ارزیابی و پهنه‌بندی خطر رخداد سیلاب در حوضه فرحزاد (تهران) با استفاده از مدل فازی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار ژئومورفولوژی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

2 استادیار ژئومورفولوژی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

3 کارشناس ارشد ژئومورفولوژی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

چکیده

  سیلاب یکی از مخاطراتی است که امروزه بشر با آن مواجه است و هر ساله خسارات مالی و جانی فراوانی را به دنبال دارد. از آنجا که جمع‌آوری و دفع رواناب‌های ناشی از بارندگی در مسیل رودخانه در واقع نوعی اقدامات ایمنی، بهداشتی و رفاهی تلقی می‌شود و نیز رخداد چندین سیلاب در تهران که در برخی موارد با خسارات جانی و مالی همراه بوده است نشان دهنده ضرورت مطالعه جامع در زمینه سیلاب در حوضه‌های بالادست شهر تهران از جمله حوضه فرحزاد است. حوضه فرحزاد یکی از هفت رود دره‌ای است که در بالادست شهر تهران قرار گرفته است و با توجه به شرایط حوضه احتمال رخداد سیلاب در آن وجود دارد. در این پژوهش سعی شده تا نواحی با بیشترین خطر رخداد سیلاب در حوضه فرحزاد با استفاده از مدل فازی تعیین گردد. در این زمینه لایه‌های اطلاعاتی مربوط به شیب، انحنا پروفیل و پلانیمتریک، ارتفاع، تراکم زهکشی، فاصله از آبراهه، لندفرم‌ها و کاربری اراضی مورد استفاده قرار گرفته است. در نقشه نهایی پهنه بندی خطر سیلگیری نواحی با خطر بسیار بالا در پایین دست حوضه و منطبق بر دره اصلی فرحزاد هستند. بیشتر مساحت منطقه مربوط به نواحی با خطر بسیار کم با مساحت 29/14 کیلومتر مربع (11/64 درصد) است و کمترین مساحت نیز مربوط به سطوح با خطر بسیار زیاد (78/0 کیلومتر مربع) و زیاد (37/1 کیلومتر مربع) است. اغلب نواحی با خطر سیلگیری بسیار بالا در شیب‌های بین 0-20 درصد و واحد‌های دره‌ای واقع گردیده‌اند. ارتفاع این سطوح اغلب بین 2300-2650 متر است و بیشتر در فاصله 0-130 متری از آبراهه فرحزاد واقع گردیده‌اند. سطح وسیعی از این پهنه‌ها دارای پوشش درختی و درخچه‌ای هستند. پهنه‌های با خطر سیلگیری بالا در اطراف پهنه‌های با خطر سیلگیری بسیار بالا هستند. این نواحی شیب‌های بین 20-40 درصد را شامل می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Flood risk zonation in the farahzad basin (Tehran) using Fuzzy model

نویسندگان [English]

  • E. Ghanavati 1
  • A. Karam 2
  • M. Aghaalikhani 3
1 Associate Professor of Geomorphology, University of Khwarizmi, Tehran, Iran
2 Assistant Professor of Geomorphology, University of Khwarizmi, Tehran, Iran
3 MA. in Geomorphology, University of Khwarizmi, Tehran, Iran
چکیده [English]



Extended abstract
1- Introduction
Flood event is very important in humanities center and urban because they are effective on Capabilities production of runoff in this area and increase the financial and human losses due to its population density and infrastructure. As respects Collection and dispose of runoff from the rainfall in the river stream in fact are safety, public health and utilities and several flood events in Tehran that in some instances are financial losses and damages to human lives indicate necessity integrate study are about flood in the basins upstream of Tehran.
 
So the purpose of this study determines areas with highest flood risk in the Farahzad basin. Basin Farahzad is located in upstream of the city of Tehranand the area is 22.29 km2. It is located in latitude '47 ◦ 35 to '5 ◦ 35 north and longitude '19 ◦ 51 to '21 ◦ 51 east. Considering the fact that phenomena as flooding are affected by many factors that these factors are not certain and exact and these are affecting probabilistic and inconclusive, so a method to Fuzzy model used for the areas in the flood risk.
 
2- Methodology
According to research purposes, data and information layers slope, profile and planimetric curvatures, elevation, drainage density, distance from the river, landforms and land use were assigned as effective parameters to flooding. To prepare the these data and layers are used the Tajrish topography map with scale 1:50000, NI 39-3 number, K551 Series, page 2661I, Tehran geology map with scale 1:100000, Tehran Resource evaluation and land capability map scale with 1:250000, satellite image landsat ETM+  and satellite image IRS-LISS III.
To analyze satellite images, according to the capabilities Erdas software used according to the capabilities of this software in image processing and modeling also full adaptation with the ArcGIS software.
After providing information’s mentioned above and determining kind of their relation with the flood appoint membership function for each of the parameters. After applying membership function to layers in Arc GIS software, all layers have values between zeros to one, then layers entered to fuzzy model. To perform fuzzy technique, it is necessary to use operators as union, Subscription, Gama, algebraic multiplication and sum. In this research Gama, algebraic multiplication and sum is used. In this study used Gama, algebraic multiplication and sum operators. First algebraic sum and multiplication operators applied to the layers which amount of membership is determined, then to find the final map of flood zonation and to adjust prepared maps according to algebraic sum and multiplication are used Gama 0.9, Gama 0.7 and Gama 0.5 operators, more over because field data was not existed to determine the most appropriate Gama in flood zonation, amount of correlation between primary info layers and Gama final maps are concluded in SPSS software.
 
3-Discossion
Gama 0.7 Map has had the highest correlation with the primary info layers, therefore Gama 0.7 Map chose as the final map of flood zonation which is classified in to five levels according to natural break method. Zones with very high risk of flood are located in downstream parts of the basin. Upstream parts of the basin and ridges are provided zones with low risk. As a matter of fact risk of flood becomes more if we move from the upstream parts of the basin to the downstream or south. Most area of the region is related to the zones with low risk of the flood which has 14.29 square kilometers area and smallest area is related to zones with very high risk of flood (0.78 square kilometers) and high risk (1.37 square kilometers).
Valleys with concave slopes have the most effective surfaces to produce flooding zones in the basin. These surfaces mostly have slope between 0 to 20 percent and height between 1600 to 1950 meters and located between 0 to 1300 meters distances from rivers. Drainage density of this area is between 6 to 9. These surfaces mostly are located in the Units valley with mid slope and these are covered with trees and plants. Ridges and crests with concave slopes have the lowest effective surfaces to produce flooding zones in the basin. These surfaces mostly have slop between 40 to 60 percent and height between 2300 to 2650 meters and located between 130 to 260 meters distance from rivers. Drainage density of this area is more between 0 to 3. These surfaces are mostly located in mountainous units with high slop and covered with pastures.
 
4-Conclusion
With considering final maps of flood zonation and along of static development, construction should be stopped in very high and high risk zones, more over it is Recommended to change the place of traditional restaurants located in this area which did not consider river bank to level with 1700 meters elevation which is computed of final map overlaying with topographic map.
Results show the capability and efficiency of this model to flood zonation and probable mistakes and differences occurred in other maps is determined in this model which related to various methods of layers of fuzzy production and the kind of Gama operator. The other property of this model is its capability to use in Arc GIS software

کلیدواژه‌ها [English]

  • Zonation
  • flooding
  • fuzzy
  • Farahzad
  • Risk
 

اشقلی فراهانی، عقیل،(1380)، ارزیابی خطر ناپایداری دامنه‌های طبیعی در منطقه رودبار با استفاده از تئوری فازی، پایان نامه کارشناسی ارشد: دانشگاه تربیت معلم تهران.

آل شیخ علی اصغر،سلطانی محمدجعفر،هلالی حسین، (1381)، "کاربرد GIS در مکان یابی عرصه‌های پخش سیلاب" تحقیقات جغرافیایی 17(4 (پیاپی 67)):22-38.

امیراحمدی، ابوالقاسم و شیران، مهناز، (1388)، "کاربرد مدل HEC-HMS در تحلیل حساسیت متغیرهای ژئومورفولوژی مؤثر بر سیلاب دشت کرون" جغرافیا و توسعه، شماره 16: 153-173.

