايداري هرمنطقه، بخشي ازسطح زميني است‌كه در بردارنده شرايط متفاوتي از واحدهاي مجاورخود مي‌باشد و مرزمشخصي براي آن قابل تعريف است. هرواحد زميني نشان دهنده يك درجه خطر در نقشه پهنه‌بندي خطر زمين لغزش مي‌باشد.
با توجه به تعداد لايه‌هاي اطلاعاتي مورد استفاده و نيز طبقه‌بندي هر پارامتر (رده‌ها)، تعداد واحدهاي زميني همگن متفاوت خواهد بود.

الف) آماده‌سازي داده‌ها
آماده‌سازي داده‌ها جهت تحليل چند متغيره شامل مشخص نمودن نوع داده‌ها براي مثال كمي يا كيفي بودن داده‌ها،كمي نمودن داده‌هاي كيفي، گسسته يا پيوسته بودن داده‌هاي كمي و رده‌بندي داده‌ها است. در پهنه‌بندي خطر زمين لغزش منطقه رودبار، پارامترهاي درجه شيب، فاصه از گسل، ميزان بارندگي و شتاب زلزله داراي بعد متريك بوده و شامل مقادير پيوسته هستند و ليتولوژي و پوشش گياهي جزء پارامترهاي كيفي محسوب مي‌شوند. لازم به توضيح است كه زماني كه متغيرهاي كمي پيوسته، رده‌بندي شوند در واقـــع آنــــها را به متغيـــرهاي غيركمي تبديل نموده‌ايم. محققيــــــــن مختـــــــلف از جمــــــلهChung et al. (1995)
Carrara et al. (1995), و Jade et al. (1993) جهت كمي نمودن متغيرهاي كيفي، آنها را به متغيرهاي تصنعي يا معرف تبديل نموده‌اند.

ب) داده‌هاي گسسته در پهنه‌بندي خطر زمين لغزش
شش متغير مستقل شيب، ليتولوژي، پوشش گياهي و كاربري اراضي، فاصله از گسل، متوسط بارندگي ساليانه و شتاب زلزله ومتغير وابسته رخداد زمين لغزش درتجزيه و تحليل ناپايداري منطقه مورد استفاده قرارگرفته‌اند. متغيرهاي كمي شيب، فاصله از گسل، بارندگي و شتاب زمين به رده‌هايي طبقه‌بندي شده و پارامترهاي كيفي ليتولوژي وپوشش گياهي وكاربري اراضي براساس ملاحظات و نظرات كارشناسي رده‌بندي گرديده‌اند. ازقطع دادن شش نقشه پارامتر829 واحدزميني همگن ايجاد شده است. با قطع دادن نقشه واحدهاي‌زميني با نقشه پراكنش زمين لغزش‌ها، واحدهاي لغزش‌يافته و پايدارمشخص گرديده‌اند.واحدهاي زميني كه داراي تراكم بيشتر از2% زمين لغزش باشند را به عنوان واحدهاي‌لغزش يافته و واحدهاي باكمتر از2% تراكم‌زميني لغزش به عنوان واحدهاي زميني‌پايدار در نظرگرفته شده‌اند. براي واحدهاي‌لغزش يافته كد(1) و براي واحدهاي پايدار كد(0) صفر منظور شده است.
همچنين وجود متغيري از هر پارامتر در يك واحد زميني با كد (1) و عدم وجود آن با كد (0) مشخص شده است. از جمع 25 متغيراز شش عامل ياد شده در تشكيل ماتريس متغيرها استفاده شده است. اين متغيرها از نوع تصنعي بوده و بعنوان متغيرهاي مستقل در تحليل‌هاي آماري مورد استفاده قرار گرفته‌اند.
طبقه‌بندي هر يك از لايه‌هاي اطلاعاتي با توجه به تحليلهاي انجام شده در خصوص نقش هر يك از عوامل در ناپايداري (بخش 4 مقاله) ونظرات كارشناسي صورت گرفته است.
داده‌هاي گسسته مورد استفاده در اين مطالعه در جدول هاي 6 تا 11 آورده شده‌اند.

ج) داده‌هاي پيوسته در پهنه‌بندي خطر زمين لغزش منطقه
رودبار
از ميان شش پارامتر موثر در وقوع زمين لغزش‌هاي منطقه، پارامترهاي ليتولوژي و پوشش گياهي غيركمي مي‌باشند،كه
جهت تبديل اين پارامترهاي كيفي به پارامترهاي كمي بر اساس متغيرهاي ترتيبي كد يك تا پنج براي هر رده پارامتر در نظر گرفته شده است و از قطع دادن شش نقشه پارامتر كمي 72453 واحد زميني همگن به دست آمده است.

