Management of Natural Ecosystems

Management of Natural Ecosystems

Flood risk zoning using multi-criteria decision-making approach(Case study: Torkabad Ardakan Basin)

Document Type : Original Article

Authors
Ali Naser Dehghan Tezerjani 1
Ali Fathzadeh 2
Mehdi Hayatzadeh 3
Farzaneh Fotouhi Firoozabad 3
Mohammad Reza Fazelpour 4
1 M.Sc. Department of Nature Engineering, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Ardakan University, Ardakan, Iran.
2 Associate Professor, Department of Nature Engineering, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Ardakan University, Ardakan, Iran.
3 Assistant Professor, Department of Nature Engineering, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Ardakan University, Ardakan, Iran.
4 Ph.D. in Watershed Management, Natural Resources and Watershed Management Office of Ardakan, Ardakan, Iran.
10.22034/emj.2025.719755
Abstract
Floods cause a lot of human and financial losses in the world and in Iran every year. On the other hand, low amount of rainfall, seasonal rainfall and its irregular distribution make the necessity of flood management more obvious in the country. Therefore, the present research was done with the aim of flood risk zoning in Torkabad Ardakan basin. For this purpose, first, important indicators were selected for flood risk zoning in the basin. Were selected the indices of land use, geology, distance from stream, slope percentage, height, land curvature, vegetation density, soil hydrology groups and CN coefficient. Then, using the multi-criteria decision-making approach of AHP, a hierarchical structure and questionnaire were prepared for pairwise comparison of indicators. and the importance of indicators was extracted using the opinions of experts. For overlapping criteria and sub-criteria, First, the fuzzy membership map of the sub-criteria was calculated and multiplied in the obtained weights. Then, using Fuzzy Operation Gamma, the layers were combined with each other and and the final map of flood risk zoning was obtained. The results showed that among the 9 criteria considered in this basin, the criteria of slope, density of vegetation, distance from stream and height with weights of 0.21, 0.19, 0.16 and 0.14 are the most important Also, the criteria of geological, soil hydrological group and CN coefficient with weights of 0.03, 0.05 and 0.06 have the least importance in flood risk zoning of the region. The results of flood risk zoning showed that6.98% of the basin is in the very low risk class, 17.53% in the low-risk class, 25.02% in the medium risk class, and more than 50% of the basin is in the high and very high flood risk class. This shows Turkabad basin needs attention regarding of the flood risk and any development in this basin should be done with regard to its flood situation.
Keywords
Zoning
Flooding
Slope
Permeability
Hierarchical
Fuzzy
Subjects
احمدزاده، ح.، سعیدآبادی، ر.، و نوری، ا. (1394). بررسی و پهنه‌بندی مناطق مستعد به وقوع سیل با تأکید بر سیلاب‌های شهری (مطالعه‌ موردی: شهر ماکو). هیدروژئومورفولوژی، (2)2، 1-24.
