پهنه‌بندی نواحی سیل‌خیز با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) و سنجش از دور (RS)، مطالعه موردی : شهرستان داراب

میرموسوی, سید حسین; اسمعیلی, حسین

doi:10.22111/jneh.2020.32986.1613

پهنه‌بندی نواحی سیل‌خیز با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) و سنجش از دور (RS)، مطالعه موردی : شهرستان داراب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشیار آب و هواشناسی، گروه جغرافیا، دانشگاه زنجان

² کارشناسی ارشد آب و هواشناسی، گروه جغرافیا، دانشگاه زنجان

10.22111/jneh.2020.32986.1613

چکیده

مخاطرات طبیعی حوادث ناگواری هستند که هر ساله باعث بروز صدمات و خسارات بسیار زیاد و جبران ناپذیر به محیط طبیعی و پدیده های انسان ساخت می شوند. سیلاب ها از جمله مخاطراتی هستند که همیشه احتمال رخ داد آنها به عنوان یک مخاطره طبیعی برای انسانها وجود داشته است. در این میان شناسایی پهنه های سیل خیز از جمله اقدامات اولیه برای مقابله با آنها محسوب می شود. شهرستان داراب نیز از این امر جدا نبوده و این پژوهش با هدف تهیه نقشه پتانسیل سیلخیزی شهرستان انجام شد. با توجه به این نکته که در سیلخیزی هر منطقه معیارهای زیادی دخیل می باشد، لذا در این پژوهش12 معیار شیب، جهت شیب، بارش، ارتفاع رواناب، وضعیت شماره منحنی (CN)، جهت جریان تجمعی، وضعیت گروه های هیدرلوژیکی خاک، کاربری اراضی، تراکم پوشش گیاهی، تراکم شبکه زهکشی، وضعیت ارتفاعی حوضه و فاصله از آبراهه ها، انتخاب و نقشه‌های مربوط به هریک تهیه گردید. در مرحله بعد نقشه‌های تهیه شده با استفاده از روش فرایند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) و با استفاده از نرم افزار اکسپرت چویس وزن دهی و توسط مدل منطق فازی فرایند فازی سازی آنها انجام شد. در نهایت همپوشانی لایه ها با استفاده از عملگر فازی جمع جبری (SUM) در نرم افزار Arcmap انجام شد و بدین ترتیب نقشه های مربوط به پهنه بندی خطر رخداد سیل شهرستان داراب با دوره‌های بازگشت مختلف و در 5 طبقه استخراج شد. نقشه‌های بدست آمده با دوره های بازگشت مختلف، از الگوی تقریباً یکسان و مشابهی برخوردار میباشند. به طوری که بر اساس نقشه های نهایی خطر وقوع سیل با دوره‌های بازگشت 25، 15، 5 و 50 ساله، به ترتیب 71/9، 39/9، 4/8 و 93/9 درصد از مساحت شهرستان دارای خطر سیل‌خیزی خیلی کم و 24/9، 64/10، 90/11 و 65/8 درصد از مساحت آن دارای خطر سیل‌خیزی خیلی زیاد می باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مخاطرات محیط طبیعی

عنوان مقاله [English]

Zoning of Flood-prone Areas Using Geographic Information System (GIS) and Remote Sensing (RS), (Case Study: Darab City)

نویسندگان [English]

Seyed Hossein Mir Mosavi ¹
Hossein Esmaeili ²

¹ Associate Professor of Climatology Department of Geography Faculty of Humanity Sciences, University OF Zanjan, Iran.

² M.S Climatology, Department of Geography, Faculty of Humanity Sciences, University OF Zanjan, Iran

چکیده [English]

