Zoning of Flood risk in Human and Economic activities centers of South Khorasan Province using the Fuzzy Logic System

Document Type : Research Paper

Authors

1 Assistant Professor of Political Geography, University of Isfahan

2 Associate Professor of Climatology, University of Isfahan

Abstract

Extended Abstract

1-Introduction

Flooding is a natural phenomenon that like another natural disaster has inevitable destructive effects. Based on physical geography of our country and the accident full in some areas, in some cases adverse effects of floods have been caused irreparable damages. Based on physical geography of our country, in some cases adverse effects of floods have been caused irreparable damages. Much of the country's human centers is positioned in mountainous areas and has semi-arid and dry weather that often caused sudden flooding rains. This situation makes runoff immediately after a rainfall and cased flood-prone areas. Annual flood damage to agricultural resources and people's financial status is very notable.

South Khorasan province because of its Semi-arid and dry climate, has erratic and flooding rains that increase the flooding potentials. Also human activities and ecological imbalance considerably increases the amount of flooding damages. The study of South Khorasan Province from flood zoning and determination of at risk human and economic centers and infrastructure is important and can increase awareness and leads to problem-solving.



2- Methodology

According to the purpose this research, the data includes climate, hydrology, topography, land use, areas at risk of flooding such as: aqueducts, wells, springs, economic activity centers and human settlements. Climatic data have been provided from National and South Khorasan province Meteorological Organization database in the period 1975-2010. Hydrological data have been collected from Iran Water Resources Company Database. In addition, data on damages of flood have been collected from the provincial branch of the Ministry of Agriculture and the hazard databases office of Ministry of State. For providing of flood zoning map, Spatial analysis and Geo-statistical and Geographical Information System methods are used.



3– Discussion

In South Khorasan province flood damages are increasing over time because the population pressure, human activities on ecosystems and the interruption in the ecological balance. Flood zoning in South Khorasan province is affected by following four groups:

The first group includes topographical and morphological characteristics of water basins and land use.

The second group includes specific economic and infrastructure that suffered the most damages in the flood event.

The third group includes variables such as: annual discharge, maximum discharge, 24-hour rainfall, the probability of the discharge in the different return periods.

The fourth group includes variables such as: average temperature, minimum and maximum average temperature and the type of climate.

The effective layers in flood are includes: slope, natural drainage networks and climatic conditions. Weighting to the effective layers in flood, is taken within the framework of Fuzzy logic system. Indicators used in this case includes: Dunn Index, FCM and ASW. The amount of ASW index among the groups that affect the risk of flood as follows: Group 1: 79%; Group 2: 79/8%; group 83: 3% and Group 17: 4%.

Classification of basins in South Khorasan province in terms of the risk of flooding and its damage, is as follows: 1- Severe risk (Qayen- Mousaviyeh, Khosef, Sarayan), 2- Relatively severethe risk (Ferdws, Darah, Zahan, Tous -e- Sina), 3- Moderate risk (Border basin-Shahrokht,  Nehbandan, Shaskouh) and 3- Low risk (Qaleh Zari, Dehsolm- Bandan).



4– Conclusion

The results of flood zoning in South Khorasan Province showed that much of its population containing 9 cites and it 153 villages with a total of more than 250000 inhabitants that comprises more than 37 percent of the province's population, are at risk from flooding. In addition, a large number of important and vital centers of the province such as airports, universities, power plants and hospitals are also at risk of flooding. This shows that in the past development activities, site selection, land use, planning has been done without paying attention to scientific and spatial planning principles.

Keywords

Full Text

 

 

1-مقدمه

مطابق آمار سازمان ملل متحد، در میان بلایای طبیعی، سیل و طوفان بیشترین تلفات و خسارات را به جوامع بشری وارد آورده‌اند، در دهه‌های اخیر میزان وقوع بلایای طبیعی به‌طور نگران کننده‌ای افزایش یافته است. سیلابهایمهمجهان در یکدورهیازدهساله از1986تا1996، حدود 19موردومیزانمرگومیرآنها19714نفرومیزانخساراتنزدیکبه100میلیارددلارو سالانهحدود9میلیارددلاراست(وزارت نیرو، 1385: 10). در ایران در طی 50 سال از 1320 تا 1370 وقوع 3700 مورد سیل به ثبت رسیده است (خسروشاهی 1376) و در اغلب سال‌های گذشته حدود 70درصد اعتبارات سالانه طرح کاهش اثرات بلایای طبیعی و ستاد حوادث غیرمترقبه، صرف جبران خساران ناشی از سیل شده است. متأسفانه روند توسعه در کشورهایی نظیر ایران باعث تخریب محیط زیست و منابع طبیعی شده و خسارات سیل را به مراتب افزایش داده است که رشد 250 درصدی خسارات ناشی از سیل در کشور در پنج دهه گذشته مؤید این مدعاست (وطن فدا، 1381: 302). با توجه به علل مختلف و مؤثر در بروز سیل، می‌توان با اعمال ‏، اقدامات و راه‏کارهای علمی و عملی، از روی دادن بسیاری از سیلابها پیشگیری کرده و در سیلهایی که توانایی پیشگیری از آنها نیست، با انجام تدابیر مختلف، از جمله پهنه‌بندی و تعیین کاربری مناسب برای مناطق سیل‌گیر، خسارات ناشی از آن را کاهش داد (وهابی، 1376).  در ارتباط با پهنه‌بندی سیل پژوهشهای زیادی صورت گرفته که به برخی از آنها اشاره می‌شود: افتخاری و همکاران(1388)، صادقی و همکاران(1382)، حاجی قلیزاده (1383)، امیراحمدی و همکاران (1390)، محمودزاده و همکاران (1394)، خیری‌زاده و همکاران(1391)، شعبانلو و همکاران(1387) با در نظر گرفتن فاکتورهای مانند شدت و تداوم بارش، کاربری اراضی، ارتفاع، شیب آبراهه و سیلاب‌دشت‌ها، استقرار نقاط سکونتگاهی و مراکز اقتصادی،  شرایط اقلیمی، نیمرخ عرضی رودخانه‌ها، نسبت انشعاب، حداکثر سیلاب لحظه‌ای و دوره برگشت‌های آن، خصوصیات ژئومورفولوژی و سنگ‌شناسی به پهنه‌بندی خطر سیلاب در مناطق مختلف مانند استان گلستان، شهر نیشابور، تبریز، حوضه‌های آبی گرگانرود، مراق چای پرداخته و نتیجه گرفته‌اند که با کمک فاکتورهای ذکر شده و تکنیک‌هایی مانند AHP، ANP با استفاده از نرم‌افزارهای GIS وHEC-RAS می‌توان به یک پهنه‌بندی مناسب دست یافت.