- رگرسيون چند متغيره
مدل كلي پيش‌بيني رگرسيون چند متغيره را به اين صورت مي‌توان نوشت:
رابطه (9)
كه ضرايب ، ، و ......... پارامترهاي مجهول و ، ,.......... متغيرهاي مستقل مي‌باشند و خطاي متغير وابسته L با انتظار 0=( ) E مي‌باشد. اين مدل شامل رگرسيون خطي معمولي و رگرسيون خطي وزن دار مي‌باشد. در هر دو روش داده‌هاي گسسته و پيوسته مورد استفاده قرار گرفته‌اند. همچنين در اين مدل، زمين لغزش به عنوان متغير تصادفي وابسته به پارامترهاي مستقل موثر در اين پديده مي‌باشد.

الف) رگرسيون خطي با داده‌هاي گسسته
اين روش با استفاده از 113 نمونه در منطقه رودبار و به روش گام به گام مورد استفاده قرار گرفته است. اين 113 نمونه در واقع معرف واحدهاي زميني همگن از شش پارامتر ليتولوژي (L)، شيب (S) پوشش گياهي (U)، بارندگي (R)، فاصله از گسل (F) و بيشينه شتاب افقي زلزله (A) مي‌باشند.
واحدهاي زميني انتخاب شده همگي داراي بيش از 4000 پيكسل با ابعاد 20*20 متر مي‌باشند. در بهترين مدل مطابق جدول 12 تنها متغير رده دوم شتاب (A2)، رده دوم شيب (S2)، رده دوم پوشش گياهي، رده سوم و چهارم فاصله از گسل ( ) در معادله رگرسيون وارد شده‌اند. ضريب همبستگي (R) معادله در اين حالت 58/0 مي‌باشد. در اين معادله بهترين رگرسورها به ترتيب 2A، 2S، 2U، 4F و 5F مي‌باشند.
متغير با ضريب مثبت در معادله رگرسيون باعث افزايش ناپايداري و بالعكس متغير با ضريب منفي باعث كاهش ناپايداري مي‌شود. در صورتيكه داده‌ها را بر حسب تعداد پيكسل‌هاي آنها كه بيانگر بزرگي آنهاست وزن‌دار نمائيم.
مي‌توانيم به نتايج بهتري برسيم. انجام اين عمليات بر روي داده‌هاي فوق باعث افزايش ضريب همبستگي معادله 5 از 58/0 به 71/0 مي‌شود. جدول 13 و نقشه پهنه‌بندي تهيه شده با استفاده از اين مدل جهت منطقه مورد نظر (شكل شماره 10) نتايج مطالعات را نشان مي‌دهند. ارزش رگرسيوني براي واحد زميني در گستره رودبار در بازه 3602/0 تا 8722/0 قرار مي‌گيرد. دقت روش با استفاده از رابطه شماره 6 و با در نظر گرفتن رده‌هاي 5 و 6 و 7 برابر با 392/0 در سطحي معادل 39/34 درصد از كل منطقه مي‌باشد.


ب) رگرسيون خطي با داده‌هاي پيوسته:
رگرسيون گام به گام با 207 واحد زميني در منطقه رودبار كه هر كدام بيش از 60 پيكسل با ابعاد 20*20 متر دارند نشان مي‌دهد كه بهترين رگرسور بارش و بعد ازآن به ترتيب شتاب زلزله، ليتولوژي، فاصله از گسل و پوشش گياهي در درجات بعدي اهميت قرار دارند (جدول 14). ضريب همبستگي معادله (R) در سطح معني‌داري 95% برابر با 55% مي‌باشد.
نتايج حاصل از پهنه‌بندي به روش بالا در جدول 15 آورده شده است. براساس رابطه شماره 6، 68/46 درصد از لغزش‌ها در درجات خطر 6 تا 9 و در سطحي برابر با 87/32 درصد از كل منطقه قرار مي‌گيرند. ارزش رگرسيوني واحدهاي همگن در بازه 2756/3- 6541/- قرار مي‌گيرند. پهنه‌بندي خطر زمين لغزش منطقه به روش رگرسيون خطي با داده‌هاي پيوسته در شكل 11 آورده شده است