ارزیابی مناطق مستعد خطر سیلاب با نگرش فازی، مطالعه موردی : پایین دست حوضه آبریز نکا، استان مازندران

اسماعیلی, رضا; طاهری, محمد

doi:10.22111/jneh.2022.39817.1842

ارزیابی مناطق مستعد خطر سیلاب با نگرش فازی، مطالعه موردی : پایین دست حوضه آبریز نکا، استان مازندران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشیار، گروه جغرافیا، دانشگاه مازندران

² دانش‌آموخته کارشناسی ارشد ژئومورفولوژی، گروه جغرافیا، دانشگاه مازندران

10.22111/jneh.2022.39817.1842

چکیده

سیل از جمله مخاطراتی است که سالانه میلیونها نفر را در جهان تحت تأثیر قرار می‌دهد. مناطق شمالی ایران هم طی دهه‌های اخیر با سیلابهای متعددی روبرو بوده‌اند و خسارات زیادی به نواحی شهری و روستایی این مناطق وارد شده است. این تحقیق با هدف، تهیه نقشه مناطق مستعد سیل با روش فازی و صحت‌سنجی نقشه‌های مختلف در پایین‌دست حوضه رودخانه نکا در شرق مازندران انجام شده است. پس از سیل سال 1397 موقعیت بخشی از مناطقی که دچار سیل شدند به صورت نقطه‌ای ثبت گردید. داده‌ها به صورت تصادفی به دو قسمت آموزشی و اعتبارسنجی با نسبت 70 و 30 درصد تقسیم شدند. بر اساس 70 درصد از داده‌های مشاهده‌ای، روابط فازی لایه‌های مختلف اطلاعاتی شامل ارتفاع، شیب، فاصله از رود، بارش، لیتولوژی و کاربری اراضی تعیین شد. پس از فازی سازی لایه‌ها با استفاده از 9 اپراتور مختلف فازی، همپوشانی لایه‌ها انجام شد و نقشه خطر سیل بدست آمد. برای صحت سنجی نقشه‌های حاصله با استفاده از 30 درصد نقاط باقیمانده و همان تعداد نقاط فاقد سیل با روش ROC و شاخص کاپای کوهن اعتبار سنجی صورت گرفت. نتایج نشان داد که روشهای گامای 9/0، 8/0، 7/0 به ترتیب بیشترین دقت را داشته است. براساس نقشه نهایی گامای 9/0، 7/15 درصد از مساحت منطقه در محدوده خطر بسیار زیاد و زیاد قرار دارد و 30 درصد مناطق روستایی و شهری حوضه در این محدوده‌های خطر قرار گرفته‌اند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مخاطرات محیط طبیعی

عنوان مقاله [English]

Evaluation of flood hazards areas with fuzzy approach, Case study: Downstream of Neka catchment, Mazandaran province

نویسندگان [English]

Reza Esmaili ¹
Mohammad Taheri ²

¹ Associate professor of Geomorphology, University of Mazandaran, Iran

² M.A. of Geomorphology, University of Mazandaran, Iran

چکیده [English]

Floods are among the hazards that affect millions of people around the world every year. The northern region of Iran has also faced numerous floods in recent decades and has caused a lot of damage to urban and rural areas. The northern regions of Iran have also experienced numerous floods in recent decades and have caused extensive damage to urban and rural areas. This study aimed to prepare a map of flood-prone areas by fuzzy method and to validate various maps downstream of the Neka River catchment in eastern Mazandaran. After the flood of 2019, the location of the areas that were affected by the flood was recorded in points. Data were randomly divided into two parts: training and validation 70% and 30%. Based on 70% of the observational data, fuzzy relationships of different information layers were determined, including elevation, slope, distance from the river, precipitation, lithology, and land use. After fuzzification of layers, using 9 different fuzzy operators, the layers overlapped and flood hazard maps were obtained. The validity of the resulting maps was performed using 30% of flooded points and the same number of non-flooded points by ROC method and Cohen's Kappa index. The results showed that operators of fuzzy Gamma 0.9, 0.8, and 0.7, had the highest accuracy of respectively. According to the map of the fuzzy Gamma 0.9, 15.7% of the area is in the very high and high class and 30% of rural and urban areas of the catchment are in these danger zones.

