پهنه‌بندی حسّاسیت زمین‌لغزش با استفاده از عملگرهای گامای فازی در آبخیز طالقان-رود استان قزوین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مدیریت حوزه‌های آبخیز، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

2 بخش تحقیقات منابع طبیعی، مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان قزوین، قزوین، ایران

3 گروه حفاظت خاک، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

چکیده

زمین­لغزش که شامل جداشدگی‌های خاک و موادّ سنگی به­سمت پایین دامنه است، یکی از انواع مخرّب فرسایش در دامنه­ها است که موجب خسارت‌های مالی و جانی فراوانی می­شود. ازآنجاکه پیش­بینی زمان وقوع زمین‌لغزش‌ها مشکل است؛ از این رو شناسایی مناطق حسّاس به زمین‌لغزش و پهنه‌بندی این مناطق براساس پتانسیل خطر ناشی از بروز این پدیده، اهمّیت فراوانی دارد. تهیة نقشه­های پهنه­بندی حسّاسیت به زمین­لغزش از ابزارهای اساسی مدیریت و کاهش خسارات احتمالی است. در پژوهش حاضر سعی شده است مخاطرة زمین­لغزش در آبخیز طالقان استان قزوین با استفاده از عملگرهای گامای فازی پهنه‌بندی شود. برای این منظور، ابتدا نقشة پراکنش زمین­لغزش­ها و نیز یازده لایة اطّلاعاتی شامل درجة شیب، جهت شیب، ارتفاع، کاربری اراضی، سنگ­شناسی، فاصله از جاده، فاصله از آبراهه، فاصله از گسل، شتاب زمین­لرزه، مقدار بارش، حداکثر بارش روزانه تهیه شد. درمجموع از پانزده زمین‌لغزش شناسایی­شده، 70% برای مدل‌سازی و 30% برای ارزیابی نتایج مدل­ها استفاده شد. پس از تعیین مقادیر نسبت فراوانی و عضویت فازی برای طبقات نقشة عوامل مختلف، نقشة حسّاسیت زمین‌لغزش با استفاده از مقادیر مختلف گامای فازی (0، 1/0، 2/0، 3/0، 4/0، 5/0، 6/0، 7/0، 8/0، 9/0 و 1) تهیه شد. نتایج ارزیابی نقشه­های پهنه­بندی خطر با استفاده از شاخص­های نسبت تراکم و مجموع مطلوبیت، نشان داد که عملگر فازی با مقدار گامای 7/0 از دقّت بالاتری نسبت به سایر مقادیر گاما در منطقة مورد مطالعه برخوردار است. نقشة پهنه­بندی خطر زمین­لغزش مدل برتر کاربرد مهمّی را در فرایند آمایش کاربری­های اراضی منطقة مورد بررسی و کاهش ریسک زمین­لغزش منطقه خواهد داشت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


آرمین، محسن؛ مصفایی، جمال؛ قربان‌نیا خیبری، وجیهه؛ خیری، افسانه. (1398). پهنه‌بندی زمین‌لغزش و برنامة مدیریتی کنترل خطر آن در استان کهکیلویه و بویراحمد با استفاده از مدل حائری - سمیعی. پژوهش‌های ژئومورفولوژی کمی، 7 (4)، 176-196.
جویباری، جمشید؛ کاویان، عطاءا...؛ مصفایی، جمال (1396). بررسی تأثیر کاربری اراضی بر میزان حرکت زمین‌لغزش (مطالعة موردی: زمین‌لغزش توان استان قزوین). مجلّة پژوهش­های آبخیزداری، 30 (3)، 10-20.
رشوند، سعید؛ مصفایی، جمال؛ درویش، محمد؛ رفیعی امام، عمار (1392). بررسی پتانسیل بیابان‌زایی ازمنظر زوال پوشش گیاهی (مطالعة موردی: حوضة رود شور قزوین). مجلّة تحقیقات مرتع و بیابان، 20 (1)، 38-49.
