Management and disposal of surface runoff using geographic information system and fuzzy method (Case study: Bandar Imam Khomeini)

Subject Areas : Water resource management

Shahab Mosavi ¹ , Ramin Arfania ² , Ghasem Khosravi ³

1 - StudentDepartment of Civil Engineering, Lenjan Branch, Islamic Azad University, Lenjan, Iran
2 - Geology Department, Science Faculty, Islamic Azad university, Isfahan (Khurasgan) branch, Isfahan
3 - Department of Civil Engineering, Lenjan Branch, Islamic Azad University, Lenjan, Iran

Received: 2023-11-22 Accepted : 2024-02-14 Published : 2024-03-10

Keywords: Flooding, Bandar Imam Khomeini, Fuzzy method, Geographic Information System, Run off management ,

Abstract :

The purpose of building surface water collection networks is to enhance the resilience of cities against unexpected events such as floods and to improve overall urban health. Recent rainfalls in Bandar Imam Khomeini have exposed vulnerabilities, leading to severe flooding in roads and streets due to the absence of canals and surface drainage systems. The problem has caused significant damage to the infrastructure of the region. The research aims to implement a runoff management system using the Geographic Information System in Bandar Imam Khomeini. For this purpose, digital layers of the area, including elevation, slope, direction of slope, and drainage network of the city were prepared using the Geographic Information System. The fuzzy logic method was then employed to identify areas with the potential for runoff accumulation in the region. The research findings indicate that these areas are concentrated in the east, center, northeast, and southeast of the region. Then, using the RiverTools technique and according to the map of the city's drainage network, the best routes for constructing proposed canals were determined. These canals include sub-canals, second-order main canals, and third-order main canals. The first-order canal is the main conduit that collects the water of the second and third order canals.

References:

Apel, (2018). Directive 2007/60/EC of the European Parliament and of the Council of 23 October 2007 on the Assessment and Management of Flood Risks. European Commission
Balistrocchi, M., & Grossi, G. (2020). Predicting the impact of climate change on urban drainage systems in northwestern Italy by a copula-based approach. Journal of Hydrology: Regional Studies, 28, 100670. https://doi.org/10.1016/j.ejrh.2020.100670
Barbosa, A. E., Fernandes, J. N., & David, L. M. (2012). Key issues for sustainable urban stormwater management. Water research, 46(20), 6787-6798. https://doi.org/10.1016/j.watres.2012.05.029
Berndtsson, R., Becker, P., Persson, A., Aspegren, H., Haghighatafshar, S., Jönsson, K., ... & Tussupova, K. (2019). Drivers of changing urban flood risk: A framework for action. Journal of environmental manage-ment, 240, 47-56. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2019.03.094
Engström, R., Howells, M., Mörtberg, U., & Destouni, G. (2018). Multi‐functionality of nature‐based and other urban sustainability solutions: New York City study. Land Degradation & Development, 29(10), 3653-3662. https://doi.org/10.1002/ldr.3113
Farzad Behtash, M. R., Keynejhad, M. A., Taghi Pirbabaei, M., & Asgary, A. (2013). Evaluation and analysis of dimensions and components of Tabriz metropolis resiliency. Honar-Ha-Ye-Ziba: Memary Va Shahrsazi, 18(3), 33-42. https://doi.org/10.22059/JFAUP.2013.51316. In Persian
Ghahroudi Tali, M., Majidi Heravi, A., & Abdoli, E. (2016). Vulnerability of urban flooding case study: Tehran, Darake to Kan. Journal of Geography and Environmental Hazards, 5(1), 21-36. https://doi.org/10.22067/GEO.V5I1.49976. In Persian
Mafi, E., Moradi, G., Hayati, S., & Khayampour, R. (2014). Management and Disposal of Urban Runoff Using Geographic Information System and River Tools Techniques (Case Study: District 1 of Ahwaz City). Journal of Geography and Regional Development, 12(1).
Nasri, M., Nasri, A., Shisheforosh (2016). Efficiency of surface water collection networks and investigation of the construction of runoff extraction reservoirs in Baharestan, 5th Conference on Rain Catchment Surface Systems, Gilan-Rasht, 1-20. In Persian
Rezaei, F., Behramand, A., Sheikh, V., Dasturani, MT, Tajbakhsh, SM. (2017). Determining the most important parameters affecting the amount of urban runoff using the SWMM model (case study: Mashhad city, region 9), Watershed Management, 12 (18), 135-151. https://doi.org/10.29252/jwmr.9.18.135. In Persian
Siari, M. (2016). GIS modeling of the basis of urban flood management in the study area: Shahr Khoi flood, master's thesis, supervisor Dr. Dawood Mokhtari, Dr. Khalil Walizadeh Kamran, University of Tabriz, Iran. In Persian

