لرزه نگار

لرزه نگارهادستگاه های بسیار حساسی هستند که قادرند حرکات فوق العاده ضعیف زمین ناشی از رویدادزمین لرزه ها را با دقت زیادو در یک محدوده وسیع فرکانسی ثبت کنند که به آنها لرزه نگاشت می گویند. ایستگاه های لرزه نگاری کامل برای ثبت دقیق ترارتعاش زمین از سه لرزه سنج که به ارتعاشات زمین در امتدادهای بالا- پایین، شمال- جنوب، شرق-غرب حساس هستند بهره می گیرند. از روی لرزه نگاشت معلوم می شود که زمین چقدر جابه جا شده است.

شتاب نگاربرای ثبت شتاب جنبش زمین ناشی از زلزله به کار می رود. دستگاه های شتاب نگار در مناطق لرزه خیز، ساختمان ها و شریان های حیاتی نصب و راه اندازی می شوند.

اهمیت دستگاه های لرزه نگار و شتاب نگار: 

مجموعه دستگاه های لرزه نگار و شتاب نگاری که در یک ناحیه یا کشور نصب می شود را شبکه لرزه نگاری و شبکه شتاب نگاری می نامند. دستگاه های شتاب نگار برای نصب در نزدیکی مراکززمین لرزه ها و گسل های فعال و همچنین در سازه های مهم (سدها، نیروگاه ها، پل ها، ساختمان های بلند و پالایشگاه ها) بسیار مناسب بوده و می توانند نگاشت هایی را ثبت کنند که در مهندسی زلزله، از اهمیت خاصی برخوردارند.
لرزه‌سنج دستگاهی است که شتاب یا تغییر مکان ناشی از امواج لرزه‌ای درونی زمین که در اثر زمین‌لرزه و انفجار اتمی یا دیگر عوامل ایجاد شده ‌است را ثبت می‌کند. به دستگاهی که برای سنجش شتاب ایجاد شده در جریان زلزله استفاده می‌شود، اصطلاحا شتاب ‌نگار گفته می‌شود.
در لرزه‌سنج‌های قدیمی‌تر، که آنها را لرزه ‌نگارمی‌نامند و شامل یک قلم و کاغذ متحرک است، کار اندازه‌گیری و ثبت لرزه‌ها همزمان و دریک جا انجام می‌گرفت. در دستگاه‌های نوین این کارها در بخش‌هایی جدا از هم انجام می‌گیرد.
در لرزه سنج‌های امروزی داده‌های مربوط به شتاب یا تغییر مکان زمین در بازه‌های زمانی معین به رایانه ارسال و در آن به صورت سری اعداد ذخیره می‌گردد.
داده‌های مربوط به کلیه زلزله‌های ایران از سایت مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن قابل دریافت است.
شتاب‌نگار به لرزه‌نگارهایی که برای تعیین حرکات شدید زمین به کار می‌روند یا به بیانی ساده‌تر شتاب‌سنج‌های زمین‌لرزه اطلاق می‌گردد. اغلب آن‌ها به صورت جعبه‌ای مستقل که بی‌نیاز از لوازم جانبی است طراحی می‌شوند و امروزه مستقیما به اینترنت وصل می‌شوند.
شتاب‌نگارها به‌ویژه در مواقعی به کار می‌آیند که حرکات زمین در منطق ه زلزله‌زده به قدری شدید است که ثبت آن‌ها با لرزه‌سنج‌های حساس‌تر ممکن نیست.
شتاب‌سنج دستگاهی است که مقدار شتاب صحیح را اندازه‌گیری می‌کند. شتاب صحیح شتاب نسبت به جسم در حال سقوط آزاد است.
شتاب‌سنج دارای مدل‌های یک‌محوری و چندمحوری است که می‌توانند اندازه و جهت شتاب را به‌عنوان یک کمیت برداری اندازه گیری کنند؛ می توان از حسگرهای شتاب‌سنج برای تعیین موقعیت و آشکارسازی لرزش و ضربه استفاده کرد. شتاب‌سنج‌های ریزماشین‌کاری‌شده با روند رو به افزایشی در لوازم الکترونیکی قابل حمل و کنترلرهای بازی‌های کامپیوتری برای تعیین موقعیت و به‌عنوان ورودی بازی‌های کامپیوتری به کار می‌روند.

1- کمربند کوهستانی آلپ  هیمالیا، جایی که پوستهٔ تشکیل دهندهٔ قارهٔ آسیا  اروپا به پوستهٔ تشکیل دهندهٔ قارهٔ آفریقا و هند برخورد می کند.
2- کمربند اطراف اقیانوس آرام، محلی که پوستهٔ کف اقیانوس آرام به پوستهٔ قارهٔ آسیا  اروپا، آمریکای جنوبی، استرالیا و آمریکای شمالی برخورد می کند.
3- کمربند میانی اقیانوس اطلس، جایی که پوستهٔ بستر اقیانوس اطلس در حال باز شدن و گسترش است.

