پژوهشهای ژئومورفولوژی کمّی

پژوهشهای ژئومورفولوژی کمّی

بررسی و پهنه بندی خطر سیلاب حوضه‌های آبریز شهری با استفاده از مدل‌های فازی ویکور و روش خطی وزنی (مطالعه موردی: حوضه آبریز ایذه- خوزستان)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 استادیار گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده برنامه ریزی و علوم محیطی، دانشگاه تبریز.
2 دانشیار بخش جغرافیا، دانشکده اقتصاد، مدیریت و علوم اجتماعی، دانشگاه شیراز.
3 دانشجوی دکتری ژئومورفولوژی، دانشکده برنامه ریزی و علوم محیطی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.
4 دانشجوی کارشناسی ارشد جغرافیا و برنامه ریزی شهری، دانشگاه تهران، تهران.
10.22034/gmpj.2024.452640.1499
چکیده
وقوع سیلاب یکی از فاجعه‌بارترین بلایای طبیعی است که از لحاظ تلفات جانی و مالی مقام اول را در میان دیگر حوادث طبیعی دارا است. پهنه‌بندی و پیش‌بینی سیلاب می‌تواند یکی از مؤثرترین روش‌های غیر سازه‌ای در مدیریت سیلاب جهت کاهش خطرات و خسارات ناشی از آن باشد. هدف از این پژوهش پهنه‌بندی و مقایسه خطر وقوع سیلاب در حوضه آبریز شهر ایذه با استفاده از مدل‌های تصمیم‌گیری چند معیاره MCDM) ( می‌باشد. ابتدا بر اساس عوامل موثر در وقوع سیلاب که شامل: بارش، ، شیب، جهت شیب، سازند های زمین شناسی، فاصله از آبراهه، کاربری اراضی و ارتفاع می‌باشند در محیط ARC MAP پردازش و رقومی سازی شدند. سپس این پارامترهای طبقه بندی شده و با استفاده از روش وزن دهی سلسله مراتبی (AHP) لایه‌ها به صورت دو به دو توسط نرم افزار Expert Choice وزن‌دهی شدند. در مرحله بعد داده‌های مد نظر به نرم افزار Idrisi منتقل شدند پس از تغییر فرمت آن‌ها و استاندارد سازی آن‌ها بر اساس توابع فازی وارد مدل‌های فازی شدند؛ و در نهایت نقشه‌های پهنه‌بندی خطر سیلاب در محدوده حوضه آبریزشهر ایذه با دو روش ویکور و روش خطی وزنی تهیه گردید. نتایج بدست آمده نشان می دهد که عامل بارش، ارتفاع و شیب بیشترین تاثیر را بر ایجاد سیل در حوضه مورد مطالعه دارند و مناطق شرق و جنوب شرق بیشترین پتانسیل سیل خیزی را دارا هستند، همچنین بر اساس مدل‌های VEKOR و WLCبه ترتیب 16 و 80/13درصد از منطقه در طبقه با خطر بسیار بالا قرار دارد.لذا انجام اقدامات حفاظتی و آبخیزداری در حوضه آبریز ایذه در جهت کاهش خسارت سیلاب و مدیریت بهینه آن ضروری است
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Assessment and mapping of urban watershed flood by using fuzzy VIKOR and weighted linear combine models (Case study: Catchment Izeh- Khuzestan)

نویسندگان English

Asadollah Hejazi 1
saeed negahban 2
Masumeh mousavi 3
mohammadhadi Aminzadeh 4
1 university of tabriz
2 shiraz university
3 phd student tabriz
4 department of geography, university of Tehran.
چکیده English

Introduction

Floods are among the natural disasters that, according to the United Nations Development Program's global report on the risk of natural disasters, floods along with earthquakes and droughts have the highest rank in terms of financial and human losses (Beheshti et al., 2018: 22). Inappropriate human interference in ecosystems, uncontrolled exploitation of forests and excessive livestock grazing are among the most important factors that aggravate floods, which reduce the storage capacity of watercourses, and waste fertile soils, and as a result, increase surface runoff and the occurrence of floods. (Chitti, 1382: 39). The increasing trend of floods in the last five decades shows that the number of floods in the 80s has increased almost 10 times compared to the 40s, and in other words, it has increased by 90% (Abdi, 2015: 20). Flooding in urban basins occurs at a high speed on flat and impermeable surfaces that have been created by man-made drainage systems. According to this factor, the urban state of finding natural areas causes an increase in the volume and intensity of runoff and the occurrence of floods in the downstream areas (Broumand Nesab, 2011: 2). One of the basic steps to reduce the harmful effects caused by floods is to know the flood-prone areas and classify these areas in terms of flood risk (Petial, 2008: 8) so that based on the results, it is possible to make decisions regarding the use of land and different land uses, including The future optimal development of cities and villages, service and production agriculture, made a decision. The catchment area of Izeh city due to its location on a mountainous plain is one of the areas at high risk of flooding, which causes great damage to this city and its surrounding areas every year. Flood risk potential and its zoning using multi-criteria models and geographic information system