شریعت جعفری، محسن (1387). ارزیابی ریسک ویژة زمین‌لغزش در بخشی از البرز جنوبی. نشریة انجمن زمین‌شناسی مهندسی ایران، 1 (3-4)، 1-14.
شعاعی، ضیاءالدین (1395). زمین­لغزش­ها (شناخت، ارزیابی و کنترل). سازمان زمین­شناسی و اکتشافات معدنی کشور، تهران.
صالح‌پور جم، امین؛ پیروان، حمیدرضا؛ طباطبایی، محمودرضا؛ سررشته‌داری، امیر؛ مصفایی، جمال (1398 الف). بررسی پتانسیل تخریب اراضی با کاربرد روش TOPSIS (مطالعة موردی: مراتع مشرف به شهر اشتهارد، استان البرز). مجلّة پژوهش‌های آبخیزداری، 32 (4)، 72-93.
صفاری، امیر؛ رعیتی شوازی، منیره؛ جان­احمدی، مریم؛ شیرزاد ملایری، لیلا (1394). پهنه­بندی خطر زمین­لغزش با استفاده از مدل نسبت فراوانی و منطق فازی (مطالعة موردی: بخش مرکزی شهرستان جم). جغرافیای طبیعی، 8 (30)، 15-30.
متکان، علی­اکبر؛ سمیعا، جلال؛ پورعلی، سیدحسین؛ صفایی، مهرداد (1388). مدل­های منطق فازی و سنجش‌ازدور جهت پهنه­بندی خطر زمین­لغزش در حوضة آبخیز لاجیم. زمین­شناسی کاربردی، 5 (4)، 318-325.
متولی، صدرالدین؛ اسماعیلی، رضا (1391). پهنه­بندی خطر زمین­لغزش با استفاده از اپراتور فازی گاما (مطالعة موردی: حوزة آبخیز طالقان). پژوهش­های فرسایش محیطی، 2 (8)، 1-20.
مرادی، حمیدرضا؛ پورقاسمی، حمیدرضا؛ محمدی، مجید؛ مهدوی­فر، محمدرضا (1389). پهنه­بندی خطر زمین­لغزش با استفاده از اپراتور فازی گاما (مطالعة موردی: حوزة آبخیز هراز). علوم محیطی، 7 (4)، 129-142.
مصفایی، جمال، اونق، مجید (1388). GIS ابزاری کارآمد در تعیین سیاست­ها و برنامه­های خطر زمین­لغزش. مجلّة علوم کشاورزی و منابع طبیعی، 16 (2)، 27-36.
مصفایی، جمال؛ اونق، مجید؛ مصداقی، منصور؛ شریعت­جعفری، محسن (1388). مقایسة کارایی مدل­های تجربی و آماری پهنه­بندی خطر زمین­لغزش (مطالعة موردی: آبخیز الموت­رود). مجلّة پژوهش­های حفاظت آب‌وخاک، 16 (4)، 43-61.
مصفایی، جمال؛ اونق، مجید (1390). ارزیابی و پیش­بینی خطر زمین­لغزش به‌کمک مدل رگرسیونی و تحلیل سلسله‌مراتبی. مجلّة مهندسی و مدیریت آبخیز، 3 (3)، 149-158.
مصفایی، جمال؛ طالبی، علی (1393). نگاهی آماری به وضعیّت فرسایش آبی در ایران. مجلّة ترویج و توسعة آبخیزداری، 2 (5)، 9-18.
مصفایی، جمال؛ اختصاصی، محمدرضا؛ صالح‌پور جم، امین (1396 الف). مقایسة نقشه­های موجود زمین­شناسی با نقشة حاصل از مطالعات دورسنجی. مجلّة مرتع و آبخیزداری، 70 (4)، 1005-1013.
مصفایی، جمال؛ صالح‌پورجم، امین؛ طباطبایی، محمودرضا (1396 ب). مقایسة کارایی مدل سنجة رسوب و شبکة عصبی مصنوعی در برآورد بار کف رودخانه­ها. مجله جغرافیا و پایداری محیط، 7 (3)، 33-44.
