ارزیابی و پهنه‌بندی خطر سیلاب‌های ناگهانی بر اساس عوامل فیزیوگرافی و شاخص‌های مورفومتریک( مطالعه موردی حوضه‌ی قصرشیرین)

مقدمه

حوضه‌های زهکشی، واحدهای اساسی یا اولیة ژئومورفیک برای مدیریت هیدرولوژیکی و توسعة پایدار منابع طبیعی هستند (Farhan et al., 2017: 9) که در داخل آنها، مخاطراتی چون سیلاب‌های ناگهانی رخ می‌دهد. سیلاب‌های ناگهانی، جریان‌های سریع و ناگهانی تولیدشده با طوفان‌های شدید است که دبی پیک بالا دارد (Abrahams‚ 1984: 163) و عموماً ناشی از تعاملات پیچیده بین شرایط توپوگرافی، زمین‌شناسی، ژئومورفولوژیکی و هیدرولوژیکی است (Abuzied et al.‚ 2016: 56). سیلاب ناگهانی، پدیده‌‌ای پیچیده است (Cao et al.‚ 2016: 2) که به خسارات شدید مادی، تلفات انسانی و فرسایش بسیار شدید منجر می‌شود (Farhan and Ayed‚ 2017: 718). این پدیده حاصل فعالیت دو گروه پارامتر مختلف است؛ گروه اول، ویژگی‌های هواشناسی است که در فضا و زمان متغیر است و گروه دوم، پارامترهای ثابت شامل شرایط ژئومورفولوژیک و زمین‌شناسی است (Youssef et al.‚ 2011: 755).

ویژگی‌های مورفومتری حوضه‌های زهکشی به‌طور چشمگیری با پارامترهای هیدرولوژیکی همبستگی دارد (Mesa‚ 2006: 1238) و برآورد رفتار هیدرولوژیکی آنها را امکان‌پذیر می‌کند. این شناخت برای ارزیابی رفتار حوضه در برابر بارش‌های سنگین، میزان احتمال رخداد سیلاب‌های ناگهانی و اجرای استراتژی‌های کنترل مفید است (Hungr‚ 2000: 485). عوامل فیزیوگرافی همچون شیب، بافت خاک، کاربری اراضی و نفوذپذیری سنگ‌ها موجب پاسخ‌های هیدرولوژیکی متفاوت به رخداد بارش در حوضه‌های مختلف شده و این امر بر ایجاد و ویژگی‌های سیلاب ناگهانی تأثیرگذار است (Tincu et al.‚ 2018: 595). درواقع تحلیل هیدرومورفومتریک حوضه‌ها، ابزاری کارآمد، سریع و کم‌هزینه برای پهنه‌بندی خطر سیلاب‌های ناگهانی در حوضه‌های آبریز است. تهیة نقشة پهنه‌بندی خطر سیلاب ناگهانی، روشی مناسب برای برنامه‌ریزی توسعة پایدار و حفاظت از جوامع انسانی است (Farhan and Ayed‚ 2017: 719).

حوضة قصر شیرین به علت رخنمون سازندهای مارنی گروه فارس ازنظر ژئومورفولوژیکی، منطقه‌ای فرسایش‌یافته با شبکة زهکشی نسبتاً متراکم است. بیشتر مساحت این حوضه، کاربری مراتع کم‌تراکم و دیمزارهای کم‌بازده و ازنظر اقلیمی، اقلیم نیمه‌خشک تا خشک دارد و به علت بارش‌های سنگین مستعد رخداد سیلاب ناگهانی است؛ همچنین با وجود عبور رودخانة الوند از شهر قصر شیرین، تاکنون مطالعه‌ای درزمینة برآورد خطر سیلاب‌های ناگهانی در این حوضه صورت نگرفته است؛ از این رو ارزیابی و پهنه‌بندی خطر سیلاب ناگهانی در این حوضه ضروری است؛ بر این اساس هدف پژوهش حاضر، ارزیابی و پهنه‌بندی خطر سیلاب ناگهانی برمبنای ویژگی‌های مورفومتریک و فیزیوگرافی در حوضة قصر شیرین است.