اسماعیلی، ر.، و طاهری، م. (1401). ارزیابی مناطق مستعد خطر سیلاب با نگرش فازی، منطقه مورد مطالعه: پایین دست حوضه آبریز نکا، استان مازندران. مخاطرات محیط طبیعی، (34)11، 145-158.
اعظمی‌راد، م.، و سعیدیان، ف. (1389). بررسی تعیین سیل‌خیزی در اثر نفوذپذیری و رواناب ناشی از سازندهای زمین‌شناسی در حوضه آبخیز سد کارده مشهد، ششمین همایش ملی علوم و مهندسی آبخیزداری و چهارمین همایش ملی فرسایش و رسوب ،گروه مهندسی آبخیزداری دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی دانشگاه تربیت مدرس، نور، اردیبهشت‌1389.
امیدی، ن.، فرهادی، ب.، رحیمی، س.، و حصادی، ه. (1392). تهیّه نقشه شماره منحنی رواناب و بررسی دقّت آن توسّط مدل هیدرولوژیکی (مطالعه موردی: حوضه ناودار گیلان غرب). جغرافیا و پایداری محیط، (4)3، 73-65.
پیروان، ح.، و شریفی، ف. (1397)، گزارش رده‌بندی تراوایی سازندهای زمین‌شناسی کشور، پروژه تهیه و یکپارچه‌سازی نقشه‌ها و داده‌های رقومی حوضه‌ها رده هفت کشور و توسعه پایگاه داده‌های مکانی زمانی و موضوعی مرتبط با ظرفیت آبی، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری. ص 261.
حسینی، س. ف.، همتی، م.، جعفری، م.، و استعلاجی، ع. (1402). تحلیل و پهنه بندی خطر سیل‌خیزی و ارتباط آن با پوشش گیاهی در شهرستان قیروکارزین. تحلیل فضایی مخاطرات محیطی. (2)10، 96-77.
حاتمی‌نژاد، ح.، آتش‌افروز، ن.، و آروین، م. (1396). پهنه‌بندی خطر سیل با استفاده از تحلیل چندمعیاره و GIS (مطالعه موردى: شهرستان ایذه)، دانش پیشگیری و مدیریت بحران، (2)7، 140-155.
حجازی، ا.، اندریانی، ص.، الماس پور، ف.، و مختاری اصل، ا. (1394). استفاده از تکنیک‌های تصمیم‌گیری چندمعیاره سنجش‌ازدور در محیط GIS برای بررسی مناطق حساس به وقوع سیل در حوضه لیقوان چای، هیدروژئومورفولوژی، (3)2، 80-61.
خالدی، ش.، ملکی، س.، و فرهمند، ق. (1396). ریز پهنه‌بندی و مقایسه ریسک سیلاب شهری با استفاده از مدل‌های تلفیقی عملگرهای فازی Arc GIS و تحلیل سلسله مراتبی فازی )مطالعه موردی: شهر ارومیه(. مطالعات عمران شهری، (3)1، 77-65.
ذرتی‌پور، ا.، و چراغی، م. (1400). کاربرد ترکیبی روش‌های تصمیم‌گیری چند معیاره و سیستم‌های سنجش از دور با هدف پهنه‌بندی سلولی سیل‌خیزی حوضه آبریز رودخانه ابوالعباس استان خوزستان.علوم و مهندسی آبیاری، (4)44، 122-109.
رستمی، ن.، و کاظمی، ی. (1398). پهنه‌بندی خطر سیلاب در محدوده شهر ایلام را با استفاده از روش  GISوAHP، تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، (1)10، 193-179.
زاهدی، م.، و بیاتی خطیبی، م. (1387). هیدرولوژی، انتشارات سمت، چاپ اول.
زیاری، ک.، رجایی، س. ع.، و داراب خانی، ر. (1400). پهنه‌بندی پتانسیل سیل‌خیزی با استفاده از تحلیل سلسه مراتبی و منطق فازی در محیط .GISمدیریت بحران. (19)10، 30-21.
قمی‌اویلی، ف.، صادقیان، م. ص.، جاوید، ا. ح.، و میرباقری، س. ا. (1389). شبیه‌سازی پهنه‌بندی سیل با استفاده از مدل HEC-RAS(مطالعه موردی: رودخانه کارون حدفاصل بند قیر تا اهواز)، علوم و فنون منابع طبیعی، (1)5، 115-105.
قنواتی، ع.، صفاری، ا.، بهشتی جاوید، ا.، و منصوریان، ا. (1393). پهنه‌بندی پتانسیل سیل‌خیزی با استفاده از تلفیق مدل هیدرولوژیکی CN و AHP در محیط GISمطالعه موردی: حوضه رودخانه بالخلو، جغرافیای طبیعی، (25)7 ، 67-80.
مددی، ع.، پیروزی، ا.، و شکرزاده فرد، ا. (1399). بررسی تحلیل فضایی خطر سیلاب در حوضه آبخیز خیاوچای، پژوهش‌های محیط‌زیست، (25)11، 26-17.
میرموسوی، س. ح.، و اسمعیلی، ح. (1400). پهنه‌بندی نواحی سیل‌خیز با استفاده سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) و سنجش‌ازدور(RS)، (مطالعه موردی: شهرستان داراب). مخاطرات محیط طبیعی، (27)10، 46-21.
میهن‌پرست، ا.، سدیدی، ج.، و کرم، ا. (1398). برآورد و پهنه‌بندی پتانسیل خطر سیل‌گیری در حوضه آبریز کن تهران با استفاده از مدل تصمیم‌گیری فازی، کاربرد سیستم اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور در برنامه‌ریزی، (3)10، 118-106.
ندافی، ع.، و حسینی، س. م. (1394). نگرشی جدید بر روش واکنش سیل واحد در اولویت‌بندی مکانی اقدامات کنترل سیل. مهندسی عمران فردوسی، (1)27 ،66-51.
ندیری، م. (1398). ارزیابی خطر سیل خیزی حوضه آبخیز آیدوغموش با استفاده از مدل .AHP-TOPSIS جغرافیا (برنامه‌ریزی منطقه‌ای)، (3)9 ،307-319.
ندیری، م. (1398). پهنه‌بندی خطر سیل‌خیزی با استفاده از منطق فازی AHP –TOPSIS در محیط GIS(مطالعه موردی حوضه آبخیز آیدوغموش)، جغرافیا (برنامه‌ریزی منطقه‌ای)، (2)9، 293-206.
 وهابی، ج. (1385). پهنه‌بندی خطر سیل با استفاده از مدل‌های هیدرولوژیکی و هیدرولیکی مطالعه موردی طالقان رود، پژوهش و سازندگی در منابع طبیعی، (2)19، 40- 33.
Dano, U. L., Balogun, A. L., Matori, A. N., Wan Yusouf, K., Abubakar, I. R., Said Mohamed, M. A., Adedoyin Aina,Y and Pradhan, B. (2019). Flood susceptibility mapping using GIS-based analytic network process: A case study of Perlis, Malaysia. Water, 11(3), 615.
Farish, S., Munawar, S., Siddiqua, A., Alam, N., and Alam, M. (2017). Flood risk zonation using gis techniques: district Charsadda, 2010 floods Pakistan. Environmental Risk Assessment and Remediation, 1(2).29-35.
Haile, A. T., Tefera, F. T., and Rientjes, T. (2016). Flood forecasting in Niger-Benue basin using satellite and quantitative precipitation forecast data. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 52: 475-484.
Hu, A. X., and Scott Mackay, D. (2001). Effects of spatial detail of soil information on watershed modeling. Journal of Hydrology, 284: 57 -77.
Huete, A. R. (1988). a Soil-adjusted vegetation index. Remote sensing of environment, Vol.25, pp.295-309
Kain, C. L., Rigby, E. H., and Mazengarb, C. (2018). A combined morphometric, sedimentary, GIS and modelling analysis of flooding and debris flow hazard on a composite alluvial fan, Caveside, Tasmania. Sedimentary Geology, 364, 286-301.
Morelli, S., Segoni, S., Manzo, G., Ermini, L., and Catani, F. (2012). Urban planning, flood risk and public policy: The case of the Arno River, Firenze, Italy. Applied Geography, 34, 205-218.
Rahmati, O., Zeinivand, H., and Besharat, M. (2016). Flood hazard zoning in Yasooj region, Iran, using GIS and multi-criteria decision analysis. Geomatics, Natural Hazards and Risk, 7(3), 1000-1017.
Ronald Clement, A. (2013). An application of Geographic Information System in mapping flood risk zones in a north centeral city in Nigeria. African Journal of Environmental Science and Technology, 6: 365-371.
Shivaprasad Sharma, S. V., Roy, P. S., Chakravarthi, V., and Srinivasa Rao, G. (2018). Flood risk assessment using multi-criteria analysis: a case study from Kopili River Basin, Assam, India. Geomatics, Natural Hazards and Risk, 9(1), 79-93.
Wang, Y., Hong, H., Chen, W., Li, S., Pamučar, D., Gigović, L., ... & Duan, H. (2018). A hybrid GIS multi-criteria decision-making method for flood susceptibility mapping at Shangyou, China. Remote Sensing, 11(1), 62.

  • Receive Date 01 September 2024
  • Revise Date 12 November 2024
  • Accept Date 25 December 2024