 

2- مفاهیم نظری

الف: سیل: سیل به جریانی گفته می‌شود که: 1- جریان آب برای مقطع خاصی از رودخانه بیش از جریان عادی باشد،  2- تداوم زمانی محدودی داشته باشد، 3- جریان آب از بستر طبیعی خود خارج و اراضی پست حاشیه رودخانه را فرا گیرد، 4- خسارات جانی یا مالی به همراه داشته باشد (مهدوی 1376). سیل جریانی است که نسبت به میانگین حجم آب در طول رودخانه بالاتر باشد(Wohl, 2000: 4).

ب: عوامل اصلی وقوع سیل: عوامل مختلفی باعث وقوع سیلاب و آب گرفتگی می‌شوند که مهمترین آنها عبارتند از عوامل اقلیمی، عوامل هیدرولوژیکی و عوامل انسانی (WMO, 2008).

ج: پهنه‌بندی خطر سیل: پهنه‌بندی خطر سیل در واقع ابزاری اساسی برای مدیریت و کاهش خطرات سیل است و وسیله‌ای قانونی در دست دولت و مسئولان برای کنترل و مدیریت کاربری‌های ارضی و برنامه‌های توسعه، همزمان با کاهش خطرات سیل و حفاظت از محیط زیست (تلوری، 1376: 103-96).

د: خسارات سیلاب: به طور کلی خسارات سیل در دو گروه طبقه‌بندی می‌شود که در شکل 1 آمده است:

 

شکل 1. طبقه‌بندی خسارات ناشی از وقوع سیل (وزارت نیرو، 1385: 30)

 
   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3- داده‌ها و روش

داده‌ها: با توجه به هدف پژوهش حاضر، داده‌های مورد نیاز شامل داده‌های اقلیمی، هیدرولوژی، توپوگرافی، کاربری اراضی، مناطق در معرض خطر سیلاب شامل قنوات، چاه، چشمه، مراکز فعالیت اقتصادی و سکونتگاه‌های انسانی است. داده‌های اقلیمی مورد نیاز از پایگاه داده‌های سازمان هواشناسی کشور در دوره آماری 1975-2010 و استان خراسان جنوبی تهیه گردیده است. داده‌های هیدرولوژی از پایگاه داده‌های شرکت منابع آب ایران استفاده شده است. همچنین داده‌های مربوط به خسارات ناشی از سیلاب در سطح استان از سازمان جهاد کشاورزی و پایگاه داده‌های مخاطرات وزارت کشور استخراج شده است. از آنجایی که بخشی از داده‌های هواشناسی و هیدرولوژی ناقص می‌باشد، لذا جهت برطرف نمودن نقص داده‌ها و همگن‌سازی آنها به کمک روش زیر انجام شده است که نتایج آن در جدول 1 ارائه گردیده است.

 

    (1)            

Ne: تعداد سال مجاز برای تطویل آمار، n: تعداد سالهای آماری مربوط به آمارهای کوتاه مدت

N: ضریب همبستگی بین دو متغیر قبل از تطویل آمار و r: ضریب همبستگی

 

جدول 1. معادله رگرسیون جهت بازسازی آمار دبی سالیانه ایستگاههای ناقص با استفاده از ایستگاه تیمنک

نام ایستگاه ناقص

R

معادله

تعداد سال بازسازی شده

جعفر مشهدی

38/0

  

5

صنوبر

32/0

  

-

ایرج آباد

31/0

  

4

نیازطبس

40/0

  

1

منصورآباد

48/0

  

13

افین

18/0

  

6

خونیک علیا

44/0

  

2

فرخی

49/0

  

6

باغ عباس

27/0

  

-

کلاته رحمان

45/0

  

2

غار شیشه

15/0

  

1

مأخذ: محاسبات نگارندگان

جدول 2. روابط وزن‌دهی فازی

شاخص

رابطه

اجزاء

رفرنس

DunnIndex

  

Min: حداقل فاصله

Max:حداکثر فاصله

C: فاصله متغییر

Dunn, J. C. (1973).

Fuzzy-C-mean

 

 

  

متغیر

طبقات­فازی:

: درجه عضویت

Bezdek, James C. (1981)

 

 

 

 

روش: تهیه نقشه‌های پهنه‌بندی خطر سیلاب به داده‌های متنوعی مانند داده‌های اقلیمی، هیدرولوژی، کاربری اراضی، پوشش گیاهی، شیب، ارتفاع و فعالیت‌های انسانی نیاز دارد. بنابراین تکنیک‌های انتخابی جهت استخراج نتایج شامل روش‌های زمین آمار و تحلیل‌های فضایی و رتبه‌بندی فاکتورهای مؤثر در سیلاب فازی و با کمک نرم‌افزار GIS انجام شده است.