درزمینة سیلاب‌های ناگهانی در سطح جهان به پژوهش‌های زیر اشاره می‌شود:

پریوکا و انجیلیری^[1] (2011) در حوضة سن‌جون آرژانتین؛ یوسف و همکاران^[2] (2011) در حوضه‌های صحرای سینا در مصر؛ مینیا^[3] (2013) در حوضة بسکا^[4] در رومانی؛ باجابا و همکاران^[5] (2014) در حوضة وادی‌الیث عربستان؛ دووینت^[6] (2014) در حوضه‌های شمال فرانسه؛ فرهان و همکاران^[7] (2017) در چندین حوضه در اردن؛ کاو و همکاران^[8] (2016) در حوضه‌های اطراف پکن در چین؛ طاها و همکاران^[9] (2017) در حوضة وادی‌قنا در شرق مصر؛ فرهان و اید^[10] (2017) در حوضه‌های اردن؛ تینکو و همکاران^[11] (2018) در حوضة تروتوس^[12] رومانی؛ ابوزید و همکاران^[13] (2016) در حوضة وادی دهاب مصر.

این پژوهش‌ها با استفاده از پارامترهای مورفومتری و فیزیوگرافی، نقشة پهنه‌بندی پتانسیل خطر سیلاب ناگهانی را در حوضه‌های مدنظر خود تهیه کرده‌اند و نتایج آنها بیان‌کنندة کارایی این مدل‌ها در ارزیابی خطر سیلاب ناگهانی است.

موقعیت حوضة پژوهش

حوضة قصر شیرین در غرب استان کرمانشاه در عرض‌های جغرافیایی ´19 °34 تا ´33 °34 شمالی و طول‌های جغرافیایی ´31 °45 تا ´50 °45 شرقی واقع شده (شکل 1) و بیشتر مساحت آن در محدودة سیاسی شهرستان قصر شیرین قرار دارد و رودخانة الوند، زهکش اصلی این حوضه است. ازنظر ژئومورفولوژی، چشم‌انداز غالب حوضة قصر شیرین، تپه‌ماهورها، بدلند و تیغه‌های فرسایشی است. ارتفاع کم و قرارگیری در حاشیة بیابان‌های بین‌النهرین سبب حاکمیت اقلیم گرم و نیمه‌خشک تا خشک در حوضة قصر شیرین شده است.

شکل 1. الف. نقشة موقعیت، شبکة زهکشی و زیرحوضه‌های حوضة قصر شیرین

Figure 1. a. Location map, drainage network and sub-basins of Qasr Shirin basin

روش‌‌شناسی پژوهش

در این پژوهش از روش محاسبة درجة خطر و مدل شاخص پتانسیل سیلاب ناگهانی برای ارزیابی و پهنه‌بندی خطر سیلاب ناگهانی در حوضة قصر شیرین استفاده شد (شکل 2)؛ سپس در محیط نرم‌افزار ArcGIS محدودة حوضة قصر شیرین، زیرحوضه‌ها و شبکة زهکشی آن از DEM منطقه استخراج و شبکة آبراهه‌ها براساس روش استرالر رتبه‌بندی شد. لایه‌های شش‌گانة فیزیوگرافی حوضة قصر شیرین از نقشه‌های پایه و DEM منطقه استخراج شد. DEM ده متر سازمان نقشه‌برداری کشور، نقشة زمین‌شناسی 1:250000 برگة قصر شیرین، نقشة اصلاح‌شدة کاربری اراضی استان کرمانشاه با مقیاس 1:100000 و نقشة خاک 1:250000 استان کرمانشاه، داده‌های استفاده‌شده در این پژوهش هستند. در مدل MFFPI، لایه‌های پارامترهای شیب توپوگرافی، تجمع جریان و انحنای دامنه از DEM منطقه، لایة لیتولوژی از نقشة زمین‌شناسی و لایة کاربری اراضی از نقشة کاربری استخراج می‌شوند.

شکل 2. فلوچارت پژوهش و مراحل انجام روش‌های استفاده‌شده

Figure 2. Flowchart of research and steps of used methods

- روش محاسبة درجة خطر

در این روش برای ارزیابی خطر سیلاب ناگهانی، یازده پارامتر مورفومتریک به کار گرفته شده است. هشت پارامتر رابطة مستقیم و سه پارامتر رابطة معکوس با رخداد سیلاب ناگهانی دارند (جدول 1) و به ترتیب براساس معادلات 1 و 2 محاسبه می‌شوند.

