تحلیل و پهنه بندی مخاطره سیل - مطالعه موردی: حوضه آبخیز طالقان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه برنامه ریزی شهری دانشکده علوم جغرافیایی دانشگاه خوارزمی

2 دانشجوی کارشناسی ارشد جغرافیا و برنامه ریزی شهری، دانشگاه خوارزمی، تهران

3 کارشناس ارشد RS&GIS دانشگاه آزاد واحد علوم و تحقیقات تهران

10.22131/sepehr.2021.247892

چکیده

سیل یکی از مخاطرات طبیعی است که هر ساله خسارات مالی و جانی فراوانی را بهدنبال دارد. نقشههای پهنهبندی سیلاب،حاوی اطلاعات پایه و مهم در مطالعات طرحهای عمرانی  دنیا میباشند و قبل از هرگونه سرمایهگذاری و یا اجرای طرحهای توسعه، بررسی آن در دستور کار سازمانهای ذیربط قرار دارد. رودخانه طالقان طی سالیان متمادی با بروز سیلابهای متعددی مواجه بوده است.  اما تاکنون مطالعات جامعی در این ارتباط صورت نگرفته است. با توجه به اینکه  بـدون توجه به مخاطره سیل، سکونتگاههای چندی در حاشیه شاخههای فرعی و اصلی رودخانه احداث گردیده و حتی شـهرک طالقـان اصـلیتـرین استقرارگاه جمعیتی در منطقه در حاشیه آن قرار دارد، همچنین ساخت و ساز بناهـای مسـکونی و تجاری در حاشـیه رودخانـه رو به گسترش است پـژوهش حاضر بهدنبال این است تا  بـا هـدف تعیـین پهنـههـای با خطر سیلگیری در محدوده حوضه آبخیز طالقان به تعیین مناطقی که بیشترین آسیب از خطر سیل دارند،  پرداخته و با اسـتفاده از نـرمافـزار ARC GIS این اراضی را بهصورت نقشه پهنهبندی مشخص نماید. تهیه نقشه پهنهبندی خطر سیل با استفاده از روش FuzzyVIKOR و با تعیین وزن از طریق critic برای 7 معیار مؤثر در ارزیابی پهنههای سیلگیر شامل: ارتفاع از سطح دریا، شیب، جهات شیب، کاربری اراضی، زمینشناسی، فاصله از آبراهه و میانگین بارش، انجام شد. نتایج این پژوهش که در پنج طبقه تهیه گردیده است، نشان میدهد 83 درصد از کل مساحت حوضه شامل پهنههای بیخطر یا با خطر کم میباشد. اما 17 درصد از اراضی آن، دارای خطر سیلگیری متوسط و بالا هستند که شامل عرصههای اطراف آبراهه اصلی و آبراهههای فرعی با کاربریهای مسکونی و کشاورزی در حوضه میباشند. بنابراین لزوم رعایت حریم رودخانه طالقان در اراضی پست با شیب کم و متوسط، در توسعه کاربریهای شهری روستایی منطقه، به منظور کاهش آسیبهای ناشی از سیل، باید اجرایی گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Flood risk analysis and zoning - Case study: Taleghan Watershed

نویسندگان [English]

  • Farzaneh Sasanpour 1
  • Fateme Mohebbi 2
  • َAmir hosein Kazem 3
1 Associate Professor of Kharazmi University
2 Graduate student of Geography and Urban Planning at Kharazmi University
3 Master of RS & GIS Azad University, Science and Research Branch, Tehran
چکیده [English]

Extended Abstract
Introduction
Floods are natural hazards that cause a lot of financial and human losses every year. Flood zoning plans contain basic and important information in the study of development projects in the world, sobefore any investment or implementation of development plans, they should be reviewed by the relevant organizations. The Taleghan River has faced numerous floods over the years,however, no comprehensive studies have been conducted regarding the damage caused by the flood of Taleghan River and its zoning. Taleghan town, which is the main population settlement in the region, the river passes through and the construction of residential and commercial buildings along the river, is expanding. By Using the ARC GIS software,Taleghan most affected areas by flood risk have been determined in the form of a zoning map. Flood risk zoning map has been preparedby using FuzzyVIKOR method, determining the weight through the critic for 7 effective criteria in evaluating flood zones including: altitude, slope, slope directions, land use, geology, distance from waterway and average rainfall. The results of this study, which has been prepared in five categories, show that 83% of the total area of the basin includes safe or low-risk areas. However, 17% of its lands have moderate and high flood risk, which includes areas around the main waterway and sub-waterways with residential and agricultural uses in the basin. Therefore, in order to reduce floods,in low and medium slope lowlands of Taleghan River, in development of rural urban uses in the region, it should be implemented.
Materials and Methods
The present research is descriptive-analytical in terms of method and applied research in terms of purpose. Many factors must be considered in flood zoning, with different degree of importance. In this study, based on previous experiences, the factors that had the greatest impact on flood occurrence in the Taleghan watershed were selected in the VIKOR Fuuzy model. The data used in this study include sea level elevation, slope, slope directions, average rainfall, distance from waterway lines, land use and formation, which were used to determine areas vulnerable to floods.Some part of the required data including Digital Elevation Model (DEM), land use map of the region and map of geological formations have been collected in raw form with a shape file format in the scale of 1: 250,000 from the rangeland and watershed management department of the Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran. Elevation, slope and geographical aspect, maps were extracted from DEM 10 m. The layer of waterways, including permanent canals and rivers, was provided by the National Forests, Rangelands and Watershed Management Organization. The map contains same rain line that is received from the Meteorological Organization. The raster map of the average precipitation of the basin that was prepared based on the information of the precipitation rain lines and the statistics of rainfall data related to 5 stations of Dizan, Ciancranchal, Gotehdeh, Jostan, Glird, Armut and Zidasht, using the Interpolation technique. The criteria were normalized after preparing the maps (GIS READY) and applying the required edits such as defining the unit coordinate system for the maps, eliminating the errors that occurred during digitization and reducing the descriptive data by adding a new column to the related descriptive information table.
In all of the maps thatwere converted from Vector format to Raster, after the normalization step, the layers were weighed through the Critic method. Using the VIKOR model and the weights obtained by the Critic method, which were calculated in Excel software, the value of the VIKOR index (Q) was obtained for every option (pixel). Finally, the ultimate map of flood risk zoning in Taleghan watershed resulted from assigning the values of VIKOR index (Q) obtained from the previous step for every relevant point (option), by ARC GIS software.
Results and discussion