با توجه به مدل مفهومی ارائه شده بررسی احتمال رخداد داده‌های حداکثر دبی و بارش روزانه از دیگر اقداماتی بوده که با استفاده از نرم‌افزار Minitab انجام گرفته است. به‌منظور انتخاب مدل بهینه توزیع‌های آماری از شاخص p-value در سطح اطمینان 95% استفاده شده است.

تعلق وزن مناسب به لایه‌ها و داده‌های مؤثر در پهنه‌بندی خطر سیلاب در استان خراسان جنوبی در روش فازی از شاخص‌های DunnIndex، Fuzzy C-Means (FCM)، استفاده شده است. این شاخص‌ها به کمک روابط ارائه شده در جدول 2 در محیط نرم‌افزار  S-plus2000 محاسبه گردیده است

لازم به ذکر است که نتایج محاسباتی این شاخص‌ها در بخش یافته‌های پژوهش ارائه شده است. در نهایت با توجه به مدل مفهومی ارائه شده نقشه ‌پهنه‌بندی خطر سیلاب در استان خراسان جنوبی تهیه گردیده است.

 

 

شکل 2. مدل مفهومی پژوهش (نگارندگان)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


4- یافته‌های تحقیق

1-4- میزان خسارات سیل در استان خراسان جنوبی

خسارات سیل در استان خراسان جنوبی در گذر زمان و با افزایش فشار جمعیت و فعالیتهای انسانی به اکوسیستم و به‌هم خوردن تعادل اکولوژیکی تشدید شده است. جدول 3 خسارات وارده به استان را در طی یک دوره 18 ماهه نشان می‌دهد که اقارم آن بسیار قابل تأمل است.

 

جدول 3. میزان خسارات وارده بر اثر سیل در استان خراسان جنوبی

خسارات منابع آبی، قنات، چاه، استخر

خسارت باغی

خسارات زراعی

خسارات وارده

مشخصات

شهرستان

تعداد

محصول (تن)

مساحت زمین (هکتار)

محصول(تن)

مساحت زمین(هکتار)

ساختمانهای کشاورزی

طیور

دام

حادثه

تعداد

تعداد

تعداد

زمان

نوع

22

0

0

500

835

21

0

20

آبان ماه 84

سیل

سربیشه

5

0

0

1040

280

1

0

0

19/11/84

سیل

12

0

0

0

0

0

0

0

27/2/85

سیل

قاینات

2

60

30

1680

210

5

0

400

20/11/85

سیل

1

28

4

84

10

0

0

30

24/8/85

سیل

درمیان

1

0

0

400

1

1

0

0

26/11/85

سیل

0

502

5000

1520

7570

2

0

70

16/2/85

سیل

بیرجند

43

590

5034

5224

18905

30

 

520

7

 

جمع

ماخذ: جهاد کشاورزی استان خراسان جنوبی1388

 

 

2-4- تأثیر عوامل مختلف مؤثر در پهنه‌بندی خطر سیل‌خیزی استان خراسان جنوبی

بر اساس مدل فاصله اقلیدسی مهمترین شاخص‌ها در چهار گروه شامل:

1-  گروه اول مشخصات توپوگرافی و موفولوژیک حوضه های آبی و کاربری اراضی.

2-  گروه دوم شامل مشخصات اقتصادی و تأسیسات زیربنایی که بیشترین خسارات را در رخداد سیلاب‌ها متحمل می‌شوند.

3-  گروه سوم در برگیرنده متغییرهای دبی سالانه، دبی لحظه‌ای، بارش 24 ساعته، میزان احتمال وقوع، مقدار دبی در دوره برگشت‌های مختلف.

4-  گروه چهارم متغییرهای میانگین دما، حداقل و حداکثر متوسط دما و نوع اقلیم می‌باشد.

3-4- مشخصات هیدرومورفی حوضه‌های آبی استان خراسان جنوبی

در مطالعات طبیعی مانند اقلیم شناسی، هیدرولوژی، سیل‌خیزی و ... حوضه‌های آبی به‌عنوان واحدهای مطالعاتی و اجرایی جهت برنامه‌ریزی انتخاب می‌گردند. در پژوهش حاضر نیز با توجه به هدف آن، حوضه‌های آبی به‌عنوان واحدهای مطالعاتی انتخاب گردیده‌اند. این حوضه‌های آبی که در واقع معبر انرژی و ماده محسوب می‌گردند، بخشی از رفتار هیدرواقلیمی خود را تابع مشخصات هیدرومورفی مانند مساحت، ارتفاع، نسبت‌های فیزیوگرافی و شیب می‌باشند. براساس محاسبات و تدوین داده‏های DEM استان و واحدهای هیدرولوژیکی تعریف شده وزارت نیرو (درمورد حوضه‌های دارای ایستگاه آب‌سنجی و حوضه‌های آبخیز استان) دارای خصوصیاتی به شرح جداول 4 و 5 هستند.

 

 

جدول 4. مشخصات و موقعیت ایستگاه‌های هیدرومتری استان خراسان جنوبی(واحدهای هیدرولوژیک وزارت نیرو)

نام ایستگاه

محیط(کیلومتر)

مساحت حوضه(کیلومتر)

متوسط بارندگی حوضه

ضریب گراولیوس

شیب آبراهه اصلی(درصد)

شیب حوضه  (درصد)

طول آبراهه اصلی (کیلومتر)

ارتفاع متوسط حوضه(متر)

جعفر مشهدی

5/246

2173

95/179

3/1

73/0

5/0

25

4/915

صنوبر

5/37

85

365

14/1

2/5

82/10

5/14

8/210

ایرج آباد

353

805

220

32/1

5/1

3/1

5/57

1346

نیازطبس

124

9/187

211

45/1

9/3

33

46

1828

منصورآباد

95

346

202

43/1

6/1

1/3

37

2180

افین

5/137

665

224

5/1

3

9/2

5/32

1800

خونیک علیا

129

2408

150

5/1

9/1

4/2

29

1910

فرخی

312

3669

194

44/1

1

77/2

105

1691

باغ عباس

5/82

285

336

41/1

5/1

5/11

25

1988

کلاته رحمان

5/51

121

350

32/1

1/2

6/19

20

2085

تیمنک

102

505

258

28/1

1/1

3/4

33

1428

غار شیشه

5/38

75

368

25/1

03/3

1/25

15

2211

ماخذ: محاسبات نگارندگان

 

