Evaluation and zoning of the vulnerability of Khalkhal City against the environmental hazard of earthquake

Document Type : Applied Article

Authors

Department of Physical Geography, Faculty of Social Sciences, University of Mohaghegh Ardabili, Iran

10.22059/jhsci.2023.366500.796

Abstract

Earthquake, as one of the natural hazards, causes irreparable damage to humans and the environment, and assessing the vulnerability of an earthquake is an important step in planning, preventing, and reducing the damage caused by it. Khalkhal City has a high potential for earthquake occurrence due to the existence of many faults and seismic points. However, despite the importance of the subject, the evaluation and zoning of Khalkhal city's vulnerability to earthquakes has not been investigated yet. Based on this, the current research seeks to evaluate the vulnerability of this city against the risk of earthquakes. For this purpose, first, the effective parameters were identified by examining the resources and paying attention to the environmental conditions of the city. Then, the standardization of the layers was done using the fuzzy membership function and the weighting of the criteria using the CRITIC method. Finally, using the MARCOS multi-criteria analysis method, a five-level vulnerability map was prepared. The results of the study showed that the factors of distance from the fault, land use, and distance from the epicenter, respectively; With the weighting coefficient of 0.133, 0.120, and 0.113, have the greatest impact on the occurrence of earthquakes in the region. In addition, according to the results of the research, 24.53 and 15.83 percent of the city's area has a high and very high vulnerability potential. Also, based on the findings of the research, the cities of Kolur and Hashtjin, along with 28 villages of the city, have a high vulnerability potential, and Khalkhal city and 42 villages of the city are also in the zone of high vulnerability. Therefore, to reduce potential risks, appropriate planning should be done in vulnerable areas. In addition, according to the results, the accuracy of the MARCOS method is excellent in evaluating the vulnerability of Khalkhal City against earthquakes, with the level under the curve (0.86).

Keywords


[1] آرامی، ابراهیم؛ ایمانی، بهرام؛ و خلیفه، ابراهیم (1401). اولویت‌بندی سکونتگاه‌های روستایی در معرض مخاطرات (مورد مطالعه: بخش مرکزی شهرستان اردبیل). مطالعات جغرافیایی مناطق کوهستانی، 3 (1)، ۲۱۹-۲۳۶.
[2] اسدی، زینب؛ و زارع، مهدی (1394). برآورد توان لرزه‌زایی گسل‌ها و ارزیابی بزرگای زمین‌لرزه‌های پیش از تاریخ از داده‌های زمین‌لغزش مطالعه موردی در دره نور (البرز مرکزی). علوم زمین، 24 (95)، 67-89.
[3] اصغری‌سراسکانرود، صیاد؛ و پیروزی، الناز (1401). ارزیابی مقایسه‌ای الگوریتم‌های تصمیم‌گیری چندمعیارۀWLC ، OWA، VIKOR و MABAC در پهنه‌بندی خطر زمین‌لغزش (مطالعۀ موردی: حوضۀ گیوی‌چای استان اردبیل). پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، 54 (1)، 65-94.
[4] جهانگیری، عباس (1400). انتخاب بهترین فرایند تصفیۀ فاضلاب در شهر فرمهین با استفاده از تصمیم‌گیری چندشاخصه. تصمیم‌گیری و تحقیق در عملیات، 6 (شمارۀ ویژه)، 1-11.
[5] حاجی‌زاده، فاضل؛ و ایستگلدی، مصطفی (1397). تحلیلی بر تاب‌آوری سکونتگاه‌های روستایی با تأکید بر زلزله (مطالعۀ موردی: دهستان حومۀ شهرستان لامرد). مدیریت مخاطرات محیطی، 5‌(1)، 67-83.
[6] حسین‌زاده ده‌آبادی، علی‌اصغر؛ ارگانی، میثم؛ و درویشی بلورانی، علی (1398). بررسی و استخراج تخریب‌های ساختمانی ناشی از وقوع زلزله با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای با توان تفکیک زیاد. مدیریت مخاطرات محیطی، 6(3)، 239-257.
[7] حسینی‌خواه، حسین؛ و ضرابی، اصغر (1398). نقش مدل ترکیبی تصمیم‌گیری WASPAS در شناسایی پهنه‌های لرزه‌خیز (پژوهش موردی: مراکز جمعیتی شهرستان بهمئی). تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، 6‌(2)، ۱۴۷-۱۶۴.
[8] حیدری‌مظفر، مرتضی؛ و تاج‌بخشیان، مرضیه (1401). پهنه‌بندی آسیب‌پذیری سکونتگاه‌های شهرستان نهاوند در برابر زلزله. مخاطرات محیط طبیعی، 11‌(34)، 57-78.
[9] خدادادی، فاطمه؛ انتظاری، مژگان؛ و ساسان‌پور، فرزانه (1399). تحلیل آسیب‌پذیری شهری در برابر مخاطرۀ زلزله با روشELECTRE FUZZY  (مطالعۀ موردی: کلانشهر کرج). تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 20‌(56)، 93-113.
[10] رحیمی شهید، مجتبی؛ و رحیمی، نیما (1396). پهنه‌بندی خطر زلزله با استفاده از فرایند تحلیل سلسله‌مراتبی (AHP) و سامانۀ اطلاعات جغرافیایی (GIS) (مطالعۀ موردی: بخش مرکزی شهرستان سمیرم). یافته‌های نوین زمین‌شناسی کاربردی، 11‌(22)، 109-118.
[11] ریاحی، وحید؛ و موسوی، مریم (1400). سنجش میزان آسیب‌پذیری سکونتگاه‌های روستایی در برابر زلزله (مورد مطالعه: دهستان پیان در شهرستان ایذه). روستا و توسعۀ پایدار فضا، 2(1)، 1-19.
[12] عابدینی، موسی؛ ایرانی، ویدا؛ و اسفندیاری‌درآباد، فریبا (1401). بررسی اثرات ژئومورفولوژیکی تکتونیک فعال و پهنه‌بندی خطر زمین‌لرزه با تأکید بر توان لزره‌زایی گسل‌ها (مطالعۀ موردی: نمین، آستارا، تالش). جغرافیا و برنامه‌ریزی، 26‌(82)، 145-160.
[13] عزیزی، میلاد؛ فاطمی‌قمی، سیدمحمدتقی؛ و جولای، فریبرز (1402). ارائۀ مدل برای پیش‌بینی شدت تخریب ساختمان‌ها و تلفات ناشی از ریزش آن‌ها حین وقوع زلزله تحت سناریوهای مختلف (مطالعۀ موردی: کلانشهر کرمانشاه). مدیریت مخاطرات محیطی، 10(2)، 91-105.
[14] علوی، سید علی؛ رمضان‌نژاد، یاسر؛ فتاحی، احدالله؛ و خلیفه، ابراهیم (1394). پهنه‌بندی فضایی سکونتگاه‌های روستایی در معرض مخاطرات محیطی با استفاده از تکنیک تصمیم‌گیری چند‌معیارۀ ویکور (مطالعۀ موردی: شهرستان تالش). برنامه‌ریزی منطقه‌ای، 5‌(20)، 125-136.
[15] علی‌دادیانی، بهاره؛ زارع، مهدی؛ درستیان، آرزو؛ اشجع اردلان، افشین؛ و حسینی، سیدکیوان (1402). ارزیابی تأثیر فرونشست بر روند لرزه‌خیزی دشت ورامین و دشت شهریار با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای. مدیریت مخاطرات محیطی، 10‌(2)، 137-151.
[16] غضنفرپور، حسین؛ حسینی‌خواه، حسین؛ و کمالی باغراهی، اسماعیل (1402). تحلیل ریسک و آسیب‌پذیری لرزه‌ای سکونتگاه‌های انسانی شهرستان باشت با استفاده از مدل دیماتل فازی و Gis. مخاطرات محیط طبیعی، 12‌(35)، 21-36.
[17] محمدنیا، ملیحه؛ و فلاح قالهری، غلامعباس (1397). شبیه‌سازی احتمال وقوع زمین‌لغزش با استفاده از منطق فازی و فرایند تحلیل سلسله‌مراتبی. تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 18 (48)، 117-132.
[18] محمودی وانعلیا، نرجس؛ ارگانی، میثم؛ و جلوخانی نیارکی، محمدرضا (1400). تهیۀ نقشۀ چندخطرۀ استان مازندران با استفاده از تحلیل تصمیم‌گیری چندمعیارۀ مکانی. مدیریت مخاطرات محیطی، 8 (4)، 395-411.
[19] معماری، گلان؛ شهابی، هیمن؛ و زندی، جلال (1402). پهنه‌بندی خطر زمین‌لغزش در محور بوکان- سردشت با استفاده از مدل‌های شواهد وزنی و تابع شواهد قطعی. مدیریت مخاطرات محیطی، 10(2)، 165-181.
[20] میردهقان اشکذری، سید احمد؛ المدرسی، سید علی؛ رضایی، محمدرضا؛ نوجوان بشنغیان، محمدرضا؛ و خبازی، مصطفی (1401). ارزیابی و تحلیل آسیب‌پذیری شهر یزد در برابر زلزله با استفاده از مدل‌های ترکیبی. مدیریت مخاطرات محیطی، 9 (3)، 205-217.
[21] Alinezhad, A., & Khalili, J. (2019). New Methods and Applications in Multiple Attribute Decision Making (MADM). International Series in Operations Research & Management Science, 277, Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-15009-9
[22] Altan, M., Özturk, F., & Ayday, C. (2004). Preliminary Earthquake Risk Management Strategy Plan of Eskisehir, Turkey by using GIS. Space and Satellite Sciences Research Institute Anadolu University, Eskisehir, Turkey, 7th AGILE Conference on Geographic Information Science. https://www.academia.edu/56227850
[23] Baumgertel, A., Luki´c, S., Belanovi´c Simi´c, S., & Kadovi´c, R. (2019). Identifying Areas Sensitive to Wind Erosion- A Case Study of the AP Vojvodina (Serbia). Appl Sci, 19(23), 1-12. https://doi.org/10.3390/app9235106
[24] Chen, Y., Ye, Z., Liu, H., Chen, R., Liu, Z., & Liu, H.A. (2021). GIS-Based Approach for Flood Risk Zoning by Combining Social Vulnerability and Flood Susceptibility: A Case Study of Nanjing, China. International Journal of Environmental Research and Public Health, 18 (21), 1-17. https://doi.org/10.3390/ijerph182111597
[25] Dong, L., & Shan, J. (2013). A comprehensive review of earthquake induced building damage detection with remote sensing techniques. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 84, 85-99. https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2013.06.011
[26] Farahmand, GH., Samet, K., Golmohammadi, NH., & Patel, N. (2022). Vulnerability zoning of urban areas against earthquake (case study: Urmia city). Geodesy and Cartography, 48(3), 160-169. https://doi.org/10.3846/gac.2022.14788
[27] Faraji Sabokbar, H., Badri, S. A., & Tahmasi, B. (2021). Spatial Assessment of Vulnerability to Earthquake in Rural Settlements Using a Fuzzy Inference System (Case Study: Rural Settlements in the Tehran Metropolitan Area). Journal of Sustainable Rural Development, 5(2), 175-188.  https://dorl.net/dor/20.1001.1.25383876.2021.5.2.1.7
[28] Jafarzadeh Ghoushchi, S., Shaffiee Haghshenas, S., Memarpour Ghiaci, A., Guido, G., & Vitale, A. (2023). Road safety assessment and risks prioritization using an integrated SWARA and MARCOS approach under spherical fuzzy environment. Neural Comput & Applic, 35, 4549–4567. https://doi.org/10.1007/s00521-022-07929-4
[29] Lian, P., Zhuo, Z., Qi, Y., Xu, D., & Deng, X. (2021). The impacts of training on farmers’ preparedness behaviours of earthquake disaster—evidence from earthquake-prone settlements in rural China. Agriculture, 11(8): 726, 1-17. https://doi.org/10.3390/agriculture11080726
[30] Shadmaan, S., & Popy, S. (2023). An assessment of earthquake vulnerability by multi-criteria decision making method. Geohazard Mechanics, 1 (1), 94-102. https://doi.org/10.1016/j.ghm.2022.11.002
[31] Yang, W., Zeng, Z., & Luo, W. (2009). Three- Level tectonic model for intraplate earthquakes, Earth science frontiers, 16 (1): 206- 217. https://doi.org/10.1016/S1872-5791(08)60073-1
[32] Yariyan, P., Avand, M T., Soltani, F., Ghorbanzadeh, & Blaschke, T. (2020). Earthquake Vulnerability Mapping Using Different Hybrid Models. Symmetry, 12 (3), 1-31.
 https://doi.org/10.3390/sym12030405
[33] Zhang, Y., Zhang, J., & Dong, L. (2023). Fuzzy Logic Regional Landslide Susceptibility Multi-Field Information Map Representation Analysis Method Constrained by SpatialCharacteristics of Mining Factors in Mining Areas. Processes, 11 (4), 985, 1-33. https://doi.org/10.3390/pr11040985
[34] Zhu, H., & Liu, F. (2021). A group-decision-making framework for evaluating urban flood resilience: a case study in yangtze river. Sustain, 13(2), 1–16. https://doi.org/10.3390/su13020665