معادلة 1:                                                                                HD =

معادلة 2:                                                                                HD =

در این معادلات، HD درجة خطرپذیری پارامترها، X میزان پارامترهای مورفومتریک و Xmin و Xmox مقادیر حداقل و حداکثر هریک از پارامترهای مورفومتریک در حوضه و زیرحوضه‌های مطالعه‌شده است. پهنه‌بندی زیرحوضه‌ها ازنظر خطرپذیری سیلاب ناگهانی براساس حاصل مجموع پارامترهای یازده‌گانه است و به پنج پهنة خطر تقسیم می‌شود (جدول 2). هریک از این پهنه‌ها امتیاز 1 تا 5 را به خود اختصاص می‌دهند (Farhan and Ayed‚ 2017: 724).

جدول 1. پارامترهای مورفومتریک استفاده‌شده در روش استانداردسازی

Table 1. Morphometric parameters used in standardization method

جدول 2. مقادیر پهنه‌های پتانسیل خطر سیل‌خیزی براساس روش محاسبة درجة خطر (Farhan and Ayed, 2017: 19)

Table 2. The values of flood potential risk zones based on the method of calculating the degree of risk

- مدل شاخص پتانسیل سیلاب ناگهانی (MFFPI)

این مدل از شش پارامتر برای پهنه‌بندی پتانسیل خطر سیلاب ناگهانی بهره می‌برد و هریک از آنها وزن خاص خود را دارند و به پنج کلاس طبقه‌بندی می‌شوند (جدول 3). وزن‌های 1 و 5 به ترتیب کمترین و بیشترین تأثیر را بر انباشت آب دارند؛ سپس وزن هر پارامتر در هریک از زیرپارامترهای پنجگانه ضرب و امتیاز نهایی هر لایه محاسبه می‌شود (Tinko et al., 2018: 596). در ادامه لایه‌های شش‌گانه در ابزار Raster calculator جمع و نقشة نهایی پتانسیل سیلاب ناگهانی محاسبه می‌شود (Tinko et al., 2018: 507).

جدول 3. نحوة امتیازدهی پارامترهای مدلMFFPI (Tinko et al., 2018: 507)

Table 3. How to model the parameters of the model MFFPI

یافته‌های پژوهش

حوضة قصر شیرین شش زیرحوضه دارد و الگوی شبکة زهکشی در تمامی زیرحوضه‌ها به علت رخنمون زیاد سازندهای نفوذناپذیر شیلی و مارنی از نوع دندریتیک^[14] متراکم است. زهکش اصلی حوضة قصر شیرین، رودخانة الوند است و رتبة 7 دارد (شکل 3).

- تحلیل پارامترهای مورفومتری و ارزیابی پتانسیل سیل‌خیزی حوضة قصر شیرین

 مساحت حوضة قصر شیرین، 490 کیلومترمربع (جدول 4) است. زیرحوضه‌های شمارة 1، 2 و 3 با مساحت بیش از 100 کیلومترمربع جزو حوضه‌های متوسط است و زیرحوضه‌های 4، 5 و 6 در ردة حوضه‌های کوچک قرار دارند.

پارامتر نسبت انشعاب بر دبی پیک هیدروگراف رواناب تأثیر زیادی دارد (Jain and Sinha‚ 2003: 1603) و مقادیر زیاد آن نشان‌دهندة دبی لحظة بالا و رخداد سیل است (Howard‚ 1990: 377).

حوضة قصر شیرین و زیرحوضه‌های آن مقادیر زیاد تا متوسط پارامتر نسبت انشعاب دارند (جدول 4). پارامتر فراوانی آبراهه‌ها با میزان نفوذپذیری، ناهمواری و تولید رواناب مرتبط (Eze and Efiong‚ 2010: 21) و مقادیر زیاد آن نشان‌دهندة کم‌بودن ظرفیت نفوذ است (Patton and Baker‚ 1976: 944). میزان این پارامتر در حوضة قصر شیرین، 07/4 و در زیرحوضه‌ها، بین 25/5 (زیرحوضة 2) و 82/2 (زیرحوضة 6) متغیر است و این پارامتر شرایط لازم را برای تولید رواناب و ایجاد سیلاب دارد.

