تقييم مخاطر الانهيارات الطينية تحت سيناريوهات مطر محددة اعتمادًا على نهج هجين يجمع CNN-TRIGRS والمصفوفة: دراسة حالة لبلدة مِيشان، مقاطعة تشجيانغ، الصين

لماذا تهم التلال المنزلاقات في الحياة اليومية

قد تبدو الانهيارات الأرضية ككوارث جبلية نادرة، لكن في العديد من البلدات التلية فهي تهدد المساكن والطرق وخطوط الكهرباء في كل موسم ممطر. في بلدة ميشان بشرق الصين، تعمل الأعاصير المتكررة وفترات الرطوبة الطويلة على تشبع المنحدرات فوق التجمعات السكنية بشكل منتظم. تستعرض هذه الدراسة طريقة جديدة لتحديد أجزاء التضاريس الأكثر احتمالًا للانهيار تحت أنواع مختلفة من الأمطار، مما يوفر للمخططين المحليين والسكان إرشادًا أوضح حول أماكن الخطر الأعلى وتوقيته المحتمل.

بلدة تقع بين تلال شديدة الانحدار وأمطار غزيرة

تقع بلدة ميشان في منطقة تلالية منخفضة حيث تتراوح الارتفاعات غالبًا بين 160 و250 مترًا. تتحلل طبقات من الصخور الضعيفة مثل الصخر الزيتي إلى تربة رخوة تستقر فوق صخور أساس أكثر صلابة وأقل نفاذية. عندما يتسرب ماء الأمطار إلى هذه التربة فإنه يمكن أن يبني ضغطًا على واجهة الاتصال مع الصخر الأساس، محولًا هذه الواجهة إلى سطح زلق. بالاشتراك مع الانحدارات الشديدة والمجاري التي تركز الجريان السطحي، يجعل هذا التركيب الجيولوجي المنطقة عرضة لانزلاقات ضحلة تقشط الطبقة العليا من التربة، وهو نمط أكدته 45 حالة انزلاق مسجلة متجمعة في التلال المحيطة.

دمج التعلم الذكي وفيزياء المنحدرات

لفهم أين من المرجح أن تبدأ الانهيارات، جمع الباحثون بين نوعين من الأدوات. أولًا، استخدموا شكلًا من أشكال الذكاء الاصطناعي يُعرف بالشبكة العصبية التفافية، التي تتعلم الأنماط مباشرة من البيانات بدلاً من الاعتماد على قواعد مختارة يدويًا. فحصت هذه الشبكة عشرة عوامل يمكن أن تؤثر في فشل المنحدر، بما في ذلك الارتفاع والانحدار ونوع الصخر والمسافة إلى الأنهار والطرق وتغطية الغطاء النباتي، ومنحت كل مربع أرض بمساحة 30×30 مترًا درجة قابلية للميل للانهيار. ثانيًا، استخدموا نموذجًا فيزيائيًا للمنحدر يحاكي كيفية تغلغل الأمطار في الأرض وتقليل هامش أمان التربة على المنحدر، معبرًا عنه بعامل الأمان. يتتبع هذا النموذج، المعروف باسم TRIGRS، كيف يمكن أن تدفع تغيرات ضغوط المياه أثناء العواصف المنحدر من حالة مستقرة إلى غير مستقرة.

اختبار أنواع عديدة من العواصف على نفس التلال

ركز الفريق على أربعة سيناريوهات مطر واقعية مستمدة من عقد من سجلات الطقس المحلية. تراوحت هذه السيناريوهات من عدة أيام من الأمطار المعتدلة المستمرة، إلى أمطار غزيرة وشديدة، وصولًا إلى هطولات قصيرة لكنها عنيفة. لكل سيناريو، قدّر نموذج TRIGRS مدى انتقال أجزاء كل منحدر إلى فئات استقرارية مختلفة، من مستقر جدًا إلى غير مستقر جدًا. أظهرت النتائج أن معظم المنطقة آمنة في الظروف الجافة، لكن الأمطار عالية الشدة، حتى على مدى بضع ساعات، توسع بشكل حاد المناطق الأكثر عدم استقرارًا، لا سيما على الانحدارات الشديدة القرب من حواف الأحواض وفي التلال الوسطى حيث تركزت الانهيارات السابقة. كما أن مدة الهطول مهمة، لكن تبيّن أن موجات الأمطار المكثفة فعّالة بشكل خاص في تقويض قوة المنحدر بسرعة.

شبكة واضحة لدمج المكان والزمان

استلزم تحويل كل هذه المعلومات إلى خرائط مخاطر عملية طريقة لدمج القابلية الطويلة الأمد لكل خلية شبكة مع استقرارها قصير الأمد تحت مطر محدد. بنى الباحثون مصفوفة قرار بسيطة تعبر عن تقاطع خمسة مستويات من القابلية مع خمسة مستويات من الاستقرار. تُسند إلى كل تشكيلة مستوى خطر، مرة أخرى في خمس درجات من منخفض جدًا إلى عالي جدًا. على سبيل المثال، تُعلم الخلية التي تجمع بين قابلية عالية وسلوك غير مستقر تحت عاصفة معينة بأنها خطر عالٍ أو عالٍ جدًا، بينما تبقى الخلية ذات القابلية المنخفضة والسلوك المستقر منخفضة الخطورة. تجعل هذه الجدولية القائمة على القواعد النتيجة المدمجة سهلة التفسير: تعكس كل فئة خطر كلًا من مدى ميل الأرض والاستجابة لنمط أمطار معين.

ماذا يعني هذا للسكان الذين يعيشون على منحدرات خطرة

عندما قارن الفريق خرائط المخاطر مع مواقع الانهيارات المعروفة، وقعت أكثر من 90 بالمئة من الانهيارات السابقة في مناطق الخطر العالي والعالي جدًا، ولم يحدث تقريبًا أي منها في مناطق الخطر المنخفض جدًا. يشير هذا التطابق القوي إلى أن النهج الهجين يمكن أن يحدد المناطق الخطرة بشكل موثوق حتى في غياب شبكات رصد مفصلة. وبينما لا يزال الأسلوب يعتمد على بيانات إدخال جيدة ولا يستطيع التقاط كل خاصية صغيرة في التضاريس، فإنه يقدم للسلطات المحلية وسيلة فعالة وشفافة للتخطيط لاستخدام الأراضي، وأولوية تفتيش المنحدرات، وتكييف الإنذارات المبكرة وفقًا لأنواع العواصف المحددة، مما يساعد مجتمعات مثل بلدة ميشان على العيش بأمان أكبر مع تلالها المحيطة.

الاستشهاد: Wang, Z., Wang, Z., Shi, F. et al. Assessment of landslide hazard under specific rainfall scenarios based on a hybrid CNN-TRIGRS and matrix approach: a case study of Meishan Town, Zhejiang Province, China. Sci Rep 16, 16200 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-46051-6

الكلمات المفتاحية: خطر الانهيار الأرضي, هطول الأمطار, استقرار المنحدر, الشبكات العصبية, رسم خرائط المخاطر