The results of flood zoning map show that 83% of the total area of the basin includes safe or low risk areas. However, 17% of this area has a moderate and high flood risk, which mostly includes urban, rural settlements, orchards and agricultural lands, which shows the importance of paying attention to proper management in these areas. According to the results, it can be said thatthe distance from the waterway in Taleghan watershed has had a significant effect on the amount of flooding, so by moving away from the main waterway and sub-waterways of the basin, the risk of floods and flooding can be reduced. The results of the terming flood risk zoning, show that 27 villages and settlements out of 68 villages in the region are in high-risk areas, including the villages of Eskan, Gotehdeh, Narian, Prachan, Mehran, Joostan, Nisa Olga, Hasanjoon, Jazan, and Mochan are at the highest risk.
Conclusion
It has been proved that Multi-criteria decision analysis methods in GIS is a robust approach to generating risk maps with acceptable accuracy. The judgment about the acceptabilityof the model can be made byusing external information from real ground data. In this study, relatively high compliance with the final zoning map was obtained by checking the history of floods in the study area.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Taleghan Watershed
  • Flooding
  • VIKOR Fuzzy
  • GIS
1- امیراحمدی، بهنیافر، ابراهیمی؛ ابوالقاسم، ابوالفضل،  مجید (1390)، ریز پهنه ­بندی خطر سیلاب در محدوده شهر سبزوار در راستای توسعه پایدار شهری، مجله آمایش محیط: 16-1.
2- انتظاری، خدادادی، ساسان­ پور؛ مژگان، فاطمه، فرزانه (1397)، تحلیل و پهنه­ بندی مخاطرات ژئومورفولوژیک (لغزش و سیل) استان البرز با استفاده از از مدل­ های VIKOR-AHP و FR، فصلنامه علمی و پژوهشی پژوهش­ های جغرافیای طبیعی، دوره 51، شماره 1: 199-183.
3- بزرگی، ابراهیمی لویه؛ بابک، عادل، (1385)، بررسی نقش آموزش و ارتباطات در ارتقاء آگاهی­ های عمومی با هدف مدیریت ریسک سیلاب، کارگاه فنی هم­زیستی با سیلاب، کمیته ملی آبیاری و زهکشی ایران: 74-60.
4- پایگاه علمی - پژوهشی پارس مدیر.www.ParsModir.com
5- حافظ­ نیا؛ محمدرضا، (1395)، مقدمه ­ای بر روش تحقیق در علوم انسانی، سازمان مطالعه و تدوین کتب علوم انسانی دانشگاه ­ها (سمت)، چاپ 21، 420 صفحه.
6- حسن­ زاده نفوتی، خواجه بافقی؛ محمدحسن، حبیب ا... (1395)، پهنه­ بندی خطر سیلاب با استفاده از سیستم تصمیم ­گیری چندمعیاره، مطالعه موردی حوضه آبخیز شیطور بافق، پژوهش نامه مدیریت حوضه آبخیز، سال هفتم، شماره 14: 37-29.
7- خلیلی­ زاده، مساعدی، نجفی­ زاده؛ مجتبی، ابوالفضل، علی (1384)، پهنه ­بندی خطر سیل در بخشی از محدوده رودخانه زیارت در حوضه آبخیز شهری گرگان، مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی، سال چهارم، شماره 12: 146-138.
8- رحمانی رضاییه، امیر پوردیلمی؛ آیدین، افشین (1392)، بررسی خطر سیل و تحلیل آماری سیلاب­ های بخشی از رودخانه طالقان، مطالعه موردی ایستگاه هیدرومتری کماکان، کنفرانس بین المللی عمران، معماری و توسعه پایدار شهری، 7.
9- رضائی، تاجدار، میرقاسمی؛ پرویز، خسرو، سیداسماعیل (1393)، تعیین گستره سیل رودخانه مرغک در محیط Hec-GeoRAS، دومین کنفرانس ملی مدیریت و مهندسی سیلاب با رویکرد سیلاب­ های شهری، 14.
10- ساسان­ پور، موسیوند؛ فرزانه، جعفر (1390)، تأثیر عوامل انسان­ ساخت در تشدید پیامدهای مخاطرات طبیعی در محیط ­های کلان شهری با کاربرد منطق فازی و GIS، فصلنامه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، شماره 16، بهار 1389، 29-41.
11-  ساسان­ پور؛ فرزانه (1400) مخاطرات محیط زیست شهری، جهاد دانشگاهی، تهران.
12- سپهر، بهنیافر، محمدیان، عبدالهی؛ عادل، ابوالفضل، عباسعلی، ابوالفضل (1392)، تهیه نقشه حساسیت ­پذیری زمین لغزش دامنه­ های شمالی بینالود بر پایه الگوریتم بهینه­ سازی توافقی ویکور، نشریه پژوهش ­های ژئومورفولوژی کمی، دوره 2، شماره 1: 36-19.
13- صفاری، ساسان­ پور، موسیوند؛ امیر، فرزانه، جعفر (1390)، ارزیابی آسیب­ پذیری مناطق شهری در برابر خطر سیل با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی و منطق فازی، مطالعه موردی منطقه سه تهران. نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، دوره 11، شماره20 :150-129.
14- علایی طالقانی، همایونی؛ محمود، صدیقه (1390)، پهنه­ بندی حوضه دینور از نظر تولید سیلاب با استناد به مؤلفه ­های ژئومورفولوژی، پژوهشنامه جغرافیایی، شماره 1.
15- کرم، درخشان؛ امیر، فرزانه (1391)، پهنه­ بندی سیل­ خیزی، برآورد سیلاب و ارزیابی کارایی کانال­ های دفع آب­ های سطحی در حوضه ­های شهری، مطالعه موردی: حوضه آبشوران در کرمانشاه، مجله جغرافیای طبیعی، دوره 5، شماره 16: 54-37.
16- گرشاسبی؛ پرویز (1381)، شناخت ژئومورفولوژی کواترنر و بررسی قابلیت آن برای توسـعه کشاورزی، منابع طبیعی وحفاظت خاک درحوضه آبخیز طالقان. پایان­ نامه کارشناسی ارشد 82 صفحه.
17-  ندیری؛ مژگان (1398)، پهنه ­بندی خطر سیل­خیزی با استفاده از منطق فازی AHP-TOPSIS، در محیط GIS (مطالعه موردی حوضه آبخیز آیدوغموش)، فصلنامه علمی-پژوهشی جغرافیا (برنامه ­ریزی منطقه ­ای)، سال نهم، شماره 3 :306-293.
18- نصرتی؛ عبدا... (1379)، پهنه ­بندی سیل در حوضه آبخیز گاوه رود با استفاده از GIS و RS، پایان­ نامه کارشناسی ارشد سنجش از دور، گروه جغرافیا، دانشگاه تربیت مدرس.
19- نوحه ­گر، قصرالدشتی، روشن، رضائی؛ احمد، محمد، محمد، پیمان (1391)، بررسی تأثیر تغییر کاربری اراضی بر پتانسیل سیل­ خیزی، مطالعه موردی حوضه آبخیز تنگ بستانک شیراز، فصلنامه علمی - پژوهشی پژوهش­ های فرسایش محیطی، شماره 2 : 41-28.
20- وهابی؛ جلیل(1376)، پهنه­ بندی خطر سیل با بکارگیری سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی در حوضه آبخیز طالقان، پایان­ نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس.
21- Arianpour, M., & Jamali, A. A. (2015). Flood hazard zonation using spatial multi-criteria evaluation (SMCE) in GIS (case study: Omidieh-Khuzestan). European Online Journal of Natural and Social Sciences, 4(1), pp-39.
22- Cao, C., Xu, P., Wang, Y., Chen, J., Zheng, L., & Niu, C. (2016). Flash flood hazard susceptibility mapping using frequency ratio and statistical index methods in coalmine subsidence areas. Sustainability, 8(9), 948.
23- Change, I. P. O. C. (2014). Climate change 2013: the physical science basis: Working Group I contribution to the Fifth assessment report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press.
24- Correia, F. N., Da Silva, F. N., & Ramos, I. (1999). Floodplain management in urban developing areas. Part II. GIS-based flood analysis and urban growth modelling. Water Resources Management, 13(1), 23-37.
25- England Jr, J. F., Julien, P. Y., & Velleux, M. L. (2014). Physically-based extreme flood frequency with stochastic storm transposition and paleoflood data on large watersheds. Journal of Hydrology, 510, 228-245.
26- Fernández, D. S., & Lutz, M. A. (2010). Urban flood hazard zoning in Tucumán Province, Argentina, using GIS and multicriteria decision analysis. Engineering Geology, 111(1-4), 90-98.
27- Godschalk, D. R. (2003). Urban hazard mitigation: creating resilient cities. Natural hazards review, 4(3), 136-143.
28- Hudson, P. G. M. B., Botzen, W. J. W., Kreibich, H., Bubeck, P., & Aerts, J. C. J. H. (2014). Evaluating the effectiveness of flood damage mitigation measures by the application of propensity score matching. Natural Hazards and Earth System Sciences (NHESS), 14, 1731-1747.
29- Islam, M. M., & Sado, K. (2000). Development of flood hazard maps of Bangladesh using NOAA-AVHRR images with GIS. Hydrological Sciences Journal, 45(3), 337-355.
30- Khosravi, K., Nohani, E., Maroufinia, E., & Pourghasemi, H. R. (2016). A GIS-based flood susceptibility assessment and its mapping in Iran: a comparison between frequency ratio and weights-of-evidence bivariate statistical models with multi-criteria decision-making technique. Natural Hazards, 83(2), 947-987.
31- Liang, S., & Mohanty, C. R. C. (1997). Optimization   of GIS -Based flood hazard zoning- A cased study at the Mahanady Command area in cuttack district, orrisa, India.
32- Mailhot, A., Duchesne, S., Caya, D., & Talbot, G. (2007). Assessment of future change in intensity–duration–frequency (IDF) curves for Southern Quebec using the Canadian Regional Climate Model (CRCM). Journal of hydrology, 347(1-2), 197-210.
33- Ozturk, D., & Batuk, F. (2011). Implementation of GIS-based multicriteria decision analysis with VB in ArcGIS. International Journal of Information Technology & Decision Making, 10(06), 1023-1042.
34- Perera, E. D. P. Hiroe, A. Shrestha, D. Fukami, K. Basnyat, D. B. Gautam, S. Hasegawa, A. Uenoyama, T. Tanaka, S.Using GIS and Multicriteria Decision Analysis. Research Engineering Geology, 111: 90-9.
35- Rahmati, O., Pourghasemi, H. R., & Zeinivand, H. (2016). Flood susceptibility mapping using frequency ratio and weights-of-evidence models in the Golastan Province, Iran. Geocarto International, 31(1), 42-70.
36- Sinnakaudan, S. A., Ab Ghani, A., & Kiat, C. C. (2002, September). Flood inundation analysis using HEC and ArcView GIS 3.2 a. In 5th International Conference on Hydroscience and Engineering, Warsaw, Poland.
37- Yang, Y. E., Ray, P. A., Brown, C. M., Khalil, A. F., & Winston, H. Y. (2015). Estimation of flood damage functions for river basin planning: a case study in Bangladesh. Natural Hazards, 75(3), 2773-2791.