Identification areas susceptible to soil erosion using Fuzzy-AHP Case Study: Mahabad dam watershed

Subject Areas : Climatology

Davood Talebpoor asl ¹ , Ezzatollah Ghanavati ²

1 - استادیار دانشکده منابع طبیعی (گروه ژئومورفولوژی)، دانشگاه کردستان-کردستان -ایران
2 - دانشیار گروه ژئومورفولوژی، دانشکدة علوم جغرافیایی، دانشگاه خوارزمی- تهران، ایران

Received: 2015-06-09 Accepted : 2016-03-05 Published : 2016-03-17

Keywords: soil erosion, fuzzy logic, AHP, linear membership function, Mahabad dam watershed,

Abstract :

Soil erosion is always occurred as a natural event but human false interference led to accelerated soil erosion and irreversible effects. Mahabad dam watershed, due to topographic mountainous and steep slopes is very susceptibility against soil erosion. The aim of this study is to prioritize the factors affecting sediment production using fuzzy logic and AHP models and finally, generating the susceptibility mapping apron to soil erosion in Mahahbad dam watershed.  At first, based on expert experiences seven factors were recognized on soil erosion including the following; slope degree, land use, time of concentration, elevation of sea, precipitation, lithology and distance to river. The susceptibility soil erosion map based on fuzzy logic and AHP models were classified in five classes. The accuracy of the erosion susceptibility map provided by the model is further checked by calculating Seed Cell Area Index (SCAI). Results show that about 102.12 km2, equivalent to 13.15% of the area has the potential to "very high" risk of erosion and sediment production, which in the sub-basins Dehbokr, Bangvyn, Qzljeh, Maraneh and Syahghol has more potential.

References:

1. جباری، ایرج و داود طالب پور(1389): رسوب گذاری و کاهش عمر مفید سد مهاباد و نشانه هایی از تغییرات در سامانه های محیطی بالادست آن. فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، شماره 96، ص 13.


2. حبیبی، مهدی (1381): رسوبگذاری در مخازن سدها. مجلة آبخیز، ص 8 و9.


3. حسینی، هاشم، امیر کرم، امیر صفاری، عزت­الله قنواتی و ابراهیم بهشت جاوید (1390): ارزیابی و مکانیابی جهات توسعة فیزیکی شهر با استفاده از مدل منطق فازی مطالعه موردی: شهر دیواندره، نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، جلد20، شماره23، ص71.


4. خاشعی سیوکی، عباس، بیژن قهرمان و مهدی کوچک زاده (1390): ارزیابی پتانسیل استحصال آب از آبخوان از روش فرآیند تحلیل سلسله مراتبی فازی (مطالعه موردی: دشت نیشابور). مجله پژوهش آب ایران، شماره 9، ص­ص 180-171.


5. دفتر بهره برداری از سدها و شبکه ی آبیاری (1376): رسوبسنجی و رسوبشناسی مخزن سد مهاباد. گزارش مرکز تحقیقات منابع آب ( تماب)، ص 26.


6. رفیعی، محبوبه، مجتبی رحیمی، ناصر حافظی مقدس و غلامحسین کرمی (1390): پهنه بندی خطر فرسایش در شمالغرب سرخس با استفاده از GIS و روش تحلیل سلسله مراتبی. پانزدهمین همایش انجمن زمین شناسی ایران، دانشگاه تربیت معلم، تهران.


7. شمسی پور، علی اکبر و محمد شیخی (1389): پهنه بندی مناطق حساس و آسیب پذیری محیطی در ناحیه غرب فارس، با روش طبقه بندی فازی و فرایند تحلیل سلسله مراتبی. مجله پژوهش های جغرافیای طبیعی، شماره 73، ص­ص 68-53.


8. طالب پور اصل، داود و سعید خضری (1389): بررسی رابطة کاربری اراضی و شیب با تولید رسوب در زیرحوضه های جنوبی رودخانه مهاباد. نشریة مرتع و آبخیزداری، دوره 63، شماره 3، ص 342.


9. قنواتی، عزت الله (1390): پهنه بندی خطر لغزش درحوضه جاجرود بااستفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی. نشریة تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، جلد 17، شماره 20، ص­ص 68-51.