به نقشه روبه رو توجه کنید. نگاهی به نقشه خطر لرزه ای در ایران نشان می دهد که کمتر منطقه ای در ایران مصون اززمین لرزه است.

همگرایی صفحات عربستان و اقیانوس هند - اوراسیا موجب چین خوردگی، شکستگی و درنهایت علت اصلی لرزه خیزی بالای سرزمین ایران است. بررسی ها نشان می دهد تقریباً هر ده سال یک بار زمین لرزه باالی 6ریشتر در ایران رخ داده است.
زلزله های دشت بیاض، بویین زهرا، رود بار، بم و طبس اززلزله های مهم و پر تلفات و خسارت ایران در چند دهه اخیر بوده اند.

سیل به طور معمول سیل به سر ریز شدن ناگهانی و خسارت بار جریان آب از بستر یک رود یا دریاچه و سرازیر شدن آن به خشکی های پیرامون رود خانه گفته می شود. در این شرایط سیل جاری شده به سکونتگاه ها و زمین های کشاورزی اطراف رودخانه آسیب رسانده آنها را تخریب می کند یا در زیر گل و الی مدفون می سازد.

تعریف آبدهی یا دبی:

به طور کلی به حجم آبی که در زمان مشخص از یک مقطع معین رود عبور می کند، آبدهی رود (دبی) می گویند که واحدآن مترمکعب بر ثانیه است.

میزان آبدهی رودها درطول سال:

آبدهی رودها معمولا در طول سال تغییر می کند. برای مثال در کشور ما در زمستان و اوایل بهار با ذوب برف ها و بارش های بیشتر، آبدهی رودها افزایش یافته و در فصل خشک کاهش می یابد.

آبدهی رود و سیل:

چنانچه حجم آب رودخانه از میانگین سالیانه آبدهی آن بیشتر شود، سیل رخ می دهد. برای مثال اگر آبدهی یک رود به طور میانگین 1000 متر مکعب در ثانیه باشد، چنانچه بارندگی در حوضه رودخانه به قدری شدید باشد که جریان آب در آبراهه به بیشتر از 1000 مترمکعب در ثانیه افزایش یابد، این رودخانه دچار سیل شده است.بیشتر رودها در طی سال یک یا چند بار دچارسیل می شوند، اما همه سیل ها خسارت بار نیستند. اگر آبدهی رود آنقدر افزایش یابد که از ظرفیت رود فراتر رفته و سر ریز شود دراین هنگام سیل خسارت بار می شود.

هیدروگراف یا آب نمود منحنی تغییرات دبی بر حسب زمان را گویند. هر در چند تغییرات سطح آب در زمان نیز هیدروگراف نامیده می‌شود (مثال مورد آب‌های زیرزمینی یا نوسانات سطح دریاچه‌ها و مخازن ). بررسی هیدروگراف حوزه، امکان مطالعه دبی حداکثر سیالب، حجم سیالب و میزان ذخیره حوزه پس از قطع بارندگی را فراهم می‌آورد و در طراحی ابعاد سازه‌های آبی، نقش اساسی دارد.
تحلیل هیدروگراف به روندی در مهندسی هیدرولوژی گفته می‌شود که بخش عمده‌ای از عملیات هیدرولوژی سیل را به خود اختصاص می‌دهد. هیدروگراف نموداری است که در آن رفتار حوضه در مقابل بارندگی تصویر می‌شود.
نمودار مقابل، آب نگار (هیدروگراف) سیل را در یك حوضۀ آبخیز نشان می دهد. در این حوضه، حدود 11 ساعت باران باریده )از ساعت 1 بامداد الی 12 ظهر) اما آب جاری شده در رود در نتیجۀ بارش، تا 20 ساعت بعد از شروع بارش )ساعت 1 بامداد( ادامه داشته است.
سیل در این رود حدود ساعت ( 11 ) آغاز و حدود ساعت ( 18 ) خاتمه یافته است. اوج آبدهی رود در این سیل حدود ساعت ( 15:30’ ) بوده است.

دشت سیلابی یا بستر سیلابی در واقع زمین های پست و هموار مجاور رود است که در زمان طغیان رود از آب پوشیده می شود. دشت سیالبی رود در اغلب ایام سال خشک است ولی در زمان وقوع سیلاب های فصلی، جریان آب آن را فرامی گیرد و به همین سبب سطح آن از رسوبات آبرفتی (رس، شن و قلوه سنگ) پوشیده شده است.
در برخی از مناطق ایران در دوره خشک و بدون بارش سال در سطح بستر سیلابی اقدام به کشت محصولات کشاورزی می کنند.