موسوی بفروئی، سید حسن؛ میرزائی، نوربخش؛ شعبانی، الهام؛ اسکندری قادی، مرتضی (1393). پهنه‌بندی خطر زمین‌لرزه در ایران و برآورد مقادیر بیشینة شتاب برای مراکز استان‌ها. مجلّة فیزیک زمین و فضا، 40 (4)، 15-38.
References
Abay, A., Barbieri, G. & Woldearegay, K., (2019). GIS-based land slide susceptibility eva-luation using analytical hierarchy process (AHP) approach: the case of Tarmaberdistrict, Ethiopia. Momona Ethiopian J. Sci. 11 (1), 14-36.
Althuwaynee, O. F., B. Pradhan, H. J. Park & Lee, J. H. (2014). A novel ensemble decision tree-based Chisquared Automatic Interaction Detection (CHAID) and multivariate logistic regression models in landslide susceptibility mapping. Landslides, 11 (6), 1063-1078.
Armin, M., Mosaffaie, J., Ghorbannia Kheybari, V. & Khairi, A. (2019). Landslide zoning and its risk management plan in Kohgiluyeh and Boyerahmad province using Haeri-Sami model. Quantitative Geomorphological Research, 7 (4), 176-196. (In Persian)
Boroumandi, M., Khamehchiyan, M. & Nikoudel, M. R. (2015). Using of analytic hierarchy process for landslide hazard zonation in Zanjan province, Iran. In: Engineering geology for society and territory - volume 2, lollino g, giordan d, crosta gb, et al. (Eds.). Springer international publishing, cham, 951-955.
Bui, D. T., Pradhan, B., Revhaug, I., Nguyen, D. B., Pham, H. V. & Bui, Q. N. (2015). A novel hybrid evidential belief function-based fuzzy logic model in spatial prediction of rainfall-induced shallow landslides in the Lang Son city area (Vietnam). Geomat. Nat. Hazards Risk, 6, 243-271.
Caniani, D., Pascale S., Sado F. & Sole, A. (2008). Neural networks and landslide susceptibility: a case study of the urban area of Potenza. Nat. Hazards, 45, 55-72.
Catani, F., Lagomarsino D, Segoni S & Tofani V. (2013). Landslide susceptibility estimation by random forests technique: sensitivity and scaling issues. Natural Hazards Earth System Science, 13, 2815-2831.
Çellek, S. (2020). Effect of the slope angle and its classification on landslide. Nat. Hazards Earth Syst. Sci. Discuss, 1-23.
Chen, W., Li, X., Wang, Y., Chen, G. & Liu, S. (2014). Forested landslide detection using LiDAR data and the random forest algorithm: A case study of the Three Gorges. China. Remote Sensing of Environment, 152, 291-301.
Conforti, M., Pascale, S., Robustelli, G. & Sdao, F. (2014). Evaluation of prediction capability of the artificial neural networks for mapping landslide susceptibility in the Turbolo River catchment (northern Calabria, Italy). Catena, 113, 236-250.
Dou, J., Yamagishi, H., Pourghasemi, H. R., Yunus, A.P., Song, X., Xu, Y. & Zhu, Z. (2015). An integrated artificial neural network model for the landslide susceptibility assessment of Osado Island, Japan. Nat. Hazards, 78, 1749-1776.
Hasekio Gullari, G. D. & Ercanoglu, M. (2012). A new approach to use AHP in landslide susceptibility mapping: A case study at Yenice (Karabuk, NW Turkey). Natural Hazards, 63, 1157–1179.
He, H., Hu, D., Sun, Q., Zhe, L. & Liu, Y. (2019). A landslide susceptibility assessment method based on GIS technology and an AHP-weighted information content method: A case study of Southern Anhui, China. ISPRS Int. J. GeoInf. 8, 266.
Hinotoli Sema, V., Balamurugan, G. & Ramesh, V. (2017). Fuzzy gamma operator model for preparing landslide susceptibility zonation mapping in parts of Kohima Town, Nagaland, India. Modeling Earth Systems and Environment, 3, 499-514.
Joybari, J., Kavian, A. & Mosaffaie, J. (2017). An Evaluation of the effect of land use on the amount of landslide movement (Case study: Tavan landslide of Qazvin). Watershed Management journal, 30 (3), 29-39. doi:10.22092/wmej.2017.116713 (In Persian)
Karimi Sangchini, E., Emami, S.N., Tahmasebipour, N., Pourghasemi, H. R., Naghibi, S. A., Arami, S. A. & Pradhan, B. (2016). Assessment and com-parison of combined bivariate and AHP models with logistic regression for landslide susceptibility mapping in the Chaharma-hal-e-Bakhtiari Province, Iran. Arab. J. Geosci., 9:15
Kumar, R. & Anbalagan, R. (2016). Landslide Susceptibility Mapping Using Analytical Hierarchy Process (AHP) in Tehri Reservoir Rim Region, Uttarakhand. J. Geol. Soc. India, 87, 271–286.
Lee, S. (2007). Application and verification of fuzzy algebraic operators to landslide susceptibility mapping. Environmental Geology 52, 615-623.
Morady, H. R., Pourghasemi, H. R., Mohammdi, M. & Mahdavifar, M. R. (2010). Landslide hazard zoning using Gamma fuzzy operator, with a case study of Haraz watershed. Environmental Sciences, 7 (4), 129-142. (In Persian)
Mosaffaie, J. & Ownegh, M. (2011). Landslide hazard zonation by AHP and regression model, Case study: Alamout watershed. Watershed Engineering and Management, 3 (3), 149-158. doi:10.22092/ijwmse.2011.101942 (In Persian)
Mosaffaie, J. & Talebi, A. (2014). A Statistical View to the Water Erosion in Iran. Extension and Development of Watershed Management, 2 (5), 9-17. (In Persian)
Mosaffaie, J., Ekhtesasi, M. R. & Salehpour Jam, A. (2018). Comparison of the existing and RS geological maps (Case study: Vartavan catchment). Journal of range and watershed management, 70 (4), 1005-1013. (In Persian)
Mosaffaie, J. & Ownegh, M. (2009). GIS an efficient tool for identifying policies and programs of landslide hazard management. Journal of Agricultural Sciences and Natural Resources 16, 303-314. (In Persian)
Mosaffaie, J., Ownegh, M., Mesdaghi, M. & Shariat Jafari, M. (2009). Comparing the efficiency of statistical and empirical landslide hazard zonation models in Alamout watershed. Journal of Water and Soil Conservation, 16 (4), 43-61. (In Persian)
Mosaffaie, J., Salehpour Jam, A. & Tabatabaei, M. R. (2020). Comparing the Efficiency of Sediment Rating Curve and ANN Models in Estimating River Bed-load. Geography and Sustainability of Environment, 7 (3), 33-44. (In Persian)
 Motevalli, S. & Esmaili, R. (2013). Landslide Hazard Zoning using Gamma Fuzzy Operator (A Case Study: Taleghan Watershed). Environmental Erosion Researches, 2 (8), 1-20. (In Persian)
Motkan, A. A., Samia, J., Pourali, S. H. & Safaee, M. (2009). Fuzzy logic models and RS for landslide hazard zonation in Lajim watershed. Journal of Geotechnical Geology, 5 (4), 318-325. (In Persian)
Mousavi Bafrouei, S. H., Mirzaei, N., Shabani, E. & Eskandari-Ghadi, M. (2014). Seismic hazard zoning in Iran and estimating peak ground acceleration in provincial capitals. Journal of Earth and Space Physics, 40 (4), 15-38. (In Persian)
Nguyen, T. T. N. & Liu, C.-C. (2019). A new approach using ahp to generate landslide susceptibility maps in the chen-yu-lan watershed, taiwan. Sensors 19, 505.
Pourghasemi, H. R., Moradi H. R. & Fatemi Aghda S. M. (2013). Landslide susceptibility mapping by binary logistic regression, analytical hierarchy process, and statistical index models and assessment of their performances. Nat Hazards, 69,749-779.
Pradhan, B. & Lee, S. (2010). Landslide susceptibility assessment and factor e_ect analysis: Backpropagation artificial neural networks and their comparison with frequency ratio and bivariate logistic regression modelling. Environ. Model. Softw. 25, 747-759.
Rashvand, S., Mosaffaie, J., Darvish, M. & Rafiei Emam, A. (2013). Investigation on potential of desertification in terms of decay of vegetation. Case study: rude shoor, Qazvin. Iranian Journal of Range and Desert Research, 20 (1), 38-49. (In Persian)
Safari, A., Rayati Shavvazi, M., Jan Ahmadi, M. & Shirzad Malayeri, I. (2015). Landslide hazard zonation using the Frequency ratio model and fuzzy logic (Case Study: Central Section of Jam Township). Journal of National Geography, 8 (30), 15-30. (In Persian)
Salehpour Jam, A., Peyrowan, H., Tabatabaei, M. R., Sarreshtehdari, A. & Mosaffaie, J. (2019 a). An assessment of the land degradation potential using the TOPSIS method (Case study: rangelands overlooking the city of Eshtehard, the province of Alborz). Watershed Management Journal, 32 (4), 72-93. doi:10.22092/wmej.2019.126535.1227 (In Persian)
Salehpour Jam, A., Mosaffaie, J. & Tabatabaei, M. R. (2019 b). Investigation of pedological criterion affecting on desertification in alluvial fans using nonparametric tests, case study: south of Rude-Shoor watershed area. Journal of Spatial Analysis Environmental Hazarts, 6 (3), 1-14. (In Persian)
Salehpour Jam, A., Tabatabaei, M. R., Sarreshtehdari, A. & Mosaffaie, J. (2019). Investigation of drought characteristics in north-west of Iran using Deciles Index. Journal of watershed engineering and management, 10 (4), 552-563. doi:10.22092/IJWMSE.2018.115672.1360 (In Persian)
Shariat Jafari, M. (2008). Landslide specific risk assessment on part of southern Alborz, Iran. Engineering Geology, 1 (3), 1-14. (In Persian)
Shoaei, Z. (2016). Landslides (Recognition, Assessment and Mitigation), Geological Survey and Mineral Exploration of Iran. (In Persian)
Stanley, T. & Kirschbaum, D. B. (2017). A heuristic approach to global landslide susceptibility mapping. Nat. Hazards, 87, 145-164.
Tangestani, M. H. (2004). Landslide susceptibility mapping using the fuzzy gamma approach in a GIS, Kakan catchment area, southwest Iran. Australian Journal of Earth Sciences 51, 439-450.
Trigila, A., Catani, F., Casagli, N., Crosta, G., Esposito, C., Frattini, P., Iadanza, C., Lagomarsino, D., Lari, S., Scarascia Mugnozza, G., Segoni, S, Spizzichino, D. & Tofani, V. (2012). The landslide susceptibility map of Italy at 1: 1 Million scale. In EGU General Assembly Conference Abstracts, 14, 7655.
Vakhshoori, V. & Zare, M. (2016). Landslide susceptibility mapping by comparing weight of evidence, fuzzy logic, and frequency ratio methods. Geomatics, Natural Hazards and Risk 7, 1731-1752.
Yalcin, A., Reis, S., Aydinoglu, A.C. & Yomralioglu, T. (2011). A GIS-based comparative study of frequency ratio, analytical hierarchy process, bivariate statistics and logistics regression methods for landslide susceptibility mapping in Trabzon, NE Turkey. Catena 85, 274-287
Yoshimatsu, H. & Abe, S. (2006). A review of landslide hazards in Japan and assessment of their susceptibility using an analytical hierarchic process (ahp) method. Landslides, 3, 149-158.
Youssef, A. M., Pourghasemi H. R., Pourtaghi Z. S. & Al-Katheeri, M. M. (2015). Landslide susceptibility mapping using random forest, boosted regression tree, classification and regression tree, and general linear models and comparison of their performance at Wadi Tayyah Basin, Asir Region, Saudi Arabia. Landslides, 13 (5), 839-856.