پارامتر تراکم زهکشی از شرایط اقلیمی، لیتولوژیکی، ساختارهای زمین‌شناسی و ناهمواری سطحی متأثر (Pareta and Pareta‚ 2011: 257) و با کنترل رواناب سطحی بر میزان دبی سیل تأثیرگذار است (Pallard et al.‚ 2009: 1025). میزان پارامتر تراکم زهکشی در حوضة قصر شیرین، 66/3 (Km/Km²) و رخنمون سازندهای نفوذناپذیر سبب زیادبودن مقادیر این پارامتر است.

طول جریان سطحی توسعة هیدرولوژیکی و فیزیوگرافی بر حوضه‌های زهکشی تأثیر می‌گذارد (Horton, 1932: 355). هورتون^[15] (1945) این پارامتر را مسافت طی‌شده با آب پیش از رسیدن به داخل آبراهه تعریف می‌کند. طول جریان سطحی در حوضة قصر شیرین، 107/0 کیلومتر و در زیرحوضه، این میزان بین 110/0 (زیرحوضة 3) و 185/0 (زیرحوضة 6) کیلومتر است.

سینوزیته نسبت حداکثر طول رودخانة اصلی به طول حوضه است و عموماً مقادیر بین 5/0 تا 4 دارد (Farhan and Ayed, 2017: 734). جریان‌های با مقادیر سینوزیتة کمتر، حالت مستقیم دارد و مقادیر بیش از 5/1 بیان‌کنندة حالت مئاندری جریان است (Wolman et al., 1960: 57). حوضة قصر شیرین نسبت سینوزیتة 72/0 و زیرحوضة 1 (63/0) و زیرحوضة 5 (91/0)، کمترین و بیشترین میزان را دارد. نسبت سینوزیتة نسبتاً کم در حوضة قصر شیرین و زیرحوضه‌های آن نشان‌دهندة زمان کم خروج آب از حوضه و افزایش خطر سیل است. شاخص شکل حوضة قصر شیرین، 41/0 و در زیرحوضه‌ها، کمترین و بیشترین میزان این پارامتر به ترتیب متعلق به زیرحوضة 6 (17/0) و 5 (45/0) است (جدول 4). مقادیر کمتر این پارامتر نشان‌دهندة شکل کشیده‌تر حوضه‌ها و درنتیجه سیل‌خیزی کمتر است.

نسبت ناهمواری، میزان تبدیل انرژی پتانسیل به انرژی جنبشی جریان آب در حوضه را کنترل می‌کند و مستقیماً با سیلاب و غیرمستقیم با زمان تمرکز در ارتباط است (Bajaba et al., 2014: 2475). نسبت‌های ناهمواری کم بیان‌کنندة شیب کم حوضه، انرژی جنبشی کمتر و درنتیجه سیل‌خیزی کمتر است (Farhan and Ayed, 2017: 736). نسبت ناهمواری حوضة قصر شیرین، 95/2 است و زیرحوضه‌های 4 و 5 به ترتیب با مقادیر 36/5 و 51/2، بیشترین و کمترین مقادیر نسبت ناهمواری را دارند. زیرحوضه‌های 2، 4، 5 و 6 مقادیر زیاد نسبت ناهمواری دارند. عدد ناهمواری متأثر از شیب و ناهمواری حوضه است و بر ویژگی‌های رواناب تأثیر می‌گذارد. در حوضه‌های با دامنه‌هایی پرشیب، سرعت جریان زیاد، رواناب سطحی سریع‌تر و زمان رسیدن به پیک هیدروگراف سیل کمتر است (Masoud, 2016: 271). مقادیر بزرگ‌تر از 5/0 این پارامتر حاکی از سیل‌خیزی حوضة آبخیز است (Sujatha et al., 2013: 334). حوضة قصر شیرین و زیرحوضه‌های آن اختلاف ارتفاع کمی دارند و درنتیجه مقادیر پارامتر عدد ناهمواری برای تمامی زیرحوضه‌ها، کمتر از 5/0 و بیان‌کنندة پتانسیل کمتر خطر سیل است.