Materials and methods

The required data were collected in a library manner and the data analysis will be in the scale of the studied area in a comparative manner. The materials used in this research include the criteria of distance from waterway lines, slope, direction of slope, formation. , the shape of the basin, precipitation, land use, which were used to determine the vulnerable area against the risk of flood. Each of these criteria has its own characteristics and applications, which were extracted from the following data: 1- Land use map of the region 2- Topographical maps 1:50000 (Izeh, Kay Maghsoudi, Shahrak Shivand, Bagh Malik). 3- Geological maps (Mount Asmari, Taghdis, Kamestan with a scale of 1:100,000). 4- Map of digital model of elevation lines (DEM). 6- Rainfall data statistics (rain gauge stations: Izeh, Bagh Melek, Sosun, Dehdz, Barangard and Qala Tel, Water and Electricity Organization, 2014). - The map of the distance from the waterway lines. 7- Flood prone and problematic areas were controlled in the field, so that the accuracy of the action in prioritization and the conformity of the zoning results with the reality in the basin will be known more. Fuzzy standardization in Hydrasi software based on the degree of membership defined in the domain of fuzzy number and valued between (0 ≤ ud(x) ≤ 1), then weighted by the Analytical Hierarchy (AHP) method through Expert Choice software and Finally entered the model.



Discussion

In this research, seven effective layers in the occurrence of floods including: rainfall, slope, slope direction, land use, distance from waterways, geological formations and height were prepared and classified using the weighting method of Analytical Hierarchy Method (AHP). Expert Choice software (Table 1) in this method, after forming a pairwise comparison matrix related to each risk, in order to determine the importance of the relative weight, we transferred them to the Expert Choice environment. The most weight is assigned to the layer that plays a greater role in the occurrence of each. In this next step, a 7x7 matrix was created to compare, and different criteria were compared two by two, and the resulting values were assigned based on the hourly sieve.



Based on Thomas L. Sati’s method to calculate the values and the special vector of the columns they are added together and each cell is divided by the sum of the corresponding column and normalized. Then, the average of the normalized table rows is calculated as the final weight. The resulting number for the compatibility index (CR) in the resulting matrix is equal to 0.07, which indicates an acceptable level of the weighting results, which is shown in the form of a diagram (Figure 1). Among the parameters It has been concluded that the most important factor in the flooding of this region is primarily the rainfall. Sudden torrential rains in the winter and spring seasons cause flooding in this region. The presence of steep slopes in the high mountain heights leads the runoff to the plain. On the other hand, this basin is a closed basin, and all the water flows into the basin to two lakes (Miangaran and Bandan). When heavy rains occur, the lakes overflow and the city is threatened by floods from the north and southeast.



Conclusion

The analysis of the Silber risk zoning map according to the WLC model shows that the main areas at risk are in the east and south areas, 79.17 kilometers of the basin are at very high risk of flooding and 58.52 kilometers are at high risk. Also, the results Of . The Vicor model map shows that 91.79 km of the studied basin is at risk of high flood, which mostly includes the eastern and southwestern areas of the basin. One of the main reasons for flooding in these areas is more rainfall in mountainous areas, high slope, impermeable formations; The presence of valleys and the high density of waterways in these areas have caused a large amount of runoff to be directed to the west and central areas of the plain

