اولویت بندی زیرحوزه های شهری مستعد سیلاب با استفاده از تکنیک PCA به عنوان یک روش جدید وزن دهی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه کاشان

2 دانشجوی دکتری علوم و مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه کاشان

3 دانشیار گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه کاشان

چکیده

در مناطق شهری به دلیل توسعه سطوح نفوذناپذیر و به دنبال آن افزایش قابلیت تولید رواناب، احتمال بروز پدیده­ های مخرب سیلابی بیش از سایر مناطق است. اولین گام در مدیریت سیلابهای شهری شناسایی مناطق بحرانی می­ باشد. در این پژوهش به منظور اولویت­ بندی زیرحوزه­ های شهرستان ارومیه نسبت به سیل­ خیزی از تکنیک چند معیاره فرارتبه­ ای پرومته II (PROMETHEE II) استفاده شده است. برای این منظور، ابتدا مرز واحدهای هیدرولوژیکی در ArcGISبا توجه به شیب منطقه و وضعیت کانال­های انتقال آب و محل اتصالات آنها، مشخص و تعداد 22 زیرحوزه تعیین شد. خصوصیات فیزیوگرافی زیرحوزه­ ها (ارتفاع رواناب، نفوذناپذیری، ارتفاع زیرحوزه، شماره منحنی، طول آبراهه اصلی، فرم زیرحوزه، محیط و مساحت آن) به عنوان معیارهای رتبه­ بندی انتخاب شدند. وزن هر یک از این متغیرها از عواملی است که تاثیر بسیار زیادی بر فرآیند رتبه­بندی زیرحوزه­ها می­گذارد و لازم است با حساسیت خاصی تعیین گردد. از طرفی، اثر متغیرهای مختلف از منطقه­ ای به منطقه دیگر متفاوت است. برای روشن شدن این مسئله، در این پژوهش تعیین وزن معیارها یک بار به روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP)و بار دیگر بر اساس آنالیز مولفه ­های اصلی (PCA) انجام شد. با توجه به وزن و مقدار هر معیار در هر گزینه (زیرحوزه)، تکنیک پرومته IIبرای هر یک از دو گروه­ وزن تعیین شده، اجرا وزیرحوزه­ های منطقه نسبت به سیل­خیزی اولویت­بندی شد و مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد در الویت زیرحوزه­ ها بر اساس دو روش وزن­دهی تفاوتهایی وجود دارد. وزن معیار اول که عمق رواناب است برای روش­های PCAو AHPمتفاوت بوده و به ترتیب برابر با 150/0 و 280/0 می­باشد. تاثیر اختلاف وزن معیارها و اولویت آنها در ایجاد سیل، قابل­ ملاحظه بوده است؛ به طوریکه از بین هفت زیرحوزه بحرانی نخست، تنها چهار زیرحوزه به طور مشترک حضور دارند که از این چهار زیرحوزه نیز تنها دو زیرحوزه دارای رتبه یکسانی هستند. این موضوع نشان می­دهد که روش PCAبه دلیل ملاحظه اثر ویژگی­های مکانی معیارها و حذف خطای موجود در روش­های مبتنی بر نظرسنجی، از دقت بیشتری در وزن­دهی معیارها برخوردار است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Mapping of the Urban Sub Basins Prone to Flood Using PCA Method as A New Weighting Technique

نویسندگان [English]

  • Reza Ghazavi 1
  • Sahar Babaei Hessar 2
  • Mahdi Erfanian 3
1 Associate professor, Department of watershed management, Faculty of Natural Resources, University of Kashan, Iran.
2 PhD student, Department of watershed management, Faculty of Natural Resources, University of Kashan, Iran.
3 Associate professor, Department of watershed management, Faculty of Natural Resources, Urmia University, Iran.
چکیده [English]