10. کرم، امیر، آمنه صفریان و شیلا حجه فروش نیا (1389): برآورد و پهنه­بندی فرسایش خاک در حوضه ماملو(شرق تهران) با استفاده از روشهای معادله اصلاح­شده جهانی فرسایش خاک و فرآیند تحلیل سلسله مراتبی. مجله پژوهشهای دانش زمین، شماره2، ص 86.


11. لطفی، صدیقه، احمد حسین­زاده، امین فرجی ملائی و میثم احمدی فیروزجایی (1391): بررسی توزیع فضایی و مکانیابی پارک های شهری بابلسر با استفاده از منطق فازی و مدل تحلیل سلسله مراتبی(FAHP). نشریة محیط شناسی، شماره 3، ص­ص 154-147.


12. محمودی، فرج الله (1367): تحول ناهمواریهای ایران در کواترنر. نشریة تحقیقات جغرافیایی، انتشارات دانشگاه تهران، شماره 23.


13. یمانی، مجتبی، ابوالقاسم دادرسی و زهرا داورزنی (1384): پهنه بندی فرسایش در حوضة آخیز داورزن با استفاده از الگوهای منطق فازی. مجلة جغرافیا و توسعة ناحیه ای، شماره 5، ص­ص 200-185.

1. Aher, P. D., Adinarayana, J., Gorantiwar, S. D., (2013) Prioritization of watersheds using multi-criteria evaluation through fuzzy analytical hierarchy process, Journal of Agric Eng Int: CIGR, Vol. 15, No.1, PP. 11-18.


2. Bathrellos, G. and Skilodimou, H., (2007) using the Analytic Hierarchy process to create an erosion risk map. A case study in Malakasiotiko stream, Trikala prefecture, Bullelln of the Geological Society of Greece, Proceedings of the 11'" International Congress, Athens.


3. Carter, B., Graeme, F., (1994) Geographic Information Systems for Geoscientists, Modeling with GIS, Chapter 9, Fuzzy Logic section with related tables and figures.


4. Kainz, W., (2008) GIS for Hazard Analysis Using Vague Data, Chapter 1: Fuzzy Logic and GIS, Department of Geography and Regional Research, University of Vienna, Austria, pp.5.


5. Peteri, M., and Tapio, F., (2000) Fuzzy Classifier for Star-Galaxy Separation, the American Astronomical Society, 541, pp. 261-263.


6. Pourghasemi, H.R., Pradhan, B., Gokceoglu, C., (2012) Application of fuzzy logic and analytical hierarchy process (AHP) to landslide susceptibility mapping at Haraz  watershed, Iran, Nat Hazards, Vol. 63, pp. 965–996.


7. Saaty, T., (1977) A scaling method for priorities in hierarchic strictures, Journal of Mathematical Psychology, Vol. 15, pp. 234-281.


8. Sharifikia, M., (2009) Landslide Susceptibility Evaluation and Factor Effect Analysis Using Probabilistic - Frequency Ratio Model, European Journal of Scientific Research Vol.33, No. 4, pp. 654-668.


9. Shirzadi, A., Saro, L., Joo, O., Chapi, K., (2012) A GIS-based logistic model in rock-fall susceptibility mapping along a mountainous road: Salavat Abad case study, Kurdistan, Iran, Journal of Nat Hazards, Vol. 64, pp. 1639-1656.


10. Wu, Q., & Mingyu, W., (2007) A framework for risk assessment on soil erosion by water using an integrated and systematic approach, Journal of Hydrology, Vol. 337, pp. 11-21.


11. Zadeh Lotfi, A., (1975) In Fuzzy Sets and Their Applications to Cognitive and Decision Processes, ed. L. Zadeh, K. S. Fu, K. Tanaka, & M. Shimura (London: Academic) WGA.


12. Zarekar, A., Vahidi, H., Kazemi Zamani, B., Ghorbani, S., & Jafari, H., (2012) Forest fire hazard mapping using Fuzzy AHP and GIS. Study area: Gilan province of IRAN, Journal of “Technical and Physical Problems of Engineering” (IJTPE), VOL. 4, pp. 47-55.