عوامل طبیعی و انسانی زیر در وقوع سیل دخالت دارند:

1- شدت و مدت بارش
2- شکسته شدن سدها
3- ویژگی های طبیعی حوضه رود
4- دخالت های انسانی

در بین عناصر آب و هوایی، حجم بارش و مدت زمان آن نقش مهمی در وقوع سیل دارد. بیشتر سیل ها پس از یک بارش شدید و سریع جاری می شوند. برای مثال، بارشی به میزان 20 میلی متر طی دوساعت، ممکن است سیل ایجاد کند اما همین مقدار بارش اگر در مدت 24 ساعت ببارد، منجر به سیل نمی شود؛ زیرا رودخانه جریان آب حاصل از بارش را به تدریج تخلیه می کند.

سیل تجریش در شمال تهران  در مرداد 1366 به طور ناگهانی در 107 دقیقه 28 میلی متر باران بارید و سیلاب بزرگی در دره های دربند وگلاب دره جاری شد. این سیل که از پرتلفات ترین سیل های كشور بوده است، حدود 300 كشته به جا گذاشت و در طول مسیر خود به خانه ها وخودروها خسارات فراوانی وارد كرد.

شکسته شدن ناگهانی سدها در اثر عوامل مختلف چون زمین لرزه، بارش بیش از گنجایش مخزن سد، مقاوم نبودن سازهٔ سد یا عوامل انسانی دیگر موجب سرریز شدن حجم زیادی از آب می شود که در پشت سد ذخیره شده است. همین امر، باعث سیل در پایین دست می شود.

عکس بالا، تصویر قبل و بعد از شکسته شدن سد نیداو در کشور لهستان را نشان می دهد.

3- ویژگی های طبیعی حوضه رود:

تعریف زهکشی:

هر رود مانند شاخه های درخت انشعاباتی دارد که به مجموعه آنها شبکه زهکشی می گویند.

نقش شبکه زهکشی:

کار این شبکه جمع آوری و تخلیه آب حاصل از بارش در سطح زمین است.

این شبکه زهکشی در یک منطقه وسیع قرار دارد که به آن حوضه آبخیز گفته می شود.
ارتباط میان وسعت حوضه آبخیز با میزان آبدهی:
هر قدر حوضه آبخیز وسیع تر باشد آبدهی آن نیز بیشتر است.

انواع شکل حوضه های آبحیز:

حوضه های آبخیز از نظر شکل به سه گروه گرد، دراز و پهن تقسیم می شوند.
ارتباط شکل حوضه آبخیز با میزان سیل خیزی رود:
هرچه شکل حوضه آبخیز گردتر و شیب آن بیشتر باشد، سیل خیزتر است. به عکس، هرچه حوضه درازتر و کشیده ترباشد، سیل خیزی آن کمتر است.
در حوضه های گرد، مدت زمان کمتری صرف می شود تا آب آبراهه ها خارج شوند؛ زیرا در حوضه های گرد به علت انشعابات پراکنده سرشاخه ها که طول آنها تقریباً به یک اندازه است، همه جریان ها هم زمان به خروجی می رسند و موجب سرریز و وقوع سیل می شوند.
به عکس در حوضه های کشیده،مدت زمان طوالنی تری سپری می شود تا آب جاری مسافت سرچشمه تا خروجی را طی کند و در نتیجه آب سرشاخه ها به تدریج و به طور متوالی از حوضه تخلیه می شوند.

در این شکل، یک حوضۀ آبخیز با دو انشعاب یا آبراهۀ اصلی نشان داده شده است. خط مقطع قرمزرنگ مرز این دو حوضه را تعیین می کند. مرز حوضه در واقع خط الرأس یا خط تقسیم آب بین حوضه هایی است که مجاور هم قرار گرفته اند.

تاثیر نوع ناهمواری و جنس خاک دروقوع سیل:

البته نوع ناهمواری های حوضه رود و جنس و نفوذپذیری خاک نیز قابل توجه است. معمولارودهایی كه از دشت های وسیع عبور می كنند، براثر وقوع سیل به سرعت سرریز می شوند. این رودها سكونتگاه های شهری و روستایی را كه در دشت های هموار استقرار دارند، در معرض خطر آب گرفتگی قرار می دهند.

الف) احداث سازه های نامناسب در مسیر رودها، مانند ساختن پل هایی با دهانه های تنگ و پایه های زیاد موجب سیل می شوند؛ زیرادر اثنای وقوع سیل، تنه ها و شاخه های درختان کنده شده نمی توانند از دهانه های این پل ها عبور کنند و سرانجام باعث سرریز شدن آب و حتی تخریب پل ها می شوند. ساختن دیواره های سیمانی و سنگ چین کردن کناره ها نیز مجرای رود را تنگ تر می کند و درزمان وقوع سیل باعث سرریز آن می شود.
ب) ریختن زباله های شهری یا نخاله های ساختمانی موجب تنگ تر شدن آبراهه می شود و وقوع سیل را به دنبال دارد.
ج) از بین بردن پوشش گیاهی، بوته کنی یا چرای بی رویه دام ها در حوضه آبخیز موجب تشدید وقوع سیل می شود. زیرا از بین رفتن پوشش گیاهی نفوذپذیری خاک را کاهش می دهد و سرعت رواناب حاصل از بارش را بیشتر می کند.