التحليل المكاني للمناطق المهددة بالسيول في شمالي مدينة الرياض
باستخدام تقنيات الاستشعار عن بعد ونظم المعلومات الجغرافية
الدكتور: إيــاد بن حكم فضــة
أستاذ مساعد - جامعة الملك سعود – الرياض 11451، المملكة العربية السعودية
جامعة الملك سعود – الرياض 11451، المملكة العربية السعودية
ملخص
تتعرض المملكة العربية السعودية كغيرها من دول العالم لمخاطر طبيعية مختلفة، كالسيول والفيضانات، وقد تعرضت مناطق عديدة في مدينة الرياض في العام 1416هـ والعام 1431هـ لأمطار غزيرة أدت إلى ارتفاع منسوب المياه في الشوارع والطرقات والى تعطيل حركة المرور. وحيث أنه من المستحيل دفع مخاطر السيول والفيضانات أو منع حدوثها، ولكن بالإمكان العمل على الحد من تأثيراتها والتقليل من خسائرها التي تنجم عنها، وذلك بعمل الخرائط التي تحدد المواقع المهددة وإجراء الدراسات والبحوث التي تحسن من عمل شبكات الرصد ونظم الإنذار المبكر وإنشاء قواعد للمعلومات. وقد تم في هذه الدراسة تحديد مجاري الأودية لمناطق السيول والفيضانات بدقة وعلى وجه الخصوص في المناطق القابلة للتمدد العمراني والنمو السكاني. وتم التحليل المكاني للمناطق المهددة بالسيول في شمال مدينة الرياض باستخدام تقنيات الاستشعار عن بعد ونظم المعلومات الجغرافية، من اجل بناء قاعدة معلومات مكانية، للاستفادة في تحليل تضاريس سطح الأرض عن طريق تحليل نموذج المناسيب الرقمي (Digital Elevation Model (DEM وذلك لتحليل الانحدار وتحليل اتجاه الانحدار وتحليل مائية السطح. كما تم القيام بعمليات التحليل المكاني وإنتاج الخرائط الموضوعية لتحديد المناطق السكنية والعمرانية والطرق المهددة بمخاطر السيول والفيضانات في شمال مدينة الرياض. ونتج عن الدراسة تحديد المواقع الخطرة على الأودية والشعاب ذات التأثير المباشر على منطقة الدراسة. وأظهرت الدراسة أن اتجاه النمو السكني الجديد هو باتجاه الشمال، كما انه تم إزالة بعض الأودية وتم تطوير أجزاء من المنطقة السكنية في مجاري تلك الأودية.
الكلمات الدالة: السيول، الفيضانات، الاستشعار عن بعد، نظم المعلومات الجغرافية، التحليل المكاني، الخرائط الموضوعية
1- مقدمة
إن ما تشهده المملكة العربية السعودية من تسارع في مختلف جوانب التنمية الاقتصادية والصناعية والاجتماعية والعمرانية يوجب على صناع القرار النظر في واقع البنية التحتية الأساسية لهذه الخدمات المقدمة والمخاطر التي قد تتعرض لها لاسيما مخاطر السيول والفيضانات. حيث أنه من المستحيل دفع مخاطر السيول والفيضانات أو منع حدوثها، ولكن بالإمكان العمل على الحد من تأثيراتها والتقليل من خسائرها التي تنجم عنها، وذلك بتحديد المواقع المهددة بها ووضع الخرائط المناسبة لها، وإجراء الدراسات والبحوث التي تحسن من عمل شبكات الرصد ونظم الإنذار المبكر وإنشاء قواعد للمعلومات. لذا يتطلب إجراء الدراسات والبحوث التطبيقية التي من شأنها التنبؤ بحدوثها قبل وقوعها لتخفيف أضرارها وحماية الأرواح والممتلكات منها. كما تكرر حدوث السيول والفيضانات في مدينة الرياض. حيث تعرضت لأمطار غزيرة جدا في 3/11/ 1416هـ الموافق 22/3/ 1996م مقدارها 102ملم، وفي 4/11/ 1416هـ الموافق 23/3/ 1996م مقدارها 143 ملم. وقد أدت هذه الأمطار إلى تهدم بعض المباني القديمة في وسط المدينة، وارتفاع منسوب المياه في الشوارع والطرقات، وتعطل حركة المرور. (الأحيدب، 2008م). وقد كان هناك زيادة في سقوط الأمطار في يوم الاثنين الموافق 19/5/ 1431هـ، بلغت كمية الأمطار في الرياض 57 ملم. وقد أدت إلى سيل الأودية وبعض الفيضانات نتج عنها تدمير لبعض الطرق وتحطيم بعض السيارات وتعطيل حركة السير وتعليق الدراسة، وقد حاصرت مياه الأمطار بعض المنازل نظرا لعدم وجود أنظمة تصريف لمياه الأمطار والسيول بقدر كافي وفعال في منطقة الدراسة لتصريف كميات المطر التي سقطت حيث احتجز عدد من المواطنين والمقيمين في منازلهم. ونتيجة إلى تكررت السيول في منطقة شمالي مدينة الرياض كان لابد من تحديد دقيق لمجاري الأودية لشمالي مدينة الرياض حيث انها قابله للتمدد العمراني والنمو السكاني. إن الدراسات والتخطيط المسبق لمناطق النمو والتوسع العمراني تعتبر ذات أهمية كبيرة لدرء المخاطر والتقليل من أثرها في حال حدوثها خاصة ي ظل غياب الصرف الصحي ومشاريع تصريف مياه السيول. تتناول هذه الدراسة التحليل المكاني للمناطق المهددة بالسيول والفيضانات في شمالي مدينة الرياض لمساعدة المخططين في التخطيط العمراني لتفادي المخاطر الناجمة عن تدفق مياه السيول والفيضانات في المناطق القابلة للنمو العمراني فيها. تم في هذه الدراسة هو التحليل المكاني للمناطق المهددة بالسيول والفيضانات في شمال مدينة الرياض باستخدام تقنيات الاستشعار عن بعد ونظم المعلومات الجغرافية، وتبرز أهمية هذه الدراسة كونها دراسة تطبيقية في أجريت باستخدام التقنيات الحديثة لبناء نظام معلوماتي مكاني، يمكن من خلاله القيام بعمليات التحليل وإنتاج الخرائط الموضوعية لتحديد المواقع السكنية والعمرانية المهددة بمخاطر السيول والفيضانات. وقد تم اختيار التحليل المكاني للمناطق المهددة بالسيول والفيضانات من اجل دراستها في شمالي مدينة الرياض والتي تنمو فيها المناطق السكنية والتجارية والخدمات، ويوجد في منطقة الدراسة عدد من المراكز التجارية والصحية مثل مستشفى المملكة والمستشفى السعودي الألماني وحاليا تحت الإنشاء المستشفى العسكري، ويوجد بها مركز الملك عبد الله المالي وجامعة الأميرة نوره وجامعة الإمام محمد بن سعود وعدد من مدارس وزارة التربية والتعليم وتقع بجوار مطار الملك خالد الدولي، مما يعطيها قيمة اقتصادية. وتشمل خمسة عشر حيا سكنيا. وأعتمدت هذه الدراسة على منهجية علم نظم المعلومات الجغرافية (GIS) وعلم الاستشعار عن بعد (RS)، وأسلوبهما في التحليل والنمذجة للمخاطر الطبيعية والمناطق المهددة بالسيول والفيضانات ، وهذه من أهم الأساليب البحثية حالياً. حيث تم تحديد منطقة الدراسة بالصور الفضائية ومن ثم تم استخلاص المعلومات بعد إجراء عمليات تحسين الصور بالمعالجة الرقمية حتى تكون المعلومات المستخلصة دقيقة وواضحة. أما نظم المعلومات الجغرافية فهي البيئة التي يتم فيها النمذجة والتحليل والإخراج النهائي للخرائط المطلوبة آو اللازمة للتحليل والتقييم. ويعتبر استخدام تقنيات الاستشعار عن بعد ونظم المعلومات الجغرافية أداة فعالة ومن أهم الوسائل والتقنيات الحديثة للتحليل المكاني للمخاطر الطبيعية والتي يمكن أن يستفاد منها في تخطيط المدن.
1-1 موقع وطبوغرافية منطقة الدراسة
تقع مدينة الرياض في منطقة بعيدة عن البحار خالية من أي بحيرات أو أنهار، على هضبة الصفراء في منطقة نجد التي تمتد غرباً باتجاه سلسلة جبال ( طويق ) وشرقاً إلى حزام صحراء الدهناء و على ارتفاع ( 600 ) متراً تقريبا فوق سطح البحر. وتتراوح مناسيب المنطقة بين منسوب (750) متراً ومنسوب (632) متراً. والشكل (1) يوضح الموقع الجغرافي لمنطقة الدراسة بالنسبة للمملكة العربية السعودية ومدينة الرياض. والشكل (2) صورة فضائية لمنطقة الدراسة، مقسمة حسب الأحياء.
شكل (1) : الموقع الجغرافي لمنطقة الدراسة بالنسبة للمملكة العربية السعودية .
