پژوهشهای ژئومورفولوژی کمّی

پژوهشهای ژئومورفولوژی کمّی

ارزیابی و پهنه‌بندی خطر وقوع زمین‌لرزه با استفاده از روش تحلیل سلسله‌مراتبی فازی(FAHP) (مطالعه‎ موردی‌:‌ استان هرمزگان )

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 استادیار دانشکده علوم جغرافیایی و برنامه ریزی،دانشگاه اصفهان،اصفهان،ایران.
2 دانشجوی کارشناسی‌ارشد سنجش ازدور و سیستم اطلاعات جغرافیایی، دانشگاه اصفهان
10.22034/gmpj.2024.461035.1511
چکیده
چکیده

ایران یکی از زمین‌لرزه خیزترین کشورهای دنیاست. هم‌گرایی صفحات عربستان و هند- اوراسیا که موجب چین‌خوردگی و شکستگی شده است، علت اصلی لرزه‌خیزی بالای سرزمین ایران است. شناخت نواحی در معرض این مخاطرات محیطی، یکی از گام‌های اولیه در مدیریت مخاطرات و برنامه‌ریزی توسعه‌ای و عمرانی است. پژوهش حاضر با هدف ارزیابی و پهنه‌بندی آسیب‌پذیری استان هرمزگان در برابر خطر زمین‌لرزه و شناسایی شهرستان‌ها، شهرها و روستاهای در معرض خطر، صورت پذیرفته است. در این راستا با تلفیق مدل‌های منطق فازی و تحلیل سلسله‌مراتبی با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی، میزان آسیب‌پذیری استان هرمزگان در برابر خطر زمین‌لرزه، تحلیل و استخراج‌شده است. شاخص‌های مورد مطالعه موثر در پهنه‌بندی زلزله عبارت‌اند از: شیب، ارتفاع، فاصله از گسل، تراکم گسل، عمق زلزله، قدرت زلزله، فاصله از نقاط زلزله و تراکم نقاط زلزله. براساس نقشه پهنه‌بندی ریسک زلزله به دست آمده در این پژوهش، ۱۵۸۰۷ کیلومترمربع از مساحت استان (۲۲.۳۶ درصد) درمعرض خطر بسیار زیاد، 23787 کیلومترمربع (33.64 درصد) خطر زیاد، 14341کیلومترمربع (20.28 درصد) خطر متوسط، 8639 کیلومترمربع (12.22 درصد) خطر کم و ۸۱۳۳ کیلومترمربع (۱۱.۵۰ درصد) درمعرض خطر بسیار کم قرار دارند؛ بنابراین، حدود 56 درصد از مساحت استان، در معرض خطر بسیارزیاد و زیاد قرار دارد که زنگ خطری بزرگ می باشد. علاوه بر این، با بررسی توزیع سکونتگاه‌ها و جمعیت، مشاهده می‌شود مناطقی که ازنظر زلزله درمعرض خطر بیشتری قرار دارند، پرجمعیت‌تر هستند؛ بنابراین، برای کاهش مخاطرات زلزله، باید برنامه‌ریزی‌های ویژه، نظیر تغییر توزیع فضایی جمعیت و سکونتگاه‌های انسانی در سطح استان و مقاوم‌سازی مناطق پرخطر، در دستور کار مدیران و برنامه‌ریزان قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Evaluation and Zoning of Earthquake Hazard Using Fuzzy Hierarchical Analysis Approach(FAHP) (Case Study: Hormozgan Province)

نویسندگان English

ALI Sadeghi 1
Yasamin Ghobishawi 2
Ahmadreza Aboutorabi Boarzabadi 2
1 Faculty of Geographical Sciences And Planning, University of Isfahan, Isfahan, Iran.
2 MSc student of remote sensing and GIS, Faculty of Geographical Sciences and Planning, University of Isfahan
چکیده English

Extended Abstract

Introduction

Earthquake is one of the inevitable natural disasters that, if it occurs, causes countless damages and problems for the economy, environment and human life. Therefore, earthquake crisis management is essential. Experience has shown that preventing the occurrence of a crisis is better than organizing it after it occurs. Therefore, the phases before the crisis in the crisis management cycle are of particular importance.

Iran's strategic geographical location positions it susceptible to substantial seismic activity, establishing its standing as one of the most earthquake-prone nations globally. The convergence of the Alborz and Zagros mountain ranges has increased this susceptibility, notably due to the interaction of the Saudi plate with the Zagros range, thereby causing seismic hazards for various urban centers located in close proximity to fault lines and mountainous regions. Identifying areas prone to these environmental hazards is fundamental as a primary measure in implementing effective risk mitigation strategies, urban planning initiatives, and construction endeavors. Therefore, the present investigation was conducted to evaluate and map the seismic vulnerability of Hormozgan province, with the objective of pinpointing and categorizing high-risk zones within the province.



