امید اسدی نلیوان

چکیده مبسوط مقدمه و هدف: زمین‌لغزش یکی از مهم‌ترین مخاطرات ژئومورفولوژیک در ایران است. خسارات جانی و مالی سنگین زمین‌لغزش‌ها (آسیب به روستاها، راه‌ها، زیرساخت‌ها، مزارع و تلفات انسانی) اهمیت مطالعات آن را دوچندان کرده است. به ‎همین دلیل، شناخت دقیق مناطق زمین‌لغزش رخ داده در گذشته و نیز شناسایی مناطق دارای حساسیت بالای وقوع زمین‌لغزش می‌توانند کمک شایانی در کاهش خسارت‎ های ناشی از وقوع این پدیده نمایند. در دهه‌های اخیر، یادگیری ماشینی به‌عنوان یک ابزار قدرتمند در علوم زمین، به‌ویژه در مطالعه و پیش‌بینی زمین‌لغزش، مورد توجه جدی قرار گرفته است. یادگیری ماشینی می‌تواند بر اساس داده‌های تاریخی (رخدادهای گذشته) پیش‌بینی کند که کدام مناطق یا پهنه ‎ها مستعد زمین لغزش هستند. از مزایای یادگیری ماشینی در مقایسه با روش‌های مرسوم مانند تصمیم ‎گیری چندمعیاره می ‎توان به سرعت پردازش بالا، دقت بالاتر، انعطاف‌پذیری و هزینه کمتر اشاره کرد. جاده چالوس یکی از پرترددترین و پرخطرترین جاده‌های کشور است. بررسی زمین‌لغزش در جاده چالوس از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. دلایل این اهمیت را می‌توان در چند محور اصلی خلاصه کرد: ایمنی جانی و مالی، اهمیت اقتصادی و گردشگری، شرایط زمین ‎شناسی و اقلیمی خاص منطقه و مشکلات زیست‎ محیطی. یادگیری ماشینی می‌تواند مناطق پرخطر را شناسایی و احتمال وقوع لغزش را پیش‌بینی کنند و موجب ارتقای ایمنی جانی، کاهش خسارات اقتصادی و بهبود مدیریت بحران شوند. لذا، هدف این مطالعه بررسی حساسیت زمین ‎لغزش در یکی از حوزه ‎های آبخیز جاده چالوس (حوزه آبخیز سیرا) است. مواد و روش‎ ها: حوزه آبخیز سیرا در جاده چالوس در شمال غربی حوزه آبخیز بزرگ سد کرج قرار دارد. در مجموع، تعداد شش روستا با 762 خانوار و 1904 نفر جمعیت در حوزه آبخیز وجود دارند. ابتدا، جهت شناسایی مناطق لغزشی در سطح حوزه آبخیز از بانک داده ‎های موجود در اداره کل منابع طبیعی و آبخیزداری استان البرز و تفسیر عکس‎‎ های هوایی استفاده شد و سپس جهت تطبیق و تدقیق نقاط شناسایی شده، از بازدیدهای میدانی گسترده در سطح حوزه آبخیز بهره گرفته شد. در نهایت، 56 نقطه لغزشی بر اساس بازدیدهای میدانی تدقیق گردیدند. نقاط نهایی و تأیید شده زمین ‎لغزش به دو بخش آموزش و اعتبارسنجی به نسبت 70 به 30 درصد جهت مدل‎ سازی تقسیم ‎بندی شدند. در ادامه، جهت پهنه‎ بندی حساسیت زمین ‎لغزش از 10 عامل مهم و تاثیرگزار بر زمین ‎لغزش شامل ارتفاع، شیب، فاصله از آبراهه، فاصله از جاده، شماره منحنی، گروه ‎های هیدرولوژیکی خاک، لیتولوژی، کاربری اراضی و شاخص رطوبت توپوگرافیک استفاده شد. روش جنگل تصادفی در نرم ‎افزار R جهت تعیین حساسیت زمین ‎لغزش مورد استفاده قرار گرفت. روش جنگل تصادفی یکی از الگوریتم‌های قدرتمند یادگیری ماشین گروهی از نوع نظارت‌شده است که برای مسائل طبقه‌بندی و رگرسیون به‌کار می‌رود. در این پژوهش، کارایی مدل‌ در مراحل آموزش و اعتبارسنجی با استفاده از منحنی تشخیص عملکرد گیرنده (ROC) ارزیابی شد. سپس، نقشه حساسیت زمین‎ لغزش به پنج کلاس با حساسیت خیلی کم، کم، متوسط، زیاد و خیلی زیاد بر اساس شکست‎ های طبیعی در نرم افزار ArcGIS طبقه‎بندی شد. در نهایت، مساحت و درصد مساحت هر یک از طبقات حساسیت زمین ‎لغزش در کل حوزه آبخیز و به تفکیک مناطق روستایی ارزیابی شد و اولویت‎ بندی آن‎ها بر اساس مساحت زیاد و خیلی زیاد حساسیت زمین ‎لغزش انجام شد. یافته‎ ها: حدود 25/7 درصد حوزه آبخیز سیرا (1943 هکتار) از مجموع 7608/7 هکتار دارای حساسیت زیاد و خیلی زیاد زمین‎ لغزش است که نشان دهنده اهمیت بالای پایدارسازی زمین ‎لغزش در حوزه آبخیز مذکور است. کارایی مدل‌ در مراحل آموزش و اعتبارسنجی با استفاده از منحنی تشخیص عملکرد گیرنده (ROC) به ‎ترتیب 0/921 و 0/904 بود که نشان‎ دهنده عملکرد عالی مدل است و می ‎توان به نتایج مدل اعتماد کرد. دو روستای آیگان و اویزر هرکدام 39 درصد روستا در معرض حساسیت زیاد و خیلی زیاد زمین‎ لغزش قرار دارند. روستای کلوان 7 درصد و روستای کلها نیز 16 درصد در معرض حساسیت زمین‎ لغزش قرار دارند. اما روستای سیرا با 73/5 درصد مساحت روستا در حساسیت زیاد و خیلی زیاد زمین ‎لغزش قرار دارد و به‎ لحاظ اقدامات پایداری زمین‎ لغزش، مهم‎ترین روستای حوزه آبخیز است. در مجموع، تعداد 675 خانوار با جمعیت 1700 نفری در روستاهای موجود در حوزه آبخیز در معرض حساسیت زمین ‎لغزش قرار دارند. لازم به ذکر است که در مجموع، 333 پهنه لغزشی با بیش از 1 هکتار مساحت معادل 1393 هکتار در حوزه آبخیز سیرا وجود دارند. نتیجه ‎گیری: این مطالعه با ارائه نقشه‌های حساسیت زمین‌لغزش با دقت بالا، ابزاری ارزشمند برای برنامه‌ریزان و مدیران بحران فراهم کرده است. یافته‌ها نشان می‌دهند که تلفیق یادگیری ماشینی با داده‌های مکانی می‌تواند تحولی در پیش‌بینی مخاطرات طبیعی به ‎خصوص زمین ‎لغزش ایجاد کند. با این‎ حال، برای دستیابی به نتایج عملی، همکاری نهادهای دولتی، دانشگاهی و جوامع محلی برای اجرای راهکارهای پایدار ضروری است. این پژوهش گامی مؤثر در جهت کاهش مخاطرات طبیعی با ترکیب فناوری‌های نوین و تحلیل‌های مکانی است و می‌تواند به ‎عنوان الگویی برای سایر مناطق مشابه در ایران مورد استفاده قرار گیرد.