جدول 5. خصوصیات هیدرومورفی حوضه‌های آبخیز استان خراسان جنوبی

زیر حوضه

مساحت

اختلاف ارتفاع

طول آبراهه

زمان تمرکز (ساعت)

زمان تاخیر (ساعت)

زمان بارش موثر(ساعت)

زمان اوج (ساعت)

دبی حداکثر(متر مکعب به ازای رواناب)

خوسف

9100

1800

75/188

52/22

87/14

3

36/16

67/115

قلعه زری

13000

1900

119

95/12

55/8

72/1

41/9

45/287

ده سلم

12000

1900

2/144

16/16

67/10

15/2

74/11

55/212

نهبندان

6500

1800

4/110

12/12

8

61/1

81/8

51/153

بندان

2300

1800

4/112

38/12

17/8

65/1

99/8

2/53

درح

5800

1900

38/137

28/15

09/10

03/2

10/11

64/108

مرزی

790

800

7/20

4/2

58/1

32/0

74/1

39/94

طبس سینا

6800

2100

7/156

12/17

30/11

28/2

44/12

72/113

پترگان

5700

2100

86/131

03/14

26/9

87/1

19/10

35/116

شاهرخت

1300

800

36/40

18/5

42/3

69/0

76/3

83/71

شاسکوه

940

1900

3/34

08/3

03/2

41/0

24/2

45/87

قائن

5500

1900

66/127

04/14

27/9

87/1

2/10

14/112

موسویه

5200

1200

5/95

99/11

91/7

59/1

71/8

21/124

سرایان

7400

1900

43/85

83/8

83/5

17/1

41/6

94/239

فردوس

6/7413

1400

188

6/24

3/16

27/3

93/17

86

ماخذ: محاسبات نگارندگان براساس نقشه‌های توپوگرافی استان

 

 

 

4-4-  تحلیل و برآورد مقادیر دبی حداکثر

الف: حوضه‌های دارای آمار دبی

طبق بررسی‌های صورت گرفته، عوامل حدی بارش در مناطقی با اقلیم خشک مهمترین نقش را در ایجاد سیلاب‌های بزرگ دارند. البته علاوه بر آن تخریب سازه‌های آبی مانند سد، عدم رعایت حریم آبراهه و تغییرات شدید کاربری اراضی در آن از مهمترین عوامل ایجاد سیلاب است. به‌منظور برآورد تقریبی و درست از سیلاب‌ها در استان خراسان جنوبی داده‌های حدی دبی در هر حوضه مورد بررسی قرار گرفته(جدول 6) تا مقادیر آن در دوره برگشت‌های مؤثر در ایجاد خسارت مشخص گردد. بدین منظور مقادیر دبی حدکثر هر ایستگاه طی دوره آماری به کمک توابع انتقال توزیع آماری در سطح اطمینان 95% مورد آزمون قرار گرفتند. نمودارهای 1 تا 3 توزیع مناسب آماری هر ایستگاه را نشان می‌دهند. همچنین براساس فاکتورهایی مانند احتمال وقوع و دوره برگشت مقادیر دبی حداکثر برآوردگردیده است(جدول 7).

 

 

جدول 6. دبی حداکثر ایستگاه‌های منطقه پس از باز‌سازی

 

جعفر مشهدی

صنوبر

ایرج آباد

نیازطبس

منصورآباد

افین

خونیک علیا

فرخی

باغ عباس

کلاته رحمان

تیمنک

غار شیشه

حداقل

2/9

3

5/1

2/9

2/2

1/1

4/0

1/3

7/1

3/0

7/5

2

حداکثر

340

4/221

4/111

9/116

1/112

8/217

96/0

6/123

6/207

1/91

3/218

8/249

میانگین

1/97

8/33

7/22

2/53

5/29

8/29

1/18

50

6/54

9/21

3/67

1/37

واریانس

9/7166

5/1991

8/477

4/873

9/984

8/2452

7/390

2/1264

7/4584

8/495

1/3204

1/3016

انحراف معیار

7/84

6/44

9/21

6/29

4/31

5/49

8/19

6/35

7/67

3/22

6/56

9/54

ضریب تغییرات

87

132

96

56

106

166

109

71

124

102

84

148

ماخذ: محاسبات نگارندگان

 

 

 شکل 3.  نمودار توزیع داده‌های دبی حداکثر (LEV)             شکل 4. نمودار توزیع داده‌های دبی حداکثر (LEV)


 

 

شکل 5. نمودار توزیع داده‌های دبی حداکثر (Lognormal)

 

 

جدول 7. حداکثر دبی لحظه‌ای در دوره بازگشتهای مختلف حوضه‌های مجاور منطقه مطالعاتی (مترمکعب برثانیه)

دوره بازگشت

احتمال وقوع

جعفر مشهدی

صنوبر

ایرج آباد

نیازطبس

منصورآباد

افین

خونیک علیا

فرخی

باغ عباس

کلاته رحمان

تیمنک

غار شیشه

گامبل

لوگ نرمال

لوگ نرمال

گامبل

گامبل

لوگ نرمال

لوگ نرمال

گامبل

لوگ نرمال

گامبل

100

1

409

184

6/86

152

240

269

1/75

184

643

105

266

390

50

2

351

143

75

135

176

188

5/64

160

436

4/88

230

268

235

4

292

108

3/63

118

124

125

9/53

136

283

4/72

193

176

10

10

214

8/69

5/47

6/94

8/72

3/67

6/39

103

145

3/51

144

5/92

5

20

154

5/46

2/35

2/76

1/44

5/37

6/28

8/76

5/77

4/35

105

4/50

2

50

8/71

3/21

8/17

3/48

9/16

3/12

6/13

40

4/23

7/14

8/51

8/15
                             

ماخذ: محاسبات نگارندگان

 

 

ب: حوضه‌های فاقد آمار دبی

روش هیدروگراف واحد مصنوعی یکی از روشهای ابداعی هیدرولوژیستها جهت برآورد دبی در حوضه‌های فاقد آمار بارش و دبی ثبت شده است که بر اساس خصوصیات فیزیکی حوضه‌ها قابل محاسبه است و دو روش معمول آن، روش اشنایدر و SCS است. در این پژوهش از روش SCS استفاده شده است، جدول 8 مقادیر شاخص‌های مذکور در زیر حوضه‌های 14 گانه استان را نشان می‌دهد. لازم به ذکر است که با بررسی هیدروگراف‌های واحد ترسیم شده در بین زیرحوضه‌های استان، زیرحوضه پترگان با دبی 2/53 متر مکعب در ثانیه کمترین و زیرحوضه درح با دبی 287 متر‌مکعب در ثانیه بیشترین است.

 

 

جدول 8.. رتبه سیل‌خیزی زیرحوضه‌های استان خراسان جنوبی بر اساس شاخص SCS

زیر حوضه

مساحت

دبی حداکثر

 

دبی ویژه

ضریب گراولیوس

خوسف

940

45/87

09/0

22/1

قلعه زری

12000

55/212

02/0

23/1

ده سلم

1300

83/71

06/0

36/1

نهبندان

5800

64/108

02/0

41/1

بندان

5200

21/124

02/0

42/1

درح

13000

45/287

02/0

43/1

مرزی

6/7413

86

011/

45/1

طبس سینا

9100

67/115

01/0

49/1

پترگان

2300

2/53

02/0

49/1

شاهرخت

5500

14/112

02/0

55/1

شاسکوه

6800

72/113

02/0

58/1

قائن

5700

35/116

02/0

6/1

موسویه

7400

94/239

03/0

76/1

سرایان

6500

51/153

02/0

79/1

فردوس

7413

86

011/0

6/1

ماخذ: محاسبات نگارندگان

 

 

5-4- لایه‌های مؤثر در سیلاب

1- شیب

‌از نظر شیب طبقه شیب 2-0 درصد حدود 99/50 درصد و طبقه بیشتر از 65 درصد با 04/0 درصد به ترتیب بیشترین و کمترین سهم از وسعت استان را در بر دارند. بیش از 22/91 درصد استان در طبقات شیب کمتر از 15 درصد قرار دارد که این امر نشان‌دهنده  بالا بودن سطوح آبگیر یا سیلاب‌دشت‌ها در مناطق حاشیه رودخانه‌ها می‌باشد(نقشه 1).

2- شبکه زهکشی طبیعی

شبکه هیدروگرافی هر حوضه تحت تأثیر عواملی چون اقلیم، خاک و پوشش گیاهی، جنس سازنده و خصوصیات فیزیکی حوضه شکل گرفته و تکامل می‌یابد‌.‌ با شناخت وضعیت آبراهه‌های یک حوضه می‌توان به چگونگی تغذیه و تخلیه رواناب و رسوب در حوضه و فرسایش‌پذیری آن پی برد‌.‌ در استان خراسان جنوبی ضریب تراکم 248 کیلومتر به ازای هر کیلومتر مربع و نسبت انشعاب برابر با 46/5  می‌باشد(نقشه 2).‌

 

 

 

 

3- شرایط اقلیمی

دما: قاین با دمای 9/11 درجه سانتیگراد به عنوان سردترین نقطه استان در فصل سرد سال و خنک‌ترین نقطه در طول سال است. ‌ایستگاه سربیشه با درجه حرارت متوسط سالیانه 9/12 درجه سانتیگراد، منصورآباد با دمای متوسط سالانه 5/13 درجه سانتگراد در رتبه بعدی قرار دارد، بعد از آن ‌ایستگاه‌های بیرجند، خوسف و نهبندان قرار دارند. بالاترین درجه حرارت مربوط به‌ایستگاه‌های بشرویه با 1/19، نهبندان با 5/17  و فردوس با دمای 2/17درجه سانتیگراد است.

بارش: کمترین میزان بارندگی استان از ‌ایستگاه‌های سهل‌آباد، حیدر‌آباد و ده‌سلم به میزان 5/31، 5/35 و 36 میلیمتر (جنوب و جنوب غربی استان در حاشیه کویر لوت) و بالاترین مقدار آن به میزان بیش از 200 میلیمتر در‌ ایستگاه‌های فتح‌آباد، موسویه، منصور‌آباد و بیهود (عموماً در بخشهای شمالی استان و مناطق کوهستانی قرار گرفته‌اند) گزارش شده، که بیانگر نوزیع  بسیار نامنظم بارش در گستره مکانی استان است.

تبخیر و تعرق: میزان تبخیر از سطح طشت (آبهای آزاد) از  میلیمتر2425 در‌ ایستگاه قاین تا  3540 میلیمتر در ‌ایستگاه خور بیرجند در نوسان بوده و علاوه بر آن بیشترین میزان تبخیر ماهانه مربوط به  ماههای تیر و مرداد است (نقشه 3 طبقه‌بندی اقلیمی استان خراسان جنوبی را نشان می‌دهد).


ترسیم: نگارندگان
 

 

شکل 8.. نقشه  طبقه‌بندی اقلیمی استان خراسان جنوبی

ترسیم: نگارندگان

 


6-4- تحلیل فضایی مخاطرات سیل در مراکز جمعیتی و اقتصادی استان خراسان جنوبی

بر اساس جدول 9، 9 مرکز شهری استان و 153 نقطه روستایی آن در معرض خطر سیل قرار دارند. جمعیت نقاط شهری در معرض خطر سیلاب برابر با 213199 نفر و جمعیت روستایی در معرض خطر سیل برابر با 32684 نفر است که شهرستانهای قاین و بیرجند بیشترین تعداد و سایر شهرستان‌ها در رتبه‌های بعدی قرار دارند. علاوه بر آن تعداد 113 کارگاه اقتصادی استان با جمعیت 4598 نفر در معرض خطر سیل قرار گرفته که از این تعداد شهرستان بیرجند به‌دلیل جایگاه اقتصادی و تمرکز کارگاه‌ها در آن بیشتر در معرض خطر سیل قرار دارد. از دیگر موارد مراکز قابل توجه و مهم که در معرض سیلاب قرار دارد، تأسیسات مهمی مانند دانشگاه، بیمارستان، گمرک، نیروگاه، فرودگاه، پمپ بنزین و پستهای 400 و 132 کیلوولت است که با توجه به اهمیت این مناطق در امر مدیریت بحران و خدمات‌رسانی به سیل‌زدگان از اهمیت بالایی برخوردار هستند. تعداد این تأسیسات به 21 واحد می‌رسد که بیشترین تعداد آن در شهرستان بیرجند، قاین و نهبندان قرار دارند.

تحلیل اطلاعات جمع‌آوری شده طی دوره آماری 1365 تا 1391 نشان می‌دهد که بیشتر بخش‌های شمالی استان شامل شهرستانهای قاینات، سربیشه و بیرجند در معرض خطر سیل قرار داشته‌اند که در‌این میان تخریب 3965 هکتار اراضی کشاورزی، 660 رشته قنات، 340 دهنه پل، 5295 واحد مسکونی، مرگ 7 انسان و 3753 راس دام ازجمله خسارات آن هستند. جدول 9 نقاط جمعیتی (شهری و روستایی) کارگاه‌ها و تأسیسات در معرض خطر سیل استان را بازگو نموده و نقشه 4 توزیع فضایی نقاط ذکر شده در جدول 9 را نشان می‌دهد.

 

جدول 9.  نقاط جمعیتی و تأسیسات مهم قرار گرفته در محدوده خطر سیل

عنوان

شهرستان

شهر

روستا

کارگاه

تاسیسات مهم*

قنات

تعداد

جمعیت(نفر)

تعداد

جمعیت(نفر)

تعداد

جمعیت(نفر)

بیرجند

2

170206

15

2018

75

2958

9

33

درمیان

1

4839

21

8451

1

300

1

42

سرایان

1

5067

10

3145

3

61

1

-

سربیشه

1

6780

22

3225

6

100

1

23

قاینات

3

9043

42

9149

21

745

6

29

نهبندان

1

17264

43

6696

7

434

3

12

جمع کل

9

213199

153

32684

113

4598

21

139

مأخذ: معاونت برنامه‌ریزی استان خراسان جنوبی سال 1385

* تأسیسات مهم شامل: دانشگاه، بیمارستان، گمرک، نیروگاه، فرودگاه، پمپ بنزین شهر سده و پستهای 400 و 132 کیلوولت است.

 

 

از دیگر مواد مهم در این زمینه قناتها به عنوان مهمترین منبع تأمین آب در استان است که به‌دلیل پیروی نمودن قنوات از شکل مخروطه ‌افکنه و همچنین سیل‌گیر بودن این عارضه (مخروطه افکنه) میزان خطرپذیری آن را افزایش داده است.

 

 

 

شکل 9. نقشه توزیع فضایی شهرها و مراکز اقتصادی و زیربنایی در معرض خطر سیل در استان خراسان جنوبی

ترسیم: نگارندگان

 


7-4- وزن‌دهی به لایه‌های مؤثر در سیلاب

همان‌گونه که در روش تحقیق اشاره گردید، وزن‌دهی لایه‌های موثر در سیلاب در چارچوب منطق فازی صورت گرفته است. شاخص‌های استفاده شده در این مورد شامل شاخص DunnIndex، FCM و ASW می‌باشد.

شاخص Dunn:  این شاخص بیانگر عضویت در گروه توأم با کمترین واریانس می‌باشد. مقدار این شاخص برای گروه‌بندی‌ها و تعیین شاخص‌ها  و وزن لایه مؤثر در سیلاب برابر با 713/0 می‌باشد.

شاخص FCM:  این شاخص درمورد لایه‌های مختلف به شرح جدول 10 می‌باشد.

 

 

جدول 10. شاخص FCM در لایه‌های مختلف

اعضا

خوشه اصلی

همسایه

میانگین همپوشانی

1

1

3

0.86

3

1

3

0.85

14

1

3

0.85

8

1

3

0.60

6

2

4

0.82

2

2

4

0.78

9

3

4

0.86

11

3

4

0.84

4

3

4

0.80

5

3

4

0.79

12

4

3

0.42

7

4

2

0.35

10

4

3

0.14

13

4

3

0.25-

 

 

 

براساس شاخص مذکور بیشترین وزن متعلق به متغیرهای به گروه اول شامل عوامل بارش سالانه، حداکثر بارش روزانه، شیب و شبکه آبراهه می‌باشد و کمترین تعلق مربوط به نوع اقلیم می‌باشد. همچنین گروه اول شامل متغیرهای هیدروکلیماتولوژی در همپوشانی با عوامل جمعیتی و اقتصادی بیشترین تأثیر را در ایجاد خطرپذیری سیلاب ایفا می‌کنند.

شاخص ASW: این شاخص به عنوان شاخص میزان همپوشانی گروه‌ها و همپوشانی عوامل مؤثر  بر سیلاب است. در واقع بیانگر میزان هم‌افزایی در مقادیر مثبت بالاتر از 60% یا کاهشی در مقادیر کمتر از 60%  می‌باشد. مقدار این شاخص برای گروه‌های چهارگانه مؤثر بر خطر سیلاب استان خراسان جنوبی به شرح جدول 11 است.

 

جدول 10. شاخص ASW در بین گروه‌های موثر بر خطر سیلاب

گروه

گروه1

گروه2

گروه3

گروه4

ASW

79%

8/79%

83%

17%

 

براساس جدول 11 فاکتورهایی ماند دبی سالانه، دبی لحظه‌ای، حداکثر بارش روزانه، احتمال وقوع و میزان دبی در دوره برگشت‌های مختلف با شاخص همپوشانی 83% بیشترین سهم را در ایجاد سیلاب‌ها و خطرات آن دارند. فاکتورهای توپوگرافی مانند ارتفاع، شیب، کاربری اراضی، تراکم آبراهه و رتبه آبراهه با 8/79% در رتبه دوم و استقرار نقاط سکونتگاهی، تأسیسات زیربنایی، منابع تأمین آب با 79% در رده سوم قرار دارند و فاکتورهای اقلیمی مانند دما، تبخیر و نوع اقلیم با 17% در رده آخر اهمیت قرار دارند. بر اساس توزیع فضایی و جغرافیایی کانونهای سیل‌خیزی در استان و انطباق آن با نقشه ارتفاعی، هم‌بارش و هم‌اقلیم می‌توان گفت که بخش کوهستانی استان به دلایلی مانند شیب بیشتر، بارش بالاتر، بهتر بودن شرایط همرفت (مکانیسم بارش‌های ناگهانی) تعداد بیشتر شبکه زهکشی و استقرار نقاط جمعیتی و اقتصادی در این ناحیه، نسبت به ناحیه بیابانی استان (جنوبی، غربی و جنوب شرقی) به‌دلیل شیب پایین، کمبودن میزان بارندگی، بالا بودن تبخیر (در حین بارش) از خطر سیل‌خیزی بیشتر و میزان خسارت بالاتری برخوردار است. براساس نتایج حاصله از لایه‌بندی مختلف ارائه شده در بالا و وزن‌های اختصاص‌یافته به لایه‌های مختلف،  حوضه‌های آبخیز استان از نظر خطر سیل‌خیزی و خسارات ناشی از آن به شرح جدول 12 و نقشه 5 است.

 

 

جدول 12. طبقه‌بندی حوضه‌های آبریز استان خراسان جنوبی از نظر خطر سیل‌خیزی و خسارات ناشی از آن

شدت خطر

نام حوضه‌ها

شدید

قائن- موسویه- خوسف-سرایان

نسبتاً شدید

فردوس- درح-زهان-طبس سینا

متوسط

مرزی-شاهرخت- نهبندان-شاسکوه

کم

قلعه زری-ده‌سلم- بندان

 

 

 

شکل 10. نقشه طبقه‌بندی خطر سیل‌خیزی در حوضه‌های آبریز استان خراسان جوبی

ترسیم: نگارندگان


5- نتیجه‌گیری

بلایای طبیعی همواره زندگی بشر را تحت تأثیر قرار داده است و گریزی از آنها وجود ندارد و بناچار باید با آنها همزیستی کرد و سنگ بنای این امر نیز شناخت درست و مواجهه اصولی با بلایای طبیعی است. از میان انواع گوناگون بلایای طبیعی، برپایه آمار و اطلاعات موجود، سیل بیش از سایرین موجب تلفات و خسارات به جوامع انسانی و زیرساختهای اقتصادی شده است. ایران با توجه به موقعیت جغرافیایی خود با انواع مختلف بلایای طبیعی مواجه است که از این میان همواره در طول سال اخباری از سیل‌گرفتگی شهرها، روستاها و زیرساختهای کشور با خسارات و تلفات قابل توجه به گوش می​رسد. استان خراسان جنوبی با توجه به طبقه‌بندی اقلیمی از نوع خشک و بیابانی و وقوع بارش‌های سیل‌آسا و رگباری در آن به‌طور طبیعی از پتانسیل سیل‌خیزی بالایی برخوردار است که علاوه بر آن روند توسعه‌ناپایدار و به‌هم خوردن تعادل اکولوژیک موجب تشدید این وضعیت شده است. نتایج پهنه‌بندی خطر سیل‌خیزی در این استان نشان می‌دهد که بخش زیادی از جوامع انسانی ساکن در آن شامل 9 شهر و 153 روستا با مجموع بیش از 250 هزار نفر جمعیت که بیش از 37 درصد جمعیت استان را تشکیل می‌دهد، در معرض خطر سیل قرار دارند و علاوه بر آن شمار زیادی از مراکز مهم و حیاتی این استان از جمله فرودگاه، دانشگاه، نیروگاه برق و بیمارستان نیز در خطر قرار گرفته‌اند. این امر نشان می‌دهد که در گذشته فعالیتهای توسعه‌ای و مکان‌یابی و تخصیص کاربری‌های اراضی با اصول و ضوابط علمی و آمایشی انجام نشده است. عدم اصلاح این رویه‌ها و چاره‌جویی برای وضع موجود، 

همواره یک بحران خفته و اتلاف منابع انسانی و اقتصادی را نوید می‌دهد. بنابراین لازم است در این خصوص مطالعه و اطلاع‌رسانی شایسته صورت گرفته و نسبت به تبعات ادامه وضع موجود به مسئولین، مردم و فعالان اقتصادی هشدار داده شود. چرا که علاوه بر تلفات و خسارات جانی و مالی فراوان، ممکن است مراکز فعالیت اقتصادی نیز برای همیشه نابود شود که این امر موجب تشدید چرخه فقر و عقب‌ماندگی در این استان محروم می‌شود.

