اولویت بندی سیلخیزی زیرحوضه‌های حوزه آبخیز طالقان با استفاده از تلفیق AHP و TOPSIS

اکوسیستم های طبیعی ایران

مقاله 3، دوره 7، شماره 4 - شماره پیاپی 26، اسفند 1395، صفحه 33-46   

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

سمانه رضوی زاده^{* 1}؛ کاکا شاهدی²

¹فارغ التحصیل/ دانشگاه ساری

²استادیار دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی ساری

چکیده

سیل یکی از بلایای طبیعی است که هر ساله در نقاط مختلف جهان باعث خسارات فراوانی می‌گردد. اولویت‌بندی‌ زیرحوضه‌های یک حوزه آبخیز بر اساس پتانسیل سیلخیزی، با هدف تعیین اولویت در سیاست‌گذاری‌ها و اقدامات مدیریتی می‌تواند نقش مهمی در مدیریت بهینه آبخیزها داشته باشد. در تحقیق حاضر از دو تکنیک AHP و TOPSIS به منظور اولویت بندی زیرحوضه‌های آبخیز طالقان، بر اساس پتانسیل سیلخیزی استفاده شد. معیارهای در نظر گرفته شده، معیارهای مهم و تاثیر گذار بر نفوذپذیری آب، تولید رواناب و در نتیجه پتانسیل سیلخیزی بود که شامل 10 معیار مساحت، ضریب گراولیوس، تراکم زهکشی، شیب متوسط زیر حوضه، ارتفاع متوسط زیرحوضه، درصد اراضی نفوذناپذیر، شماره منحنی، شیب آبراهه اصلی، طول آبراهه اصلی و زمان تمرکز در هر زیرحوضه می‌باشد. نتایج نشان داد که سه معیار درصد اراضی نفوذناپذیر، CN و شیب آبراهه اصلی به ترتیب با وزن نسبی 283/0، 231/0 و 163/0 از بیشترین اهمیت در پتانسیل سیلخیزی زیرحوضه‌ها برخوردار می‌باشند. همچنین نتایج نهایی حاصل از تلفیق اولویت بندی زیرحوضه‌ها با استفاده از دو تکنیک نشان داد که در میان 16 زیرحوضه آبخیز طالقان، سه زیرحوضه حسنجون، ناریان و شهرک به ترتیب بیشترین پتانسیل سیلخیزی را دارا بوده و در نتیجه از لحاظ ضرورت انجام اقدامات مدیریتی در اولویت می‌باشند.

کلیدواژه‌ها

مدیریت حوزه آبخیز؛ پتانسیل سیلخیزی؛ AHP؛ TOPSIS؛ حوزه آبخیز طالقان

اصل مقاله

اولویت بندی سیل­خیزی  زیرحوزه­­های آبخیز طالقان با استفاده

از تلفیق AHPو TOPSIS

سمانه رضوی زاده[1] ^* ،  کاکا شاهدی[2]

تاریخ دریافت: 15-2-96         تاریخ پذیرش : 6-6-95

چکیده

سیل یکی از بلایای طبیعی است که هر ساله در نقاط مختلف جهان باعث خسارات فراوانی می­گردد. اولویت­بندی­ زیرحوضه­های یک حوزه آبخیز بر اساس پتانسیل سیل­خیزی، با هدف تعیین اولویت در سیاست­گذاری­ها و اقدامات مدیریتی می­تواند نقش مهمی در مدیریت بهینه آبخیزها داشته باشد. در تحقیق حاضر از دو روش AHP و TOPSIS به منظور اولویت­بندی زیرحوزه­های آبخیز طالقان، بر اساس پتانسیل سیل­خیزی استفاده شد. معیارهای در نظر گرفته شده، معیارهای مهم و تاثیر گذار بر نفوذپذیری آب، تولید رواناب و در نتیجه پتانسیل سیل­خیزی بود که شامل 10 معیار مساحت، ضریب گراولیوس، تراکم زهکشی، شیب متوسط زیر حوضه، ارتفاع متوسط زیرحوضه، درصد اراضی نفوذناپذیر، شماره منحنی، شیب آبراهه اصلی، طول آبراهه اصلی و زمان تمرکز می­باشد. نتایج نشان داد که سه معیار درصد اراضی نفوذناپذیر، شماره منحنی و شیب آبراهه اصلی به ترتیب با وزن نسبی 283/0، 231/0 و 163/0 از بیش­ترین اهمیت در پتانسیل سیل­خیزی منطقه مورد مطالعه برخوردار می­باشند. هم­چنین نتایج نهایی حاصل از تلفیق اولویت­بندی زیرحوضه­ها با استفاده از دو روش نشان داد که در میان 16 زیرحوزه آبخیز طالقان، سه زیرحوضه حسنجون، ناریان و شهرک به ترتیب بیش‏ترین پتانسیل سیل­خیزی را دارا بوده و در نتیجه  از لحاظ ضرورت انجام اقدامات مدیریتی در اولویت می­باشند.

کلمات کلیدی: مدیریت حوزه آبخیز، پتانسیل سیل­خیزی، AHP، TOPSIS، حوزه آبخیز طالقان

مقدمه

امروزه سیلاب­ها یکی از مهمترین بلایای طبیعی هستند که جوامع بشری را تهدید و به اکوسیستم­های طبیعی خسارات جبران­ناپذیری را وارد می­کنند (19). منظور از سیل­خیزی، فراوانی وقوع سیل نیست؛ بلکه منظور استعداد و پتانسیل تولید سیل در سطح زیرحوضه از نظر تاثیر و مشارکت در هیدروگراف سیل خروجی است (7). میزان مشارکت زیرحوضه­ها در تولید سیل خروجی حوضه، صرفاً به یک عامل بستگی ندارد و اثر متقابل عوامل، تعیین کننده سهم مشارکت آن­ها در سیل­خیزی حوضه می­باشد (8). با توجه به مشکلاتی مانند شرایط کاری سخت و هزینه بالای اقدامات آبخیزداری به منظور کنترل و کاهش سیلاب، امکان این­که کل یک حوزه آبخیز تحت پوشش عملیات آبخیزداری قرار گیرد، فراهم نمی‏باشد. لذا یکی از اقدامات مهم در راستای مدیریت بهینه حوزه­های آبخیز با هدف کنترل سیلاب، اولویت­بندی زیرحوضه­ها به لحاظ سیل­خیزی می‏باشد. حسن زاده و عالمی (2005)، سلیمانی و همکاران (2008)، محمدی مطلق و همکاران (2013)، شعبانلو و یوسفوند (2015)  و بدری و همکاران (2016) در تحقیقات جداگانه‏ای  با استفاده از مدل HEC-HMS و کاربرد روش تکرار حذف انفرادی زیرحوضه­ها، به اولویت‏بندی سیل‏خیزی زیرحوضه­ها پرداختند (6، 22، 12، 21 و 3). هم‏چنین سلاجقه و همکاران (2010)، با استفاده از مدل اسکالوگرام  و با در نظر گرفتن 9 پارامتر مهم و تاثیرگذار بر سیل­خیزی، به اولویت‏ بندی زیرحوزه‏های آبخیز تنگاب استان فارس پرداختند(19).                                  یکی از تکنیک­های  تصمیم­گیری چند معیاره، فرایند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) می­باشد که به عنوان تکنیک تصمیم‏گیری در مدیریت جامع حوزه­های آبخیز مطرح می­باشد. ثمری و همکاران (2012) از AHP در تعیین مناسب‏ترین مدل توسعه و احیاء جنگل­های زاگرس استفاده کردند. آنها بیان کردند که تکنیک AHP، یک ابزار مناسب پشتیبان تصمیم‏گیری کمّی در اختیار مدیران قرار می‏دهد (20). اوژن وهمکاران (2008)، از این تکنیک در حوزه آبخیز ریمله در استان لرستان به منظور انتخاب بهترین طرح آبخیزداری (از میان گزینه­های عملیات بیولوژیکی، عملیات مکانیکی و عملیات عمرانی و خدماتی) استفاده کردند (15). نصیری قیداری و همکاران (2010)، با کاربرد ترکیبی فرآیند تحلیل سلسله مراتبی و تکنیک TOPSIS، به ارزیابی عملکرد شبکه‏های آبیاری و زهکشی سفیدرود پرداختند. آن­ها استفاده تلفیقی از دوتکنیک فوق را به عنوان رهیافتی جدید مطرح کردند که امکان کاربرد در رتبه­بندی عوامل موثر بر عملکرد شبکه­های آبیاری زهکشی را دارا می‏باشد (14).­

­ در تحقیقات متفاوت، از تکنیک­های متفاوتی نظیر GIS، مدل اسکالوگرام، مدل HEC-HMS و غیره استفاده شده است. در تحقیق حاضر با تلفیق دو تکنیک AHP و TOPSIS، و با در نظر گرفتن شرایط و خصوصیات تاثیرگذار بر تولید سیل مربوط به زیرحوزه­های آبخیز طالقان، به اولویت­بندی این زیرحوضه­ها بر اساس سیل­خیزی پرداخته شد. به­طور کلی با استفاده از تکنیک­های تصمیم­گیری چند معیاره­، امکان در نظر گرفتن معیارهای متنوع کمی و کیفی و استفاده از برآیند نظرات کارشناسی در وزن‏دهی معیارها میسر می­شود که در این حالت تصمیم­گیری نهایی با شرایط واقعی موجود در طبیعت هم­خوانی بیش­تری خواهد داشت (13).

حوزه آبخیز طالقان طی سال­های گذشته دستخوش تغییرات گسترده ای در کاربری اراضی شده است؛ به ویژه در سال­های اخیر شاهد تسریع روند مسکونی شدن منطقه می‏باشیم که این مسئله منجربه افزایش دبی‏های اوج وقایع سیلابی در رودخانه طالقان شده است (16). لذا مطالعه سیل­خیزی زیرحوزه­های آبخیز طالقان و اولویت­بندی آن­ها به لحاظ سیل­خیزی، با هدف کاهش خطرات سیل از طریق عملیات آبخیزداری کارآمد، حائز اهمیت می­باشد.

مواد و روش­ها

منطقه مورد مطالعه

حوزه آبخیز طالقان در استان تهران و در 120 کیلومتری شمال غرب شهر تهران واقع شده و یکی از زیر حوضه­های حوزه آبخیزسفیدرود می­باشد (16). منطقه مورد مطالعه با مساحتی معادل 7/802 کیلومتر مربع، قسمتی از آبخیز طالقان است که در برگیرنده بخش­های بالادست و میانی آبخیز طالقان­رود بوده و خروجی آن در محل ایستگاه آبسنجی گلینک می­باشد. حوزه آبخیز مورد مطالعه شامل 16 زیرحوضه می‏باشد و طول طالقان­رود تا خروجی مورد نظر حدود 39 کیلومتر می­باشد (شکل 1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل1- زیرحوزه­های آبخیز طالقان

 

در این مطالعه به منظور اولویت­بندی زیرحوضه­ها بر اساس سیل­خیزی، ابتدا با توجه به منابع موجود، معیارهای مهم و تاثیرگذار بر سیل­خیزی تعیین شدند که شامل 10 معیار زیر می­باشند:

1- مساحت: مهم­ترین عامل فیزیکی بوده که دبی حداکثر، حداقل، متوسط سالانه و هم‏چنین شکل هیدروگراف به­آن بستگی دارد (11).

2- ضریب گراولیوس: شکل حوضه نیز تاثیر فراوانی روی هیدروگراف سیلاب­ها دارد (5)، به­طوری­که با ثابت بودن سایر شرایط فیزیکی، دبی حداکثر سیلاب در حوضه­های گرد بیش­تر از حوضه­های کشیده است. ضریب گراولیوس یا ضریب فشردگی[3] با استفاده از رابطه (1) محاسبه شد:

(1)                                                                                                                

P: محیط حوضه به کیلومتر، A: مساحت حوضه به کیلومترمربع است (11). لذا با استخراج محیط و مساحت زیرحوضه­ها در محیط ArcGIS، ضریب گراولیوس هر یک از زیرحوضه­ها محاسبه گردید.

3- درصد اراضی نفوذناپذیر: به عنوان یکی از پارامترهای مهم و موثر در سیل­خیزی و تبدیل بارندگی به سیلاب، با استفاده از نقشه کاربری اراضی حوزه آبخیز طالقان و با استفاده از نرم افزار ArcGIS استخراج شد.

4- شیب متوسط زیرحوضه: نقش اساسی در میزان رواناب، مقدار نفوذ، شدت سیلاب­ و میزان فرسایش دارد (1). ابتدا نقشه شیب حوزه آبخیز مورد مطالعه در محیط  GIS تهیه شد و سپس شیب متوسط 16 زیرحوضه­ مورد نظر محاسبه شد.

5- ارتفاع متوسط زیرحوضه: نقش مهمی در مقدار و نوع بارندگی، میزان تبخیر و تعرق و وضعیت پوشش گیاهی حوضه داشته و در نتیجه روی ضریب رواناب اثر می­گذارد (11). نقشه ارتفاع حوضه با استفاده از نرم افزار ArcGIS استخراج شد و سپس ارتفاع متوسط هریک از زیرحوضه­ها محاسبه گردید.

6- تراکم زهکشی: از تقسیم طول کل شبکه هیدروگرافی شامل رودخانه­های فرعی و آبراهه­ها به مساحت در هریک از زیر حوضه­ها به­دست می­آید و با دبی­های حداکثر زیرحوضه­ همبستگی دارد (1). طول کل شبکه­های هیدروگرافی زیرحوضه­های حوزه آبخیز مطالعاتی، با استفاده از نرم­افزار الحاقی ArcHyrdo در نرم­افزار ArcGIS بدست آمد.

7- شماره منحنی (CN): یک عامل بدون بعد است که مقدار آن بین صفر تا 100 متغیر است. در CN برابر صفر روانابی از بارندگی حاصل نیامده و در CN برابر 100، تمامی بارش در سطح زمین جریان می‏یابد (11). در تحقیق حاضر با تلفیق سه نقشه کاربری اراضی، گروه­های هیدرولوژی خاک و وضعیت مرتع در محیط GIS، نقشه CN حوزه آبخیز طالقان استخراج شده و CN وزنی زیرحوضه­ها محاسبه شد.

8- طول آبراهه اصلی: یکی از عوامل مهم در تعیین زمان تمرکز حوضه می­باشد، که در هر یک از زیرحوضه­ها در محیط GIS محاسبه شد.

9- شیب آبراهه اصلی: عامل موثر دیگری در زمان تمرکز حوضه بوده و روی شکل هیدروگراف اثر می‏گذارد، که در هر یک از زیرحوضه­ها طبق فرمول زیر محاسبه شد (11).                                                                 

(2 )                                                                                    

S: شیب متوسط آبراهه اصلی، ∆Z: اختلاف ارتفاع نقطه شروع آبراهه اصلی و نقطه خروجی حوضه به کیلومتر

10- زمان تمرکز: مدت زمانی است که آب از دورترین نقطه حوضه به نقطه خروجی می­رسد (11). زمان تمرکز از پارامترهای مهم تاثیرگذار بر سیل­خیزی است (19).

پس از تعیین و محاسبه مقادیر معیارهای تاثیر‏گذار، اولویت­بندی سیل­خیزی زیرحوضه­ها با استفاده از دو تکنیک AHP و TOPSIS انجام شد.

فرآیند تحلیل سلسله مراتبی (AnalyticalHierarchyProcess)

تکنیک AHP اولین بار در دهه 1970 ابداع گردید (17). از مزایای مهم آن استفاده در تصمیم­گیری گروهی است، به­طوری­که تصمیمات تمام اعضا گروه را به گونه­ای با هم ترکیب می­کند که تصمیم بهینه، در برگیرنده آراء همه اعضا باشد. بدین لحاظ به­کارگیری این تکنیک در زمینه­های مختلف روز به روز در حال افزایش است.

گامهایاصلی در فرآیند تحلیل سلسله مراتبی:

گام 1- تعیین هدف، معیارها و گزینه­ها:

در مطالعه حاضر، هدف اولویت­بندی زیرحوضه­ها بر اساس سیل­خیزی بر مبنای 10 معیار فوق­الذکر می‏باشد. 16 زیرحوضه حوزه آبخیز طالقان، گزینه­های مدل سلسله مراتبی را تشکیل می­دهند.

گام 2-  ساختن نمایش گرافیکی سلسله مراتبی مساله:

نمایش گرافیکی سلسله مراتبی یک نمایش ساده از مساله می­باشد، که در رأس آن هدف کلی مساله و در سطح بعدی معیارها در سطح آخرگزینه­ها قرار می­گیرد (شکل2).

 

               

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل2- ساختار سلسله مراتبی اولویت بندی سیل­خیزی زیرحوضه

 

3- انجام مقایسه­های زوجی

برای تعیین ضریب اهمیت (وزن نسبی) معیارها نسبت به هم، باید آن­ها را به صورت دو به دو با هم مقایسه نمود. برای مقایسه زوجی معیارها، از طبقه­بندی کمی 1 تا 9 استفاده شد (17).  بدین منظور با طراحی پرسشنامه، از نظرات کارشناسی متخصصین آبخیزداری بخش اجرایی و دانشگاهی در تعیین ضریب اهمیت معیارها نسبت به هم استفاده شد. برای تلفیق نظرات کارشناسی با یکدیگر مطابق نظر ساعتی⁴ از میانگین هندسی استفاده شد (17).

گام 4- تعیین وزن­ها

محاسبه وزن در فرآیند تحلیل سلسله مراتبی دارای دو قسمت محاسبه وزن­های نسبی و وزن­های مطلق (نهائی) است. وزن نهایی هر گزینه از مجموع حاصلضرب اهمیت معیارها در وزن گزینه­ها، به‏دست می‏آید. مقادیر کمی هر یک از معیارها در جدول (1) ارائه شده است.

گام 5- محاسبه نرخ ناسازگاری ماتریس­های مقایسات زوجی

برای این­که قضاوت­ها باثبات باشند ضرورت دارد میزان ناسازگاری ماتریس­ها کمتر یا مساوی 1/0 شود. در غیر این­صورت لازم است
 کارشناس مربوطه قضاوت خود را تکرار کند تا ماتریس­ها باثبات شوند (4).

مدلTOPSIS ( Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution)

مدل TOPSIS توسط هوانگ و یون در سال 1981 پیشنهاد شد که یکی از بهترین مدل‏های تصمیم‏گیری چند شاخصه است. اساس این تکنیک بر این مفهوم استوار است که گزینه انتخابی، باید کم‏ترین فاصله را با راه حل ایده آل مثبت (بهترین حالت ممکن) و بیش­ترین فاصله را با راه حل ایده آل منفی (بدترین حالت ممکن) داشته باشد.  

 

 

جدول1- مقادیر کمی معیارها در زیرحوضه­های طالقان

 

شماره	زیرحوضه	مساحت (km2)	ضریب گراولیوس	شیب متوسط (%)	ارتفاع متوسط (m)	درصد اراضی نفوذ ناپذیر	شماره منحنی (CN)	تراکم زهکشی	طول آبراهه اصلی (km)	شیب آبراهه اصلی (%)	زمان تمرکز (h)
1	گراب	6/56	353/1	48/39	3008	9/4	61/66	44/1	75/13	04/10	71/0
2	دهدر	78/47	351/1	15/45	2850	26/5	31/69	13/2	92/10	20/15	57/0
3	ناریان	12/61	465/1	5/47	2882	7/6	27/75	56/2	15/15	73/6	72/0
4	مهران	13/101	439/1	19/43	2883	43/1	12/74	83/2	6/21	63/9	98/0
5	جوستان	04/65	569/1	23/47	2852	2	81/76	99/2	12/19	68/8	86/0
6	گته ده	87/24	222/1	37/43	3135	14/0	24/72	04/2	35/7	36/21	42/0
7	لمباران	29/74	495/1	24/45	2961	0	72/72	95/1	65/16	49/9	78/0
8	خوچیره	43/30	219/1	57/48	2759	0	69/69	9/1	15/9	84/9	48/0
9	نسابالا	99/36	687/1	83/44	2536	02/2	39/77	78/2	65/8	87/13	48/0
10	اورازان	92/27	278/1	92/37	2506	0	73/76	94/2	28/9	01/14	54/0
11	حسنجون	49/92	372/1	34/38	2698	5/8	59/76	04/2	81/19	68/8	96/0
12	خودکاوند	9/24	545/1	93/31	2422	12/2	14/76	57/2	56/9	49/13	58/0
13	نویزک	98/79	309/1	33/43	2721	6/1	48/75	97/2	16/13	89/14	67/0
14	شهرک	55/39	615/1	07/42	2692	03/6	61/76	87/2	17	47/12	82/0
15	ورکش	9/28	242/1	28/32	2448	0	6/73	89/2	16/9	99/12	56/0
16	زیدشت	62/10	635/2	94/20	2199	0	15/79	91/2	34/5	67/13	4/0

 

 

 

 

 

[1] Saaty

 

مراحل این روش به صورت زیر می­باشد  (11):

1- به منظور فراهم نمودن امکان مقایسه معیارها با هم، بر اساس روش بی مقیاس­سازی نورم و با استفاده از فرمول زیر کمی کردن و بی مقیاس­سازی ماتریس تصمیم انجام می­شود (13):

(3)                                                                      

2-  ضرب هر ارزش از ماتریس استاندارد شده (V_ij) در وزن متناظر با آن

3- تعیین راه حل ایده آل مثبت (V_j+) با تعیین ارزش حداکثر و راه حل ایده آل منفی (V_j-) با تعیین ارزش حداقل برای هر یک از لایه­های استاندارد شده وزنی

در این قسمت لازم است که معیارها به دو گروه مثبت و منفی طبقه­بندی شوند. برای معیارهای مثبت، بزرگترین مقادیر، بهترین مقادیر هستند. به­همین ترتیب برای معیارهای منفی، بهترین مقادیر، کوچک‏ترین مقادیر هستند.

4- بدست آوردن میزان فاصله هر گزینه از ایده آل­های مثبت و منفی

که در این مرحله فاصله اقلیدسی هر گزینه از ایده­آل مثبت (d_i⁺) و منفی (d_i^-) بر اساس روابط زیر محاسبه می­شود:

 (4)                                                                      (5)                                                                                                                      

5- تعیین نزدیکی نسبی (CL⁺) یک گزینه به راه حل ایده آل

(6)                                                                                                              

6- رتبه بندی گزینه­ها: هر گزینه که CL⁺آن بزرگ­تر باشد، رتبه بهتری دارد.

 

- اولویت­بندی نهایی زیرحوضه­ها

استفاده از چند روش تصمیم­گیری چند شاخصه، ممکن است منجر به ارائه نتایج متفاوتی شود. برای توفق بر این وضعیت، روش­های مختلفی مطرح شده که به "روش‏های ادغام" (aggregate methods) معروف بوده و عبارتند از روش میانگین رتبه‏ها، روش بردا و روش کپ لند. از میان روش­های مطرح شده، روش میانگین رتبه­ها متداول­ترین روش بوده که گزینه­ها را بر اساس میانگین رتبه­های به­دست آمده از روش‏های مختلف تصمیم­گیری چندمعیاره، اولویت­بندی می­کند (13). در تحقیق حاضر نیز با استفاده از روش فوق، اولویت­بندی ارائه شده توسط دو روش AHP و TOPSIS با یکدیگر ادغام و یک اولویت­بندی نهایی ارائه شد.

-تحلیل حساسیت

تحلیل حساسیت چگونگی اولویت­بندی یک گزینه را نسبت به سایر گزینه­ها با توجه به هر معیار در حالت کلی نشان می­دهد (2). به‏طورکلی، هدف از انجام این تحلیل، نشان دادن حساسیت انتخاب نهایی گزینه­ها با توجه به وزن­های نسبت داده به هر معیار توسط تصمیم‏گیرنده است.

نتایج       

 نتایج بدست آمده از تکنیک AHP

1- وزن نسبی معیارها

 بر اساس نتایج قضاوت کارشناسی گروه تصمیم­گیری، معیار "درصد اراضی نفوذناپذیر" بیش­ترین وزن را به خود اختصاص داده است. هم­چنین نرخ ناسازگاری ماتریس مقایسات زوجی معیارها، کمتر از 1/0 می‏باشد (06/0) که بیان­گر سازگار بودن تصمیم­گیری­ها در فرآیند تحلیل سلسله مراتبی می­باشد (شکل 3).

 

 

نرخ ناسازگاری = 06/0

 

 

 

 

 

 

 

شکل3- اولویت و وزن نسبی 10 معیار مورد بررسی

 

 

2- اولویت­بندی زیرحوضه­ها

با تلفیق وزن نسبی معیارها با مقادیر کمی آن‏ها در هریک از زیرحوضه­ها، اولویت­بندی 16 زیرحوزه­های حوزه آبخیز طالقان با استفاده از نرم افزار Expert Choice انجام شد. زیرحوضه حسنجون با وزن نهایی 099/0 در اولویت نخست و زیرحوضه لمباران با وزن نهایی 041/0 در اولویت آخر به لحاظ پتانسیل سیل­خیزی قرار دارند. ترتیب اولویت زیرحوضه­ها به لحاظ سیل­خیزی به همراه وزن نهایی آن­ها در شکل (4) ارائه شده است.

 

. 

شکل 4- اولویت­بندی زیرحوضه­های حوزه آبخیز طالقان بر اساس سیل­خیزی

 

 

 

 

- نتایج به­دست آمده از تکنیک TOPSIS

نتایج بدست آمده بر اساس فاصله از ایده آل‏های مثبت و منفی در جدول (2) نمایش داده شده است که نتایج نشان می‏دهد، زیرحوضه­ حسنجون دارای بالاترین پتانسیل سیل­خیزی بوده و دو زیرحوضه شهرک و ناریان مشترکاً در رتبه دوم، و زیرحوضه دهدر سومین زیرحوضه به­لحاظ پتانسیل سیل­خیزی شناخته شد.

 

جدول 2- نتایج به­دست آمده از تکنیک TOPSIS در اولویت بندی سیلخیزی زیرحوضه­ها

زیرحوضه	di+	di-	CL	اولویت­بندی TOPSIS
گراب	03/0	04/0	53/0	4
دهدر	04/0	05/0	54/0	3
ناریان	04/0	05/0	56/0	2
مهران	04/0	04/0	48/0	6
جوستان	03/0	03/0	49/0	5
گته ده	05/0	04/0	46/0	7
لمباران	04/0	03/0	44/0	9
خوچیره	04/0	03/0	43/0	11
نسابالا	04/0	04/0	49/0	5
اورازان	04/0	03/0	45/0	8
حسنجون	06/0	07/0	57/0	1
خودکاوند	03/0	03/0	49/0	5
نویزک	04/0	04/0	49/0	5
شهرک	04/0	05/0	56/0	2
ورکش	04/0	03/0	44/0	10
زیدشت	05/0	04/0	45/0	8

 

 

- اولویت­بندی نهایی زیرحوضه­ها به لحاظ سیلخیزی

در تحقیق حاضر به منظور ارائه یک رتبه بندی نهایی برای زیرحوضه­ها از نظر پتانسیل سیل­خیزی، از روش میانگین رتبه­ها به منظور ادغام اولویت­های به­دست آمده استفاده شد که نتایج در جدول (3) ارائه شده است.

 

جدول 3- نتایج اولویت بندی نهایی زیرحوضه­ها از نظر سیل­خیزی

زیرحوضه	اولویت­بندی AHP	اولویت­بندی TOPSIS	میانگین رتبه­ها	اولویت­بندی نهایی
گراب	5	4	5/4	5
دهدر	4	3	5/3	4
ناریان	2	2	2	2
مهران	10	6	8	9
جوستان	9	5	7	8
گته ده	9	7	8	9
لمباران	14	9	5/11	12
خوچیره	13	11	12	13
نسابالا	6	5	5/5	6
اورازان	11	8	5/9	10
حسنجون	1	1	1	1
خودکاوند	8	5	5/6	8
نویزک	7	5	6	7
شهرک	3	2	5/2	3
ورکش	12	10	11	11
زیدشت	11	8	5/9	10

 

- تحلیل حساسیت

به منظور تحلیل حساسیت نتایج اولویت­بندی، با کاهش یا افزایش وزن هر یک از معیارها، می­توان میزان تغییر در اولویت‏بندی را بررسی نمود. بررسی­ها نشان داد اگر وزن معیار "درصد اراضی نفوذ ناپذیر" از 283/0 به 24/0 کاهش یابد، زیرحوضه دهدر در اولویت سوم و زیرحوضه شهرک در اولویت چهارم قرار می‏گیرند و هم­چنین رتبه دو زیرحوضه گته‏ده و خودکاوند نیز تغییر می­یابد. با تغییر وزن معیارهای CN و شیب آبراهه اصلی نیز تغییراتی در رتبه زیرحوضه­ها ایجاد می­شود، اما در موقعیت سه اولویت اول تغییری ایجاد نمی­شود (شکل­های 5 و 6).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل 5- تحلیل حساسیت نتایج اولویت­بندی زیرحوضه­ها با "درصد اراضی نفوذناپذیر 283/0"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل 6-تحلیل حساسیت نتایج اولویت­بندی زیرحوضه­ها با "درصد اراضی نفوذناپذیر 24/0"

 

بحث و نتیجه گیری

بررسی شمار وقوع سیل در سال­های اخیر نشان­می­دهد، دیگر سیل نه یک مصیبت اتفاقی نادر، بلکه پدیده­ای فزاینده است که در هر بار وقوع، خسارات فراوانی را اعم از جانی و مالی به­بار می­آورد. هر ساله سطح وسیعی از کشور تحت تاثیر طغیان آب رودخانه­ها و جاری شدن سیلاب قرار گرفته و در اثر آن تاسیسات عمرانی، امکانات ارتباطی، زمین­های کشاورزی، شهر­ها و روستاها تخریب می­گردد (23). این موضوع انسان را بر آن داشته تا تلاش کند با به­کارگیری روش­های مختلف از جمله تمرکز عملیات آبخیزداری در مناطق خطرزا و بحرانی، از شدت سیل و خسارت­های آن بکاهد (7). لذا به منظور مدیریت بهینه و صرفه­جویی در هزینه و زمان، اولویت­بندی زیرحوضه­ها به لحاظ سیل­خیزی به منظور در اولویت قرار دادن زیرحوضه­های پرخطر در طرح­ها و اقدامات آبخیزداری ضروری به­نظر می­رسد. در تحقیقات پیش از این به­طور معمول، اولویت­بندی سیل­خیزی زیرحوضه­ها با استفاده از تکنیک­هایی مانند مدل هیدرولوژیک HEC-HMS و با استفاده از روش حذف نوبتی زیرحوضه­ها انجام شده است. نقطه ضعف این روش در نظر گرفتن تعداد پارامترهای محدود و از پیش تعیین­شده، می­باشد. تکنیک­های تصمیم­گیری چند معیاره مانند AHP و TOPSIS به عنوان ابزارهایی قوی و انعطاف­پذیر در تصمیم‏گیری در امور پیچیده که معیارهای متعددی در تصمیم‏گیری دخیل می­باشند، مطرح شده­اند (14)؛ که در تحقیق حاضر به منظور اولویت بندی سیلخیزی زیرحوضه­ها مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج بدست آمده در تحقیق حاضر، حاصل از میانگین هندسی پرسشنامه­های تکمیل شده توسط اساتید و متخصصین آبخیزداری، نشان داد که از میان ده معیار موثر بر سیل­خیزی که در تحقیق حاضر به منظور اولویت­بندی زیرحوزه‏های آبخیز طالقان در نظر گرفته شده بود، معیارهای درصد اراضی نفوذ ناپذیر، شماره منحنی و شیب آبراهه اصلی به ترتیب با وزن­های نسبی 283/0، 231/0و 163/0، سه معیار اصلی تاثیرگذار بر پتانسیل سیل‏خیزی زیرحوزه­های آبخیز می­باشند. نتایج به­دست آمده توسط رضوی­زاده (2010)، نیز نشان می­دهد که دو معیار درصد اراضی نفوذناپذیر و شماره منحنی را به عنوان موثرترین معیارها بر دبی اوج سیل، در خروجی گلینک در حوزه آبخیز طالقان، معرفی کرد که با نتایج به­دست آمده در تحقیق حاضر مطابقت دارد (16). هم­چنین می­توان به مطابقت این مسئله با نتایج خسروشاهی (2001)، وکریمی زاده (2009) نیز اشاره کرد که در نتایج به­دست آمده از تحقیقات خود پارامتر شماره منحنی را به عنوان پارامتری تاثیرگذار بر دبی‏های سیلابی معرفی کردند (10 و 9). نتایج حاصل در اولویت‏بندی نهایی زیرحوضه­ها به لحاظ سیل­خیزی با استفاده از تلفیق دو تکنیک AHP و TOPSIS، نشان داد که از میان ده زیرحوزه آبخیز طالقان، زیرحوضه­های حسنجون، ناریان و شهرک به ترتیب بیش­ترین پتانسیل سیلخیزی  را دارا می­باشند. همچنین شایان ذکر است سه زیرحوضه مذکور (حسنجون، ناریان و شهرک) به ترتیب دارای بالاترین رتبه از نظر درصد اراضی نفوذ ناپذیر نیز می­باشند اما این زیرحوضه­ها از نظر سایر معیارهای تاثیرگذار بر سیل‏خیزی مانند CN، شیب آبراهه اصلی، مساحت و ... از بالاترین رتبه­ها برخوردار نمی‏باشند، که این مسئله نشان می­دهد که تلفیق وزن­های به­دست آمده از معیارهای مختلف، منجر به اولویت­بندی نهایی زیرحوضه­ها می­شود.

همچنین پنج زیرحوضه در حوزه آبخیز طالقان در مقیاس مورد مطالعه فاقد اراضی نفوذ ناپذیر می­باشند که شامل لمباران، خوچیره، زیدشت، ورکش و اورازان می­باشند، که از این میان مجموع امتیازات به­دست آمده در نهایت نشان می­دهد که به ترتیب سه زیرحوضه لمباران، خوچیره و ورکش کم­ترین پتانسیل سیل­خیزی را در حوزه آبخیز طالقان دارا می­باشند. نتایج ثقفیان و همکاران (2007)، نیز نشان داد که یک یا دو عامل به تنهایی نمی­تواند تعیین‏کننده اولویت پتانسیل سیل­خیزی زیرحوضه­ها ­باشد و لزوماً زیرحوضه‏ای که مساحت بزرگ­تری دارد دارای بالاترین پتانسیل سیل­خیزی نیست، بلکه اثر متقابل عوامل مختلف در نهایت تعیین کننده اولویت سیل­خیزی زیرحوضه­ها می­باشد (18). لذا توصیه می­شود در اقدامات آبخیزداری با هدف مبارزه و کنترل سیل در حوزه آبخیز طالقان، به منظور صرفه جویی در هزینه­ها و کسب نتیجه بهینه از اقدامات آبخیزداری انجام شده، با توجه به اولویت بندی انجام شده زیرحوضه‏های پرخطر که دارای بالاترین اولویت سیلخیزی می­باشند در اولویت قرار گرفته و تحت عملیات آبخیزداری کنترل سیلاب مانند احداث سازه‏های کوچک، تقویت پوشش گیاهی و مدیریت کاربری اراضی قرار گیرند.

 

References

 

1. Amani, F., 1998. Feasibility of flooding. Master Thesis, Shahid Beheshti University, pp 182.( In Persian).

2. Ananda, J. 2007. Implementing Participatory Decision Making in Forest planning, Environmental management. 39: 534-544.