شكل رقم (2) منطقة الدراسة مقسمة حسب الأحياء. والصورة للقمر الصناعي IKONOS بتاريخ 15 /6 /2009م
ويوجد في منطقة الدراسة أربعة أحواض مائية، شكل رقم (4) الحوض الأول حوض وادي الأيسِن يغطي حي حطين، وحي العقيق، وحي الغدير، وحي الربيع، وحي الصحافة، وحي الياسمين، وحي الملقا. وتسود مرتفعاته الجزء الغربي والشرقي وتنحدر المرتفعات انحدار تدريجيا نحو الجنوب. وتقطع مجاري وادي الأيسِن المرتفعات متجهة نحو الجنوب وتصب في الطريق الدائري الشرقي.
الحوض الثاني : حوض شعيب أبا الجرفان يغطي نصف حي النرجس وجزء من حي الياسمين وجزء من حي القيروان. وتسود مرتفعاته الجزء الغربي والشمال الغربي وتنحدر المرتفعات انحدار تدريجيا نحو الشرق. وتقطع مجاري شعيب أبا الجرفان المرتفعات متجهة نحو الشرق وتصب في طريق المطار.
الحوض الثالث : حوض شعيب ابو سُمادة يغطي نصف حي النرجس وجزء من حي العارض. وتسود مرتفعاته الجزء الغربي والشرقي وتنحدر المرتفعات انحدار تدريجيا نحو الجنوب. وتقطع مجاري شعيب ابو سُمادة وشعيب العقلة المرتفعات متجهة نحو الجنوب وتصب في مطار الملك خالد الدولي.
الحوض الرابع : حوض شعيب أبو غضار يغطي نصف حي العارض و نصف حي القيروان. وتسود مرتفعاته الجزء الغربي والجنوب الغربي وتنحدر المرتفعات انحدار تدريجيا نحو الشمال. وتقطع الأودية المرتفعات متجهة نحو الشمال وتصب مجاري شعيب أبو غضار وشعيب أبو مطابع وشعيب أم الشيح وشعيب أبو ركبة في بنبان. أن لطبوغرافية منطقة الدراسة تأثير على السيول والفيضانات (الجريان المائي) حيث أن اتجاه الانحدار لسطح الأرض هو اتجاه اندفاع السيول، ومجاري هذه الأحواض تتجه مع اتجاه انحدار السطح.
2- أهداف الدراسة
تهدف الدراسة إلى:
1. تحديد عناصر مخاطر السيول والفيضانات في منطقة الدراسة ( أوديه وميول) وتمثيلها في نظام المعلومات الجغرافي، لتحديد ومعرفة المواقع المهددة بالسيول.
2. إجراء عمليات التحليل والنمذجه والتقييم في بيئة الـ gic لمنطقة الدراسة للمواقع المهددة بالسيول.
3. تحديد مواقع ( المناطق السكنية والعمرانية والمنشآت الحضرية) المهددة بمخاطر تدفق مياه السيول والفيضانات في شمال مدينة الرياض لإعطائها أولوية في مشاريع تصريف المياه والصرف الصحي.
4. إنتاج الخرائط المناسبة التي يمكن استخدامها للتخفيف والحماية من أضرار السيول والفيضانات ودرئها وتطويعها بما يخدم التخطيط السليم واتخاذ القرار.
5. إنشاء نظام معلومات مكاني يضم كافة البيانات والمعلومات على شكل قاعدة بيانات مكانية (gic database) لمخاطر السيول والفيضانات في شمالي مدينة الرياض على شكل قواعد بيانات بحيث يمكن تحديثها مستقبلا.
3- مصادر البيانات المستخدمة في الدراسة:
تم جمع البيانات من عدة مصادر ولأزمنة مختلفة لرصد التغيرات في الأودية والشعاب لمنطقة الدراسة وهي كالتالي:
1- الخرائط الطبوغرافية وقد تم الحصول عليها من المساحة العسكرية واعتمد عليها في تحديد واستخراج أحواض وشبكات التصريف وشبكة الطرق.
2- الصور الفضائية وقد تم الحصول عليها من معهد بحوث الفضاء بمدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية والمساحة العسكرية ومنها أمكن التعرف على شبكات التصريف والأحواض ومناطق المنابع والمصبات وكذلك الأودية الرئيسية فيها وشبكة الطرق والتوسع العمراني والمخططات السكنية الجديدة.
3- الخرائط الجيولوجية وقد تم الحصول عليها من المساحة الجيولوجية ومنها أمكن تحديد أنواع التكوينات الجيولوجية التي تغطي أحواض التصريف. ورسم خريطة جيولوجية للمنطقة.
4- نموذج الارتفاعات وقد تم الحصول عليها من المساحة العسكرية بدقة 30م. واعتمد عليها في تحليل تضاريس سطح الأرض وذلك لرسم الخريطة الكنتورية وتحليل الانحدار وتحليل اتجاه الانحدار وتحليل مائية السطح.
5- نشرة الإمطار اليومية والشهرية لتحليل تكرار السيول وكمياتها.
6- خرائط آو معلومات من الدراسات السابقة.
4- منهجية الدراسة
تطورت مناهج وأساليب البحث في مجال مخاطر السيول والفيضانات بالتوافق مع مصادر المعلومات كتقنية الاستشعار عن بعد ونظم المعلومات الجغرافية وكذلك الأساليب الرياضية والإحصائية والبرمجيات الآلية لبناء قواعد البيانات الجغرافية وتحليلها في الدراسات الجغرافية. وقد اعتمدت هذه الدراسة على تطبيق المنهج الاستقرائي الوصفي التحليلي و بناء قواعد البيانات الجغرافية لموضوع الدراسة، ومنهجية علم نظم المعلومات الجغرافية في تركيب وتخزين وتصميم الطبقات المعلوماتية، ثم استخدام أدوات التحليل المكاني الأنسب لكل طبقة معلوماتية. وقد ساعدت التقنيات الحديثة في معالجة دراسات مخاطر السيول والفيضانات وبناء قواعد البيانات المكانية لعرضها وتحويلها وتحليلها مكانيا ونمذجتها وإخراجها على شكل خرائط ببعدين آو ثلاث أبعاد. وهذا سيساهم في التنبوء المبكر للمخاطر ويدعم التخطيط السليم واتخاذ القرار. كما تم استخدام أساليب رسم الخرائط التقنية الحديثة باستخدام الحاسب الآلي، وتطبيق أسلوب تقنية نظم المعلومات الجغرافية (GIS)، والاستشعار عن بعد واستخدام الصور الفضائية، لتوضيح العلاقات بين المخاطر والمنطقة السكنية وشبكة الطرق. وتوظيف نتائجها لتوقع حدوث المخاطر في المستقبل، ودرء خطرها بالمنع أو الحد من تكرارها أو التقليل من آثارها المادية والبشرية. تم استخدام عدة أساليب جغرافية لتحقيق أهداف الدراسة فيما يتعلق بالتوزيع المكاني لمخاطر السيول والفيضانات في شمال مدينة الرياض وهي:
أولا : الأسلوب الكارتوجرافي الآلي، لما لها من قدرات الفائقة في الرسم والتحديث والعرض والتخزين.
ثانيا : نمذجة الخرائط من خلال تحليل تطابق الخرائط لدراسة العلاقات المكانية بين الظاهرات التي لها علاقة بالسيول.
ثالثا : أساليب التحليل الطبوغرافي، من اجل تحليل سطح الأرض والتعرف على نظامه، اعتمادا على نموذج المناسيب الرقمي.
كما استخدم في هذه الدراسة المنهج التحليلي لمعرفة مواقع مخاطر السيول والفيضانات عن طريق النمذجة الخرائطية والتحليل المكاني في نظم المعلومات الجغرافية، ومن ذلك الملحق الخاص بالتحليل المكاني في برنامج نظم المعلومات الجغرافية ArcMap ، وقد جرت الدراسة على أحياء شمالي مدينة الرياض والتي يبلغ عددها 15 حي، وتم تمثيل النتائج في خرائط لإظهار نمط الانتشار الجغرافي، لتسهيل مقارنتها، وتفسيرها، وتم العمل على برنامج نظم المعلومات الجغرافية (ArcGIS- V9.3) حسب الأتي:
أولا: جمع البيانات
تم جمع البيانات من المصادر التالية:
1- بيانات الاستشعار عن بعد: الصور الفضائية IKONOS،SPOT5، LANDSAT-7، وقد خضعت جميع هذه الصور لعملية التصحيح الهندسي التي سهلت عملية انطباقها، ومن ثم رسم شبكة التصريف المائي، وشبكة الطرق، والتعرف على مواقع المناطق الخطرة.
2- الخرائط : تشكل الخرائط بصورتها الرقمية والورقية ضرورة حتمية لهذه الدراسة، لدخولها في معظم العمليات التحليلية.
ثانيا: معالجة البيانات
وذلك بإتباع الخطوات التالية:
1- استخدام برنامج EARDAS لتحسن الصور الفضائية لمنطقة الدراسة.