بهشتی، مسعود، فیض نیا،سادات، سلاجقه، علی و احمدی، حسن،(1388). "بررسی کارایی پهنه بندی زمین لغزش فاکتور اطمینان: مطالعه موردی حوزه آبخیز معلم کلایه" فصلنامه جغرافیایی طبیعی، شماره 5: 20-32.

تصویر ماهواره‌ای ETM+، تهیه شده از سازمان فضایی کشور.

تصویر ماهواره‌ای IRS، تهیه شده از سازمان جغرافیایی نیرو‌های مسلح.

حسین زاده، سید رضا و جهادی طرقی، مهناز،(1386)، "بررسی موضوع سیلاب و آب گرفتگی شهر مشهد از دیدگاه ژئومورفولوژی تاریخی و تلفیق ان با روش‌های تجربی" پژوهش‌های جغرافیایی، شماره 61: 145-159.

خسروی، شاهرخ،(1382). آشکارسازی تغییرات ژئومورفولوژیکی محیط‌های ساحلی شمال غرب خلیج فارس(هندیجان) با استفاده از روش منطق فازی و تکنیک‌های RS و GIS، پایان نامه کارشناسی ارشد: دانشگاه تربیت معلم تهران.

دادرسی سبزواری، ابوالقاسم،(1387)، " مقایسه مدل منطق فازی با سایر مدل‌های مفهومی سازگار با GIS در مکان یابی مناطق مستعد سیلاب با کاربرد اطلاعات ماهواره‌ای سنجنده ETM+"، همایش ژئوماتیک تهران.

رستمی، فرض الله، (1387)، اصلاح مدل برآورد رسوب ام پسیاک با بکارگیری تکنیک فازی در حوضه سد زاگرس، پایان نامه کارشناسی ارشد: دانشگاه تربیت معلم.

روزنامه ایران، پنجم اردیبهشت 1374.

روزنامه کیهان، روز شنبه نهم مرداد 1333.

 ساعد، عذرا، (1387)، پهنه بندی خطر سیلخیزی در شهر سنندج، پایان نامه کارشناسی ارشد: دانشگاه تربیت معلم.

سلامی، میثم، (1389)، تحلیل پارامتر‌های کیفی آب تالار انزلی با استفاده از روش ریاضی فازی، پایان نامه کارشناسی ارشد: دانشگاه تربیت معلم.

سمعیا، جلال، (1385)، پهنه بندی خطر زمین لغزش با استفاده از سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی (مطالعه موردی: زیر حوضه لاجیم از حوضه آبخیز تجن ساری)، پایان نامه کارشناشی ارشد: دانشگاه شهید بهشتی.

صابری، امیر، (1375)، بررسی اثرات تغییرات ناشی از شهرسازی در مسیل‌های شمال تهران به منظور ارئه روش‌های کنترل و مدیریت سیلاب، پایان نامه کارشناسی ارشد: دانشگاه تربیت مدرس.

صادقی، سید حمید رضا، حاجی قلیزاده، محمد،وفاه خواه، مهدیو مطیعی، همایون، (1386)، "نقش شیب شکن‌ها بر تغییر عمق و سطح سیلاب در بخشی از رودخانه کن" تحقیقات منابع آب ایران، سال سوم، شماره 1:24-27.

صراطی، نرجس، (1385)، مدل‌سازی پهنه‌بندی سیلخیزی مناطق شهری در وب، منطقه مورد مطالعه شمال تهران (دربند)، پایان نامه کارشناسی ارشد: دانشگاه تربیت معلم.

طاهری بهبهانی، محمد طاهر و بزرگ زاده، مصطفی، سیلاب‌های شهری، تهران، مرکز مطالعات و تحقیقات شهر سازی و معماری ایران.

فرج زاده، منوچهر، فلاح، مهنام، (1387)، "ارزیابی تأثیر تغییرات کاربری و پوشش ارضی بر رژیم سیلابی رودخانه تجن با استفاده از تکنیک سنجش از دور"پژوهش‌های جغرافیایی، شماره 64: 89-104.