Full-Text:



Technical Strategies in Water Systems https://sanad.iau.ir/journal/tsws ISSN (Online): 2981-1449 Winter 2024: Vol 1, Issue 3,194-207 https://doi.org/10.30486/TSWS.2024.783556

 

Research Article

 

Management and disposal of surface runoff using geographic information system and fuzzy method (Case study: Bandar Imam Khomeini)

 

Shahab Mousavi1, Ramin Arfania2*, Ghasem Khosravi1

 

1. Department of Civil Engineering, Lenjan Branch, Islamic Azad University, Lenjan, Iran.

2. Faculty of Basic Sciences, Isfahan (Khorasgan) Branch, Islamic Azad University, Isfahan, Iran.

 

* Corresponding author email: [e-mail]

© The Author)s( 2024

 

 

Received: 22 Nov 2023

Accepted: 14 Feb 2024

Published: 09 Mar 2024

 

Abstract

 

The purpose of building surface water collection networks is to enhance the resilience of cities against unexpected events such as floods and to improve overall urban health. Recent rainfalls in Bandar Imam Khomeini have exposed vulnerabilities, leading to severe flooding in roads and streets due to the absence of canals and surface drainage systems. The problem has caused significant damage to the infrastructure of the region. The research aims to implement a runoff management system using the Geographic Information System in Bandar Imam Khomeini. For this purpose, digital layers of the area, including elevation, slope, direction of slope, and drainage network of the city were prepared using the Geographic Information System. The fuzzy logic method was then employed to identify areas with the potential for runoff accumulation in the region. The research findings indicate that these areas are concentrated in the east, center, northeast, and southeast of the region. Then, using the RiverTools technique and according to the map of the city's drainage network, the best routes for constructing proposed canals were determined. These canals include sub-canals, second-order main canals, and third-order main canals. The first-order canal is the main conduit that collects the water of the second and third order canals.

 

Keyword: Flooding, Bandar Imam Khomeini, Fuzzy Method, Geographic Information System, Run off Management 

 

 

 

 

 

 

 

مقاله پژوهشی

 

مدیریت و دفع رواناب­های سطحی با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی و روش فازی (نمونه موردی: بندر امام خمینی)

 

شهاب موسوی1، رامین ارفع نیا2*، قاسم خسروی1

 

1. دانشکده مهندسی عمران، واحد لنجان، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران.

2. دانشکده علوم پایه، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد اصفهان (خوراسگان)، اصفهان، ایران.

 

*ایمیل نویسنده مسئول: [e-mail] 

© The Author)s( 2024

 

 

چاپ: 19/12/1402

پذیرش: 25/11/1402

دریافت: 01/09/1402

 

چکیده

 

هدف از احداث شبکه‌های جمع‌آوری آب‌های سطحی فراهم آوردن امکان ایمن‌سازی شهر در مقابل حوادث غیرمترقبه (‌سیل)‌ و بهبود بهداشت شهری و .... است. در طی‌ بارندگی‌ها سال‌هاي اخير در بندر امام‌ خمینی به دلیل نبود کانال‌ها و حتی جوی‌های انتقال روان آب‌های سطحی بيشتر معابر و خیابان‌ها دچار آبگرفتگی شدیدی شدند که خسارات عمده‌ای به زیرساخت‌های منطقه وارد شده است. هدف از این پژوهش مدیریت و دفع رواناب‌ها با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی در بندر امام خمینی بود. بدين منظور با استفاده از سيستم اطلاعات جغرافيايي در ابتدا لايه‌هاي رقومي منطقه شامل ارتفاع، شيب، جهت شيب و شبكه زهكشي شهر تهيه گرديد. سپس با استفاده از روش منطق فازي فضاهاي داراي پتانسيل تجمع رواناب در منطقه مورد شناسايي قرار گرفتند. يافته‌های تحقیق نشان دادند که تمركز اين فضاها در شرق، مركز ، شمال شرق و جنوب شرق منطقه مي‌باشد. با استفاده از تکنیک RiverTools و با توجه به نقشه شبکه زهکشی شهر، بهترین مسیرها برای احداث کانال‌های پیشنهادی تهیه گردید. این کانال‌ها شامل کانال‌های فرعی، کانال‌های اصلی درجه دو و سه بودند. کانال درجه یک کانال اصلی بود که جمع­کننده­ی آب­های کانال­های درجه دو و سه هم بود.