References

منابع
افتخاری، عبدالرضا رکن‌الدین، سجاسی قیداری، حمدالله و صادقلو، طاهره (1388)، ارزیابی پهنه‌بندی روستاهای در معرض خطر سیلاب با استفاده از مدل HEC-GeoRAS در محیط GIS مطالعه موردی: روستاهای حوزه گرگانرود. مجله توسعه روستایی؛ پاییز و زمستان 1388 - 1 - پیاپی 36.
امیراحمدی، ابوالقاسم؛کرامتی، صغری واحمدی، طیبه (1390)، ریزپهنه‌بندیخطرسیلابدرمحدودهشهرنیشابوردرراستایتوسعهشهری، مجلهپژوهشوبرنامه‌ریزیشهری،سالدوم،هفتم.
تلوری، عبدالرسول (1376)، مدیریت و مهار سیلاب، کارگاه آموزشی و تخصصی مهار سیلاب رودخانه­ها، انجمن هیدرولیک ایران.
جهاد کشاورزی استان خراسان جنوبی (1388)، سالنامه آماری استان.
حاجی­قلیزاده، م. (1383)، «بررسی نقش دخالت­های انسانی بر رفتار سیل در بخشی از رودخانه کن تهران»، پایان­نامه کارشناسی­ارشد آبخیزداری، دانشکده منابع­طبیعی و علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس.
خسروشاهی، م. (1376)، «بهسازی و اصلاح مسیر رودخانه­ها»، کارگاه آموزشی تخصصی مهار سیلاب رودخانه­ها، انجمن هیدرولیک ایران.
خیری‌زاده،منصور؛ ملکی، جبرائیل و  عمونیا، حمید(1391)، پهنه‌بندیپتانسیلخطروقوعسیلابدرحوضهآبریزمردق‌چای بااستفادهازمدلANP،پژوهشهایژئومورفولوژیکمی،  3،زمستان1391.
زمانی، مجید؛ جمشیدی، ارنواز و نبوتی، احسان (۱۳۸۵)،روشهای پیشگیری و کاهش خسارات سیل و بررسی وضعیت سیل کشور، سیزدهمین کنفرانس دانشجویان مهندسی عمران سراسر کشور، کرمان، دانشگاه شهید باهنر کرمان.
شعبانلو،سعید؛ صدقی، حسین؛ثقفیان، بهرام وموسویجهرمی،حبیب(1387)، پهنه‌بندیسیلابدرشبکهرودخانه‌هایاستانگلستانبااستفادهازGIS، مجلهپژوهشآب ایران، سالدوم/سوم/پائیزوزمستان1387.
صادقی، س.ح.ر؛ جلالی‌راد، ر. و علی­محمدی سراب، ع، (1382)، «پهنه­بندی سیل با استفاده از نرم­افزار HEC-RAS و سامانه اطلاعات جغرافیایی (منطقه مورد مطالعه: حوضه آبخیز شهری دارآباد تهران)»، پژوهشنامه علوم­کشاورزی و منابع­طبیعی خزر، ش 2: 34-47.
صدقی، حسین (1373)، هیدرولوژی سیلاب، مجله عمران، 21 ﺹ۲۱-۱۴.
محمودزاده،حسن؛  امامی‌کیا، وحید و رسولی، علی اکبر (1394)، ریزپهنه‌بندیخطرسیلابدرمحدودهشهرتبریزبااستفادهازروشAHP، فصلنامهتحقیقاتجغرافیایی،سال30،1،بهار1394،پیاپی116.
سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی استان خراسان جنوبی (1385).
مهدوی، محمد (1376)، «بررسی آثار اقتصادی ـ اجتماعی و زیست محیطی خسارات سیل»، کارگاه آموزشی تخصصی مهار سیلاب رودخانه­ها، انجمن هیدرولیک ایران.
نقشه‌های توپوگرافی استان خراسان جنوبی، سازمان نقشه‌برداری کشور، نقشه‌های 50000 : 1.
وزارت نیرو (1385)، راهنمایارزیابیخسارتسیلاب، شرکتمدیریتمنابعآبایران، نشریه 296 الف.
وطن فدا، جبار (1381)، بررسی وضعیت سیل کشور: مشکلات و راهکارها، مینار کاهش اثرات و پیشگیری از سیل، گرگان.
وهابی، جلیل  (1376) پهنه‌بندی خطر سیل با بکارگیری سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی در حوضه آبخیز طالقان. پایان نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه تربیت مدرس.
Bezdek, James C (1981), Pattern Recognition with Fuzzy Objective Function Algorithms, Kluwer Academic Publishers Norwell, MA, USA.
Carpenter, G.A;   Grossberg,S;  Markuzon, N;  Reynolds,J. H & Rosen, D.B (1992)Fuzzy ARTMAP: Aneuralnetworkarchitectureforincrementalsupervisedlearningof analog multidimensional maps.  IEEE Transactions on Neural Networks.713-698-731(53).
Dunn, J. C. (1973), A Fuzzy Relative of the ISODATA Process and Its Use in Detecting Compact Well-Separated Clusters, Journal of Cybernetics, Volume 3, Issue 3.
WMO (World Meteorological Organization), (2008), "Urban Flood Risk Management A Tool for Integrated Flood Management” Technical Document No.11, Flood Management Tools Series.
Wohl, E. E (2000), Inland Flood Hazards (Human, Riparian, and Aquatic Communities). Cambridge University Press, Cambridge.
 

Files

History

  • Receive Date: 10 February 2016
  • Revise Date: 23 April 2017
  • Accept Date: 01 March 2017

Share

How to cite

Statistics