کلیدواژه‌ها English

Flood zoning
Izeh watershed
VEKOR fuzzy model
WLC fuzzy model
Expert Choice
اصغری سراسکانرود، ص، پیروزی، ا، زینالی، ب، 1394، پهنه بندی خطر سیلاب در حوضه آبخیز آق لاقان چای با استفاده از مدل ویکور،پژوهش های ژئومورفولوژی کمی، سال چهارم، شماره3، صص.231-245
برومند نسب، س، 1381، هیدرولوژی رگبار در حوضه های شهری، چاپ اول دانشگاه شهید چمران اهواز، ص،105
بهشتی، م، فیض نیا، س، سلاجقه، ع، احمدی، ح، 1388، بررسی کارایی پهنه بنتی زمین لغزش فاکتور اطمینان: مطالعه موردی حوضه آبخیز معلم کلایه، جغرافیای طبیعی شماره 5، ص 2217علیزاده، امین،(1389) (اصول هیدرولوژی کاربری)، مشهد، دانشگاه امام رضا، چاپ بیست و نهم،
پورنبی درزی، س؛ وفاخواه، م؛ رجبی، م ر. 2021 پهنه بندی خطر سیل با استفاده از مدل هیدرولیکی HEC- RAS و Arc GIS (مطالعه موردی: حوزه آبخیز چشمه کیله شهرستان تنکابن، (مخاطرات محیط طبیعی)، 15-28، (28)،
تصویر ماهواره­ای محدوده مورد مطالعه از سنجنده+  Landsat7 ETM با مشخصات زیر:`1- سیستم مرجع: (REFERENCE_DATUM)2 "WGS84" :-سیستم تصویر: (MAP_PROJECTION ): "UTM"، شماره زون: 39 شمالی. 3- تاریخ تصویر برداری 2002
چیتی، م ح، 1382، سیل‌خیزی از دیدگاه بلایای طبیعی، مجموعه مقالات کنفرانس بین المللی بلایای طبیعی مناطق شهری،صص37-43،
رضائی م, م ح, رجبی, م, & موسوی, س م. (1403). پهنه‌بندی خطر وقوع سیلاب در حوضه آبریز رود زرد، با استفاده از مدل تحلیل چند معیاره‌ی ویکور. مخاطرات محیط طبیعی, (), 1-1. doi: 10.22111/jneh.2024.43735.1945
رضایی مقدم, م ح, & رحیم پور, ت. (1403). ارزیابی پتانسیل خطر وقوع سیلاب با استفاده از روش تحلیل آماری دو متغیره (مطالعه موردی: حوضه آبریز آجی چای). پژوهشهای ژئومورفولوژی کمّی, 12(4), -. doi: 10.22034/gmpj.2024.429929.1473
سازمان آب و برق استان خوزستان، 1390،  داده های هواشناسی (بارش)
سازمان جغرافیایی نیروهای مسلح،1390، نقشه های توپوگرافی 1:50000 شهر ایذه، سری k 753، برگ 59531 I. شهر باغ‌ملک، سری  k 753   برگ 5953 II. شهرک شیوند، سری k 753، برگ 6053 III.و کی مقصودی، سری k 753، برگ 6053 IV.
سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور، 1387، نقشه زمین شناسی 100000: 1 دهدز.
شرکت ملی نفت، 1345، نقشه زمین شناسی 100000: 1 کوه آسماری، و تاقدیس کمستان، سری W825، برگ E 20825.
صفاری، ا؛ ساسان پور، ف؛ موسی وند، ج،1390، ارزیابی آسیب‌پذیری مناطق شهری در برابر خطر سیل با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی و منطق فازی مطالعه موردی: منطقه 3 تهران، (تحقیقات کاربردی علوم جغرافیای)، شماره، 20، صص: 150-129،.
عابدینی، م؛ فعال نذیری، م؛  پیروزی، ا.1401. ارزیابی و پهنه‌بندی خطر سیلاب با استفاده از تکنیک چند معیاره‌ آراس و هیدروگراف واحد (مطالعه‌ی موردی:حوضه بالادست ایستگاه هیدرومتری پل سلطان مشکین‌شهر) مخاطرات محیط طبیعی
عبدی، پ ، 1385،  بررسی پتانسیل سیل خیزی حوضه زنجان رود با روش scs و سیستم اطلاعات جغرافیایی، مجله ملی، آبیاری، و زهکشی، ص: 20
عطایی، م،  1389،  تصمیم گیری چند معیاره، چاپ اول، انتشارات دانشگاه صنعتی شاهرود، ص92-87.
علیزاده، ا، 1389،  اصول هیدرولوژی کاربری، دانشگاه امام رضا، چاپ بیست و نهم، ص: 840
قنواتی، ع، کرم، ا، علیخانی، م، 1390، کارایی روش سلسله مراتبی در مطالعات سیل خیزی، جغرافیا، سال نهم، شماره31، ص 262
قهرودی تالی م, ثروتی م, صرافی ، م, پورموسوی س م, درفشی، خ 1391،  ارزیابی آسیب‌پذیری ناشی از سیلاب در شهر تهران ،مجله امداد و نجات, دوره4 , شماره 3; از صص 79 -92 .
کرم، ا، 1383، کاربر مدل ترکیب خطی وزین (wlc)در پهنه بندی پتانسیل وقوع زمین لغزش (مطالعه موردی منطقه سرخون در چهارمحال بختیاری)، جغرافیا و توسعه، ص 137. 339
موسوی، س م، نگهبان، س، رخشانی مقدم، ح، حسین زاده، س م، (1395)،ارزیابی و پهنه‌بندی خطر سیل‌خیزی با استفاده از منطق فازی TOPSIS درمحیط GIS (، مطالعه موردی: حوضه‌ی آبخیز شهر باغملک، مخاطرات محیط طبیعی، .دوره 5 شماره 10،  doi: 10.22111/jneh.2017.2960