2- إسقاط حدود منطقة الدراسة والأحياء السكنية على صور الأقمار الاصطناعية.
3- استخدام بيئة GIC لبناء قاعدة البيانات.
4- ترتيب البيانات وتبويبها وتحويلها إلى بيانات رقمية يمكن التعامل معها حاسوبيا، وعرضها على برنامج Arc GIC لغايات الدراسة والتحليل.
5- استخدام الواجهات الرئيسية الثلاث لبرنامج ArcGIC وهي:
· واجهة برنامج (ArcCatalog) لبناء الطبقات النقطية والخطية والمساحية من حيث نظام الإسقاط المستخدم ومرجع الإحداثيات الجغرافية بالإضافة إلى حساب الأطوال والمساحات لحاجتها في التحليل والتوزيع الجغرافي.
· واجهة برنامج (ArcMap) لرسم وترقيم ثم عرض جميع البيانات المختلفة ومطابقتها وتعديلها وتفسيرها.
· واجهة برنامج (ArcToolbox) لتحويل صيغ الملفات والبدء بعملية الدراسة والتحليل لمواقع مخاطر السيول والفيضانات وإنتاج نموذج مخاطر السيول والفيضانات.
وتم تحليل سطوح منطقة الدراسة، ورسم نطاقات المخاطر من خلال أداة Buffer من خلال الملحق الخاص بالتحليل المكاني في برنامج نظم المعلومات الجغرافية ArcMap.
5- المناقشة والتحليل
إن الغاية من عملية تحسين المرئية هو معالجتها لكي يتم تفسيرها ومن ثم زيادة التمييز بين معالمها، فعملية التفسير البصري للمرئيات المحسنة تحاول الوصول إلى أفضل تكامل يقوم بين العقل البشري والحاسب. فالعقل يمتاز بتفسير جيد للمرئية لقدرته على التعرف على الاختلافات الدقيقة بها إلا أن العين البشرية عاجزة عن تمييز مثل هذه الاختلافات. وبناء على ذلك جاءت عملية التحسين بالحاسب لإبراز هذه الاختلافات ليسهل على العين ملاحظتها ومن ثم يتمكن العقل من تفسيرها. (القيسي - 1999).
5-1 تحسين الصور
على الرغم من إمكانية استخدام الصور المفردة للنطاقات الضيقة والمصححة في عمليات التفسير، إلا أن إمكانية المزج بين صور النطاقات المختلفة تعد أكثر ملائمة للمحلل أو المفسر البصري في تحديد المعطيات الخاصة، وذلك حسب هدف الدراسة المراد تحقيقه. وتنتج الصور الملونة عن طريق مزج ثلاثة أطوال موجية مختلفة، من خلال إسقاطها عبر منابع ضوئية للألوان الأزرق والأخضر والأحمر، حيث تفيد الصور الملونة في إمكانية التمييز الأفضل. (Jensen، 2007). وقد تم القيام بعملية تحسين المرئية ومعالجتها لكي يتم تفسيرها ومن ثم زيادة التمييز بين معالمها، من اجل تسهيل التفسير البصري اللاحق، ومن إمكانيات التحسين المختلفة للصور والتي تم استخدامها في هذه الدراسة باستخدام برنامج (ERDAS) مثل مركبات الألوان False Color Composites بالإضافة إلى تحليل المكونات الرئيسية (.Principal Component Analysis (PCA وهذا ساعد على سهولة استخلاص معلومات الأودية والشعاب وشبكة الطرق والتوسع العمراني والمباني المطلوبة للدراسة والتحليل لمخاطر السيول في شمالي مدينة الرياض، حيث ظهرت الصور ملونة وأخذت الظواهر ألوان سهلت رسمها وتتبعها، فتم ترقيم الطرق و الأودية والشعاب والتوسع العمراني للمناطق السكنية وبعد الانتهاء من عمليات التصحيح والتحسين لصور الأقمار الاصطناعية تم إرسالها إلى بيئة نظم المعلومات الجغرافية للنمذجة والتحليل. وقد تم الاستفادة من جميع بيانات الصور الفضائية في الدراسة في عملية مراقبة التغيرات التي حدثت في التوسع العمراني للمناطق السكنية فوق هذه الأودية والتي ستكون عرضه لمخاطر للسيول.
5-2 إنتاج الطبقات المعلوماتية المكانية لشمالي الرياض
تم استخدام برنامج 9.3 (ArcGIS) من شركة (ESRI). وهو يسمح ببناء خرائط الأساس كما يسمح بجلبها من برامج أخرى كذلك يسمح ببناء بنك للمعلومات له ارتباط مباشر لكل عنصر من عناصر الخريطة النقطية والخطية والمساحية و يقدم للمستخدم إمكانية رؤية عنصر أو عدد من العناصر في خريطة واحدة كما يقدم جواب مباشر لكل استفسار له علاقة بالخريطة والبيانات التابعة لها. (سلمى- 1419هـ). ونتمكن من خلال برنامج 9.3 (ArcGIS) أن نحدد الأودية التي يزيد طولها عن 100 متر، أو أن تطلب من البرنامج أن يبين على خريطة واحدة خطوط الكنتور وشبكة الأودية والتوزيع السكاني في آن واحد رغبة في معرفة العلاقة بين هذه العناصر الثلاثة وغيرها من التطبيقات المهمة. كما أن هذا البرنامج يعطي المعلومات التفصيلية لأي ظاهرة مختارة على الخريطة مباشرة فمثلا عندما نضع المؤشر على احد الطرق يقوم البرنامج بفتح مربع يحمل معلومات عن طول ذلك الطريق ونوعه وغيرها من المعلومات ذات العلاقة. ويسمح البرنامج ببناء أي خريطة جديدة مباشرة من الخرائط المتوفرة دون الحاجة إلى إدخالها مرة أخرى، وله قدرة فاعلة في التعامل مع البيانات وتقديم تحاليل فورية عند الطلب لأي تعامل حسابي يرغب فيه مستخدم الخريطة. (شرف-2010 م ). وقد كان للتكامل في استخدام برنامج (Erdas) إضافة إلى برنامج (ArcGIS) أهمية وفائدة في استخلاص المعلومات وتجميع البيانات / المعلومات في بيئة الـ (GIS) حتى تتم النمذجة والتحليل والتقييم لمخاطر التدفق المائي في شمالي مدينة الرياض في منطقة الدراسة.
5-3 التصريف المائي
عند استعراض توزيع شبكة التصريف المائي في شمالي مدينة الرياض بالشكل رقم ( 3 ) فإننا نجد أن شبكة التصريف المائي تغطي بشكل مكثف حي القيروان والنرجس والملقا وحطين والعقيق حيث تراوحت كثافة الأودية في هذه الأحياء بين 1837 و 3178 (كلم/ كلم2) وبالتالي هذه الأحياء الأكثر عرضة للسيول. و نجد أن شبكة التصريف المائي تغطي بشكل متوسط الكثافة حي الفلاح و الغدير والصحافة والعارض حيث تراوحت كثافة الأودية في هذه الأحياء بين 946 و 1608 (كلم/ كلم2). و نجد أن شبكة التصريف المائي تغطي بشكل منخفض الكثافة حي الوادي والنفل وجامعة الإمام محمد بن سعود والندى والربيع والياسمين حيث تراوحت كثافة الأودية في هذه الأحياء بين 445 و 708 (كلم/ كلم2).
شكل (3) : خارطة شبكة التصريف المائي وعليها مواقع الأحياء في منطقة الدراسة.
5-3-1 أحواض التصريف المائي
يتضح من تتبع الأشكال رقم (4) ورقم (5) أنه تغطي منطقة الدراسة أربع أحواض تصريف مائية، يغطي الأول معظم أحياء منطقة الدراسة وهي حي حطين والعقيق والملقا والغدير والنفل والربيع والصحافة والياسمين ونصف حي العارض والقيروان. ومساحته تبلغ 106.588 كلم2 وتمثل 31.9 % من مساحة منطقة الدراسة. ومجاريه تتجه نحو الجنوب وتصب في الطريق الدائري الشرقي، وكثافة التصريف في هذا الحوض 193 كلم/كلم2 وهذا الحوض من الدرجة الخامسة حسب طريقة ستايبلر التي تم تمثيلها في الشكل رقم (5). والحوض الثاني يغطي جزء من حي الياسمين والنرجس، ومساحته تبلغ 43.715 كلم2 وتمثل 13.1 % من مساحة منطقة الدراسة، ومجاريه تتجه نحو الشرق وتصب في طريق المطار وكثافة التصريف في هذا الحوض 273 كلم/كلم2 ، وهذا الحوض من الدرجة الرابعة. والحوض الثالث يغطي جزء من حي القيروان والنرجس، ومساحته تبلغ 50.722 كلم2 وتمثل 15.2 % من مساحة منطقة الدراسة. ومجاريه تتجه نحو الجنوب وتصب في مطار الملك خالد الدولي. وكثافة التصريف في هذا الحوض 263 كلم/كلم2 وهذا الحوض من الدرجة الرابعة. والحوض الرابع يغطي نصف حي العارض والقيروان ومساحته تبلغ 99.556 كلم2 وتمثل 29.8 % من مساحة منطقة الدراسة ومجاريه تتجه نحو الشمال وتصب في بنبان وكثافة التصريف في هذا الحوض 243 كلم/كلم2 ودرجته الخامسة.