کلیدواژه‌ها [English]

River hazard map
Fuzzy
Neka River
Mazandaran

مراجع

اسماعیلی، رضا؛ جوکار سرهنگی، عیسی؛ روشن‌نکو، پروین. (1395). تعیین پتانسیل سیل‌خیزی با استفاده از روش تاپسیس، مطالعه موردی استان مازندران، حوضه آبریز گلندرود، جغرافیای طبیعی، 9(31)، 77-87. Doi:20.1001.1.20085656. 1395.9.31.5.7

انتظاری، مژگان؛ جلیلیان، طاهره؛ درویشی خاتونی، جواد. (1398). پهنه بندی نقشه حساسیت سیل گیری با استفاده از ارزیابی بین روش نسبت فراوانی و وزن شواهد در استان کرمانشاه، تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، 6(4)،۱۴۳-۱۶۲. http://jsaeh.khu.ac.ir/article-1-2707-en.html

روستائی، شهرام؛ موسوی، رمضان؛ علیزاده گرجی، غلامرضا. (1397). تهیه نقشه پهنه بندی سیلاب حوضه آبخیز نکارود با استفاده از مدل SCS-CN و GIS/RS پژوهشهای ژئومورفولوژی کمّی، 6(1)، 108-118. http://www. geomorphologyjournal.ir/article_78078.html

شرکت آب منطقه‌ای استان مازندران (1398)، گزارش سیلاب اسفند 1397 و فروردین 1398 در رودخانه‌های استان مازندران، نشریه 726.

شریفی پیچون، محمد؛ پرنون، فاطمه. (1397). ارزیابی و تحلیل فضایی سیل‌گیری رودخانه قره‌سو با استفاده از منطق فازی در محیطGIS، مخاطرات محیط طبیعی، 7(15)،17-30. Doi:10.22111/JNEH.2017.3203

شعبانی بازنشین، آرمان؛ عمادی، علیرضا؛ فضل اولی، رامین. (1395). بررسی پتانسیل سیل خیزی حوزه های آبخیز و تعیین مناطق مولد سیل (مطالعه موردی: حوزه آبخیز نکا)، پ‍‍ژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز، 7(14)،20-28. http://jwmr.sanru.ac.ir/article-1-754-fa.html

عرب عامری، علیرضا؛ پورقاسمی، حمیدرضا؛ شیرانی، کورش. (1396). پهنه ‏بندی حساسیت سیل‏گیری با استفاده از روش ترکیبی نوین، تئوری بیزین‌ـ‌ فرایند تحلیل سلسله‌مراتبی (مطالعۀ موردی: حوضۀ آبخیز نکا ـ استان مازندران). اکوهیدرولوژی، 4(2)،447-462 . doi:10.22059/IJE.2017.61481

قلی‌زاده، ایلا؛ قنواتی، عزت اله؛ افشارمنش، حمیده؛ امان‌اله پور، حجت. (1396). کارایی مدل فازی در پتانسیل سیل خیزی حوضه زنگمار، فضای جغرافیایی، 17(60)، ۲۲۷-۲۴۵. http://geographical-space.iau-ahar.ac.ir/article-1-654-fa.html

قنواتی، عزت‌اله؛ بابائی اقدم، فریدون؛ همتی، طاهر؛ رحیمی، مسعود. (1394). پهنه‌بندی پتانسیل سیل‌گیری با استفاده ازمدل‌ منطق فازی در محیطGIS (مطالعه موردی حوضه رودخانه خیاوچای مشکین شهر)، هیدروژئومورفولوژی، 2(3)، 121-135. https://hyd.tabrizu.ac.ir/ article_4264.html?lang=en

کریمی فیروزجائی، محمد؛ عبدالهی کاکرودی، عطا اله؛ جلوخانی نیارکی، محمدرضا. (1396). تهیه نقشه خطر سیل مبتنی بر انرژی جریان با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی مطالعه موردی: رودخانه نکا، پژوهشهای ژئومورفولوژی کمّی، 5(4)، 159-175. http://www.geomorphologyjournal.ir/article_78069.html?lang=en

کریمی فیروزجایی، محمد؛ نیسانی سامانی، نجمه. (1397). پهنه ‏بندی ریسک ‏پذیری سیل با استفاده از روش تصمیم ‏گیری چندمعیارۀ مبتنی بر استدلال شهودی دمپستر- شافر (مطالعۀ موردی: حوضۀ آبخیز نکارود). پژوهش های جغرافیای طبیعی، 50(1)، 177-194. Doi:10.22059/JPHGR.2018.229904.1007026

گلشن، محمد؛ اسمعلی عوری، اباذر؛ خسروی، خه‌بات. (1397). ارزیابی حساسیت به سیل حوضه آبخیز تالار با استفاده از مدل نسبت فراوانی احتمالاتی، مخاطرات محیط طبیعی، 7(15)، 1-16. Doi: 10.22111/JNEH.2017.3120

نوحانی، ابراهیم؛ دارابی، فریبا؛ معروفی نیا، ادریس؛ خسروی، خه‌بات. (1395). ارزیابی مدل آنتروپی شانون در تهیه نقشه حساسیت و احتمال به وقوع سیل در حوزه آبخیز هراز، مخاطرات محیط طبیعی، 5(10)، 99-116. Doi: 10.22111/ JNEH.2017.2958

مسعودیان، محسن؛ فندرسکی، نیایش؛ قره گزلو، محمد. (1393). کاهش خسارت سیلاب شهری با استفاده از مدیریت غیرسازه‌ای (مطالعه موردی: سیلاب نکا، ۱۳۷۸)، پ‍‍ژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز، 5(10)،۱-۱۴. http://jwmr.sanru.ac.ir/article-1-754-fa.html

موسوی، سیدمحمد؛ روستائی، شهرام؛ رستم‌زاده، هاشم. (1397). ارزیابی منطقه‌ای مخاطرۀ سیل در مقیاس زیرحوضه با استفاده از سنجش از دور و مدل منطق فازی (مطالعۀ موردی: حوضۀ آبخیز مرند)، اکوهیدرولوژی، 5(3)، 829-841. Doi: 829-841. 10.22059/IJE.2018.245661.775

Arabameri, A., Rezaei, K., Cerdà, A., Conoscenti, C., Kalantari, Z., (2019), A comparison of statistical methods and multi-criteria decision making to map flood hazard susceptibility in Northern Iran. Science of the Total Environment, 660, pp. 443-458. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.01.021

Das, S., (2020), Flood susceptibility mapping of the Western Ghat coastal belt using multi-source geospatial data and analytical hierarchy process (AHP). Remote Sensing Applications: Society and Environment, 20, 100379. https://doi.org/10.1016/j.rsase.2020.100379

Hong, H., Tsangaratos, P., Ilia, I., Liu, J., Zhu, A. X., Chen, W., (2018), Application of fuzzy weight of evidence and data mining techniques in construction of flood susceptibility map of Poyang County, China. Science of the total environment, 625, pp. 575-588. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.12.256

Khosravi, K., Pourghasemi, H. R., Chapi, K., Bahri, M., (2016), Flash flood susceptibility analysis and its mapping using different bivariate models in Iran: a comparison between Shannon’s entropy, statistical index, and weighting factor models. Environmental monitoring and assessment, 188(12), pp. 1-21. https://doi.org/10.1007/s10661-016-5665-9

Kim, T. H., Kim, B., Han, K. Y., (2019), Application of fuzzy TOPSIS to flood hazard mapping for levee failure. Water, 11(3), 592. https://doi.org/10.3390/w11030592

Lee, M. J., Kang, J. E., Kim, G., (2015), Application of fuzzy combination operators to flood vulnerability assessments in Seoul, Korea. Geocarto International, 30(9), pp. 1052-1075. https://doi.org/10.1080/10106049.2015.1027290

Nandalal, H. K., Ratnayake, U. R., (2011), Flood risk analysis using fuzzy models. Journal of Flood risk management, 4(2), pp. 128-139. https://doi.org/10.1111/j.1753-318X.2011.01097.x

Rahmati, O., Haghizadeh, A., Stefanidis, S., (2016), Assessing the accuracy of GIS-based analytical hierarchy process for watershed prioritization; Gorganrood River Basin, Iran. Water resources management, 30(3), pp. 1131-1150. https://doi.org/10.1007/s11269-015-1215-4

Razavi Termeh, S. V., Sadeghi-Niaraki, A., (2019), Preparation of flood susceptibility mapping using an ensemble of frequency ratio and adaptive neuro-fuzzy inference system models. Earth Observation and Geomatics Engineering, 3(1), pp. 64-77. Doi:10.22059/EOGE.2019.269239.1035

Saha, A. K., Agrawal, S., (2020), Mapping and assessment of flood risk in Prayagraj district, India: a GIS and remote sensing study. Nanotechnology for Environmental Engineering, 5, pp.1-18. https://doi.org/10.1007/s41204-020-00073-1

Sahana, M., Patel, P. P., (2019), A comparison of frequency ratio and fuzzy logic models for flood susceptibility assessment of the lower Kosi River Basin in India. Environmental Earth Sciences, 78(10), pp.1-27. https://doi.org/10.1007/s12665-019-8285-1

Shafapour Tehrany, M., Kumar, L., Neamah Jebur, M., Shabani, F., (2019), Evaluating the application of the statistical index method in flood susceptibility mapping and its comparison with frequency ratio and logistic regression methods. Geomatics, Natural Hazards, and Risk, 10(1), pp.79-101. https://doi.org/10.1080/19475705.2018.1506509

Swain, K. C., Singha, C., Nayak, L., (2020), Flood susceptibility mapping through the GIS-AHP technique using the cloud. ISPRS International Journal of Geo-Information, 9(12), 720. https://doi.org/10.3390/ijgi9120720

Tabarestani, E. S., Afzalimehr, H., (2021), Artificial neural network and multi-criteria decision-making models for flood simulation in GIS: Mazandaran Province, Iran. Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, pp.1-19. https://doi.org/10.1007/s00477-021-01997-z

Vakhshoori, V., Zare, M., (2018), Is the ROC curve a reliable tool to compare the validity of landslide susceptibility maps? Geomatics, Natural Hazards, and Risk, 9(1), pp. 249-266. https://doi.org/10.1080/19475705.2018.1424043.