Methodology

Hormozgan Province is situated in the southern region of Iran, positioned to the north of the Strait of Hormuz. Geospatially, the province spans from approximately 25 degrees and 25 minutes to 27 degrees and 18 minutes north latitude, and 52 degrees and 39 minutes to 59 degrees and 14 minutes east longitude from the Prime Meridian. With a land area of around 71,193 square kilometers, Hormozgan Province encompasses about 3.4% of Iran's total land area and comprises 13 cities, 39 districts, 88 villages, and 50 townships.

This study utilized ArcMap software to analyze earthquake data from the past 20 years. They created maps for factors like earthquake magnitude, depth, and proximity to faults. Additionally, density maps for both faults and historical earthquake epicenters were generated. After processing the data and assigning weights using expert opinions through Fuzzy AHP, the software combined these layers to produce a final map that zones earthquake hazard levels across the region.

As aforementioned, the research methodology employed in this study involved the integration of fuzzy logic models and hierarchical analysis within a Geographic Information System (GIS) framework to assess the seismic vulnerability of Hormozgan province to earthquake risks.

The Fuzzy Hierarchy Analysis Method (FAHP) incorporates fuzzy logic concepts into hierarchical frameworks to accommodate subjectivity in complex decision-making. Through the hierarchical arrangement of decision-making criteria and the use of fuzzy sets with logical operations, this method enables visualization of ambiguous and inaccurate data and provides a versatile and user-friendly strategy for decision analysis and problem solving.

To assess seismic risk levels across the province, this study considered key earthquake vulnerability indicators: slope, elevation, proximity and density of fault lines, earthquake depth and magnitude, distance from epicenters, and density of seismic points. By integrating these factors, we were able to create a robust assessment that identified areas with varying degrees of earthquake vulnerability.



Results and Discussion

Our analysis revealed that a significant portion (around 22%) of Hormozgan province, encompassing 15,807.64 square kilometers, faces very high earthquake risk. Additionally, 8,133.15 square kilometers (11.50%) were identified as areas with very low seismic risk. By combining fuzzy logic models and hierarchical analysis, this study effectively identified specific zones within the province that require targeted earthquake preparedness and mitigation measures. These findings demonstrated the nuanced distribution of seismic risk levels across Hormozgan province, highlighting the need for tailored interventions to improve disaster resilience.

This research highlights the importance of proactive earthquake risk assessment and zoning. By identifying areas with varying levels of seismic risk, this approach provides a crucial foundation for strategic decision-making. This allows for targeted risk management strategies and informed urban development planning in earthquake-prone regions like Hormozgan province, ultimately safeguarding communities and infrastructure from the potential impacts of seismic events.



Conclusion

Ultimately, the primary objective of this study is to evaluate and zone earthquake hazard levels in Hormozgan province using a hybrid Fuzzy AHP model. The application of Fuzzy AHP facilitates the analysis of various spatial parameters based on their importance weights to generate a vulnerability map. This approach proved instrumental in effectively assessing and zoning the vulnerability of Hormozgan province to seismic hazards.

By leveraging integrated methodologies, we were able to comprehensively assess seismic risk and identify areas requiring targeted interventions. These insights provide valuable resources for policymakers, urban planners, and disaster management stakeholders, which emphasize the importance of informed decision-making to bolster earthquake resilience in vulnerable regions.

Moving forward, this research lays the foundation for informed strategies to enhance disaster preparedness and mitigate the impact of seismic events in Hormozgan province and similar earthquake-prone areas.



Key words: Zoning , Earthquake , FAHP , GIS , Hormozgan

کلیدواژه‌ها English

Zoning
Earthquake
FAHP
GIS
Hormozgan
 آقابابایی خوارزمی، م. 1388. تدوین الگوی چارچوب سازمانی برنامه مدیریت بحران زلزله احتمالی شهر تهران، پایان‌نامه کارشناسی‌ارشد، دانشگاه تهران، دانشکده‌محیط زیست.
اخلاص‌پور، پ.، عباس نژاد، ا.، نعمتی، م.، ۱۴۰۰. بررسی خطر زمین لرزه استان در کرمان با کاربرد سامانه اطلاعات جغرافیایی و به کارگیری روش منطق فازی، مجله علوم زمین خوارزمی، دوره ۷، شماره ۲، ص ۱۶ـ ۱.
امیراحمدی، ا.، آب باریکی، ز.، ۱۳۹۳. ریز پهنه بندی خطر زلزله شهر سبزوار با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی GIS، جغرافیا و توسعه، سال دوازدهم، شماره ۳۵، ص ۱۵۱ـ ۱۳۳.
بهاروند، س.، فیروزفر، ع.، سوری، س.، ۱۴۰۲. شناسایی خطواره های گسلی و پهنه بندی خطر زمین لرزه با استفاده از سنجش ازدور و سیستم اطلاعات جغرافیایی ( مطالعه موردی: شهرستان رومشکان، استان لرستان)، جغرافیا و برنامه ریزی محیطی، سال ۳۴، شماره ۲، ص ۱۶ـ۱.
پاشاپور، ح.، قربانی، ر.، فرهادی، ا.، درودی نیا، ع.، ۱۳۹۸. پهنه بندی خطر زلزله با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی (مطالعه موردی: کلان شهر تبریز)، فصلنامه آمایش محیط، شماره ۴۵، ص ۶۹ ـ ۴۹.
جعفریان، م.، احتشامی، ع.، حسنوند، غ.، ۱۳۹۴. عوامل جغرافیایی موثر بر قاچاق مواد مخدر از مرز استان هرمزگان، پژوهشنامه مطالعات مرزی، دوره ۳، شماره ۲، ص ۱۳-۱.
جعفری، م.، نظرپور، ا.، چرچی، ع.، مومبنی صالحی، ر.، ۱۴۰۰. بهره گیری از روش تحلیل سلسله مراتبی در شناسایی خطر لرزه ای، مطالعه ی موردی: استان خوزستان، زمین شناسی کاربردی پیشرفته، دوره ۱۱، شماره ۴، ص ۹۴۱ـ ۹۲۵.
حیدری مظفر، م.، تاج بخشیان، م.، 1401. پهنه‌بندی آسیب‌پذیری سکونتگاه‌های شهرستان نهاوند در برابر زلزله، مخاطرات محیط طبیعی، دوره 11، شماره 34، ص 7-57.
رحیمی شهید، م.، رحیمی، ن.، ۱۳۹۶. پهنه بندی خطر زمین لرزه با استفاده از فرایند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) و سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) (مطالعه موردی: بخش مرکزی شهرستان سمیرم)، یافته های نوین زمین شناسی کاربردی، دوره ۱۱، شماره۲۲، ص ۱۱۸ـ۱۰۹.
رنگزن، ک.، کابلی زاده، م.، منصور نعیمی، ا.، ۱۳۹۴. پهنه بندی خطر پذیری زلزله با استفاده سیستم استنتاج فازی و فرآیند تحلیل سلسله مراتبی فازی، سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، سال ششم، شماره دوم، ص ۱۷ـ ۱.
سهرابی، و.، عفیفی، م.، ۱۴۰۱. پهنه بندی خطر زلزله در شهرستان بستک با استفاده از مدل FUZZY-AHP، مجله کاربرد سیستم اطلاعات جغرافیایی و سنجش ازدور در برنامه ریزی، دوره ۱۳، شماره۳، ص۱۱۲ـ ۹۸.
عادلی، ب.، غلامی، ح.، نفرزادگان، ع.، ۱۳۹۵. بررسی خصوصیات الگوی توزیع مکانی فرسایندگی باران در استان هرمزکان، پژوهش های ژ‌ئومورفولوژی کمی، سال پنجم، شماره ۲، ص ۱۰۹-۹۴.
قادری، ر.، فرهمند، ق.، ۱۴۰۱. پهنه بندی آسیب پذیری مناطق شهری در برابر زلزله ( مطالعه موردی: شهر ارومیه)، آمایش سرزمین، دوره ۱۴، شماره ۲، ص ۵۶۹ ـ ۵۴۳.
قهرمانی، م.، موسوی، م.، خطیب، م.، منصوری، ه.، ۱۳۹۷. ارزیابی خطر زمین لرزه به روش منطق فازی در منطقه دهک ( خراسان جنوبی)، جغرافیا و توسعه، سال شانزدهم، شماره ۵۰، صفحات ۵۴ -۴۱.
کرمی، م.، امیریان، س.، ۱۳۹۷. پهنه بندی آسیب پذیری شهری ناشی از زلزله با استفاده از مدل Fuzzy -AHP مطالعه موردی شهر تبریز، نشریه علمی ـ پژوهشی برنامه ریزی توسعه کالبدی، سال سوم، شماره ۶، صفحات ۱۲۴ ـ۱۱۰.
کریمی کردآبادی، م.، نجفی، ا.، ۱۳۹۴. ارزیابی خطر زلزله با استفاده مدل ترکیبی FUZZY- AHP در امنیت شهری ( مطالعه موردی: منطقه یک کلان شهر تهران)، مجله پژوهش و برنامه ریزی شهری، سال ششم، شماره بیستم، صص ۳۴-۱۷.
مجیدی نیک، م.، بیگلری، س.، ۱۴۰۱. ارزیابی و پهنه بندی خطر زلزله در استان بوشهر، دوفصلنامه علمی و پژوهشی مدیریت بحران، ص ۱۴ـ۱.
مهدوی، داوود. هزاریان ، ا. 1396. ارزیابی و تحلیل آسیب‌پذیری کالبدی سکونتگاه‌های روستایی در برابر زلزله، مطالعة موردی: روستاهای شهرستان یزد، برنامه‌ریزی توسعة کالبادی، س ،2، ش 4، (سری جدید ) پیاپی 8، ص 45-27.
موسوی، م.، عابدینی، م.، اسمعلی عوری، ا.، ۱۳۹۴. ارزیابی خطر زمین لرزه در حوزه ی شهری ایذه با استفاده از مدل های چند معیاری WLC و AHP در محیط GIS، دوفصلنامه علمی و پژوهشی مدیریت بحران، شماره هفتم، صفحات ۱۰۱- ۹۳.
نصیری، ع.، ۱۳۹۵. پهنه بندی خطر زمین لرزه ی منطقه شهری ارومیه، نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، سال شانزدهم، شماره ۴۰، صفحات ۱۳۰ ـ۱۱۳.
هاشمی، م.، آل شیخ، ع.، ملک، م.، ۱۳۹۳. پهنه بندی آسیب پذیری زلزله به کمک GIS (مطالعه موردی شهر تهران)، علوم و تکنولوژی محیط زیست، دوره شانزدهم، صص ۳۱۳ـ ۳۰۵.
یاریان، پ.، کرمی، م.، ۱۳۹۸. ارزیابی و عدم قطعیت آسیب پذیری شهرها ناشی از زلزله با مدل FAHP (نمونه موردی: شهر سنندج)، جغرافیا و مخاطرات محیطی، شماره سی و یکم، صص ۲۰۳ -۱۸۵.
Adiguzel, S., 2019. Logistics management in disaster. J. Management, Marketing, Logistics 6 (4), 212–224
Bozanic, D., Pamucar, D,Tesic, D., (2017). MODEL FOR THE ASSESSMENT RISK OF EARTHQUAKE HAZARD BY USING OF A MODIFIED AHP METHOD (fuzzy-Z numbers-AHP), NAUČNO-STRUČNA KONFERENCIJA.
Chen, Z. S., Zhang, X., Rodríguez, R. M., Pedrycz, W., Martínez, L., & Skibniewski, M. J. (2022). Expertise-structure and risk-appetite-integrated two-tiered collective opinion generation framework for large-scale group decision making. IEEE Transactions on Fuzzy Systems, 30(12), 5496-5510.
Guo, Y., Matsuda, T., (2023). Study on the multi-criteria location decision of wide-area distribution centers in pre-disaster: Case of an earthquake in the Kanto district of Japan, Asian Transport Studies. 9, 100107.
Kazemi, H., Mansouri, N., & Jozi, A. (2020). Earthquake Risk and Vulnerability Assessment Based on Wisner and Fuzzy Analytical Hierarchy Process Models in Port Cities: Case Study of Nowshahr City, Iran. Quarterly Scientific Journal of Rescue and Relief, 12(4), 298-310.
Lyu, H. M., Shen, S. L., Zhou, A., & Yang, J. (2020). Risk assessment of mega-city infrastructures related to land subsidence using improved trapezoidal FAHP. Science of the Total Environment, 717, 135310.
Mesbahi, F., Akbari, Baghi, M., Nadiri, A., (2020). Assessment and mapping of the seismic vulnerability of Tabriz city using the Fuzzy logic, J Adv Environ Health Res.8, 181-192.
Rahman, N., Ansary, M. A., & Islam, I. (2015). GIS based mapping of vulnerability to earthquake and fire hazard in Dhaka city, Bangladesh. International journal of disaster risk reduction, 13, 291-300.
Ranjbar, HR., Nekooie, MA. (2018). An improved hierarchical fuzzy TOPSIS approach to identify endangered earthquake-induced buildings, Engineering Applications of Artificial Intelligence. 76, 21- 39.
Yariyan, P., Zabihi, H., Diana Wolf, I., Karami, M., (2020).  Earthquake risk assessment using an integrated Fuzzy Analytic Hierarchy Process with Artificial Neural Networks based on GIS: A case study of Sanandaj in Iran, Article in International Journal of Disaster Risk Reduction.