شكل (4) : خارطة أحواض التصريف المائي وعليها مواقع الأحياء في منطقة الدراسة.
شكل (5) : خارطة رتب شبكة التصريف المائي وحدود الأحواض المائية.
5-3-2 علاقة الجيولوجيا بالتصريف المائي
عند استعراض توزيع الوحدات الجيولوجية في منطقة الدراسة بالشكل رقم (6)، نلاحظ أن تكوين منطقة السلي يغطي حي النفل والوادي والفلاح والندى والربيع وجامعة الإمام محمد بن سعود وجزء قليل من شرق حي الياسمين والعارض. وهذا التكوين عبارة عن حجر جيري متماسك، لونه بني فاتح يحتوي على طبقات رقيقه ونادرة من الكلكارنيايت والكوكينا متحولة جزئيا إلى الدولومايت في بعض الأماكن، ويتداخل القسم القاعدي الكثير من الكلكارنيايت وبعض البرتشيا. وربما يرجع التكوين إلى العصر النيوكومي. وبالتالي تسرب مياه الأمطار لباطن الأرض في هذه الطبقة منخفض. ويلاحظ أن التكوين العربي يغطي حي حطين والعقيق والغدير والصحافة والملقا والقيروان وجزء كبير من الياسمين والعارض، وهذا التكوين عبارة عن حجر جيري لونه بني وبني فاتح كلكارنيايت ودولومايت وعادة يتغير وجه هذا التكوين وفي بعض الأماكن يتحول إلى البرتشيا نتيجة لهبوط الطبقة التي ذابت بسبب عمل المياه، وبالتالي فإن تسرب مياه الأمطار لباطن الأرض في هذه الطبقة متوسط. أما تكوين الطمي والحصاة فيغطي منطقة المطار وهو عبارة عن رواسب سطحية غير متماسكة من طمي ورمل وحصاة. وبالتالي فإن تسرب مياه الأمطار لباطن الأرض في هذه الطبقة عالي، ولكن كثافة المباني وتغطية مساحات واسعة بالإسفلت في المناطق المعمورة في منطقة الدراسة يزيد من احتمال حدوث فيضانات، والإسفلت لا يساعد على تسرب مياه الأمطار نحو باطن الأرض.
شكل (6) : خارطة الوحدات الجيولوجية في منطقة الدراسة.
5-3-3 علاقة شبكة الطرق بالتصريف المائي
يتضح من تتبع الشكل رقم (7) أن منطقة الدراسة تضم عدد من الطرق المهمة مثل طريق الملك فهد الذي يؤدي إلي مدينة القصيم ويوجد على هذا الطريق عدد من المراكز الصحية والتجارية. كذلك طريق الدائري الشرقي الذي يؤدي إلى مكة من جهة الغرب ومدينة الدمام ومطار الملك خالد الدولي من جهة الشرق ويوجد على هذا الطريق عدد من المراكز الصحية والتجارية، وطريق صلبوخ الذي يؤدي إلى الدرعية والعيينة. وطريق التخصصي الذي يعتبر من الطرق المهمة أيضا لأنه يمر بمدينة الرياض من الجنوب للشمال ويوجد عليه عدد من المراكز الصحية والتجارية والسكنية، ويحد شمالي مدينة الرياض من الجنوب الطريق الدائري الشمالي ومن الشرق الطريق الدائري الشرقي ومطار الملك عبد العزيز الدولي ومن الغرب طريق صلبوخ. ومجموع أطوال الطرق في منطقة الدراسة 7724 كلم. وقد تم اختيار 35 نقطة تلتقي عندها مسارات الأودية والشعاب لمناطق التجميع (Catchment Area) في منطقة الدراسة، وهذه الأماكن هي مواقع خطرة حيث تتجمع فيها المياه السطحية الجارية. ويمكن خزن مياه الأمطار والسيول والتقليل من مخاطرها على الأحياء السكنية بعمل إحدى الحلول والبدائل مثل غدران اصطناعية أو سدود ركامية أو خرسانية أو حفر أبار وبرك لتجميع مياه السيول، شكل (8).
شكل (7) : شبكة الطرق في منطقة الدراسة.
شكل (8): مواقع تجمع المياه في منطقة الدراسة.
يتضح أن شبكة التصريف المائي تغطي بشكل مكثف حي القيروان والنرجس والملقا وحطين والعقيق حيث تراوحت كثافة الأودية في هذه الأحياء بين 1837 و 3178 (كلم/ كلم2) وبالتالي هذه الأحياء الأكثر عرضة للسيول. كما تغطي منطقة الدراسة أربع أحواض تصريف مائية، يغطي الأول معظم أحياء منطقة الدراسة وهي حي حطين والعقيق والملقا والغدير والنفل والربيع والصحافة والياسمين ونصف حي العارض والقيروان، ومساحته تبلغ 106.588 كلم2 وتمثل 31.9 % من مساحة منطقة الدراسة. كما أن مساحة المنطقة السكنية التي تم تخطيطها 184.8كلم2، وهي تمثل نسبة 55.3% من إجمالي مساحة منطقة الدراسة البالغة 333.94 كلم2، كما أن اتجاه التوسع العمراني في منطقة الدراسة هو اتجاه الشمال. ونسبة 60% تقريبا من حي النرجس والعارض والقيروان ارض بيضاء لم يتم تخطيطها بعد.
5-4 التحليل المكاني
إن التقنيات الحديثة أثرت في تطور علم الخرائط بشكل واضح والتي تعني بتطوير دقة الخريطة ومدى الاعتماد عليها في ثقة كبيرة وتطوير شكلها بما يتلاءم وطبيعة موضوعها ومحتواها، وأيضا تطوير وسائل إنتاجها بما يضمن كفاية توزيعها ونشرها والاستفادة منها في كل الجهات المسئولة. وفي هذه الدراسة تم استخدام نظم المعلومات الجغرافية كأداة فعالة وقوية تم تخزين البيانات المكانية والمعلومات في نظام معلوماتي مكاني قابل للإضافة والتعديل وتم تخزينها على شكل قاعدة بيانات جغرافية في بيئة الـ (GIS) ، وإنتاج نفس البيانات على هيئة خرائط استخدمت في تحليل مخاطر التدفق المائي في شمال مدينة الرياض.
5-4-1 النمذجة المكانية
النموذج هو تمثيل بسيط للظاهرة أو النظام يوضح المراحل المختلفة لتطور الظاهرة وعلاقتها بالمتغيرات المكانية وغير المكانية التي تؤثر فيها وتتأثر بها وإعادة تصنيف تلك العلاقات ونتائجها (شرف – 2010 م ) . إن نظم المعلومات الجغرافية تهتم بمحاكاة الواقع المكاني وتمثيله بطرق ووسائل ومساقط متنوعة،. وهذه الوسائل والطرق للتمثيل تفعل عن طريق ما يسمى بالنماذج المكانية (Spatial Model).
والنموذج المكاني: تمثيل للواقع المكاني (الظواهر أو المعالم الجغرافية الحقيقة). ويشمل ذلك معلومات الظاهرة وعلاقتها المختلفة وكافة خصائصها الفيزيائية، وذلك لتسهيل فهم الصيغ المكانية وطرق معالجتها من اجل محاكاة واقع العالم الحقيقي من خلال هذا النموذج. وبهذا نخلص إلى أن النموذج المكاني يعد الحد الأدنى من المعلومات والطرق والصيغ الرياضية التي يمكن من خلالها تمثيل عالم الواقع ومحاكاته بعد معالجة هذه المعلومات المعالجة السليمة وإدخاله في الحاسب الآلي (القرني،1427هـ). لقد أصبحت النمذجة (Modeling) بنظم المعلومات الجغرافية أعظم نضجا خلال العقدين الماضيين، فبعد أن كانت يوما ذات أهداف فردية ووصفية، أصبحت الآن أكثر تعقيدا وتنظيما ومتعددة الأهداف. ويعد هذا نتيجة للتطوير المتزايد الذي يتمتع به مستخدمين نظم المعلومات الجغرافية.يظهر منمذجو (صناع النماذج) نظم المعلومات الجغرافية اليوم إدراكا متزايدا لقدرة البرامج على نمذجة مجموعة واسعة من مجالات التطبيق المتنوعة وحالات نمذجية مكانية معقدة. ومع الزيادة المطردة في السرعة الحاسوبية ، مع الزيادات الكبيرة في قدرات التخزين، يتوقع ان يزيد من استخدام نظم المعلومات الجغرافية كأداة للنمذجة بوتيرة أسرع من السابق (ديميرس، الغامدي،1431هـ). وفي هذه الدراسة تم عمل نمذجة اتجاه التدفق المائي ، التدفق المائي المتراكم ، المناطق المهددة بالسيول في شمال مدينة الرياض، ونمذجة السطوح (Surfaces) مثل الشبكة المثلثية غير المنتظمة (TIN) من خلال أدوات التحليل المكاني.