شاخص شیب برای ارزیابی شیب کانال اصلی حوضه است و در ارزیابی حجم رواناب استفاده می‌شود (Yousif and Bubenzer, 2015: 9175). مقادیر شاخص شیب حوضة قصر شیرین، 51/0 و زیرحوضه‌های آن بین 73/0 تا 52/0 در نوسان (جدول 4) و میزان نسبتاً متوسط این پارامتر نشان‌دهندة پتانسیل متوسط خطر سیل‌خیزی حوضة قصر شیرین و زیرحوضه‌های آن است.

نسبت بافت زهکشی متأثر از ویژگی‌های لیتولوژیکی، نفوذپذیری و ناهمواری حوضه است (El Maghraby et al., 2014: 279). اسمیت^[16] (1958) براساس مقادیر، نسبت بافت حوضه‌های زهکشی را به حوضه‌های با بافت درشت (>4/6Km^-1)، بافت متوسط (4/6 تا 16 Km^-1) و بافت ریز (Km-¹16<) طبقه‌بندی کرد. مقادیر کم نسبت بافت نشان‌دهندة میزان نفوذ زیاد و کاهش خطر سیل است. حوضة قصر شیرین و تمامی زیرحوضه‌های آن، بافت متوسط و پتانسیل خطر سیل متوسط دارند.

جدول 4. میزان پارامترهای مورفومتری حوضة قصر شیرین و زیرحوضه‌های آن

Table 4. The amount of morphometric parameters of Qasr Shirin basin and its sub-basins

محاسبة مقادیر درجة خطر پارامترهای مورفومتری یازده‌گانه نشان می‌دهد حوضة قصر شیرین و زیرحوضه‌های بزرگ (1، 2 و 3) جز پارامترهای نسبت انشعاب و شاخص شکل حوضه در سایر پارامترها، بیشترین میزان درجة خطر را دارند (جدول 5). حوضه‌های کوچک (4، 5 و 6) به جز دو پارامتر مورفومتری یادشده در بالا، در بیشتر پارامترهای مورفومتری، کمترین میزان درجة خطر را دارند؛ بنابراین حوضة قصر شیرین و زیرحوضه‌های بزرگ، بیشترین میزان درجة خطر را درزمینة امکان وقوع سیلاب ناگهانی دارند و زیرحوضه‌های کوچک ریسک کمتری در این زمینه دارند. جمع کل مقادیر درجة خطر پارامترهای یازده‌گانة مورفومتری براساس تقسیم‌بندی جدول 2 نشان داد حوضة قصر شیرین و زیرحوضه‌های 1، 2 و 3 پتانسیل خطر شدید، زیرحوضة 4 پتانسیل خطر زیاد و زیرحوضه‌های 5 و 6 پتانسیل خطر کم سیلاب ناگهانی دارند.

جدول 5. میزان درجة خطر پارامترهای مورفومتری در حوضة قصر شیرین و زیرحوضه‌های آن

Table 5. Risk level of morphometric parameters in Qasr Shirin basin and its sub-basins

- ارزیابی پتانسیل سیلاب ناگهانی براساس مدل شاخص پتانسیل سیلاب ناگهانی

شیب توپوگرافی تابع ناهمواری سطح زمین است و نقش بسیار مؤثری در نفوذ آب و ایجاد سیل دارد. در نواحی با شیب بین 10 تا 60 درجه به علت افزایش سرعت رواناب، انباشت آب کم شده است و امتیاز 1 را به خود اختصاص داده‌اند. در نواحی با شیب بین 6 تا 0، درجة انباشت آب صورت گرفته و امکان وقوع سیل افزایش یافته است و بیشترین امتیاز را دارند (Tinko et al., 2018: 599).

حوضة قصر شیرین دربرگیرندة ارتفاعات فرسایشی، تپه‌ماهور و دشت فرسایشی و شیب توپوگرافی آن بین 0 تا 61 درجه متغیر است (شکل 3.الف). نقشة شیب حوضة قصر شیرین با توجه به جدول 5 به پنج طبقه تقسیم شد. طبقات شیب 0 تا 10 درجه منطبق بر محدودة دشت فرسایشی قصر شیرین، بیشترین امتیاز و طبقة شیب 10 تا 60 درجه منطبق بر ارتفاعات فرسایشی حوضه، کمترین امتیاز را به خود اختصاص داده‌اند (شکل 3.الف).

شکل 3. الف. نقشة طبقات شیب؛ ب. نقشة لایة وزن‌دار شیب حوضة قصر شیرین

Figure 3. A. Map of slope classes; B. Weighted map of the slope of Qasr Shirin basin

پارامتر تجمع جریان، چگونگی تجمع آب را در هر سلول از سطوح مجاور نشان می‌دهد. سلول‌های با انباشت زیاد آب معمولاً کانال رودخانه‌ها و شبکة زهکشی را نشان می‌دهد و به علت تجمیع آب نقش زیادی در ایجاد سیل دارد (Tinko et al., 2018: 600). شکل 4 (الف و ب) به ترتیب نقشة تجمع جریان و نقشة لایة امتیازدهی‌شدة این پارامتر را نشان می‌دهد. آبراهه‌های رتبه پایین و دامنه‌ها، کمترین امتیاز و آبراهه‌های رتبه بالا به علت انباشت بیشتر آب، بیشترین امتیاز را دارند.

نیمرخ انحنای دامنه اجزای محدب و مقعر دامنه را مشخص می‌کند. در نواحی محدب، سرعت رواناب افزایش یافته است و این امر باعث کاهش انباشت آب می‌شود؛ اما در نواحی مقعر، سرعت رواناب کاهش یافته است و درنتیجه انباشت آب و امکان ایجاد سیل افزایش می‌یابد (Constantinescu, 2006: 324). شکل 5 (الف و ب) به ترتیب نقشة نیمرخ انحنای دامنه و نقشة امتیازدهی‌شدة این پارامتر را نشان می‌دهد که به علت ناهمواری و فرسایش‌یافتگی حوضه، نیمرخ دامنه‌ها متغیر است و بیشتر آنها نیمرخ محدب دارند؛ بنابراین بیش از نیمی از دامنه‌های حوضه دامنة محدب دارند و امتیازات زیاد را به خود اختصاص داده‌اند.

شکل 4. الف. نقشة تجمع جریان؛ ب. نقشة لایة وزن‌دار تجمع جریان حوضة قصر شیرین

Figure 4. a. Flow aggregation map; B. Weighted layer map of Qasr Shirin basin

شکل 5. الف. نقشة نیمرخ انحنای دامنه؛ ب. نقشة لایة وزن‌دار نیمرخ انحنای دامنة حوضة قصر شیرین

Figure 5. a. Domain Curvature Profile Map; B. The weighty layer map of the curved profile of the slope of the Qasr Shirin basin

بافت و ساختار خاک با کنترل میزان نفوذ آب و نگهداشت آن باعث تأثیر بر سیل می‌شود. خاک‌های با نفوذپذیری زیاد و نگه‌داشت مناسب آب باعث کاهش رواناب و کاهش سیل می‌شود (Tinko et al., 2018: 595). خاک حوضة قصر شیرین متأثر از شرایط سنگ مادر و رخنمون سازندهای مارنی و شیلی، اقلیم خشک و توپوگرافی ناهموار است و بیشتر مساحت آن، خاک‌های رسی و رسی- سیلتی- مواد رس‌دار دارد (شکل 6. الف). این نوع خاک‌ها به علت نفوذپذیری کم در ایجاد سیل مؤثرند و بیشترین امتیاز را به خود اختصاص داده‌اند (شکل 6. ب).

 حوضة قصر شیرین در زون زاگرس چین‌خورده واقع شده است و تنوع لیتولوژیکی دارد. نهشته‌های کواترنری در امتداد رودخانة الوند و سرشاخه‌های آن رخنمون دارد. ارتفاعات «بازی دارز» یک طاقدیس فرسایش‌یافته است که بخش‌های حاشیة آن از سازند گچساران (مارن- گچ) و دیواره‌های آن از سازند آهک آسماری تشکیل شده و در هستة آن، سازندهای شیلی- رسی- مارنی گورپی و پابده رخنمون یافته است (شکل 7. الف). ارتفاعات قراویز و آخ‌داخ از سازند کنگلومرای بختیاری و تپه‌ماهورها و دشت فرسایشی قصر شیرین از سازند آغاجاری تشکیل شده‌اند.

شکل (7. ب) نقشة لایه‌های امتیازدهی به پارامتر لیتولوژی را نشان می‌دهد که براساس آن، سازندهای نفوذناپذیر مارنی آغاجاری و گچساران و سازندهای شیلی پابده و گورپی به ترتیب امتیازهای 5 و 4، سازند آهک آسماری امتیاز 3، سازند کنگلومرای بختیاری امتیاز 2 و نهشته‌های کواترنری به علت نفوذپذیری زیاد، امتیاز 1 را به خود اختصاص داده‌اند.

شکل 6. الف. نقشة خاک؛ ب. نقشة وزن‌دار لایة خاک حوضة قصر شیرین

Figure 6. a. Soil map; B. Weighing map of the soil layer of Qasr Shirin basin

شکل 7. الف. نقشة لیتولوژی؛ ب. نقشة وزن‌دار لایة لیتولوژی حوضة قصر شیرین

Figure 7. a. Lithological map; B. Weighted map of the lithology layer of the Sweet Palace Basin

پوشش گیاهی به‌مثابة عامل حفاظتی دربرابر باران عمل می‌کند و سرعت رواناب را کاهش می‌دهد. کاربری اراضی نیز نقش مهمی در میزان نفوذ آب و تجمیع آن دارد. ازنظر کاربری اراضی مراتع کم‌تراکم حدود %54، زراعت دیم %26، مراتع نیمه‌متراکم %15، رخنمون سنگی %3 و کاربری‌های مناطق مسکونی، باغ و جنگل تنک درمجموع %2 مساحت حوضة قصر شیرین را به خود اختصاص داده‌اند (شکل 8. الف). پارامتر کاربری اراضی براساس جدول 3 امتیازدهی شده است و کاربری باغ‌ها و جنگل نیمه‌متراکم، کمترین امتیاز و رخنمون سنگی و مراتع متراکم، بیشترین امتیاز را دارند (شکل 8. ب).

شکل 8. الف. نقشة کاربری اراضی؛ ب. نقشة وزن‌دار لایة کاربری اراضی حوضة قصر شیرین

Figure 8. a. Land use map; B. Weight map of the land use layer of Qasr Shirin basin

نقشة نهایی شاخص پتانسیل سیل ناگهانی (MFFPI)، حاصل‌جمع پارامترهای شش‌گانة امتیازدهی‌شده براساس جدول 5 است و ازلحاظ سیل‌خیزی به پنج پهنه تقسیم شده است. پهنه‌های با پتانسیل خطر زیاد و خطر کم سیل ناگهانی به ترتیب با اختصاص %33.63 و %9.86 مساحت حوضه، بیشترین و کمترین مساحت را به خود اختصاص داده‌اند (شکل 9). مناطق با پتانسیل خطر خیلی کم و کم‌خطر سیل ناگهانی منطبق بر ارتفاعات حوضه، تپه‌ماهورهای مرتفع و پرتگاههای رودخانه‌ای مسلط بر بستر رودخانه هستند (شکل 9). این پهنه شیب و تراکم جریان کم، دامنه‌های محدب، سازندهای آهکی، شیلی و مارنی، کاربری مرتع، جنگل نیمه‌متراکم، باغ‌ها و مناطق مسکونی و خاک‌های رسی- سیلتی- مواد رس‌دار دارد. پهنة با خطر متوسط سیل ناگهانی منطبق بر تپه‌ماهورها و حواشی ارتفاعات است و شیب و تراکم جریان متوسط، دامنه‌های نسبتاً مسطح، کاربری مرتع کم‌تراکم و کشاورزی و سازندهای شیلی، مارنی و نهشته‌های کواترنری دارد. پهنه‌های با خطر زیاد و خیلی زیاد سیل ناگهانی منطبق بر دشت فرسایشی و تپه‌ماهوری است که شیب کم، تراکم جریان زیاد، دامنه‌های مقعر، کاربری مرتع کم‌تراکم و کشاورزی، سازندهای مارنی و تا حدی نهشته‌های کواترنری دارد. شهر قصر شیرین در پهنه‌های با خطر خیلی زیاد رخداد سیلاب ناگهانی قرار دارد.

شکل 9. نقشة نهایی پهنه‌بندی سیلاب ناگهانی براساس مدل FFPI

Figure 9. Final Plan for Sudden Flood Zoning Based on the FFPI Model

نتیجه‌گیری

سیل ازجمله مهم‌ترین مخاطرات طبیعی در ایران است که هرساله خسارات‌ زیادی را در اقصی نقاط کشور به بار می‌آورد. رخداد این پدیده متأثر از پارامترهای مختلف ژئومورفولوژیکی، هیدرولوژیکی، اقلیمی، زمین‌شناسی و کاربری اراضی است. حوضة قصر شیرین و زیرحوضه‌های آن عمدتاً داده‌های هیدرومتری مناسب ندارند. ارزیابی شرایط مورفومتری و فیزیوگرافی این حوضه به برآورد میزان خطر و پهنه‌بندی پتانسیل سیلاب ناگهانی در این حوضه منجر می‌شود. نتایج محاسبة روش درجة خطر بیان‌کنندة آن است که حوضة قصر شیرین و زیرحوضه‌های 1، 2 و 3 پتانسیل خطر شدید، زیرحوضة 5 پتانسیل خطر زیاد و زیرحوضه‌های 5 و 6 پتانسیل خطر کم دارند؛ به بیانی %83.3 مساحت حوضة قصر شیرین پتانسیل خطر شدید، %9.5 پتانسیل خطر زیاد و %7.2 پتانسیل خطر کم دارند. درواقع %93 مساحت حوضة قصر شیرین پتانسیل خطر زیاد و شدید سیلاب ناگهانی دارد و این امر بیان‌کنندة مساعدبودن شرایط مورفومتری حوضه برای رخداد سیلاب ناگهانی است. مدل MFFPI برای ارزیابی و پهنه‌بندی خطر سیلاب ناگهانی مبتنی بر پارامترهای فیزیوگرافی است و براساس آن حدود %60 مساحت حوضة قصر شیرین پتانسیل خطر زیاد و خیلی زیاد، حدود %20 پتانسیل خطر متوسط و حدود %20 مساحت این حوضه نیز پتانسیل خطر کم و خیلی کم رخداد سیلاب ناگهانی دارد؛ بنابراین شرایط فیزیوگرافی حوضة قصر شیرین نیز مساعد رخداد سیلاب ناگهانی است.

بررسی نقشة حاصل از مدل MFFPI نشان می‌دهد ناهمگونی بالایی این نقشه متأثر از ناهمگونی پارامترهای شیب، جهت دامنه و تراکم جریان بوده است؛ زیرا ژئومورفولوژی حوضه فرسایش یافته است. نواحی کوهستانی متأثر از شیب زیاد، تحدب زیاد دامنه و کم‌بودن تراکم جریان، پتانسیل خطر کم سیل ناگهانی و مناطق تپه‌‌ماهوری و دشت فرسایشی متأثر از توپوگرافی نسبتاً هموار، پتانسیل خطر زیاد سیلاب ناگهانی دارند.

مقایسة نتایج دو مدل بیان‌کنندة آن است که بیشتر مساحت حوضة قصر شیرین پتانسیل خطر زیاد رخداد سیلاب ناگهانی دارد. روش درجة خطر، میزان پتانسیل خطر سیلاب ناگهانی را برای کل حوضه نشان می‌دهد؛ اما مناطق پرخطر و کم‌خطر را در داخل حوضه مشخص نمی‌کند. درمقابل مدل MFFPI، مناطق پرخطر و کم‌خطر را در داخل حوضه مشخص می‌کند. درنهایت باید گفت نتایج دو روش با وجود تفاوت‌ها در ماهیت پارامترهای استفاده‌شده، مکمل یکدیگرند. برپایة نتایج این مدل‌ها، حوضة قصر شیرین پتانسیل خطر زیاد در رخداد سیلاب ناگهانی دارد و شهر قصر شیرین به علت عبور رودخانة الوند از داخل شهر و شرایط مورفومتری و فیزیوگرافی حوضه در پهنة خطر خیلی زیاد قرار گرفته است؛ بنابراین حوضة قصر شیرین نیازمند اجرای پروژه‌های حفاظتی و مقابله با سیلاب برای کاهش خطرات احتمالی ناشی از رخداد این مخاطره است.