تهیۀ نقشۀ مدیریت مخاطرات سیلاب با استفاده از الگوریتم نوین جنگل‌ تصادفی (مطالعۀ موردی:‌ حوضۀ آبخیز لواسانات)

نوع مقاله: پژوهشی کاربردی

نویسنده

گروه جغرافیا، واحد چالوس، دانشگاه آزاد اسلامی، چالوس، ایران

10.22059/jhsci.2020.307476.584

چکیده

رخداد سیل یکی از سه مخاطرۀ طبیعی و اصلی ایران است و به جرأت می‌توان گفت که حداقل در سال در یک نقطه از این سرزمین سیلاب بزرگی رخ می‌دهد. براساس مطالعات انجام‌گرفته، سالانه 40 رخداد کوچک و بزرگ سیل در جای‌جای کشور رخ می‌دهد. همین موضوع ضرورت مطالعه در زمینۀ عوامل مؤثر بر وقوع سیلاب را آشکار می‌سازد. هدف این پژوهش، پهنه‌بندی مناطق مستعد سیل‌گیر در منطقه و تعیین اولویت عوامل مؤثر در وقوع سیل با استفاده از الگوریتم جنگل‌ تصادفی است. بدین ترتیب با توجه به مطالعات و پیشینیۀ تحقیق، 9 شاخص‌ کاربری اراضی، فاصله از رودخانه، شیب، ارتفاع، شاخص رطوبت، دبی رودخانه، توان آبراهه، بارش، و انحنای زمین انتخاب شدند. پس از تعیین عامل تورم واریانس و ضریب تحمل، با وارد کردن داده‌های مربوط به عوامل مؤثر به نرم‌افزار R، مدلسازی با استفاده از الگوریتم جنگل تصادفی انجام گرفت و تأثیر عوامل مؤثر در وقوع سیلاب در هر زیرحوضه تعیین شد و در نهایت نقشۀ پهنه‌بندی خطر وقوع سیلاب در چهار پهنۀ خیلی خطرناک، خطرناک، با خطر متوسط و کم‌خطر در محیط ARC/MAP 10.2 تهیه شد. با توجه به نتایج تحقیق در همۀ زیرحوضه‌ها بارش مهم‌ترین عامل در وقوع سیلاب در منطقه شناخته شد. در حوضه‌های شمالی و غربی منطقه، دبی رودخانه و شیب رتبه‌های بعدی تأثیر در وقوع سیلاب را به خود اختصاص دادند، درحالی ‌که کاربری اراضی در زیرحوضه‌های جنوبی منطقه از عوامل مهم در بروز سیلاب است. همچنین با توجه به نتایج به‌دست‌آمده، بیش از نیمی از منطقه در پهنۀ خیلی خطرناک و خطرناک واقع شده است. بخش اعظم پهنه‌های خطرناک و خیلی خطرناک قسمت‌های شمالی، شمال غربی و غربی منطقه را در برگرفته‌اند که شامل زیرحوضه‌های فشم، میگون و آهار است.

کلیدواژه‌ها


[1].       اکبری، مریم؛ بشیری، مهدی؛ و رنگ‌آور، عبدالصالح (1396). «کاربرد الگوریتم‌های داده‌کاوی در تحلیل حساسیت و پهنه‌بندی مناطق مستعد به فرسایش آبکندی در حوضه‌های شاخص استان خراسان رضوی»، مجلۀ پژوهش‌های فرسایش محیطی، ج 7، ش 2، ص 42-16.
[2].       بدری، بهرام؛ زارع بیدکی، رفعت؛ هنربخش، افشین؛ و آتشخوار، فاطمه (1395). «اولویت‌بندی زیرحوضه‌های آبخیز بهشت‌آباد از نظر پتانسیل سیل‌خیزی». مجلۀ پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، دورۀ 48، ش 1، ص 158-143.
[3].       پروین، منصور (1398). «ارزیابی و پهنه‌بندی خطر سیلاب‌های ناگهانی بر اساس مدل MFFPI (مطالعۀ موردی: حوضۀ اسلام آباد غرب)»، مجلۀ مخاطرات محیطی (دانش مخاطرات سابق)، دورۀ ‌6، ش‌2، ص 184- 169.
[4].       حسام، رسول؛ ضرابی، اصغر؛ و تقوایی، مسعود (1398). «پتانسیل‌سنجی خطر سیلاب شهری با رویکرد توسعۀ‌ شهری ایمن (‌مطالعة‌ موردی: شهر گنبدکاووس)»، مجلۀ مخاطرات محیطی (دانش مخاطرات سابق)، دورۀ ‌6، ش 1، ص 32-17.
[5].       حمصی؛ ملیحه‌سادات؛ یاراحمدی، داریوش؛ اونق، مجید؛ و شمسی‌پور، علی‌اکبر (1398). «کاهش پهنۀ خطر سیل در حوضۀ دشت کاشان از طریق اجرای سناریوی آمایش خطرمدار»، مجلۀ مخاطرات محیطی (دانش مخاطرات سابق)، دورۀ‌ 6، ش 3، ص 285- 271.
[6].       روحانی، حامد؛ و محمدی استادکلایه، امین (1394). «کاربرد روش بازنمونه‌گیری بوت استرپ و تصمیم‌گیری چندمعیاره در اولویت‌بندی پتانسیل سیل‌خیزی»، مجلۀ پژوهش‌های ژئومورفولوژی کمی، سال 4، ش3، ص 196-181.
[7].       رضایی مقدم، محمدحسین؛ یاسی، مهدی؛ نیکجو، محمدرضا؛ و رحیمی، مسعود (1397). «پهنه‌بندی و تحلیل مورفولوژیکی سیلاب‌های رودخانۀ قره‌سو با استفاده از مدل هیدرودینامیکی HEC-RAS (از روستای پیرازمیان تا تلاقی رودخانه اهر چای)»، مجلۀ جغرافیا و مخاطرات محیطی، ش 25، ص 15-1.
[8].       سپهری، مهدی؛ ایلدرومی، علیرضا؛ فرخزاده، بهنوش؛ و نوری، حمید (1394). ارزیابی ریسک سیل در شهر تاریخی همدان، کنفرانس بین المللی دستاوردهای نوین پژوهشی در مهندسی عمران، معماری و شهرسازی»، تهران: مؤسسۀ آموزش عالی نیکان، دانشگاه تهران.
[9].       سلیمانی، کریم؛ علی دادگان‌فرد، فاطمه؛ و پورقاسمی، حمیدرضا (1398). «مقایسۀ تکنیک‌های داده‌کاوی آنتروپی شانون و الگوریتم جنگل تصادفی در تهیۀ نقشة‌ پتانسیل آب زیرزمینی جهرم»، مجلۀ مهندسی اکوسیستم بیابان، سال 8، ش 24، ص 48-37.
[10].     طالبی، علی؛ گودرزی، سحر؛ و پورقاسمی، حمیدرضا (1397). «بررسی امکان تهیۀ نقشۀ خطر زمین‌لغزش با استفاده از الگوریتم جنگل تصادفی (محدودۀ مورد مطالعه: ‌حوزۀ آبخیز سردار آباد، استان لرستان)»، مجلۀ مخاطرات محیط طبیعی، دورۀ 7، ش 16، ص 64-45.
[11].     عابدینی، موسی؛ و خوشخوی دلشاد، آزاده (1395). «بررسی عوامل مؤثر بر وقوع سیل در حوضۀ حویق با استفاده از مدل ANP،اولین کنفرانس بین‌المللی مخاطرات طبیعی و بحران‌های زیست‌محیطی ایران، راهکارها و چالش‌ها »، اردبیل: مرکز همایشهای دانشگاه محقق اردبیلی.
[12].     عرب‌عامری، علیرضا؛ پورقاسمی، حمیدرضا؛ و شیرانی، کورش (1396). «پهنه‌بندی حساسیت سیل‌گیری با استفاده از روش ترکیبی نوین تئوری بیزین – فرایند تحلیل سلسله‌مراتبی (مطالعۀ موردی: حوضۀ آبخیز نکا – استان مازندران)»، مجلۀ اکوهیدرولوژی، دورۀ 4، ش 2، ص 462-447.
[13].     عسگری، شمس‌الله؛ صفاری، امیر؛ و فتحی، حجت‌الله (1397). «بررسی توان سیل‌خیزی در حوضۀ آبریز جعفرآباد»، نشریۀ تحقیقات کاربری علوم جغرافیایی، سال 18، ش 50. ص 90-77.
[14].     محمدی، مجید؛ و پورقاسمی، حمیدرضا (1396). «اولویت‌بندی عوامل مؤثر بر وقوع حرکات دامنه‌ای و تهیۀ نقشۀ حساسیت آن با استفاده از الگوریتم نوین جنگل تصادفی (‌مطالعۀ موردی: بخشی از استان گلستان)»‌، پژوهشنامۀ مدیریت حوزه آبخیز، سال هشتم، ش 15، ص 175-161.
[15].           مقیمی ابراهیم (1394). دانش مخاطرات، تهران: انتشارات دانشگاه تهران.
[16].     نوروزی، حسین؛ ندیری، عطاالله؛ اصغری مقدم، اصغر؛ و قره‌خانی، مریم (1396). «پیش‌بینی قابلیت انتقال آبخوان دشت ملکان با استفاده از روش جنگل تصادفی»، نشریۀ دانش آب و خاک، ش2، ص 75-61
[17].            Chen, Wei; Xiaoshen Xiea; Jianbing Peng; & Himan Shahabic; Haoyuan Hongd; Dieu Tien Buig; Zhao Duana; Shaojun Lii; A-Xing Zhud (2018). “GIS-based landslide susceptibility evaluation using a novel hybrid integration approach of bivariate statistical based random forest method “, Journal Catena, No 164, PP:135–149
[18].            Fayyad, U.; Piatetsky-Shapiro, G.; & Smyth, P. (1996). “From data mining to knowledge discovery in databases”, Artificial Intelligence magazine, 17(3), PP: 37-54.
[19].            Gu, Xihui; Qiang, Zhangcde; Jianfeng, LibJianyu; Liuf, Chong-Yu; Xu, PengSun (2020). “The changing nature and projection of floods across Australia”, Journal of Hydrology, 584, PP: 124703-124722.
[20].            Kuanga, Da; Kuei-HsienLiao (2020). “Learning from Floods: Linking flood experience and flood resilience”, Journal of Environmental Management, 271, PP: 111025-111039.
[21].            Lee, Byong-Ju; & Kim, Sangil (2019). “Gridded Flash Flood Risk Index Coupling Statistical Approaches and TOPLATS Land Surface Model for Mountainous Areas”. Water, 11(3), 504.
[22].            Leskens, Jack; Brugnach, Marcela; Hoekstra, Arjen; Schuurmans, Wlatm (2014). “Why are decisions in flood disaster management so poorly supported by information from flood models”. Environmental modelling & software, 53, pp:53-61.
[23].            Mahmood, Sh; Rahman, A (2020). “Flash flood susceptibility modeling using geo- morphometric and hydrological approaches in Panjkora Basin, Eastern Hindu Kush, Pakistan”. Environmental Earth Sciences, 78(43):PP: 1-16, https://doi.org/10.1007/s12665-018-8041-y.
[24].            Sun, Deliang; Haijia Wen; Danzhou, Wang; Jiahui. Xu (2020). “A random forest model of landslide susceptibility mapping based on hyperparameter optimization using Bayes algorithm”, Geomorphology, No 362, PP: 107201-107215.
[25].            Taha, M. M. N; Elbarbary, S. M; Naguib, D. M; El-Shamy, I. Z (2017). “Flash flood hazard zonation based on basin morphometry using remote sensing and GIS techniques: A case study of Wadi Qena basin, Eastern Desert, Egypt”. Remote Sensing Applications: Society and Environment, 8: PP: 157–167. https://doi.org/10.1016/j.rsase.2017.08.007
[26].            Thapa, Saraswati; Anup, Shrestha; Suraj, Lamichhan; Rabindr, Adhikari; Dipendra, Gautam (2020). “Catchment-scale flood hazard mapping and flood vulnerability analysis of residential buildings: The case of Khando River in eastern Nepal”, Journal of Hydrology: Regional Studies, 30, PP: 100704-100721