5-4-2 تحليل السطوح Surface Analysis
تنحدر المرتفعات في منطقة الدراسة متدرجة من جهة الغرب إلي جهة الشرق حتى حي العارض، ثم تبدأ في الارتفاع إلى حي النرجس ثم تبدأ في الانخفاض إلى مطار الملك خالد الدولي شرقا وهو اتجاه مياه السيول. كما أن المرتفعات تنحدر من منتصف حي العارض والقيروان متجهة نحو الشمال والجنوب وهذه هي أيضا اتجاهات السيول في حال سقوط الأمطار: ويتضح أن أعلى منسوب هو 783م ، ويتدرج اللون تبعا لتدرج الانخفاض في المنسوب، واقل منسوب هو 634م، كما يلاحظ أن منطقة المطار اخفض منطقة في منطقة الدراسة. والشكل رقم (9) يوضح تضاريس منطقة الدراسة في البعد الثالث وعليها شبكة الأودية.
شكل (9): صورة للقمر الصناعي (SPOT) للعام 2010 م، بدقة 5 متر في البعد الثلاثي مع شبكة الأودية.
5-4-3 شبكة المثلثات غير المتساوية (TIN) Triangulated Irregular Network
اعتمادا على ملفات نماذج البيانات النقطية Raster تم إنتاج نموذج البيانات الاتجاهية Vector تم إنشاء كل من نموذج شبكة المثلثات غير المتساوية (TIN) ونموذجي (DEM) Digital Elevation Model، حيث انه متاح في برمجيات نظم المعلومات الجغرافية إنشاء كل من نموذجي (DEM) ، (TIN) ، والتحويل بينهما. وبلأعتماد على خريطة نموذج شبكة المثلثات غير المتساوية تم تصنيف منطقة الدراسة إلى تسع فئات حسب قيم المناسيب وهي:
1- أراضي تتراوح مناسيبها بين 604 م إلى اقل من 624 م .
2- أراضي تتراوح مناسيبها بين 624 م إلى اقل من 644 م .
3- أراضي تتراوح مناسيبها بين 644 م إلى اقل من 664 م .
4- أراضي تتراوح مناسيبها بين 664 م إلى اقل من 683 م .
5- أراضي تتراوح مناسيبها بين 683 م إلى اقل من 703 م .
6- أراضي تتراوح مناسيبها بين 703 م إلى اقل من 723 م .
7- أراضي تتراوح مناسيبها بين 723 م إلى اقل من 743 م .
8- أراضي تتراوح مناسيبها بين 743 م إلى اقل من 763 م .
9- أراضي تتراوح مناسيبها بين 763 م إلى اقل من 783 م .
كما تبين أن أعلى منسوب هو 702م في حي القيروان واقل منسوب هو 634م في حي العقيق، والجدول (1) يوضح أعلى قيمة منسوب واقل قيمة لكل حي من أحياء منطقة الدراسة.
جدول (1) : مدى المناسيب في أحياء منطقة الدراسة.
الحي
|
اقل منسوب (م)
|
أعلى منسوب (م)
|
الفلاح
|
640
|
670
|
الوادي
|
653
|
693
|
النفل
|
651
|
678
|
الغدير
|
640
|
658
|
العقيق
|
634
|
658
|
حطين
|
637
|
694
|
جامعة الإمام محمد بن سعود
|
642
|
670
|
الندى
|
653
|
675
|
الربيع
|
646
|
685
|
الصحافة
|
646
|
680
|
الملقا
|
647
|
702
|
الياسمين
|
652
|
696
|
النرجس
|
646
|
700
|
العارض
|
649
|
695
|
القيروان
|
657
|
752
|
5-4-4 تحليل انحدار سطح الأرض (Slope Analysis)
وهو أحد المقاييس المستخدمة في تحليل الخريطة الكنتورية ويستخدم في قياس معدل التغير في مناسيب سطح الأرض على امتداد طولي محدد وبمعنى آخر قياس معدل التغير في مناسيب سطح الأرض بين كل خلية وأخرى في نموذج DEM أو بين رأس مثلث وآخر في نموذج TIN ويتم حسابه عن طريق تحديد زاوية الانحدار المحصورة بين المستوى الأفقي والمستوى المائل لسطح الأرض الذي يمكن تخيله على هيئة مثلث قائم الزاوية تمثل قاعدته المستوى الأفقي لسطح الأرض ويمثل وتره المستوى المائل لسطح الأرض ويمثل عموده المستوى الرأسي الذي يلتقيان عنده في نهاية المسافة المائلة المطلوب حساب الانحدار عليها وهو يعبر عن الفارق في المنسوب بين نقطه بداية المسافة ونهايتها ويتم حساب الانحدار على طول امتداد المسافة المائلة المحددة إما على هيئة زاوية بالدرجات بقياس الزاوية المحصورة بين المستوى الأفقي (المسافة الأفقية) والمستوى المائل لسطح الأرض، أو على هيئة نسبة مئوية بحساب النسبة المئوية بين المسافة الأفقية والفارق الرأسي في المنسوب. وكانت المحصلة النهائية لعملية تحليل انحدار سطح الأرض هي استخراج خريطتين جديدة لحساب درجة ونسبة الانحدار بين الخلايا في نموذج المناسيب الرقمي ( (DEM، و الخريطتين تحمل خلاياها قيم الانحدار بين كل خلية والخلية المجاورة لها، وتبين الخرائط أن أعلى نسبة للانحدار هي 38.75 % وأعلى زاوية للانحدار هي 21.18 درجة. وتعني نسبة الانحدار 38.75 % انه كلما قطعنا مسافة مائلة يبلغ منظورها الأفقي مائه متر كلما ارتفع منسوب سطح الأرض 38.75 مترا وكانت الزاوية بين المسافة المائلة ومنظورها الأفقي 21.18 درجة. وقد كانت أعلى نسب ودرجات الانحدار في جنوب غرب حي الوادي، وحي النرجس، والجنوب الغربي ومنتصف وشمال غرب حي القيروان، وبشكل متناثر في حي حطين والملقا. وبناء عليه فان الخلايا ذات أقل نسبة وزاوية للانحدار والتي تقترب قيمها من الصفر وتقع في مجاري الأودية ستكون هذه المناطق عرضة للسيول والفيضانات.
5-4-5 تحليل اتجاه الانحدار (Aspect Analysis)
وهي احد المقاييس الهامة الذي يستخدم في تحديد اتجاه أعلى معدل تغير في انحدار سطح الأرض (من أعلى إلى أسفل) بالنسبة لاتجاه الشمال، وتكون الخريطة المدخلة هي شبكة المناسيب (DEM) أو شبكة المناسيب المثلثية (TIN) ويتم حساب اتجاه الانحدار من خلية إلى أخرى في شبكة (DEM) أو من نقطة إلى أخرى في شبكة المثلثات (TIN) ، وتحمل الشبكة المخرجة قيما جديدة تعبر عن اتجاه انحدار سطح الأرض بالنسبة لاتجاه الشمال. فإذا كانت قيمة الخلية في الخريطة المخرجة تعادل 90 درجة فهذا يعني أن اتجاه أعلى معدل انحدار لسطح الأرض يكون جهة الشرق وبمعنى أخر فان خط السير لأسفل المنحدر سوف يكون في اتجاه الشرق. أما في حالة ما إذا كان سطح الأرض أفقيا وغير منحدر فلن يكون له اتجاه للانحدار وفي هذه الحالة تأخذ قيم الخلايا في شبكة الخريطة القيمة (-1). وكانت المحصلة النهائية لعملية تحليل انحدار سطح الأرض هي استخراج خريطة جديدة، والجدول رقم (2) يوضح لنا اتجاه الانحدار عند قيم خلايا الشبكة حيث انه في القيم من 0 إلى اقل من 22.5 يكون اتجاه الانحدار شمالا، ومن 22.5 إلى اقل من 67.5 يكون اتجاه الانحدار شمال شرق، وحسب الجدول فان معرفة اتجاه الانحدار سيوفر معلومات عن اتجاه اندفاع السيول، كما يوضح أيضا في الشكل رقم (10).
جدول رقم (2): اتجاه الانحدار بالنسبة لقيم الخلايا.
قيمة الخلية (درجة)
|
اتجاه الانحدار
|
-1
|
مستوية
|
0 – اقل من 22.5
|
شمال
|
22.5 - اقل من 67.5
|
شمال شرق
|
67.5 - اقل من 112.5
|
شرق
|
112.5 - اقل من 157.5
|
جنوب شرق
|
157.5 - اقل من 202.5
|
جنوب
|
202.5 - اقل من 247.5
|
جنوب غرب
|
247.5 - اقل من 292.5
|
غرب
|
292.5 - اقل من 337.5
|
شمال غرب
|
337.5 - 360
|
شمال
|
شكل (10): توزيع اتجاه الانحدار، وعليها طبقة حدود الأحياء في منطقة الدراسة.