قربانی، اردوان،ستاریان، علی و الیاسی بروجنی، حمید، (1386). "بحران سیل در شمال تهران، مرور فعالیت‌های انجام گرفته در جهت مقابله با ان و وضعیت فعلی"، سومین کنفرانس بین المللی مدیریت جامع بحران در حوادث غیر مترقبه.

قنواتی، عزت الله، (1382)، "مدل ژئومورفولوژیکی سیلاب در حوضه گاماسیاب" فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، شماره 71: 174-182.

مومنی، منصور، (1378)، مباحث نوین تحقیق در عملیات، چاپ دوم، تهران: دانشکده مدیریت دانشگاه تهران.

وهابی، جلیل، (1376)، پهنه بندی خطر سیل با بکار‌گیری سنجش از دور وسیستم اطلاعات جغرافیایی در حوضه آبخیز طالقان، پایان نامه کارشناسی ارشد: دانشگاه تربیت مدرس.

نقشه توپوگرافی 1:50000 تجریش، تهیه شده از سازمان جغرافیایی نیرو‌های مسلح.

نقشه زمین شناسی 1:100000 تهران، تهیه شده از سازمان زمین شناسی.

نقشه 1:250000 ارزیابی منابع و قابلیت اراضی استان تهران، تهیه شده از موسسه تحقیقات خاک وآب.

BaldassarreG. Di. ,Guy Schumann, Paul D. Bates, (2009) “A technique for the calibration of hydrolic models using uncertain satellite observation of flood extent” Journal of Hydrology, Volume 367: 276-282.

Chen J. , Shufang Zhao, Huimin Wang, (2011), “Risk Analysis of Flood Disaster Based on Fuzzy Clustering Method” Energy Procedia, Volume 5: 1915-1919.

Cook A. , VenkateshMerwade, (2009), “Effect of topographic data, Geometric Configuration and modeling approach on flood inundation mapping” Journal of Hydrology, Volume 337: 131-142.

Hagen E. ,J. F. Shrodr Jr. , X. X. Lu, John F. Teufert, (2010), “Reverse engineered flood hazard mapping in Afghanistan: A parsimonious flood map model for developing Countries” Quaternary International XXX: 1-10.

 Hudson P. F. , Rene R. Colditz ,(2003), “Flood delineation in a larg and complex alluvial vally, lower Panuco basin, Mexico” Journal of Hydrology, Volume 280: 222-245.

Martinez J. M. ,Thuy Le Toan, (2007), “Mapping of flood dynamics and spatial distribution of vegetation in the Amazon floatplain using multitemporal SAR data” Remote Sensing of Environment, Volume 108: 209-223.

MerwadeV. Aaron Cook, Julie Coonrod, (2008), “GIS technigues for creating river terrain models for hydrodynamic modeling and flood inundation mapping” Environment Modelling& Software, Volume 23: 1300-1311.

Sinnakaudan F. K, AminuddinAbGhani, Mohd. Sanusis. Ahmad, Nor AziziZakaria, (2003), “Flood risk mapping for Pari River incorporating sediment transport” Environment Modelling& Software. Volume 18: 119-130.

Srinivas, V. V. , Shivam Tripathia, A. Ramachandra Rao, Rao S. Govindaraju, (2008), “Regional flood frequency analysis by combining self-organizing feature map and fuzzy clustering” Journal of Hydrology, Volume 348: 148-166.

Van Alphen B. J. , J. J. Stoorvogel ,(2000), “A functional approach to soil characterization in supoort of precision agricaltare” Soil Sci. Soc. Amer. J. 64:1706-1713.

Vander Sande C. J. ,S. M. De Jong, A. P. J. De-Roo, (2003), “A segmentation and classification approach of IKONOS-2 imagery for landcover mapping to assist flood risk and flood damages assessment” International journal of applied Earth observation and Geolandformation, Volume 4: 217-229.

Wolski P. , H. H. G. Savenije , M. Murray-Hudson, T. Gumbrich, (2006), “Modelling of the flooding in the DkavangoDelta,Botswana,using a hybrid reservoir GIS model” Journal of Hydrology,Volume 331, Issues 1-2: 58-72.