 

کلمات کلیدی: آبگرفتگی، بندر امام خمینی، روش فازی، سیستم اطلاعات جغرافیایی،  مدیریت رواناب

 

 

 

 

 

1-       مقدمه

با تغییرات جهانی در وضعیت آب و هوا و گسترش فرایند شهری شدن، فراوانی، شدت بحران‌های طبیعی و خسارات ناشی از آن، روند افزایشی یافته است. سیل و آبگرفتگی یکی از بحران‌های طبیعی در بسیاری از شهرها است که به علت شدت و وجود زمان کم بـرای واکنش، چالش‌های زیـادی را ایجاد کـرده است (Apel et al., 2018). توسعه­ی شهرنشینی، همراه با افزایش جمعیت و مساحت شهرها و پدید آمدن شهرهای بزرگ باعث ایجاد بافت‌ها و ترکیب‌های مختلف شهر و عوامل ارتباطی و اقتصادی پیچیده‌ای شده است که هر چند واجد بسیاری مزایا و عوامل رفاهی است، اما مشکلاتی را برای شهرنشینان به وجود آورده است. این مشکلات در بسیاری از موارد به صورت مسائلی حاد جلوه‌گر شده و باعث در خطر قرار گرفتن جریانات شهری شده‌اند (Nasri et al., 2016). امروزه، به‌طور عمده شهرها و جوامع سکونتگاهی در مکان‌هایی ایجاد یا بنا شده‌اند که از لحاظ مخاطرات طبیعی در معرض وقوع انواع سوانح طبیعی و یا به دلیل پیشرفت‌های تکنولوژی در معرض انواع سوانح انسان‌ ساخت هستند (Farzad Behtash et al., 2013).

سیلاب شهری حجم آبی است که خارج از ظرفیت زهکشی شهر می‌باشد و منجر به بروز یکسری از مشکلات و خسارات در شهر می‌گردد. نقشه‌های منتشر شده از طرف سازمان‌های بین‌المللی حاکی از افزایش سیلا‌ب‌های شهری است. در دنیای امروز ما، که زندگی شهری خسارات جبران ناپذیری را به طبیعت وارد آورده و منابع طبیعی را در معرض خطر قرار داده است، مدیریت و ارزیابی آسیب‌پذیری مناطق شهری در برابر آب‌های سطحی به خصوص در شهرهای بزرگ و پرجمعیت مناطق پست و جلگه‌ای از اهمیت خاصی برخوردار است. تخریب حوزه آبخیز بالادست نواحی شهری به صورت‌های مختلف از جمله تخریب پوشش گیاهی و جاده، هم‌چنین گسترش بی‌رویه اراضی شهری و صنعتی، سبب کاهش نفوذ و افزایش رواناب می‌شود. از سوی دیگر بارش غالب در کشور به صورت رگبارهای شدید و کوتاه مدت است که فرصت نفوذ باران به داخل خاک را کاهش می‌دهد و در نتیجه بخش قابل توجه‌ای از بارش به رواناب‌های سطحی تبدیل می‌شود، از این رو رودخانه‌ها و مسیل‌های حوزه‌های آبخیز شهری از درجه ریسک زیادی برای سیل خیزی و خسارات ناشی از آن برخوردارند و دستیابی به توسعه پایدار شهری نیازمند طراحی مدل‌های مناسب مدیریت و حفاظت رودخانه‌ها و مسیل‌ها در حوزه‌های آبخیز شهری استRezaei et al., 2017) ).

سيستم‌‌هاي اطلاعات جغرافيايي GIS در مديريت يکپارچه مخاطرات طبيعي مي‌‌تواند حضوري پويا داشته باشد. اولين نقش GIS در مديريت مخاطرات، ساماندهي صحيح اطلاعات مي‌‌باشد. کاربردGIS با ايجاد ساختار پايدار براي داده‌هايي که در ماهيت، مقياس، فرمت و موضوع آن­ها تفاوت‌‌هاي اساسي وجود دارد، شروع مي‌‌شود و با حفاظت، به هنگام سازي، انتشار و توسعه پايگاه اطلاعات ادامه مي‌‌يابد. به‌ عبارت ديگر مديريت يکپارچه مخاطرات طبيعي به کمک GIS شکل مي‌‌گيرد و با کمک آن تداوم مي‌‌يابد و توسعه آن در گرو پيشرفت GIS مي‌‌باشد ( et al., 2016 Ghahroudi).  GISابزاری توانمند برای مدیریت و آنالیز داده‌های مکانی است. یکی از خاصیت‌های اصلی GIS نمایش نقشه‌های تک موضوع بر روی یکدیگر است. هر یک از این لایه‌ها دارای اطلاعات و داده‌های مرتبط با آن هستند. یک برنامه‌ریزی دقیق می‌تواند از GIS برای مشاهده موضوعات گوناگون بهره برده تا صحت و دقت تصمیم‌گیری را افزایش دهد. این لایه‌ها می‌توانند شامل نقشه­ی زمین‌های کشاورزی محدوده، نقشه­ی آب‌های سطحی، میزان سیلاب‌های مقطعی، مسیر رودها و آبراهه‌ها، جنس سنگ بستر و ... باشند.

در سال جاری، کشور موارد متعددی از جاری شدن سیل را در شهرها و روستاها (شیراز، استان خوزستان، استان گلستان و ...) تجربه کرد. نکتة قابل توجه در این زمینه، نزول حجم بالایی از بارش نبود، بلکه طولانی شدن زمان آبگرفتگی معابر و جاری شدن سیلاب و درنهایت خساراتی جانی و مالی بود. در مناطقی همچون بندر امام خمینی‌ که به لحاظ توپوگرافی ‌جزء مناطق پست و جلگه‌ای با شیب بسیار کم محسوب می‌شوند این مسئله­ بیشتر مشاهده می‌شود. در طی‌ بارندگی‌ها در آذر ماه 1398 و 1400 در بندر امام خمینی به دلیل نبود کانال‌ها و حتی جوی‌های انتقال روان آب‌های سطحی تمامی معابر و خیابان‌ها دچار آبگرفتگی شدیدی شدند که خسارات عمده‌ای به زیرساخت‌ها منطقه وارد شده است. با توجه به مسائل ذکر شده مدیریت و دفع رواناب‌ها در بندر امام خمینی‌ ضروری می‌باشد. هدف از این پژوهش مدیریت و دفع رواناب‌ها با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی در بندر امام خمینی بود. 

 

2-       مواد و روش

 

2-1- روش کار

درابتدا داده‌های تحقیق شامل نقشه­ی توپوگرافی، زمین‌شناسی، تصویر ماهواره‌ای لندست 2021، لایه­ی کاربری شهری اتوکد تهیه شد. آمار بارش ده سال اخیر در ایستگاه جمع‌آوری گردید و لایه‌های رقومی ارتفاع، شیب، جهت شیب، مورفولوژی منطقه، حوضه­ی ‌آبریز شهری و آبراهه‌ها از لایه DEM  منطقه در محیط نرم‌افزار ARCMAP تهیه گردید. لایه مسکونی منطقه از تصاویر ماهواره‌ای لندست 2021 در محیط نرم افزار ARC/MAP  تهیه شد و نقاط تجمع رواناب‌ها در محیط نرم‌افزار ARCMAP شناسایی گردید. وزن دهی شاخص‌ها با استفاده از روش سلسله مراتبی فازی و با تهیه­ی پرسش­نامه انجام شد. پرسش­نامه­ها توسط 30 خبره و کارشناس در این زمینه تکمیل گردید. نتایج پرسش­نامه­ها در نرم افزار آنلاین سلسله مراتبی فازی وارد شد و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت و وزن نهایی هر لایه مشخص گردید. در مرحله بعد ‌وزن‌های به دست آمده بر لایه‌های رقومی در محیط نرم‌افزار ARCMAP اعمال گردید تا در نهایت نقشه­ی مسیر دفع رواناب‌ها با استفاده از تکنیک River Tools تهیه گردید (شکل 1).

شکل 1. مراحل تحقیق

 

Fig 1. Stages of Research

 

 

 

 

 

2-2-                      موقعیت منطقه مورد مطالعه

 

بندر امام خمینی یکی از بندرهای استان خوزستان در خلیج فارس است. این بندر با داشتن ۳۸ اسکله فعال به طول ۷ کیلومتر، بزرگ‌ترین بندر فعال ایران است. اداره کل بنادر و دریانوردی و اداره گمرک استان خوزستان در این شهر واقع شده است. شهر بندر امام خمینی از شرق به محدوده قانونی شهر امام خمینی، از جنوب به شبه جزیره بندر امام خمینی و خور موسی و در فاصله 30 کیلومتری از شمال به رودخانه جراحی محدود می‌شود. این شهر در سرزمین پرفراز و نشیب ساحلی دریا قرار دارد که عمق آب ساحلی خلیج فارس با این سرزمین به استثناء پیش رفتگی خور موسی کم بوده و از محل راس در امتداد جنوب شرقی امتداد یافته است. بندر امام خمینی به لحاظ توپوگرافی ‌جزء مناطق پست و جلگه‌ای با شیب بسیار کم محسوب می‌شود. مرتفع‌ترین نقطه شهر 5 متر از سطح دریا ارتفاع دارد. شهر امام خمینی بیشتر حالت تپه‌ماهور دارد که به علت ساخت و ‌ساز به صورت هموار نشان داده می‌شود. به خصوص در مناطق شرقي، شمالي و مركزي شهري تمامي پستي و بلندي‌هاي شهر به صورت نقاط هموار درآمده‌اند. بندر امام خمینی که وسعتی بالغ بر 22150 هکتار دارد در منتهی الیه شمال غربی خلیج فارس در 49 درجه و 56 دقیقه طول شرقی و 30 درجه و 29 دقیقه عرض شمالی از مختصات جغرافیایی واقع شده است (شکل 2). 

 

شکل2. موقعیت منطقه مورد مطالعه

 

Fig 2. Location of the study area  

 

3-                      نتایج و بحث

 

3-1- آماده‌سازی لایه­­ها

 

نقشه ارتفاع و توپوگرافی منطقه از لایه رقومی DEM تهیه گردید که در شکل (3)  نشان داده شده است. همانطور که شکل نشان می‌دهد عمده منطقه دارای ارتفاعی کمتر از 6 متر می‌باشد. مناطق غربی دارای ارتفاع کمتری نسبت به مناطق شرقی می‌باشند. از شرق به غرب و از شمال به جنوب از ارتفاع منطقه کاسته می‌شود. جدول (1) تعداد پیکسل‌ها و درصد طبقات ارتفاعی در منطقه مورد مطالعه را نشان می‌دهد.

 

جدول ۱. تعداد پیکسل‌ها و درصد طبقات ارتفاعی در منطقه مورد مطالعه 

Table 1. The number of pixels and the percentage of elevation classes in the studied area

 

طبقات ارتفاعی	تعداد پیکسل	درصد
2-0	1337	28
4-2	1738	4/36
6-4	1362	5/28
8-6	279	2/6
10-8	37	7/0
24-10	11	2/0

 

شکل ۳. نقشه طبقات ارتفاعی منطقه مورد مطالعه

 

Fig 3. Map of elevation classes of the studied area

 

نقشه شیب بر مبنای درجه با استفاده از لایه رقومی ارتفاعی تولید شده است که در شکل (4) نقشه طبقات شیب منطقه مورد مطالعه را نشان می‌دهد. بدین ترتیب شیب منطقه بین 0 تا 5/3 درجه می‌باشد. توزیع شیب از نظم مشخصی پیروی نمی‌‌کند. محلات شهری همانطور که بر روی نقشه مشخص است، کمتر از 2 درجه می‌باشند. مناطق اطراف شهر شیب بیشتری نسبت به محلات شهر دارا می‌باشند. جدول (2) تعداد پیکسل‌ها و درصد طبقات شیب در منطقه مورد مطالعه را نشان می‌دهد.  

 

جدول 2. تعداد پیکسل‌ها و درصد طبقات شیب در منطقه مورد مطالعه 

Table 2. The number of pixels and the percentage of slope classes in the studied area

 

طبقات شیب	تعداد پیکسل	درصد
5/0-0	1390	1/29
1-5/0	1563	8/32
5/1-1	1098	23
2-5/1	470	8/9
5/2-2	208	3/4
3-5/2	29	6/0
5/3-3	6	1/0

 

شکل4. نقشه طبقات شیب منطقه مورد مطالعه

 

Fig 4. Map of the slope classes of the studied area

.

جدول (3) تعداد پیکسل‌ها و درصد طبقات جهت شیب را در منطقه مورد مطالعه را نشان می‌دهد. شکل (5)  نقشه جهت شیب منطقه مورد مطالعه را در چهار جهت اصلی شمال، جنوب، شرق، غرب نشان می‌دهد.  

 

جدول 3. تعداد پیکسل‌ها و درصد جهت شیب در منطقه مورد مطالعه 

Table 3. The number of pixels and the percentage of slope direction in the studied area

 

جهت	تعداد پیکسل	درصد
شمال	1184	8/24
شرق	1151	1/24
جنوب	1286	9/26
غرب	1143	2/23

 

 

شکل 5.  نقشه جهت شیب منطقه مورد مطالعه

 

Fig 5. Map of the Slope direction of the studied area

 

شکل (6) حوضه­های آبریز شهری بندر امام خمینی را نشان می­دهد بدین ترتیب شهر دارای 16 زیر حوضه می‌باشد. نکته حائز اهمیت افزایش تعداد زیرحوضه‌ها در قسمت خروجی و جنوبی منطقه می‌باشد.

شکل6. نقشه زیرحوضه‌های شهر منطقه مورد مطالعه

 

Fig 6. Map of the sub-basins of the studied city

 

شکل (7) نقشه آبراهه‌های شهر منطقه مورد مطالعه را نشان می‌دهد. همانطور که بر روی نقشه مشخص است با وجود مساحت کم منطقه رتبه آبراهه‌ها به پنج می‌رسد. که بیانگر به حداکثر رسیدن نقطه اوج آبراهه‌ها در این منطقه می‌باشد. همچنین تعداد آبراهه‌ها در منطقه به صورت درختی و زیاد می‌باشد که این مسئله ناشی از غیرقابل نفوذ بودن خاک و شیب کم منطقه می‌باشد. برای تهیه لایه مسکونی بندر امام خمینی از تصویر ماهواره‌ای لندست سال 2022 استفاده شده است که در شکل (8) نشان داده شده است.

 

3-2- تهیه نقاط تجمع و آبگرفتگی

 

بعد از تهیه لایه‌ها شیب، ارتفاع، جهت شیب، آبراهه و مسکونی با استفاده از منطق فازی به شناسایی نقاط تجمع رواناب‌ها در محلات پرداخته شد. در ابتدا لایه‌های به کاررفته شامل جهت شیب، ارتفاع، شیب طبق نظر 30 کارشناس متخصص بین 0 تا 1 وزن‌دهی شدند که در جدول (4) نشان داده شده است. بر این اساس هر چه ارتفاع کمتر باشد میزان وزن آن بیشتر است. بدین ترتیب در مناطق کم ارتفاع جمع شدن رواناب‌ها بیشتر رخ می‌دهد. هر چه شیب کمتر باشد میزان وزن آن بیشتر می‌شود. شیب با وقوع رواناب‌ رابطه مستقیم دارد که با نتایج مطالعات Mafi et al., 2014; Siari 2016  Gharodi et al., 2016; مطابقت دارد. در مناطق پست امکان آبگرفتگی بیشتر است بدین منظور این مناطق وزن بیشتری دریافت می‌کنند. با توجه به جهت شیب شهر احتمال تجمع رواناب‌ها در مناطق جنوبی و شرقی بیشتر است. بدین منظور این دامنه‌ها وزن بیشتری دریافت می‌کنند.

شکل 7. نقشه آبراهه‌های شهر منطقه مورد مطالعه

 

Fig 7. Map of waterways of the studied city

 

شکل 8. نقشه مناطق مسکونی منطقه مورد مطالعه

 

Fig 8. Map of residential areas of the studied area

جدول 4.‌ وزن متغیرهای به کار رفته بر اساس منطق فازی

Table 4. The weight of employed variables based on fuzzy logic

لایه	طبقه	وزن
شیب	5/0-0	1
	5-1/0	۹/۰
	5/1-1	۷/۰
	5-2/1	۴/۰
	5/2-2	۳/۰
ارتفاع	0-3	1
	3-6	۷/۰
	6-9	۴/۰
	9-12	۲/۰
	12-15	۱/۰
جهت شیب	پست	1
	شمال	۳/۰
	جنوب	۷/۰
	شرق	۸/۰
	غرب	۲/۰
آبراهه	1	۳/۰
	2	۵/۰
	3	۷/۰
	4	۹/۰
	5	1
مسکونی	مسکونی	۱/۰
	غیر مسکونی	۷/۰

 

شکل (۹) فازی سازی لایه‌های مورد استفاده را نشان می‌دهد. بدین ترتیب وزن به دست آمده که در جدول ۴ آمده است در نرم افزارArc.Map  برروی لایه‌ها اعمال گردید که نتیجه آن در شکل 9 نشان داده شده است. سپس اجماع این لایه‌ها با استفاده از عمگر گاما 9/0 فازی تجمع رواناب‌ها در بندر امام خمینی به دست آمد که در شکل (۱۰) نشان داده شده است.

 

3-3- انتخاب مسیر انتقال رواناب با استفاده از تکنیک RiverTools

 

در ابتدا می‌توان از آبراهه‌ها طبیعی منطقه برای تخلیه رواناب‌ها کمک گرفت که پیشتر نقشه آبراهه‌های طبیعی شهر تهیه گردید. نقشه فضاهای دارای پتانسیل تجمع رواناب‌ و نقشه آبر‌اهه‌های طبیعی منطقه تلفیق شدند تا بهترین مسیرهای تخلیه رواناب تهیه گردد. شکل (11) بهترین مسیرهای پیشنهادی برای تخلیه رواناب را نشان می‌دهد. پيشنهاد شبكة دفع رواناب با توجه به شيب كم سطح زمين در محدوده مورد مطالعه بسيار مشكل است و امكان تخليه­ی ثقلي وجود ندارد؛ اما با استفاده از تحليل‌هاي GIS مي‌توان بهترين مسير براي كانال يا لوله­ی اصلي و جمع ‌كننده­ی رواناب را مشخص كرد كه بر اين اساس بهترين مسير ممكن براي دفع رواناب از منطقه، مسيرهای است كه در شكل (11) نشان داده شده است که منطبق با شیب زمین و جهت آبراهه‌ها در شهر می‌باشند که با نتایج تحقیق  Balistrocchi et al., 2020 Berndtsson et al., 2019; Engström et al., 2018; Gharodi et al., 2016; مطابقت دارد. کانال درجه یک کانال اصلی می­باشد که آب­های کانال­های درجه دو و سه را جمع می­کند. 

 

شکل9. فازی سازی لایه‌های مورد استفاده

 

Fig 9. Fuzzification of employed layers

 

شکل10. نقشه فضاهای دارای پتانسیل تجمع رواناب‌ها در بندر امام خمینی بر اساس عمگر گاما 9/0 فازی 

 

Fig 10. Map of spaces with the potential of runoff accumulation in Bandar Imam Khomeini based on the 0.9 phase gamma spectrum

 

 

شکل ۱1. بهترین مسیرهای پیشنهادی برای تخلیه رواناب

 

Fig 11. Optimized proposed routes for draining surface runoff

 

۴- نتیجه‌گیری

در سال های اخیر، کشور موارد متعددی از جاری شدن سیل را در شهرها و روستاها تجربه کرده است. لذا انتخاب مسیر انتقال رواناب با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی یکی از روش­های مدیریت و دفع رواناب‌ها جهت ایمن‌سازی شهر در مقابل سیل و آب گرفتگی است. این پژوهش با هدف مدیریت و دفع رواناب‌ها با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی در بندر امام خمینی انجام شد. با استفاده از سيستم اطلاعات جغرافيايي در ابتدا لايه‌هاي رقومي منطقه شامل ارتفاع، شيب، جهت شيب و شبكه زهكشي شهر تهيه گرديد. سپس با استفاده از روش منطق فازي فضاهاي داراي پتانسيل تجمع رواناب در منطقه مورد شناسايي قرار گرفتند. يافته‌های تحقیق نشان دادند که تمركز اين فضاها در شرق، مركز، شمال شرق و جنوب شرق منطقه مي‌باشد. با استفاده از تکنیک RiverTools و با توجه به نقشه شبکه زهکشی شهر، بهترین مسیرها برای احداث کانال‌های پیشنهادی تهیه گردید. این کانال‌ها شامل کانال‌های فرعی، کانال‌های اصلی درجه دو و سه بودند. 

با توجه به نتایج پژوهش موارد ذیل پیشنهاد می‌گردد:

- یکي از اصول اولیه مدیریت، اطلاع از اولویت‌هاي مدیریتي است، از این رو این الگو و نتایج حاصل از آن مي­تواند راهکارى مناسب براى اعمال مدیریت سیلاب درحوضه‌هاي شهري باشد.

- علم جغرافيا و در متن آن برنامه‌ريزي شهري ضمن گويا كردن عملكردهاي حاكم بر محيط به گونه‌اي عمل می­كند كه عملكردهاي انسان در مقابل محيط قرار نگيرد و هنر متخصص برنامه‌ريزي شهري آن است كه بتواند واكنش محيط را در برابر عملكردهاي انساني پيش‌بيني كند، سپس بر اساس آن و با ديدي جامع به حل مسائل بپردازد. لذا استفاده از متخصصان برنامه‌ریزی شهری و GIS  کمک شایانی به حل مسائل شهری می‌کند.

- با استفاده از یافته‌های این تحقیق پیشنهاد می‌شود، ابتدا مسيرهاي بهينه مشخص و سپس به حفر كانال و لوله‌گذاری پرداخته شود.

- این روش را می‌توان در سایر شهرها از جمله اهواز، ماهشهر و شهرهای شمالی نیز به کار برد.

 

5-       تضاد منافع نویسندگان

نویسندگان این مقاله اعلام می‌دارند که هیچ تضاد منافعی در رابطه با نویسندگی و یا انتشار این مقاله ندارند.

6- مراجع

Apel, (2018). Directive 2007/60/EC of the European Parliament and of the Council of 23 October 2007 on the Assessment and Management of Flood Risks. European Commission

Balistrocchi, M., & Grossi, G. (2020). Predicting the impact of climate change on urban drainage systems in northwestern Italy by a copula-based approach. Journal of Hydrology: Regional Studies, 28, 100670. https://doi.org/10.1016/j.ejrh.2020.100670

Barbosa, A. E., Fernandes, J. N., & David, L. M. (2012). Key issues for sustainable urban stormwater management. Water research, 46(20), 6787-6798. https://doi.org/10.1016/j.watres.2012.05.029

Berndtsson, R., Becker, P., Persson, A., Aspegren, H., Haghighatafshar, S., Jönsson, K., ... & Tussupova, K. (2019). Drivers of changing urban flood risk: A framework for action. Journal of environmental management, 240, 47-56. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2019.03.094

Engström, R., Howells, M., Mörtberg, U., & Destouni, G. (2018). Multi‐functionality of nature‐based and other urban sustainability solutions: New York City study. Land Degradation & Development, 29(10), 3653-3662. https://doi.org/10.1002/ldr.3113

Farzad Behtash, M. R., Keynejhad, M. A., Taghi Pirbabaei, M., & Asgary, A. (2013). Evaluation and analysis of dimensions and components of Tabriz metropolis resiliency. Honar-Ha-Ye-Ziba: Memary Va Shahrsazi, 18(3), 33-42. https://doi.org/10.22059/JFAUP.2013.51316. (In Persian)

Ghahroudi Tali, M., Majidi Heravi, A., & Abdoli, E. (2016). Vulnerability of urban flooding case study: Tehran, Darake to Kan. Journal of Geography and Environmental Hazards, 5(1), 21-36. https://doi.org/10.22067/GEO.V5I1.49976. (In Persian)

Mafi, E., Moradi, G., Hayati, S., & Khayampour, R. (2014). Management and Disposal of Urban Runoff Using Geographic Information System and River Tools Techniques (Case Study: District 1 of Ahwaz City). Journal of Geography and Regional Development, 12(1).

Nasri, M., Nasri, A., Shisheforosh (2016). Efficiency of surface water collection networks and investigation of the construction of runoff extraction reservoirs in Baharestan, 5th Conference on Rain Catchment Surface Systems, Gilan-Rasht, 1-20. (In Persian)

Rezaei, F., Behramand, A., Sheikh, V., Dasturani, MT, Tajbakhsh, SM. (2017). Determining the most important parameters affecting the amount of urban runoff using the SWMM model (case study: Mashhad city, region 9), Watershed Management, 12 (18), 135-151. https://doi.org/10.29252/jwmr.9.18.135. (In Persian)

Siari, M. (2016). GIS modeling of the basis of urban flood management in the study area: Shahr Khoi flood, master's thesis, supervisor Dr. Dawood Mokhtari, Dr. Khalil Walizadeh Kamran, University of Tabriz, Iran. (In Persian)

 

 

 

 

194

 

---