5-4-6 تحليل اتجاه التدفق المائي
يعتمد تحليل اتجاه التدفق النائي السطحي على خريطة مناسيب سطح الأرض، حيث يتم إنتاج شبكة تأخذ كل خلية فيها قيمة الفارق في المنسوب بين الخلية باعتبارها الخلية المركز وثمانية خلايا مجاورة لها في نطاق 3 اسطر x 3 أعمدة، ثم يتم إنتاج شبكة تحدد داخل كل خليه قيمة الانحدار بين كل خلية والخلايا الثمانية المجاورة لها، ويتحدد اتجاه التدفق المائي بالاتجاه من الخلية المركز نحو الخلية التي تنخفض عنها وتحمل اكبر فارق في المنسوب بينها وبين الخلية المركز، ثم يتم تكرار حساب اتجاه التدفق لباقي خلايا الشبكة بالطريقة ذاتها. وتحمل خلايا شبكتها قيم تعبرعن اتجاه التدفق، قد اتفق على أن تكون قيم مضاعفات الرقم 2، فيأخذ الاتجاه الشرقي القيمة (1) التي تعادل (2^صفر)، والاتجاه الجنوبي الشرقي القيمة (2) التي تعادل (2^1)، والاتجاه الجنوبي القيمة (4) التي تعادل (2^2)، والاتجاه الجنوبي الغربي القيمة (8)، والاتجاه الغربي القيمة (16)، والاتجاه الشمالي الغربي (32)، والاتجاه الشمالي (64)، والاتجاه الشمالي الشرقي (128)، كما يوضح الشكل رقم (11)، وتكون المحصلة النهائية هي الخريطة المخرجة التي توضح اتجاه التدفق شكل رقم (12). وتعد خريطة اتجاه التدفق المائي السطحي المستخرجة هي الخريطة الأساس التي تستخدم في إنتاج خريطة التدفق المائي التراكمي.
شكل رقم (11) : القيم التعريفية لاتجاهات التدفق المائي السطحي.
شكل (12) : اتجاه التدفق المائي في منطقة الدراسة.
5-4-7 تحليل التدفق المائي التراكمي
يتحدد من خريطة اتجاه التدفق المائي السطحي اتجاه التدفق المائي من خلية إلى خلية أخرى مجاورة لها مباشرة، وفي حالة إذا ما اتفق اتجاه التدفق من الخلية الأولى إلى الخلية الثانية مع اتجاهه من الخلية الثانية إلى الخلية الثالثة فهذا يعني أن الخلية الثالثة سيصل إليها الماء الذي تدفق من الخلية الأولى إلى الثانية ثم أضيف إلى الماء المتدفق من الخلية الثانية إليها، وهذا يعني أن الخلية الثالثة ستستقبل كمية من المياه تراكمت من خليتين اعلي منها في الارتفاع، وهكذا في حالة ما تشابه اتجاه التدفق المائي في ثلاث خلايا متجاورة فهذا يعني أن الخلية الرابعة المتجه إليها التدفق ستستقبل كمية الماء المتدفق إليها من الخلايا الثلاثة المجاورة لها، (شرف،2008 م). وقد تم عمل تحليل التدفق المائي التراكمي وكانت المحصلة النهائية خريطة مخرجة أخذت قيم خلايا شبكتها عدد الخلايا التي تصب في كل منها، شكل رقم (13)، وكان هناك خلية واحدة يصب فيها 3450 خلية وهذا كان أعلى رقم.
شكل (12) : التدفق المائي التراكمي في منطقة الدراسة.
5-4-8 تحليل تطابق الخرائط (Maps Overlay)
وهي عملية هامة من عمليات المقارنة الخرائطية (Map Comparison) التي يستفاد منها في دراسة العلاقات المكانية بين الظاهرات، وهي نقطة البداية التي تنطلق منها عمليات تحليل البيانات بواسطة نظم المعلومات الجغرافية. ويعني تطابق الخرائط تجميع بيانات من خريطتين أو أكثر لإنتاج بيانات جديدة أو خريطة جديدة تكون محصلة عملية التطابق الدالة على مدى تداخل أو تقاطع الظاهرات، واتجاهات التغير المكاني للظاهرات واستبدال مواقعها، مما يسهل فهم العوامل المؤثرة في توزيع الظاهرات وتغييرها المكاني على حساب ظاهرات أخرى، أو مدى استقلالها عنها، ومدى تطور توزيع الظاهرة عبر الزمن، (شرف، 2008م). تعد القدرة التحليلية الفائقة إحدى أهم مميزات نظم المعلومات الجغرافية الالكترونية، والتحليل المكاني (Spatial Analysis) عملية تمثيل واختيار واختبار وتفسير لنتائج النماذج المكانية. وهنا تم استخدام كافة البيانات والمعلومات التي في بيئة نظم المعلومات الجغرافية لتحليل السيول في شمال مدينة الرياض، فتم ربط البيانات ذات العلاقة مع بعضها لغرض التحليل والتوصل إلى مواقع مخاطر التدفق المائي في شمال مدينة الرياض. ومن ثم تم تحويل البيانات المتوفرة إلى خرائط لسهولة قراءتها والاستفادة منها.
وقد تم عمل تطابق ظاهرة مساحية مع ظاهرة مساحية Polygon -In-Polygon من خلال تطابق الخرائط بطريقة التقاطع Intersect وتستخدم هذه الطريقة بهدف عمل التطابق في المواقع التي تتقابل فيها عناصر الخريطة المدخلة مع عناصر الخريطة المنطبعة فقط، أو المواقع التي يتواجد فيها كل من عناصر الخريطة المدخلة وعناصر الخريطة المنطبعة فقط، وفي هذه الحالة سوف تشتمل الخريطة المخرجة على العناصر المشتركة في مساحة واحدة بين الخريطتين، اما المساحات التي لا يتقابل فيها العنصرين في مساحة واحدة فلا تشتمل عليها الخريطة المخرجة. تم هنا عمل التطابق بين خريطتين الأولى خريطة أحواض التصريف المائي التي تحتوي على الظواهر المساحية والثانية خريطة المنطقة السكنية التي تحتوي على الظواهر المساحية، وكان الهدف من ذلك تحديد المنطقة السكنية التي تقع داخل أحواض التصريف المائي. شكل رقم (14) والجدول رقم (3) يبين مساحة المنطقة السكنية في أحواض التصريف المائي.
شكل (14) : احواض التصريف المائي مع المنطقة السكنية.
جدول (3) : مساحة المنطقة السكنية وأطوال الطرق في أحواض التصريف المائي.
حوض التصريف
|
مساحة حوض التصريف (كلم2)
|
مساحة المنطقة السكنية (كلم2)
|
أطوال شبكة الطرق (كلم)
|
1
|
106.6
|
99.2
|
314.3
|
2
|
43.7
|
25.7
|
165.1
|
3
|
50.7
|
4.8
|
119.4
|
4
|
99.6
|
4.1
|
260.4
|
وهذا يعني أن أكثر الأحياء عرضه لمخاطر السيول في حال سقوط الأمطار حسب كثافة الأودية هو حي الملقا ثم النرجس ثم القيروان ثم حطين ثم العقيق ثم العارض ثم الفلاح ثم الغدير ثم الصحافة ثم الياسمين ثم الوادي ثم الربيع ثم النفل ثم الندى. كما هو موضح في الجدول (4).
جدول (4) : كثافة الأودية في كل حي.
الحي
|
طول الأودية في الحي (كلم)
|
مساحة الحي (كلم2)
|
كثافة الأودية في الحي (كلم/ كلم2)
|
جامعة الإمام
|
0
|
4.106
|
0
|
الندى
|
1.79
|
4.023
|
0.445
|
النفل
|
1.92
|
4.025
|
0.477
|
الربيع
|
3.4
|
5.658
|
0.601
|
الوادي
|
2.6
|
3.945
|
0.659
|
الياسمين
|
9.03
|
12.76
|
0.708
|
الصحافة
|
7.468
|
7.895
|
0.946
|
الغدير
|
4.46
|
4.633
|
0.963
|
الفلاح
|
5.645
|
3.945
|
1.431
|
العارض
|
138.8
|
86.36
|
1.608
|
العقيق
|
14.58
|
7.94
|
1.837
|
حطين
|
28.64
|
15.17
|
1.888
|
القيروان
|
238.2
|
96.9
|
2.459
|
النرجس
|
138.2
|
54.86
|
2.52
|
الملقا
|
69.03
|
21.72
|
3.178
|
5-4-9 تحليل إنتاج الحرم Buffering
وتعني هذه العملية إنشاء نطاق له اتساع ثابت حول نقطة أو خط أو مساحة في خريطة واحدة، وتكون المحصلة إنشاء خريطة جديدة تحتوي على الظاهرة والحرم الذي يحيط بها. وقد تم تحديد نطاق حول شبكة التصريف المائي التي تقع في المنطقة السكنية بمسافة 200م شكل رقم (15) ، أما شبكة التصريف المائي التي لا تتقابل مع المنطقة السكنية فتم استبعادها. لتحديد المناطق السكنية في كل حي المهددة بمخاطر السيول. فتبين أن مساحة المناطق السكنية التي تقع في مجاري الأودية وهي مهددة بمخاطر السيول والفيضانات تمثل 80.96% في حي الملقا، و59.95% في حي العقيق، و 56.70% في حي حطين، و 50،54% في حي الفلاح، و37،58% في النرجس، و35.89% الغدير، 34.38% في حي الصحافة، و32.99% في حي الياسمين، و 31.02% في حي الوادي، و26.26% في حي الربيع، و 23.94% في حي القيروان، و 22.65% في حي العارض، و 17.94% في حي الندى، و 17.59% في حي النفل، جدول (5). ويلاحظ تغير ترتيب الاحياء في هذا التحليل عن التحليل السابق بسبب استبعاد شبكة التصريف المائي التي لا تتقابل مع المنطقة السكنية، والذي من الضروري إعطاء هذه المواقع أولوية في تنفيذ مشاريع الصرف الصحي وتصريف مياه السيول.
