تحلیل فضایی مخاطرات محیطی

تحلیل فضایی مخاطرات محیطی

عوامل مؤثر بر تغییرپذیری فضایی ریسک سیلاب در کلان‌شهر تهران

نویسنده
پژوهشگاه میراث فرهنگی و گردشگری
چکیده
در نظر نگرفتن عامل‌های طبیعی در آمایش سرزمین، تجاوز و تخریب مرفولوژی طبیعی در نتیجه فعالیت‌های شهرسازی و متعاقباً برهم زدن سیستم زهکشی شهری، سیلاب‌های غیرقابل پیش‌بینی و مختل کننده شهر تهران را درپی دارد. این سیلاب‌های شهری بر اساس میزان تغییر یا تخریب مسیل‌های طبیعی شهر، چگونگی اجرای شبکه‌های ارتباطی، نوع کاربری‌های اراضی، تراکم‌های مختلف سازه‌های شهری و یکسان نبودن توزیع تراکم جمعیتی در سطح شهر و حتی سطح زندگی اجتماعی - اقتصادی محله‌های شهری، رفتار پیچیده‌ای در کلان‌شهر تهران دارند. در این پژوهش، نقشه ریسک به‌عنوان شاخصی جهت تعریف این پیچیدگی از ترکیب نقشه‌های مخاطره و آسیب‌پذیری سیلاب کلان‌شهر تهران در پنج رده ریسک خیلی کم، کم، متوسط، زیاد و خیلی زیاد تهیه گردید. جهت تحلیل تغییرات میزان ریسک، حوضه های هیدرولوژیک شهر تهران با ArcHydro استخراج و 12 حوضه نمونه انتخاب شد. نقشه مخاطره سیلاب با استفاده از متغیرهای کاربری اراضی، شبکه‌های ارتباطی، درصد سطح زیربنای مسکونی، پل‌ها، ارتفاع، شیب و تراکم شبکه آبراهه تهیه شده و بلوک‌های با بافت فرسوده، تراکم جمعیت، کاربری اراضی، پل، شیب و تراکم شبکه آبراهه به‌عنوان متغیرهای مؤثر در آسیب‌پذیری ناشی از سیلاب به‌کار گرفته شدند. استفاده از این متغیرها در تهیه نقشه‌های ذکر شده از طریق تعریف رابطه‌ها و اولویت‌بندی هر یک در ارتباط با پتانسیل خطر و آسیب‌پذیری و روش AHP انجام شد. در ادامه بر مبنای متوسط وزنی ریسک سیلاب و تحلیل عاملی، مؤلفه‌های اصلی تغییرپذیری ریسک سیلاب بین 12 حوضه نمونه استخراج شد. نتایج تحلیل عاملی بر مبنای شاخص متوسط وزنی ریسک سیلاب و متغیرهای مؤثر در آن، چهار مؤلفه تأثیرگذار را در تغییرات فضایی ریسک در سطح حوضه‌های 12 گانه نمونه نشان داد. مؤلفه اول با توجیه 31/8 درصد از مجموع واریانس عامل‌ها و با مقدار ویژه 0/788 (ارتباط ریسک سیلاب با متغیرهای مستقل) به‌عنوان مؤلفه اصلی در تغییرات ریسک سیلاب بین حوضه­های، متغیرهای بافت فرسوده، تراکم جمعیت و درصد سطح زیربنای مسکونی را به‌عنوان عامل­های تغییرپذیری ریسک سیلاب بین حوضه­های نمونه معرفی می­کند؛ این مؤلفه با هر سه متغیر به‌صورت قوی مثبت مرتبط می­باشد. این بافت‌ها به‌دلیل اینکه زهکشی مناسبی ندارند و همچنین شبکه‌های مسیل در این مناطق عمدتاً در بخش زیرین شهر قرار گرفته‌اند، باعث پدیده تشدید آبگرفتی و حتی گاهی اوقات شروع سیلاب می‌شوند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

The flood risk changes effective factors in Tehran Metropolis

نویسنده English

Khabat Derafshi
Natural Heritage Department, Research Institute of Cultural Heritage and Tourism
چکیده English

In this study, the risk map as an index to define the said complexity was prepared in 5 categories of risk by combination of Tehran metropolis flood hazard and vulnerability maps. To analyze the risk varieties, the hydrological catchments of Tehran were extracted by Arc Hydro model and 12 catchments were selected. Using land use, roads network, and the percentage of residential floor area, bridges, altitude, slope and drainage density variables, the flood hazard map was calculated. Dilapidated urban blocks, population density, land use, bridges, slope and drainage density layers were used as variables which affecting the flood vulnerability. Covariance index was applied for matched variables and considering the locational coherence between the values of them. Based on the new raster layers, flood risk variability in Tehran metropolis as well as in each of the catchments were analyzed using stepwise regression model. Explanation of locational changes of risk between the catchments needs to calculate the weighted average risk and the independent variables in 12 catchments that obtained by zonal statistics. Based on these average values the factor analysis used to determine the varifactors or main components of the variability in flood risk between the catchments. Finally, fractal geometry models (perimeter-area and cumulative number-area) were used to demonstrate the chaos of the flood risk value in 5 categories of risk. According to the flood hazard zoning map of Tehran metropolitan area, the extent of high hazard zone is 129.6 square kilometers. High risk zone covers 28.6% of Tehranchr('39')s area, indicating that most of the citychr('39')s extents (174.4 square kilometers) are located in the high flood risk zone. After that, the moderate hazard zone is 28.5% of the city area. Very low zones with 3.53% of the total area are the smallest zones in the city, which are only 21.5 square kilometers. Overall, 78.3 percent of the total area of the city is located in the moderate to very high zones of flood hazard, reflecting Tehranchr('39')s challenge to flooding. The vulnerability map defines that 138 km2 of the Tehran city area is located in high and very high zones of the flood vulnerability. According to Tehran metropolitan flood risk zoning map, 163.1 km2 of Tehran city area is located in high risk zone which has the highest rate among flood risk categories in Tehran metropolis (26.9%).

کلیدواژه‌ها English

Food risk
Worn-out texture
AHP
Factor analysis
Tehran
7) Beighley, R.E., and Moglen, G.E. 2002. Trend Assessment in rainfall-runoff behavior in urbanizing watersheds. Hydrologic Engineering Journal, 7(1): 27-34.
8) Beighley, R.E., and Moglen, G.E. 2002. Trend Assessment in rainfall-runoff behavior in urbanizing watersheds, Hydrologic Engineering Journal, 7(1): 27-34.
9) Bhattacharya, N. 2010. Flood risk assessment in Barcelonnette, France. Master of Science, International institute for Geo-information Science and Earth Observation (ITC), the Netherlands, Pp. 91.
10) Campana, N.A., and Tucci, E.M.C. 2001. Predicting floods from urban development scenarios: Case study of the Diluvio basin, Porto Alegre, Brazil. Urban Water, 3: 113-124.
11) Hassaballah, K., Mohamed, Y., Uhlenbrook, S., and Biro, K. 2017. Analysis of streamflow response to land use and land cover changes using satellite data and hydrological modelling: case study of Dinder and Rahad tributaries of the Blue Nile. (Ethiopia–Sudan). Hydrology of Earth System Science, 21: 5217-5242.
12) Hawley, R.J., and Bledsoe, B.P. 2011. How Do Flow Peaks and Durations Change in Suburbanizing Semi-Arid Watersheds? A Southern California Case Study. Journal of Hydrology, 405: 69-82. DOI10.1016/j.jhydrol.2011.05.011.
13) Helena, B., Pardo, R., Vega, M., Barrado, E., Ferna´ndez, J.M., and Fernandez, L. 2000. Temporal evolution of groundwater composition in an alluvial aquifer (Pisuerga River, Spain) by principal component analysis. Water Resources, 34(3): 807-816.
14) Kilbler, D.F., Froelich, C.D., and Aron, G. 2007. Analyzing urbanization impacts on Pennsylvania flood peak. Journal of American Water Resources Association, 17(2): 270-274.
15) Lastra, J., Fernandez, E., Diez-Herrero, A., and Marquinez, J. 2008. Flood hazard delineation combining geomorphological and hydrologic method: an example in the Northern Iberian Peninsula. Natural Hazards, 45: 277-293.
16) Liu, Y.B., De Smedt, F., Hoffmann, F., and Pfister, L. 2004. Assessing land use impact on flood processes in complex terrain by using GIS and modeling approach. Environmental modeling and assessment, 9: 227-235.
17) Nirupama, N., and Simonovic, S. P. 2007. Increase of flood risk due to urbanization: A Canadian example. Natural Hazards, 40: 25-41.
18) Poff, N.L., Bledsone, B.P., and Cuhaciyan C.O. 2006. Hydrologic variation with land use across the contiguous United States: geomorphic and ecological for stream ecosystems. Geomorphology Journal, 79(3-4): 264-285.
19) Poff, N.L., Bledsone, B.P., and Cuhaciyan C.O. 2006. Hydrologic variation with land use across the contiguous United States: geomorphic and ecological for stream ecosystems. Geomorphology Journal, 79(3-4): 264-285.
20) Puno, R.C.C., Puno, G.R., and Talisay, B.A.M. 2018. Hydrologic responses of watershed assessment to land cover and climate change using soil and water assessment tool model. Global Journal of Environmental Science Management, 5(1): 71-82.
21) Saghafian, B., Farzjoo, Hassan., Bozorgy, Babak., and Yazdandoost, Farhad. 2008. Flood intensification due to changes in land use. Water Resource Management, 22: 1051-1067.
22) Sauer, V.B., Thomas, W.O.J., Stricker, V.A., and Wilson, K.V. 1983. Flood Characteristics of Urban Watersheds in the United States. U.S. Geological Survey Water Supply Paper, Pp. 63.
23) Schick, A.P. 1999. Hydrologic processes and geomorphic constraints on urbanization of alluvial fan slopes. Geomorphology, 31(3-4): 325-335.
24) Sheng, J., and Wilson, J.P. 2009. Watershed urbanization and changing flood behavior across the Los Angeles metropolitan region. Natural Hazards, 48: 41-57.
25) Smith, J.A., Baeck, M.L., Morrison, J.E., Sturdevant-Rees, P., Turner-Gillespie, D.F. and Bates, P.D. 2002. The regional hydrology of extreme floods in an urbanizing drainage basin. Journal of Hydrometeorology, American Meteorological Society, 3(3): 267-282.
26) Suriya, S., and Mudgal, B.V. 2012. Impact of urbanization on flooding: the Thirusoolam sub watershed – a case study. Journal of Hydrology, 412: 210-219, DOI10.1016/j.jhydrol.2011.05.008.
27) Zhang, J., and Smith, K.R. (2003) Indoor air pollution: a global health concern. British Medical Bulletin, 67: 209-225.