In urban areas, due to the development of the impermeable area, and consequently increased runoff production capacity, The risk of flood damage is more serious than other areas. The first step in the management of urban floods is identifying critical areas. In this research, the PROMETHEE II technique is used to prioritize the sub-basins of Urmia prone to flooding. For this purpose, the boundary layers of the hydrological units were determined using ArcGIS technique based on the slope of the area and the condition of the water conduits and joints. 22 subshells were determined. Physiographic characteristics of sub-basins (runoff depth, imperviousness, elevation, curve number, main channel length, form, perimeter, and area) were selected as ranking criteria. The weight of these variables should greatly affect the sub-basins ranking process and needs to determine with a specific precision. The effect of these variables is also varied in a different region. In this research, the weighting of the criteria was performed using both of the hierarchical analysis method (AHP) and analysis of the main components (PCA). In each sub-basins, the PROMETHEE II technique was applied for weighting methods, and sub-basins were prioritized and compared. The results showed that the priority of the sub-basins differed according to the weighting methods. When two methods of weighing were applied, only two of seven sub-basin have the same priority.The first criteria were runoff depth, and its weight was different for PCA and AHP methods (0.150 and 0.280 respectively). The effect of the difference in the weight of the criteria and their priority in flooding was significant. Among the first seven sub-catchments, there are only four common sub-catchments and, among these four sub-catchments, only two of them had the same ranks. This shows that the PCA method is more accurate in weighing the criteria due to the consideration of the spatial characteristics of the criteria and elimination of the error in the survey based methods.

کلیدواژه‌ها [English]

  • AHP
  • Flood
  • PCA
  • Prioritization
  • PROMETHEE ΙΙ
  • Urmia City

مراجع

اصغری­زاده عزت الله؛ نصراللهی مهدی (1386). رتبه­بندی شرکتها براساس معیارهای مدل سرآمدی- روشپرومته. فصلنامه­ی مدرس علوم انسانی، دوره 11، شماره 3، صص 84-59.
بخشی محمدرضا؛ پناهی رجب؛ ملائی زینب؛ کاظمی سیدحسن؛ محمدی داوود (1391). ارزیابی وضعیت نوآوری در منطقه جنوب غرب آسیا و تعیین جایگاه ایران )کاربرد روش پرومته(، فصل­نامه علمی پژوهشی سیاست علم و فناوری، شماره 3، دوره 3، 31-19.
بدری بهرام؛ زارع بیدکی رفعت؛ هنربخش افشین؛ آتشخوار فاطمه (1395). اولویت بندی زیرحوضه های آبخیز بهشت آباد از نظر پتانسیل سیل خیزی، پژوهشهای جغرافیای طبیعی (پژوهش های جغرافیایی)، شماره یکم، دوره 48، صص 158-143.
رضوی­زاده سمانه؛ سلاجقه علی؛ خلیقی شهرام؛ جعفری محمد (1392). بررسی تأثیر تغییرات کاربری اراضی بر خصوصیات سیلاب با استفاده از مدل Hec-HMS (مطالعة موردی: حوزة آبخیز طالقان). مجله مرتع و آبخیزداری. شماره سوم، دوره 66، صص 386-373.  
رضوی­زاده سمانه؛ شاهدی کاکا (1395). اولویت­بندی سیل­خیزی زیرحوزه­های آبخیز طالقان با استفاده از تلفیق AHP و TOPSIS، فصلنامه اکوسیستم­های طبیعی ایران، سال هفتم، شماره 4، صص 46-33.
میرفخرالدینی حیدر؛ فرید داریوش؛ طحاری مهرجردی؛ زارعی محمدحسین؛ محمود آبادی محمد (1390). شناسایی و اولویت­بندی عوامل مؤثر بر بهبود کیفیت خدمات بهداشتی و درمانی با استفاده از تکنیک های تصمیم­گیری چندشاخصه(MADM) مطالعه موردی: مراکز بهداشتی و درمانی شهرستان یزد)، نشریه مدیریت سلامت، دوره 14، شماره 43، صص 62-51.
کاویانی، عذرا (1393). کاربرد و مقایسه روش‌های فرارتبه‌ای پرومتهII و الکترIII در شناسایی و اولویت‌بندی نواحی بحرانی حوزه آبخیز دینِور استان کرمانشاه. پایان­نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه ارومیه.
کفاش چرندابی ندا؛ آل شیخ علی­اصغر؛ کریمی محمد (1391). مدل­سازی آسیب پذیری ناشی از بیماری مالاریا به کمک سیستم اطلاعات جغرافیایی و روش های فرارتبه ای، نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، شماره13، صص 79-40.
مالچفسکی، یاچک (1385). سامانه اطلاعات جغرافیایی و تحلیل تصمیم چندمعیاری، (ترجمه پرهیزکار، اکبر؛ غفاری گیلانده، عطا) انتشارات سمت، 607 ص.
نیکو، محمدرضا؛ باشی ازدغی ناصر؛ کراچیان رضا؛ شیرنگی احمد (1390). "کاربرد و مقایسه روش­های III ELECTRE وPROMETHEE در مکان یابی چاهک های پایش نشت آلودگی در منابع آب زیرزمینی"، پنجمین همایش ملی و نمایشگاه تخصصی مهندسی محیط زیست، دانشگاه تهران، 15 تا 19 آذرماه 1393.
نیکو، محمدرضا؛ کراچیان، رضا؛ باشی ازدغی، ناصر (1390). "مکان­یابی چاهک­های پایش آب زیرزمینی برای تشخیص آلودگی با استفاده از روش تصمیم­گیری چند معیارهPROMETHEE "، چهارمین کنفرانس مدیریت منابع آب ایران، دانشگاه صنعتی امیر کبیر )پلی تکنیک تهران(، 13-14 اردیبهشت ماه 1390.
 Alhumaid, M., Ghumman, A. R., Haider, H., Al-Salamah, I. S., & Ghazaw, Y. M. (2018). Sustainability Evaluation Framework of Urban Stormwater Drainage Options for Arid Environments Using Hydraulic Modeling and Multicriteria Decision-Making. Water, 10(5), 581.
Banias, G., Achillas, C., Vlachokostas, C., Moussiopoulos, N., & Tarsenis, S. (2010). Assessing multiple criteria for the optimal location of a construction and demolition waste management facility. Building and Environment. 45(10): 2317-2326.
Chou, T.-Y., Lin, W.-T., Lin, C.-Y., Chou, W.-C., & Huang, P.-H. (2004). Application of the PROMETHEE technique to determine depression outlet location and flow direction in DEM. Journal of Hydrology. 287(1): 49-61.
Chou, W.-C., Lin, W.-T., & Lin, C.-Y. (2007). Application of fuzzy theory and PROMETHEE technique to evaluate suitable ecotechnology method: A case study in Shihmen Reservoir Watershed, Taiwan. Ecological Engineering. 31(4): 269-280.
Huang, P.-H., Tsai, J.-S., & Lin, W.-T. (2010). Using multiple-criteria decision-making techniques for eco-environmental vulnerability assessment: a case study on the Chi-Jia-Wan Stream watershed, Taiwan. Environmental monitoring and assessment. 168(1): 141-158.
Karimi Zadeh, K. 2009. Technical assessment of watershed management measures effects on flood ( Case study: Sira- Kalvan watershed), Watershed Management MSc thesis, p. 104.
Khosroshahi, M., 2001. Determination of the role of sub-basins in the severity of basin flooding (Case study: Damavand basin). PhD Thesis, ،Tarbiat Modares University, pp 177.
Naubi, I., Zardari, N. H., Shirazi, S. M., Roslan, N. A., Yusop, Z., & Haniffah, M. R. B. M. (2017). Ranking of Skudai river sub-watersheds from sustainability indices application of PROMETHEE method. International Journal of GEOMAT, 12(29), 124-131.
Saaty, T. L. (1987)., Rank generation, preservation, and reversal in the analytic hierarchy decision process. Decision Sciences. 18(2): 157-177.
Saaty, T. L. (1996). Decision making with dependence and feedback: The analytic network process (Vol. 4922): RWS publications Pittsburgh.
Samari, D., H. Azadi, K. Zarafshani, G. Hosseininia, & F. Witlox, 2012. Determining appropriate forestry extension model: Application of AHP in the Zagros area, Iran. Forest Policy and Economics, 15, 91-97.
Sauquet, E., Krasovskaia, I., & Leblois, E. (2000). Mapping means monthly runoff pattern using EOF analysis. Hydrology and Earth System Sciences Discussions. 4(1): 79-93.
Strang, G. (1976). Linear algebra and its applications academic. New York. 19802

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 02 آبان 1396
  • تاریخ بازنگری: 10 مهر 1397
  • تاریخ پذیرش: 03 آذر 1397
  • تاریخ اولین انتشار: 01 خرداد 1398
  • تاریخ انتشار: 01 خرداد 1398

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار