شناسایی روستاهای در معرض خطر فرونشست در دشت اردبیل با استفاده از تحلیل شبکه ای- فازی در سیستم اطلاعات جغرافیایی

پیشینه و هدف در سال های اخیر به دلیل تغییرات اقلیمی و خشک سالی و همچنین فقدان نظارت در حفر چاه های کشاورزی بسیاری از سفره های زیرزمینی کشور مورد برداشت غیراصولی قرارگرفته اند که این امر موجب منفی شدن بیلان این آبخوان ها شده است تا جایی که بنا بر گزارش سازمان زمین شناسی بیشتر دشت های کشور دچار افت سطح آب زیرزمینی شده اند. یکی از مخاطراتی که به دلیل عملکرد تدریجی کمتر مورد توجه قرار می گیرد پدیده فرونشست است که در سال های اخیر به علت افزایش بهره برداری از سفره های زیرزمینی مهم در دشت های بارز کشور به صورت مشکلی فراگیر نمایان شده است. در این تحقیق تلاش شده است که امکان وقوع پدیده فرونشست و خطرات احتمالی آن به عنوان یک تهدید در انجام پروژه های انسانی و هم چنین سکونت گاه های روستایی در محدوده دشت اردبیل مورد بررسی قرار گیرد. مواد و روش­ ها منطقه مورد مطالعه دشت اردبیل بین عرض جغرافیای شمالی ۳۸ درجه و ۰۵ دقیقه تا ۳۸ درجه و ۰۳ دقیقه و طول جغرافیای شرقی ۴۸ درجه و ۱۵ دقیقه تا ۴۸ درجه و ۳۵ دقیقه در بخش شمال غربی در مرکز استان اردبیل قرارگرفته است. برای بررسی وضعیت آب زیرزمینی دشت، از داده های ۳۸ مشاهده ای که از سازمان آب منطقه ای اردبیل تهیه شده اند و در سطح دشت قرارگرفته اند استفاده شده است. نخست با استفاده از آمار ۳۰ ساله ۶۵ چاه مشاهده ای و سامانه اطلاعات جغرافیایی، نقشه پتانسیل افت آب برای منطقه تهیه شد. سپس با استفاده از مدل دماتل فازی اقدام به جمع آوری و مدل سازی نظرات کارشناسان شد. این روش ازجمله روش های مفهومی برای ساختار سازی مسئله های تصمیم گیری به شمار می رود. فن دماتل بر پایه نظریه گراف ایجاد شده است و در این روش ما می توانیم معیارها را به دو گروه معیارهای علت و معیارهای معلول تقسیم بندی کنیم تا شناخت بیشتری از روابط بین علت و معلول به دست آوریم و درنهایت بتوانیم یک شبکه ای از روابط متقابل را ایجاد نماییم. درنهایت بعد از ایجاد ماتریس روابط کلی و با توجه به اندازه حد آستانه تعریف شده، ماتریس روابط نهایی را ایجاد می کنیم که در این ماتریس عدد صفر به معنی عدم وجود رابطه و عدد یک به معنی وجود رابطه میان دو معیار هست. با استفاده از ماتریس روابط نهایی اقدام به نظرسنجی از خبرگان در مورد اندازه تاثیر عوامل بر یکدیگر با توجه به وابستگی آن ها به هم می نماییم. بعدازآنکه داده ها از سازمان های مربوط تهیه شد اقدام به تشکیل پایگاه داده برای اطلاعات موجود در محیط نرم افزار ArcCatalog کرده و سپس نقشه های مربوط به این داده ها را در نرم افزار ArcGIS ایجاد شد. بعد از اینکه وزن لایه های مختلف با استفاده از روش تحلیل شبکه ای فازی به دست آمد، وارد نرم افزار ArcGIS شده و وزن های هر زیر معیار را در نقشه ای که برای هر لایه موردنظر ایجاد کرده بودیم ضرب کرده و درنهایت نقشه ها را باهم جمع کردیم تا یک نقشه نهایی به دست آمد. نقشه نهایی نشان دهنده مناطقی از دشت اردبیل است که از نظر خطر فرونشست طبقه بندی شده و در پنج طبقه از لحاظ وضعیت خطر با طیف رنگی نشان داده شد. بعد ناحیه ای که افت شدید آب داشت انتخاب و با نقشه پراکندگی چاه های عمیق مقایسه شد. در مرحله آخر با استفاده از مدل های پیشرفته و ترکیبی فازی و تحلیل شبکه ای در محیط نرم افزار سامانه اطلاعات جغرافیایی هر یک از لایه های حساسیت رسوبات و افت سطح آب تعیین عضویت و با استفاده از همپوشانی خطی فازی نقشه حساسیت منطقه به پدیده فرونشست در پنج کلاس حساسیت بسیار بالا، حساسیت بالا، حساسیت متوسط، حساسیت پایین و حساسیت بسیار پایین تهیه شد. برای تهیه نقشه نهایی وضعیت خطر فرونشست در محدوده دشت اردبیل ابتدا وزن های به دست آمده برای هر زیر فاکتور را در نقشه های فازی شده آن زیر فاکتور ضرب کرده و سپس با استفاده از ابزار RasterCalculator این نقشه های وزن دار تجمیع شدند. در نقشه فازی نهایی ارزیابی وضعیت خطر فرونشست دشت اردبیل با طیف های رنگی از آبی که پایین ترین حد را نشان می دهد به سمت قرمز که بیشترین مقدار را نشان می دهد، در تغییر است. رنگ آبی مناطق با خطر پایین و رنگ قرمز مناطق با خطر بالا را از نظر خطر فرونشست در محدوده دشت اردبیل و روستاهای واقع در این محدوده نشان می دهد.نتایج و بحث پس از به دست آوردن نقشه اولیه ارزیابی وضعیت خطر فرونشست و مناطق در معرض خطر فرونشست دشت اردبیل، نقشه نهایی بررسی وضعیت دشت اردبیل از لحاظ خطر فرونشست زمین، با توجه به وزن ها و لایه های به دست آمده تهیه شده است. از آنجایی که تمامی نقشه های لایه های مبناء در پنج طبقه، باز طبقه بندی شده و وزن متناسب با هر طبقه مطابق با وضعیت لایه ها داده شده بود، نقشه نهایی نیز در پنج طبقه، طبقه بندی و وزن دهی شد که بنا بر نظر کارشناسان و اساتید به شرح زیر به دست آمده است؛ ۱) مناطق با خطر پایین، ۲) مناطق با خطر متوسط، ۳) خطر بالا، ۴) مناطق در معرض آسیب، ۵) مناطق بحرانی. درنهایت با استفاده از نقشه نهایی ارزیابی وضعیت خطر فرونشست دشت اردبیل و نیز رتبه بندی به دست آمده از نظرات کارشناسان ذیربط، نقشه نهایی تحلیل وضعیت خطر فرونشست دشت اردبیل تهیه شد. همچنین نقشه وضعیت چاه های عمیق در محدوده دشت اردبیل و پراکندگی آن در سطح دهستان ها را نشان می دهد، ملاحظه می شود که بیشترین پراکندگی و تمرکز چاه های عمیق در سمت شرق دشت در محدوده دهستان های ویلکیج مرکزی و فولادلوی شمالی قرارگرفته است که این وضعیت موقعیت پراکندگی چاه های عمیق به خوبی وضعیت متناسب بودن پراکندگی چاه های عمیق با مناطق در معرض خطر فرونشست را نشان می دهد.نتیجه­ گیری دهستان های ویلکیج مرکزی، فولادلوی شمالی و دهستان شرقی بیشترین سطح آسیب پذیری را ازلحاظ وضعیت خطر فرونشست دارند. وضعیت بحرانی خطر فرونشست در این سه دهستان بیشترین مقدار را دارد. همچنین دهستان کلخوران و آغبلاغ آقاجان خان از وضعیت متوسط به سمت وضعیت در معرض آسیب پیش می روند که نیازمند دقت بیشتری در مدیریت و برنامه ریزی منابع آب این دهستان ها هست. همچنین یک رابطه قوی بین نحوه پراکندگی چاه های عمیق در سطح دشت اردبیل و مناطق در معرض خطر بالای فرونشست وجود دارد. با توجه به نتایج به دست آمده، زیر معیار وضعیت آب های زیرزمینی با وزن ۰.۳۸ بیشترین تاثیر را در وضعیت خطر فرونشست دشت اردبیل ایجاد کرده است. این وزن با بررسی سایر لایه های مرتبط با وضعیت آب زیرزمینی و لایه پراکندگی جمعیت، نشان دهنده تاثیر زیاد این زیر معیار است. 

Keywords:

فرونشست , تحلیل فازی , آبخوان , سیستم اطلاعات جغرافیایی , دشت اردبیل