موسوی، م،، 1392، تحلیل فضایی مخاطرات ژئومورفولوژیکی در توسعه فیزیکی حوضه­ی آبخیز شهر ایذه با بهره‌مندی از مدل‌های چند معیاره­ (MCDM)، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، دانشکده علوم انسانی.
نجفی، ا، کریمی کردابادی،م. (1399). ارزیابی و پهنه‌بندی خطر سیلاب با استفاده از مدل ترکیبی AHP-FUZZY با تأکید بر امنیت شهری (مطالعه موردی: منطقه یک کلان‌شهر تهران). جغرافیا و مخاطرات محیطی, 9(2), 43-60. doi: 10.22067/geo.v9i2.86110
Brahma, A.k, Mitra, D.K., (2019). Fuzzy AHP and Fuzzy VIKOR Approach modelling for flood control project selection. International Journal of Applied Engineering Research, 14 (17), 3579-35889.
Brahma, A.k. (2018). A Look on Some Applications of Fuzzy VIKOR and Fuzzy AHP Methods on Flood Risk, International Journal of Applied Engineering Research, 13 (18), 13689-13696.
Chen. J, Shufang. Z, Huimin. W, (2011)Risk Analysis of flood Disaster Based on Fuzzy Clustering Method, Energy proceeded, Volume5: pp. 1915-1919,
Cherqui,F. Belmeziti,  A, , Granger, D, , Sourdril,A,  Gauffre  P, (2015)Assessing urban potential flooding risk and identifying effective risk-reduction measures,  Environment, Volume 514, Pages 418-425
Gyumin. L, Kyung Soo. J, EunSung. Ch.(2014), Robust spatial flood vulnerability assessment for Han River using fuzzy TOPSIS with α-cut level set, Expert Systems with Applications, Volume 41, Issue 2, 1 February 2014, Pages 644-654
https://www.isna.ir
Jemai. S, Belkendil. A, Ayadi.A, Kallel.A,  2024, Assessment of flood risk using Hierarchical Analysis Process method and Remote Sensing systems through arid catchment in southeastern Tunisia, Journal of Arid Environments, Volume 222, June 2024, 105150
Kyung-Soo J, Eun-Sung Ch., Young-Gyu Kim, Yeonjoo. K) 2013(A fuzzy multi-criteria approach to flood risk vulnerability in South Korea by considering climate change, Expert Systems with Applications, Volume 40, Issue 4,March, 2013 Pp. 1003-1013
Minglei.  R, Bende. W, Qiuhua. L, Guangtao. F (2010) Classified real-time flood forecasting by coupling fuzzy clustering and neural network , International Journal of Sediment Research, Volume Issue 2, June 2010, Pp. 134-148
Patial, J.P, Savangi, A, Singh, O.P, Singh, A.K, Ahmad, T (2008) :"Development of a GIS Interface for estimation of Runoff from Watersheds" Water Resources Management, 22, 221, 1239.
Portugués-Mollá. X, Bonache-Felici, J.F, Mateu-Bellés, J, Marco-Segura B (2016).A GIS-Based Model for the analysis of an urban flash flood and its hydro-geomorphic response. The Valencia event of 1957, Journal of Hydrology, Volume 541, Part A, October 2016, Pages 582-596
Ronald Eastman. J, (2003), IDRISI Kilimanjaro Guide to GIs and Image Processing, Clark University
Tul Kobra Nahin, K., Binte Islam,S. , Hossain, I,  (2023)Flood vulnerability assessment in the Jamuna river floodplain using multi-criteria decision analysis: A case study in Jamalpur district, Bangladesh, journal of Heliyon,16 March 2023... Volume 9, Issue 3, , e14520, https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e14520
Zhu, S, Li, D, Huang, G, Chhipi-Shrestha, G, Nahiduzzaman, K.M, Hewage, K, Sadiq, R, (2020). Enhancing urban flood resilience: a holistic framework incorporating historicworst flood to Yangtze River Delta, China, International Journal of Disaster Risk Reduction, 61,102355,1-52