شكل (15) : المناطق السكنية التي في مجاري الاودية.
جدول (5): مساحة ونسبة المنطقة المهددة بالسيول، مرتبة حسب نسبة مساحة المنطقة المهددة.
الترتيب
|
الحي
|
مساحة المنطقة المهددة بالسيول (كلم2)
|
مساحة الحي (كلم2)
|
% المنطقة المهددة بالسيول للحي
|
1
|
جامعة الإمام محمد بن سعود
|
0
|
4.106
|
0
|
2
|
النفل
|
0.708
|
4.025
|
17.59
|
3
|
الندى
|
0.722
|
4.023
|
17.94
|
4
|
العارض
|
19.56
|
86.36
|
22.65
|
5
|
القيروان
|
23.2
|
96.9
|
23.94
|
6
|
الربيع
|
1.486
|
5.658
|
26.26
|
7
|
الوادي
|
1.224
|
3.945
|
31.02
|
8
|
الياسمين
|
4.209
|
12.76
|
32.99
|
9
|
الصحافة
|
2.714
|
7.895
|
34.38
|
10
|
الغدير
|
1.663
|
4.633
|
35.89
|
11
|
النرجس
|
20.62
|
54.86
|
37.58
|
12
|
الفلاح
|
1.994
|
3.945
|
50.54
|
13
|
حطين
|
8.599
|
15.17
|
56.7
|
14
|
العقيق
|
4.76
|
7.94
|
59.95
|
15
|
الملقا
|
17.58
|
21.72
|
80.96
|
ومن الجدول (5) تم تصميم خريطة تظليل مساحي للأحياء حسب نسبة مساحة المنطقة المهددة بمخاطر السيول شكل (16)، فإذا كانت نسبة المنطقة المهددة بالحي:
تتراوح بين 0-20% فالحي يتعرض للسيول بمستوى منخفض.
تتراوح بين 20.1-40% فالحي يتعرض للسيول بمستوى متوسط.
تتراوح بين 40.1-70% فالحي يتعرض للسيول بمستوى خطير.
تتراوح بين 70.1-100% فالحي يتعرض للسيول بمستوى خطير جدا.
شكل (16) نسبة مساحة المنطقة المهددة بمخاطر السيول.
ويتضح أيضا من تتبع الشكل (16) أن:
· حي الندى والنفل وجامعة الإمام محمد بن سعود تتعرض للسيول بمستوى منخفض.
· حي النرجس والعارض والقيروان والياسمين والصحافة والربيع والوادي والغدير تتعرض للسيول بمستوى متوسط.
· حي الفلاح والعقيق وحطين تتعرض للسيول بمستوى خطير.
· حي الملقا يتعرض للسيول بمستوى خطير جدا.
6- النتائج والتوصيات
6-1 النتائج:
1- تمثل منطقة الدراسة حوالي 9.3% من أحياء مدينة الرياض البالغة 162حي وهي: القيروان، النرجس، العارض، الندى، العقيق، حطين، الملقا، الوادي، النفل، الصحافة، الغدير، حي الربيع، حي الياسمين، الفلاح، جامعة الإمام محمد بن سعود الإسلامية. وتبلغ مساحة شمالي مدينة الرياض 333.94 كلم2، وهي تمثل 14% من مساحة مدينة الرياض.
2- وجد أن شبكة التصريف المائي تغطي بشكل مكثف حي القيروان والنرجس والملقا وحطين والعقيق حيث تراوحت كثافة الأودية في هذه الأحياء بين 1837 و 3178 (كلم/ كلم2) وبالتالي هذه الأحياء الأكثر عرضة للسيول. و نجد أن شبكة التصريف المائي تغطي بشكل متوسط الكثافة حي الفلاح والغدير والصحافة والعارض حيث تراوحت كثافة الأودية في هذه الأحياء بين 0946 و 1608 (كلم/ كلم2). كما أن شبكة التصريف المائي تغطي بشكل منخفض الكثافة حي الوادي والنفل وجامعة الإمام محمد بن سعود والندى والربيع والياسمين حيث تراوحت كثافة الأودية في هذه الأحياء بين 0445 و 0708 (كلم/ كلم2).
3- اتضح أن شبكة التصريف المائي تغطي بشكل مكثف حي القيروان والنرجس والملقا وحطين والعقيق حيث تراوحت كثافة الأودية في هذه الأحياء بين 1837 و 3178 (كلم/ كلم2) وبالتالي هذه الأحياء الأكثر عرضة للسيول.
4- تغطي منطقة الدراسة أربع أحواض تصريف مائية، يغطي الأول معظم أحياء منطقة الدراسة وهي حي حطين والعقيق والملقا والغدير والنفل والربيع والصحافة والياسمين ونصف حي العارض والقيروان. ومساحته تبلغ 106.588 كلم2 وتمثل 31.9 % من مساحة منطقة الدراسة.
5- كما أن مساحة المنطقة السكنية التي تم تخطيطها 184.8كلم2، وهي تمثل نسبة 55.3% من إجمالي مساحة منطقة الدراسة البالغة 333.94 كلم2، كما أن اتجاه التوسع العمراني في منطقة الدراسة هو اتجاه الشمال. ونسبة 60% تقريبا من حي النرجس والعارض والقيروان ارض بيضاء لم يتم تخطيطها بعد.
6- تضم منطقة الدراسة عدد من الطرق المهمة مثل طريق الملك فهد و طريق الدائري الشرقي وطريق صلبوخ الذي وطريق ويحد شمالي مدينة الرياض من الجنوب الطريق الدائري الشمالي ومن الشرق الطريق الدائري الشرقي ومطار الملك عبدالعزيز الدولي ومن الغرب طريق صلبوخ. ومجموع أطوال الطرق في منطقة الدراسة 724.7 كلم.
7- تبين من التحليل المكاني ان المرتفعات تنحدر متدرجة من جهة الغرب الى جهة الشرق حتى حي العارض ثم تبدأ في الارتفاع الى حي النرجس ثم تبدأ في الانخفاض الى مطار الملك خالد الدولي شرقا وهذا تهديدا للمطار والذي تبين انه مصب للحوض رقم (3). كما ان المرتفعات تنحدر من منتصف حي العارض والقيروان متجهة جهة الشمال والجنوب وهذه هي اتجاهات السيول في حال سقوط الامطار.
8- أعلى نسبة لإنحدار السطح في منطقة الدراسة هي 38.75% بزاوية إنحدار هي 21.18 درجة. وتعني نسبة الانحدار 38.75% انه كلما قطعنا مسافة مائله يبلغ منظورها الافقي مائة متر كلما ارتفع منسوب سطح الارض 38.75 متراً وكانت الزاوية بين المسافة المائلة ومنظورها الافقي 21.18 درجة. وكانت اعلى نسب ودرجات الانحدار في جنوب غرب حي الوادي وحي النرجس وشمال وشمال غرب وجنوب حي القيروان وكانت بشكل متناثر في حي حطين والملقا.
9- تبين ان الحوض رقم (1) يحتوي على اعلى مساحة للمنطقة السكنية حيث بلغت 99.2 كلم2 واكبر شبكة طرق حيث بلغت 314.3 كلم وهو من الرتبة الخامسة، يليه الحوض رقم (2) حيث بلغت مساحة المنطقة السكنية 25.57كلم2 وطول شبكة الطرق 165.1كلم. بينما كانت المنطقة السكنية في الحوض رقم (3) والحوض رقم (4) قليلة حيث بلغت 4.8 كلم2 و 4.1 كلم على التوالي.
10- ظهر من خلال الدراسة ان حي الملقا توجد به اعلى كثافة للاودية البالغة 3.18 كلم/ كلم2، ويلية حي النرجس 2.52 كلم/ كلم2 ثم حي القيروان 2.46 كلم/ كلم2.
11- تبين من خلال الدراسة ان هناك نمو عمراني في اتجاه الشمال من خلال المقارنة عبر فترات زمنية مختلفة. وعندما توسعت هذه الأحياء فإن الأودية تتوسط العمران مما يشكل خطراً عليها عندما تسقط الأمطار وتجري بها المياه.