Natural hazards are unfortunate accidents that cause a lot of irreparable damage to the natural environment and man-made phenomena every year. Floods are among the hazards that have always been likely to occur as a natural hazard to humans. In the meantime, identifying flood-prone areas is one of the first measures to deal with them. Darab city was not isolated from this matter and this study was conducted to prepare a flood potential map of the city. Because many criteria are involved in flooding in any region. Therefore in this study 12 criteria including Slope, Aspect, Rainfall, Runoff Height, Curve Number status (CN), Flow Accumulation, Soil Hydrological Groups status, Land Use, Vegetation Density, Drainage Network Density, Basin Elevation, and Distance to Drainage Network, selected and maps were prepared for each. In the next step, the prepared maps were weighted using the Analytic Hierarchy Process (AHP) method and using Expert Choice software and their fuzzy process was performed by the fuzzy logic model. Finally, the overlap of the layers was performed using a fuzzy algebraic summation operator (SUM) in Arcmap software and thus maps related to flood risk zoning of Darab city with different return periods and on 5 floors were extracted. In maps obtained with different return periods, the pattern is almost identical and similar. According to the final plans, the risk of floods with return periods of 25, 15, 5, and 50 years, respectively 9.91, 9.39, 8.4, and 9.93% of the area of the city with flood risk Very low fertility and 9.24, 10.64, 11.90 and 8.65% of its area has a very high risk of flooding.

کلیدواژه‌ها [English]

Darab city
Flood Zones
Geographical Information System
Remote Sensing (RS)
Fuzzy Logic
AHP Model
Landsat 8

مراجع

آبیل، ابوالفضل، طاوسی، تقی، خسروی، محمود (1398): تحلیل مناطق بالقوه در معرض مخاطره سیلاب شهری مطالعه موردی: شهر زاهدان، فصلنامه جغرافیا و توسعه، سال 17، شماره 54، صص 106 – 91.

اسمعلی، اباذر، عبدالهی، خدایار (1389)، آبخیزداری و حفاظت خاک، انتشارات دانشگاه محقق اردبیلی، چاپ دوم، تعداد صفحات 612.

امیراحمدی، ابوالقاسم، بهنیافر، ابوالفضل، ابراهیمی، مجید (1390): ریزپهنهبندی خطر سیلاب در محدوه شهر سبزوار در راستای توسعه پایدار شهری، فصلنامه آمایش محیط، شماره 16، 32 – 17.

ایمانی، بهرام، پورخسروانی، محسن (1396): تحلیل فضایی پهنههای مخاطرهآمیز شهرستان اردبیل، نشریه جغرافیا و برنامهریزی محیطی، سال 28، شماره 2، صص 128 – 109.

جداری عیوضی، جمشید(1383): جغرافیای آبها انتشارات دانشگاه تهران، چاپ یازدهم. تعداد صفحات 168.

حساس، حمید (1396): ارائه یک نرم افزار برای پهنهبندی سیل، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه گرگان.

دژاگاه، مژگان (1395): پهنهبندی سیل در حوضه آبریز ماسوله رودخان، پایان نامه کارشناسی ارشد، گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده ادبیات و علوم انسانی، دانشگاه محقق اردبیلی.

رفیعی، یوسف، صالحی، اسماعیل، فرزادبهتاش، محمدرضا،آقابابایی، محمدرضا (1392): پهنهبندی خطر سیلاب شهری با استفاده از GIS وفرایند تحلیل سلسله مراتبی فازی (مطالعه موردی: تهران)، نشریه محیط شناسی، دوره 39، شماره3، صص 188 – 179.

رنجبر، محسن، روغنی، پریسا (1388): پهنهبندی خطر زمین لغزش در شهرستان اردل با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP)، فصلنامه جغرافیا و برنامهریزی شهری چشم انداز زاگرس، دوره 1، شماره 2، صص 30 – 21.

زاهدی، مجید، بیاتیخطیبی، مریم (1387): هیدرولوژی، انتشارات سمت، تعداد صفحات 200.

شجاعیان، علی، ملکی، سعید، امیدیپور، مرتضی (1392): ساماندهی مکانگزینی مراکز آموزشی شهری با استفاده از منطق بولین و تصمیمگیری چند معیاره فازی، مطالعه موردی: مدارس مقطع راهنمایی 8گانه شهر اهواز، دو فصلنامه مطالعات برنامهریزی آموزشی، سال دوم، شماره 4، پاییز و زمستان، صص 166 – 137.

شعبانینیا، حسن، صدرالدین، متولی، جانبازقبادی، غلامرضا، خالدی، شهریار (1399): برآورد مقادیر ارتفاع رواناب و دبی حداکثر سیلاب با استفاده از تلفیق مدلهای اتومات سلولی و SCS (مطالعه موردی: حوضه آبخیز لاویجرود)، مجله مخاطرات محیط طبیعی، دوره 9، شماره 24، صص 98 – 79.

صادقزاده سادات، سید علی (1395): مقایسه مدلهای ANP و FNP در ارزیابی پتانسیل سیلگیری (مطالعه موردی حوضه خیاوچای مشگین شهر)، پایان نامه کارشناسی ارشد، گروه سنجش از دور، دانشکده جغرافیا و برنامهریزی، دانشگاه تبریز.

علیزاده، امین (1390): اصول هیدرولوژی کاربردی، انتشارات امام رضا (ع)، چاپ 33، صص 912.

قدسیپور، حسن (1395): فرایند تحلیل سلسله مراتبی (AHP)، انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تعداد صفحات 222.

قنواتی، عزتاله، صفاری، امیر، بهشتی جاوید، ابراهیم، منصوریان، اسماعیل (1393): پهنهبندی پتانسیل سیلخیزی با استفاده از تلفیق مدل هیدرولوژیکی CN و AHP در محیط GIS (مطالعه موردی: حوضه رودخانه بالخلو)، فصلنامه جغرافیای طبیعی، دوره 7، شماره 25، صص 80 – 67.

کاظمی، سکینه (1395): پهنهبندی خطر سیلاب با تلفیق رویکرد سلسله مراتبی فازی و GIS، مطالعه موردی: رودخانه خیاوچای مشکینشهر، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تبریز، دانشکده فنی مهندسی عمران، گروه مهندسی عمران – آب.

کرم، امیر، یعقوبنژاد، نازیلا (1392): کاربرد منطق فازی در ارزیابی تناسب زمین برای توسعه کالبدی شهر، مطالعه موردی: کلانشهر کرج، جغرافیا (فصلنامه انجمن جغرافیای ایران)، دوره 11، شماره 36، صص 249 – 231.

کرم، امیر؛ درخشان، 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)، فصلنامه جغرافیای طبیعی، دوره پنجم، شماره 16، صص 54 – 37.

محمودزاده، حسن، باکویی، مائده (1397): پهنهبندی سیلاب با استفاده از تحلیل فازی (مطالعه موردی: شهر ساری)، مجله مخاطرات محیط طبیعی، دوره 7، شماره 18، صص 68 – 51.

ملکیان، آرش، افتادگان خوزانی، اصغر و عشورنژاد، غدیر (1391): پهنهبندی پتانسیل سیلخیزی حوضه آبخیز اخترآباد با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی فازی، پژوهشهای جغرافیای طبیعی، دوره 44، شماره 4، صص 152 – 131.

مهدوی، محمد (1381): هیدرولوژی کاربردی، جلد دوم، انتشارات دانشگاه تهران، 439 صفحه.

مؤمنی، منصور (1393): مباحث نوین تحقیق در عملیات، چاپ ششم، تهران، دانشکده مدیریت دانشگاه تهران، 352 صفحه.

نادری، نگاه، محسنیساروی، محسن، ملکیان، آرش و قاسمیان، داود (1390): فرآیند تحلیل سلسله مراتبی تکنیکی برای تصمیم گیری در حوضههای آبخیز، نشریه محیط زیست و توسعه، سال دوم، شماره 4. صص 50 – 41.

نوحهگر، احمد، زارع، غلامرضا (1391): استخراج پهنههای شوری خاک در مناطق خشک و نیمه خشک با استفاده از دادههای سنجش از دور (مطالعه موردی: شهرستان داراب)، مجله جغرافیا و مخاطرات محیطی، شماره 1، صص 64 – 49.

یعقوبزاده، مصطفی، اکبرپور، ابوالفضل، بارانی، غلامعباس، اعتباری، بهروز، کاردانمقدم، حمید (1388): محاسبه شماره منحنی رواناب حوضه آبریز با استفاده از شیوههای GIS و RS (مطالعه موردی: حوضه آبریز منصورآباد بیرجند)، مجله پژوهش آب در ایران، دوره سوم، شماره 5، صص 40 – 31.

Ahern, M., Kovats, R. S., Wilkinson, P., Few, R., & Matthies, F. (2005). Global health impacts of floods: epidemiologic evidence. Epidemiologic reviews, 27(1), 36-46.

Ayalew, L., & Yamagishi, H. (2005). The application of GIS-based logistic regression for landslide susceptibility mapping in the Kakuda-Yahiko Mountains, Central Japan. Geomorphology, 65(1-2), 15-31.

Boulomytis, V., Zuffo, A., & Imteaz, M. (2019). Detection of flood influence criteria in ungauged basins on a combined Delphi-AHP approach. Operations Research Perspectives, 6, 100116.

Bronstert, A. (2003). Floods and climate change: interactions and impacts. Risk Analysis: An International Journal, 23(3), 545-557.

Buhe, A., Tsuchiya, K., Kaneko, M., Ohtaishi, N., & Halik, M. (2007). Land cover of oases and forest in XinJiang, China retrieved from ASTER data. Advances in Space Research, 39(1), 39-45.

Celik, M., Er, I. D., & Ozok, A. F. (2009). Application of fuzzy extended AHP methodology on shipping registry selection: The case of Turkish maritime industry. Expert Systems with Applications, 36(1), 190-198.

Chan, F., Chan, M., & Tang, N. (2000). Evaluation methodologies for technology selection. Journal of Materials Processing Technology, 107(1-3), 330-337.

Chang, D.-Y. (1996). Applications of the extent analysis method on fuzzy AHP. European journal of operational research, 95(3), 649-655.

Christensen, J. H., & Christensen, O. B. (2003). Climate modelling: severe summertime flooding in Europe. Nature, 421(6925), 805.

Dano Umar, L., Matori, A. N., Hashim, A. M., Chandio, I. A., Sabri, S., Balogun, A. L., & Abba, H. A. (2011). Geographic information system and remote sensing applications in flood hazards management: A review. Research Journal of Applied Sciences, Engineering and Technology, 3(9), 933-947.

Das, S. (2019). Geospatial mapping of flood susceptibility and hydro-geomorphic response to the floods in Ulhas basin, India. Remote Sensing Applications: Society and Environment, 14, 60-74.

Dawod, G. M., Mirza, M. N., & Al-Ghamdi, K. A. (2012). GIS-based estimation of flood hazard impacts on road network in Makkah city, Saudi Arabia. Environmental earth sciences, 67(8), 2205-2215.

Fernández, D., & Lutz, M. (2010). Urban flood hazard zoning in Tucumán Province, Argentina, using GIS and multicriteria decision analysis. Engineering Geology, 111(1-4), 90-98.

Fish, U., & Service, W. (2012). National Oceanic and Atmospheric Administration. 2012. National Fish, Wildlife & Plants Climate Adaptation Strategy.

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.

Kazakis, N., Kougias, I., & Patsialis, T. (2015). Assessment of flood hazard areas at a regional scale using an index-based approach and Analytical Hierarchy Process: Application in Rhodope–Evros region, Greece. Science of the Total Environment, 538, 555-563.

Kiage, L., Liu, K. B., Walker, N., Lam, N., & Huh, O. (2007). Recent land‐cover/use change associated with land degradation in the Lake Baringo catchment, Kenya, East Africa: evidence from Landsat TM and ETM+. International Journal of Remote Sensing, 28(19), 4285-4309.

Kusky, T. (2010). Floods: Hazards of surface and groundwater systems: Infobase Publishing.

Lehner, B., Verdin, K., & Jarvis, A. (2006). HydroSHEDS technical documentation, version 1.0. World Wildlife Fund US, Washington, DC, 1-27.

Lian, J., Xu, H., Xu, K., & Ma, C. (2017). Optimal management of the flooding risk caused by the joint occurrence of extreme rainfall and high tide level in a coastal city. Natural Hazards, 89(1), 183-200.

Lillesand, T. M., & Kiefer, R. W. (2000). Remote Sensing and Image Interpretation: John Wiley & Sons.

Lillesand, T. M., Kiefer, R. W., & Chipman, J. (2000). Remote sensing and image interpretation. John Willey & Sons. New York, 724.

Mahmoud, S. H., & Gan, T. Y. (2018). Multi-criteria approach to develop flood susceptibility maps in arid regions of Middle East. Journal of cleaner production, 196, 216-229.

Masoudian, M. (2009). The topographical impact on effectiveness of flood protection measures (Vol. 18): kassel university press GmbH.

Mather, P. M., & Koch, M. (2011). Computer processing of remotely-sensed images: an introduction: John Wiley & Sons.

McCoy, R. M. (2005). Field methods in remote sensing: Guilford Press.

Mind'je, R., Li, L., Amanambu, A. C., Nahayo, L., Nsengiyumva, J. B., Gasirabo, A., & Mindje, M. (2019). Flood susceptibility modeling and hazard perception in Rwanda. International Journal of Disaster Risk Reduction, 101211.

Mishra, S., Tyagi, J., Singh, V., & Singh, R. (2006). SCS-CN-based modeling of sediment yield. Journal of Hydrology, 324(1-4), 301-322.

Nyarko, B. K. (2002). Application of a rational model in GIS for flood risk assessment in Accra, Ghana. Journal of Spatial Hydrology, 2(1).

Papadopoulou-Vrynioti, K., Alexakis, D., Bathrellos, G. D., Skilodimou, H. D., Vryniotis, D., & Vassiliades, E. (2014). Environmental research and evaluation of agricultural soil of the Arta plain, western Hellas. Journal of Geochemical Exploration, 136, 84-92.

Qin, Q.-m., Tang, H.-m., & Chen, H.-k. (2011). Zoning of highway flood-triggering environment for highway in Fuling District, Chongqing. Paper presented at the 2011 International Conference on Photonics, 3D-Imaging, and Visualization.

Re, S. (2013). Mind the risk: a global ranking of cities under threat from natural disasters: Swiss Re.

Saaty, R. W. (1987). The analytic hierarchy process—what it is and how it is used. Mathematical modelling, 9(3-5), 161-176.

Saaty, T. L. (1977). A scaling method for priorities in hierarchical structures. Journal of mathematical psychology, 15(3), 234-281.

Saaty, T. L. (1990). Decision making for leaders: the analytic hierarchy process for decisions in a complex world: RWS publications.

Saaty, T. L., & Vargas, L. G. (2012). Models, methods, concepts & applications of the analytic hierarchy process (Vol. 175): Springer Science & Business Media.

Sinha, R., Bapalu, G., Singh, L., & Rath, B. (2008). Flood risk analysis in the Kosi river basin, north Bihar using multi-parametric approach of analytical hierarchy process (AHP). Journal of the Indian Society of Remote Sensing, 36(4), 335-349.

Svoray, T., Bar, P., & Bannet, T. (2005). Urban land-use allocation in a Mediterranean ecotone: Habitat Heterogeneity Model incorporated in a GIS using a multi-criteria mechanism. Landscape and Urban Planning, 72(4), 337-351.

Tanavud, C., Yongchalermchai, C., Bennui, A., & Densreeserekul, O. (2004). Assessment of flood risk in Hat Yai municipality, Southern Thailand, using GIS. Journal of Natural Disaster Science, 26(1), 1-14.

Taylor, J., man Lai, K., Davies, M., Clifton, D., Ridley, I., & Biddulph, P. (2011). Flood management: prediction of microbial contamination in large-scale floods in urban environments. Environment international, 37(5), 1019-1029.

Van Laarhoven, P. J., & Pedrycz, W. (1983). A fuzzy extension of Saaty's priority theory. Fuzzy sets and Systems, 11(1-3), 229-241.

Vorogushyn, S., Lindenschmidt, K.-E., Kreibich, H., Apel, H., & Merz, B. (2012). Analysis of a detention basin impact on dike failure probabilities and flood risk for a channel-dike-floodplain system along the river Elbe, Germany. Journal of Hydrology, 436, 120-131.

Youssef, A. M., & Hegab, M. A. (2019). Flood-Hazard Assessment Modeling Using Multicriteria Analysis and GIS: A Case Study—Ras Gharib Area, Egypt. In Spatial Modeling in GIS and R for Earth and Environmental Sciences (pp. 229-257): Elsevier.

Zhan, X., & Huang, M.-L. (2004). ArcCN-Runoff: an ArcGIS tool for generating curve number and runoff maps. Environmental modelling & software, 19(10), 875-879.