ارزیابی حساسیت فرونشست زمین در آبخوان دشت سلماس با استفاده از منطق فازی

مقدمه دشت سلماس، یکی از بحرانی ترین دشت های کشور از نظر فرونشست است. به طورکلی، عوامل مختلفی سبب فرونشست زمین می شوند، ولی در بسیاری مناطق برداشت بی رویه آب از سفره های زیرزمینی باعث فرونشست زمین می شود. افزایش روزافزون بهره برداری از آب های زیرزمینی به ویژه در حوضه هایی که با نهشته های آبرفتی، دریایی کم عمق یا دریاچه ای تحکیم نیافته انباشته شده اند، به نشست و یا فروریزش زمین منجر می شود. با برداشت بیش از حد آب زیرزمینی، سطح ایستابی لایه آبدار پایین رفته و فشار هیدرواستاتیک کاهش می یابد که درنتیجه امکان نشست زمین را به صورت تدریجی فراهم می نماید. فرونشست ماندگار دشت ها عمدتا در اثر همین عامل یعنی برداشت بیش از حد مجاز آب و فشرده شدن لایه های رسی و سیلتی میان آبخوان صورت می گیرد. در این صورت، حتی اگر سطح ایستابی مجددا بالاتر آید، امکان بازگشت زمین به تراز اولیه خود وجود ندارد.   مواد و روش ها در این پژوهش، حساسیت فرونشست دشت سلماس با بهره گیری از لایه های عوامل موثر در فرونشست با نرم افزار ArcGIS و منطق فازی بررسی شد. در مرحله اول، آمار و اطلاعات برخی عوامل که موجب ایجاد فرونشست می شوند، شامل افت سطح آب زیرزمینی، دبی بهره برداری از چاهها، ضریب ذخیره آبخوان، ضریب انتقال پذیری، بارش، نقشه DEM، بافت خاک و عمق سنگ بستر، جمع آوری و نقشه رستری هر کدام از این عوامل در سطح آبخوان تهیه شد. در مرحله بعد، فازی سازی لایه ها با استفاده از توابع عضویت فازی، با توجه به تاثیر کاهش یا افزایش هر کدام از این عوامل در فرونشست زمین انجام گرفت. سپس، نقشه ها با عملگرهای فازی (Gamma، OR، AND، SUM، PRODUCT) با هم تلفیق شده و نقشه واحد حساسیت فرونشست آبخوان به دست آمد. در نهایت، برای انتخاب بهترین عملگر ترکیب، نتایج را با داده های مشاهده ای صحرایی مقایسه شد و با شاخص عملکرد منحنی ROC کنترل و صحت سنجی صورت گرفت.   نتایج و بحث نتایج نشان داد که عملگر OR با AUC= ۰.۶۹۳ کمترین انطباق را با فرونشست رخ داده در منطقه دارد. عملگرهای گاما با سطح زیر منحنی بالای ۷۰ درصد، بیشترین همپوشانی یا انطباق را با فرونشست مشاهده ای در دشت داشتند و در این پژوهش عملگر گامای ۰.۹ با  ۰.۸۰۵=AUC به عنوان بهترین عملگر فازی انتخاب شد. نتایج نشان می دهد که قسمت شرق آبخوان از نظر فرونشست بحرانی است. از کل مساحت دشت سلماس، ۲۵ درصد معادل ۹۳ کیلومترمربع دارای فرونشست با حساسیت خیلی بالا است.   نتیجه گیری با توجه به نتایج به دست آمده می توان بیان کرد که علی رغم اینکه مقدار AUC اپراتور فازی sum بالاتر است؛ ولی در نقشه فازی گاما با مقدار ۰.۹ بیشترین انطباق را با واقعیت زمینی دارد، هرچند مقدار AUC کمتری دارد. ذکر این نکته ضروری است، عملگرهای حداقل سازی AND و Product با ایجاد منطقه با حساسیت کم و عملگرهای حداکثرسازی OR و SUM با حداکثرسازی منطقه، نمی توانند کارایی مطلوبی در تهیه نقشه حساسیت فرونشست داشته باشند و در اینجا فقط برای نمایش دادن ضعف کارایی اپراتورهای فازی در حداکثر یا حداقل سازی حساسیت فرونشست زمین، استفاده شده است.

کلیدواژه ها:

تراز آب زیرزمینی ، عملگرهای فازی ، مناطق بحرانی ، نهشته های آبرفتی ، ROC