12- اتضح أن حي الندى والنفل وجامعة الإمام محمد بن سعود تتعرض للسيول بمستوى منخفض. وحي النرجس والعارض والقيروان والياسمين والصحافة والربيع والوادي والغدير تتعرض للسيول بمستوى متوسط. وحي الفلاح والعقيق وحطين تتعرض للسيول بمستوى خطير. وحي الملقا يتعرض للسيول بمستوى خطير جدا. لذا فأن التقنيات الحديثة تلعب دورا حيويا في معالجة دراسات المخاطر الطبيعية وخصوصاً تدفق مياه السيول والفيضانات وبناء قواعد البيانات المكانية لعرضها وتحويلها وتحليلها مكانيا وإحصائيا ونمذجتها وإخراجها على شكل خرائط ببعدين او ثلاث أبعاد. وهذا سيساهم في التنبوء المبكر للمخاطر ويدعم التخطيط السليم واتخاذ القرار.
6-2 التوصيات:
توصي هذه الدراسة بما يلي :
1- العمل على تفعيل دور نظم المعلومات الجغرافية والاستشعار عن بعد في دراسات السيول والفيضانات لما تقدمة من إمكانيات متعددة تتمثل في قدرتها على التكامل مع بعض، وهذا سيساهم في التنبوء المبكر للمخاطر ويدعم التخطيط السليم والمساعدة على الوصول إلى أفضل القرارات.
2- إعطاء حي الملقا أهمية عاليه حيث أن شبكة التصريف المائي (الأودية) تغطية بشكل مكثف فبلغت كثافة الأودية في هذه الحي 3178 (كلم/ كلم2) وبالتالي هو يتعرض للسيول بمستوى خطير جدا.
3- اعطاء الحوض رقم (1) اعتبار واهمية حيت انه يضم معضم الاحياء وهي حي الملقا وحطين والعقيق والغدير والنفل والربيع والصحافة والياسمين ونصف حي العارض والقيروان. أولوية في توفير خدمات الصرف الصحي و تصريف مياه السيول. و المواقع التي تم تحديدها كمواقع مهددة بالسيول والفيضانات.
4- ضرورة اعتماد معايير ثابتة لدى الامانات، اثناء اختيار الاحياء التي تعطي أولوية في توفير خدمات الصرف الصحي و تصريف مياه السيول التي تعتمد على مستوى تعرض الحي لمخاطر السيول. فيعطى حي الملقا الذي يتعرض للسيول بمستوى خطير جدا أولوية. يليه حي الفلاح والعقيق وحطين التي تتعرض للسيول بمستوى خطير. يليه حي النرجس والعارض والقيروان والياسمين والصحافة والربيع والوادي والغدير التي تتعرض للسيول بمستوى متوسط. ثم حي الندى والنفل وجامعة الإمام محمد بن سعود التي تتعرض للسيول بمستوى منخفض.
5- تنفيذ مجاري او عبارات صندوقية لتصريف مياه الأمطار والسيول في الأحياء المكتظة بالعمران والسكان. وتحذير السكان من أخطار السيول وأماكن الخطر، وإرشادهم إلى الأماكن الآمنة.
6- ضرورة التنسيق بين أمانة منطقة الرياض ومطوري العقارات عند تطوير المخططات الجديدة، لدراسة تنفيذ حلول لتصريف مياه الأمطار والسيول.
7- الأخذ في الاعتبار كميات السيول ومساراتها عند وضع مشاريع كالطرق والأنفاق والجسور مع مراعاة مستوى الطرق حتى لا تشكل حاجزا للسيول.
8- إجراء دراسات تفصيلية لتصريف المياه الناجمة عن السيول في احواض التصريف المائي التي (Catchnent Aeea ) تغطي الأحياء التالية : (العارض، القيروان الياسمين، الصحافة،الربيع، الغدير، العقيق، الملقا، حطين) والتي تمتاز بكثافة الأودية، وبسرعة نموها العمراني.
9- توصي الدراسة المسؤولين في الأمانات باستقطاب الباحثين، لإجراء دراسات مماثلة لمناطق أخرى في مدينة الرياض وبقية مدن المملكة العربية السعودية. وبالتالي الوصول إلى تحديد دقيق للأودية والشعاب والمساحات والطرق ومستويات الخطورة للمواقع المهددة بمخاطر السيول.
10- استخدام منهج الدراسة في تحليل وتحديد المواقع المهددة بمخاطر السيول والفيضانات في مدن أخرى بالمملكة العربية السعودية بهدف التقليل من أثار مخاطر السيول.
المراجع
المراجع العربية
1. الأحيدب ، ابراهيم بن سليمان (2008م)، جغرافية المخاطر، وتطبيق اسلوب تقنية نظم المعلومات الجغرافية ( GIS)، والاستشعار عن بعد، مكتبة الملك فهد الوطنية، الرياض.
2. ابو راضي، فتحي عبدالعزيز (2003م)، الاستشعار عن بعد اسس وتطبيقات، دار المعرفة الجامعية. الإسكندرية.
3. الدويكات ، قاسم، (2000م) انظمة المعلومات الجغرافية، الطبعة الاولى، عمان، الاردن.
4. القرني، عبدالله بن محمد (1427هـ)، نظم المعلومات الجغرافية المبادئ الأساسية والمفاهيم التشغيلية مواصفات ومقاييس وتصميم وتحليل مكاني. مكتبة الملك فهد الوطنية، الرياض.
5. الجعيدي، فرحان (2008) الخصائص الهيدروموفومترية وخصائص السيول في أحواض السدود المقترحة على أودية علية في محافظة الخرج، الجمعية الجغرافية السعودية، قسم الجغرافيا، جامعة الملك سعود، الرياض.
6. الجعيدي، فرحان (2007) مراقبة التغير في إتجاهات مجاري الأودية في سهل الخرج بإستخدام بيانات الإستشعار عن بعد ونظم المعلومات الجغرافية خلال الفترة من عام 1950-2006م، مجلة دراسات الخليج والجزيرة العربية، عدد127، الكويت.
7. العنقري، خالد بن محمد (1407هـ) الاستشعار عن بعد وتطبيقاته في الدراسات المكانية، دار المريخ للنشر، الرياض.
8. ديميرس، مايكل ترجمة الغامدي، علي معاضه، (1431هـ)، النمذجة الخلوية في نظم المعلومات الجغرافية. جامعة الملك سعود، الرياض.
9. زرقطة ، هيثم يوسف، (2007م) ، نظم المعلومات الجغرافية الدليل العملي الكامل لنظام Arc View، شعاع للنشر والعلوم، حلب، سوريه.
10. سلمى ، ناصر بن محمد ، (1429هـ)، مدخل الى علم الخرائط ونظم المعلومات الجغرافية، الطبعة الثانية، مكتبة الملك فهد، الرياض.
11. شرف ، محمد ابراهيم (2010م)، التحليل المكاني باستخدام نظم المعلومات الجغرافية. دار المعرفة الجامعية، الاسكندرية.
12. شرف ، محمد ابراهيم (2010م)، نظم المعومات الجغرافية اسس وتدريبات، دار المعرفة الجامعية، الاسكندرية.
13. شرف ، محمد ابراهيم (2008م)، جغرافية المناخ التطبيقي، دار المعرفة الجامعية، الاسكندرية.
14. شوقي، شرين و أخرون (2007م) ، دراسة لتقييم مخاطر الفيضانات العالية لنهر النيل باستخدام نظم المعلومات الجغرافية، الملتقى الوطني الثاني لانظمة المعلومات الجغرافية في المملكة العربية السعودية – الخبر.
15. عزيز ، محمد الخزامي ، (2004) ، نظم المعلومات الجغرافية اساسيات و تطبيقات للجغرافيين، الطبعة الثالثة، منشأت المعارف، الإسكندرية.
16. محسوب، محمد صبري و ارياب، محمد ابراهيم، (2000م)، الأخطار والكوارث الطبيعية الحدث والمواجهة معالجة جغرافية.
المراجع الأجنبية
1. C.A. Brebbia، P.Pascolo، (2000)،Management Information Systems 2000 : GIS and Remote Sensing (Management Information Systems).
2. Emil، J and Peet، R (1989) Resource Management and Natural Hazards in Peet، R and Thrift، N (eds) New Models in Geography. Vo1I،pp49-76.
3. Jensen، John R.، 2007، Remote Sensing of the Environment: An Earth Resource Perspective، 2nd Ed.، Upper Saddle River، NJ: Prentice Hall، 592 pages.
4. Mark Birkin، Graham، (1996) Intelligent GIS: Location Decisions and Strategic Planning.
5. UNEP (United Nation Environmental Program)، 2000، Project GNV011:
6. ing GIS/Remote Sensing for the sustainable use of natural resources، Water sharing in the Nile Valley، A report by Diana Karyabwite.
7. Yakoub، N.، and El-Kady، M.، 1998، Using GIS for planning and water management of southern Egypt development project، Proceedings of the ESRI User Conference، San Diego، USA،
8. Zeiler، M. (1999). Modeling Our World: The ESRI Guide to Geodatabase Design. Redlands، CA: ESRI Press.
الجمعية الجغرافية السعودية
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق