زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

ارزیابی و پهنه‌بندی ریسک زلزله در محیط‌های شهری با رویکرد تحلیل چندمعیاره مکانی: مطالعه موردی شهر منجیل ایران

نویسندگان
1 دانشگاه آزاد اسلامی
2 دانشگاه خوارزمی
3 شرکت آب منطقه ای البرز
چکیده
شهر منجیل به‌دلیل قرارگیری در مجاورت سامانه‌های گسلی فعال و استقرار در مسیر شریان‌های حیاتی منطقه، از کانون‌های پرریسک لرزه‌ای شمال ایران محسوب می‌شود. تجربه زمین‌لرزه‌های مخرب گذشته نشان می‌دهد که فقدان ارزیابی فضایی ریسک می‌تواند پیامدهای انسانی، اقتصادی و زیرساختی را تشدید کند. هدف این پژوهش تحلیل و پهنه‌بندی ریسک زلزله در محدوده شهری منجیل با بهره‌گیری از رویکرد تلفیقی سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS)، فرایند تحلیل سلسله‌مراتبی (AHP) و منطق فازی است. در این چارچوب، ریسک به‌عنوان برهم‌کنش خطر لرزه‌ای و آسیب‌پذیری فضایی مدل‌سازی شد. شاخص‌های آسیب‌پذیری شامل کاربری‌ها و تراکم مسکونی، کاربری‌های مهم شهری و شریان‌های حیاتی استخراج و پس از استانداردسازی در محیط GIS، وزن‌دهی آن‌ها با استفاده از AHP انجام گرفت. نتایج نشان داد کاربری‌های مسکونی به‌دلیل تمرکز جمعیت بیشترین سهم را در افزایش آسیب‌پذیری دارند، در حالی‌که زیرساخت‌های حیاتی نیز به‌دلیل اهمیت عملکردی در شرایط بحران نقش قابل توجهی ایفا می‌کنند. در تحلیل خطر، شاخص‌هایی نظیر فاصله و چگالی گسل‌ها، بیشینه شتاب زمین، شاخص زمین‌ساخت فعال، شیب و ویژگی‌های زمین‌شناسی بررسی شد که بیانگر وضعیت نامناسب‌تر بخش‌های مجاور گسل است. تلفیق لایه‌ها با تابع عضویت فازی و اپراتور گامای ۰٫۹ انجام شد و نقشه نهایی ریسک در پنج طبقه بسیار کم تا بسیار زیاد تهیه گردید. تحلیل فضایی نتایج نشان داد چهار پهنه کانونی ریسک بالا در محدوده شهری شناسایی است که ناشی از هم‌پوشانی خطر لرزه‌ای و تمرکز کاربری‌های مسکونی و زیرساخت‌های حیاتی است. یافته‌ها بیانگر کارآمدی رویکرد GIS–AHP–Fuzzy برای پشتیبانی از برنامه‌ریزی شهری و مدیریت پیشگیرانه ریسک در شهرهای لرزه‌خیز است.
کلیدواژه‌ها

Allen, M. B., Ghassemi, M. R., Shahrabi, M., & Qorashi, M. (2003). Accommodation of late Cenozoic oblique shortening in the Alborz range, northern Iran. Journal of Structural Geology, 25, 659-672. http://dx.doi.org/10.1016/S0191-8141(02)00064-0.
Berberian, M., Qorashi, M., Jackson, J.A., Priestley, K., & Wallace, T. (1990). The Rudbar-Tarom earthquake of 20 June 1990 in NW Persia: Preliminary field and seismological observations, and its tectonic significance. Bulletin of the Seismological Society of America (1992) 82 (4), 1726–1755. https://doi.org/10.1785/BSSA0820041726.
Berberian, M., & Walker, R. (2010). The Rudbār Mw 7.3 earthquake of 1990 June 20: Seismotectonics and coseismic deformation. Geophysical Journal International, 182(3), 1577–1602. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2010.04705.x.
Birkmann, J. (2013). Measuring Vulnerability to Natural Hazards (2nd edn). United Nations University Press, Tokyo/New York/Paris.
Ciccacci, S., Fredi, P., Lupia Palmieri, E., & Pugliese, F. (1986). Indirect evaluation of erosion entity in drainage basins through geomorphic, climatic and hydrological parameters. International Geomorphology, 2(3), 33–48. https://iris.uniroma1.it/handle/11573/164623.
Choy, G. L., & Zedník, J. (1997). The rupture process of the Manjil, Iran, earthquake of 20 June 1990. Studia Geophysica et Geodaetica, 41, 45–63. https://doi.org/10.1023/A:1023336723587.
Coburn, A., Spence, R., & Pomonis, A. (1994). Vulnerability and Risk Assessment. Cambridge Architectural Research.
Coburn, A., & Spence, R. (2002). Earthquake Protection (2nd edn). Wiley, Chichester.
Cutter, S.L., Boruff, B.J., & Shirley, W.L. (2003). Social vulnerability to environmental hazards. Social Science Quarterly 84, 242–261.
Eastman, J.R. (2012). IDRISI Selva Manual: GIS and Image Processing. Clark University, Worcester, MA.
El Hamdouni, R., Irigaray, C., Fernández, T., Chacón, J., & Keller, E.A. (2008). Assessment of relative active tectonics using geomorphic indices. Geomorphology 96, 150–173.
Feizizadeh, B., & Blaschke, T. (2013). GIS multicriteria decision analysis for landslide susceptibility mapping. Natural Hazards.
FEMA. (2018). HAZUS—Multi-Hazard Loss Estimation Methodology. Federal Emergency Management Agency, Washington, DC.
Ghafory-Ashtiany, M., & Tehranizadeh, M. (2001). Seismic vulnerability assessment of urban areas in Iran. Natural Hazards, 24, 1–20. https://doi.org/10.1023/A:1011153522143.
Guarnieri, P., & Pirrotta, C. (2008). The Response of Drainage Basins to the Late Quaternary Tectonics in the Sicilian Side of the Messina Strait (NE Sicily). Geomorphology, 95(3-4), 260- 273.
Hack, J.T. (1973). Stream-profiles analysis and stream-gradient index, Journal of Research of the U.S. Geological Survey, 1(4), 421–429.
Horton, R.E. (1945). Erosional development of streams and their drainage basins:
hydrophysical approach to quantitative morphology. Geological Society of America Bulletin, 56(3), 275- 370. http://dx.doi.org/10.1130/0016-7606(1945)56[275:EDOSAT]2.0.CO;2.
Jackson, J., Haines, J., & Holt, W. (2002). The accommodation of Arabia–Eurasia plate convergence in Iran. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 107(B11), 2368. https://doi.org/10.1029/2001JB001009.
Jiang, H., & Eastman, J.R. (2000). Application of fuzzy measures in GIS multi-criteria evaluation. International Journal of Geographical Information Science 14(2), 173–184.
JICA. (2000). The study on seismic microzoning of the Greater Tehran area. Japan International Cooperation Agency.
Keefer, D.K. (1984). Landslides caused by earthquakes. Geological Society of America Bulletin 95, 406–421.
Keller, E.A., & Pinter, N. (2002). Active Tectonics: Earthquakes, Uplift, and Landscape (2nd edn). Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ.
Kramer, S.L. (1996). Geotechnical Earthquake Engineering. Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ.
Malczewski, J. (1999). GIS and Multicriteria Decision Analysis. Wiley.
Malczewski, J. (2006). GIS-based multicriteria decision analysis: a survey of the literature. International Journal of Geographical Information Science 20(7), 703–726.
Mayer, L. (1990). Introduction to quantitative geomorphology: an exercise manual. Prentice-Hall International, Inc, pp. 271.
Mohebbi Tafreshi, A., Mohebbi Tafreshi, G., & Bijeh Keshavarzi, M.H. (2018). Qualitative zoning of groundwater to assessment suitable drinking water using fuzzy logic spatial modelling via GIS. Water and Environment Journal 32 (4), 607-620. https://doi.org/10.1111/wej.12358.
Mohebbi Tafreshi, A., & Mohebbi Tafreshi, G. (2021). Investigation and zoning of geo-environmental risk around the western edge of Khareshk village's oil transmission line, Iran. Earth Science Informatics 14, 1367–1381. https://doi.org/10.1007/s12145-021-00645-y.
Mohebbi Tafreshi, G., Nakhaei, M., & Lak, R. (2021). Land subsidence risk assessment using GIS fuzzy logic spatial modeling in Varamin aquifer, Iran. GeoJournal 86 (3), 1203–1223‌. https://doi. rg/10.1007/s10708-019-10129-8.
Mohebbi Tafreshi, G., Nakhaei, M., & Lak, R. (2022). Subsidence risk assessment based on a novel hybrid form of a tree-based machine learning algorithm and an index model of vulnerability. Geocarto International 37 (10), 2842-2870. https://doi.org/10.1080/10106049.2020.1841835.
Mortazavi Chamchali, M., Mohebbi Tafreshi, A., & Mohebbi Tafreshi, G. (2021). Utilizing GIS linked to AHP for landfill site selection in Rudbar County of Iran‌. GeoJournal 86 (1), 163–183‌. https://doi. rg/10.1007/s10708-019-10064-8.
Nakhaei, M., Mohebbi Tafreshi, A., & Mohebbi Tafreshi, G. (2021). A new approach in comparison and evaluation of the overall accuracy of six soil-water retention models using statistical benchmarks and fuzzy method. Eurasian Soil Science 54 (5), 716-728‌. https://doi. rg/10.1134/S1064229321050136.
O’Rourke, T.D. (2007). Critical infrastructure, interdependencies, and resilience. The Bridge 37(1), 22–29.
Paya Tarh Aria Consulting Engineers. (2016). Report and map of the comprehensive-detailed plan of Manjil city. Ministry of Roads and Urban Development, Roads and Urban Development Department of Gilan Province.(in Persian)
Saaty, T.L. (1980). The Analytic Hierarchy Process: Planning, Priority Setting, Resource Allocation. McGraw-Hill, New York.
Saaty, T.L. (2008). Decision making with the analytic hierarchy process. International Journal of Services Sciences 1(1), 83–98.
Singh, O.M. (2009). Hypsometry and erosion proneness: a case study in the lesser Himalayan Watersheds. Journal of Soil and Water conservation, 8(2), 53- 59.
Singh, P., Gupta, A., & Singh, M. (2014). Hydrological inferences from watershed analysis for water resource management using remote sensing and GIS techniques. The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Sciences, 17(2), 111- 121. https://doi.org/10.1016/j.ejrs.2014.09.003.
Strahler, A.N. (1952). Hypsometric (area–altitude) analysis of erosional topography. Geological Society of America Bulletin, 63(11), 1117–1142. https://doi.org/10.1130/0016-7606(1952)63[1117:HAAOET]2.0.CO;2.
Towhata, I., et al. (1992). Geotechnical aspects of the 1990 Manjil earthquake in Iran. 32(3), 61–78. https://doi.org/10.3208/sandf1972.32.3_61.
UNDRR. (2015). Sendai Framework for Disaster Risk Reduction 2015–2030. United Nations Office for Disaster Risk Reduction, Geneva.
Wisner, B., Blaikie, P., Cannon, T., & Davis, I. (2004). At Risk: Natural Hazards, People’s Vulnerability and Disasters (2nd edn). Routledge, London.
Zadeh, L.A. (1965). Fuzzy sets. Information and Control 8(3), 338–353.
Zimmermann H-J. (1996). Fuzzy Set Theory—and Its Applications (3rd edn). Kluwer Academic Publishers, Boston.