3. Badri, B., R. Zareh Bidaki, A. Honarbakhsh, & F. Atashkhar, 2016. Prioritization of flooding potential in Beheshtabad subbasins, Natural Geographic Researches, 48 (1): 143-158. .( In Persian)

 4. Eastman, J.R. 2006. IDRISI Andes, Guide to GIS and image processing. Clark labs, Clark University.

5. Ghaemi, H., 1994. Studies to supplementary identification of watershed project in Karkheh watershed. Watershed management department of the Ministry of Jihad, pp 195.( In Persian).

6. Hassanzadeh, Y. and Aalami, M.T. 2005. An investigation of reasons for the occurrence of Golestan flood and the methods of its preventation. In: Proceedings of the international conference on geohazards, Natural Disasters and Methods of Confronting with them, Tabriz, Iran, PP: 39-40. ( In Persian)

7.Izanlou, H., 2006. Time and Place priority of flooding in in Kooshak Abad sub watersheds using HEC-HMS model. Master Thesis, Tarbiat Modares University, pp 76.( In Persian)

8. Jokar, J., 2002. Assessment of flooding in Shapour river sub basins using simulated flood flows. Master Thesis, ،Tehran University, pp 157.( In Persian)

9. Karimi Zadeh, K. 2009. Technical assessment of watershed management measures effects on flood ( Case study: Sira- Kalvan watershed), Watershed Management MSc thesis, p. 104. ( In Persian)

10. Khosroshahi, M., 2001. Determination of the role of sub basins in the severity of basin flooding (Case study: Damavand basin). PhD Thesis, ،Tarbiat Modares University, pp 177. ( In Persian)

11. Mahdavi, M., 1999. Applied Hydrology, Tehran University Publishers, 401 pp.

12. Mohammadi Motlagh, R., N. Jalalkamali, & A. Jalalkamali, 2013. Study of contribution role of sub-basin in intense flooding; Case Study: Dalaki basin in Fars Province, Irrigation and Water Engineering Journal, 4 (13): 31-44.( In Persian)

13. Momeni, M., 2010. New Topics in Operations Research. 352 pp.

14. Nasiri Ghidari, A., A.A. Montazeri, & M. Momeni., 2010. Ensemble AHP and TOPSIS in determination of relative weights of criteria and assessment of drainage and irrigation networks. Iranian Journal of Irrigation and Drainage, 4(2): 284-296.( In Persian)

15. Oujan, M., H. Jalilian, & Gh. Rostaminzad, 2008. AHP, an approach to watershed management. The third conference of Water Resources Management, Tabriz University.

16. Razavizadeh, S., 2010. Land use change Scenarios and their effects on flood features using HEC-HMS model (Case study: Taleghan watershed). Master Thesis, ،Tehran University, pp 157.( In Persian)

17. Saaty, R.W. 2003. Decision Making with Dependence and Feedback: The Analytic Network Process. RWS Publications, Pittsburgh, PA.

18. Saghafian, B. & H. Farazjoo, 2007. Determine flood-producing areas and prioritization of flooding in the hydrologic units of Golestan dam basin. Iran-Watershed Management Science & Engineering Journal, 1(1): 1-11.( In Persian)

19. Salajegheh, A., S. Razavizadeh, & S. Salajegheh, 2010. Priority of flooding in Tangab sub basins in Fars province, using Scalogram model. The first international conference on plant, water, soil 7 weather modeling, Kerman, Iran.( In Persian)

20. Samari, D., H. Azadi, K. Zarafshani, G. Hosseininia, & F. Witlox, 2012. Determining appropriate forestry extension model: Application of AHP in the Zagros area, Iran. Forest Policy and Economics, 15, 91-97.( In Persian)

21. Shabanlou, S, & F. Yosefvand, 2015. Calculation of sub-basin participation in total flood of Golestan basin, Golestan, Iran, Agricultural Communications, 3(2): 54-62.( In Persian)

22. Solaimani, K., M. Bashir Gonbad., S.R. Mousavi, & Sh. Khalighi Sigaroudi, 2008. Production potential of flooding in the basins using HEC-HMS model in GIS environment [case study: Kesilian basin], Natural Geographic Researches, p. 60-51.( In Persian)

23. Soleimani Sardoo, F., 2009. Priority of  effective regions on flood peak by using of RS & GIS Techniques and HEC-HMS model at Halilrud, Isfahan University of Technology, Faculty of Natural Resources, p. 130.( In Persian).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

---

[1] دکتری آبخیزداری، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد کرج، دانشگاه آزاد اسلامی، کرج، ایران.

*نویسندۀ مسئول: [e-mail]   

2 استادیار گروه آبخیزداری دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی ساری

[3] Compactness Coefficient

مراجع

References

 

1. Amani, F., 1998. Feasibility of flooding. Master Thesis, Shahid Beheshti University, pp 182.( In Persian).

2. Ananda, J. 2007. Implementing Participatory Decision Making in Forest planning, Environmental management. 39: 534-544.

3. Badri, B., R. Zareh Bidaki, A. Honarbakhsh, & F. Atashkhar, 2016. Prioritization of flooding potential in Beheshtabad subbasins, Natural Geographic Researches, 48 (1): 143-158. .( In Persian)

 4. Eastman, J.R. 2006. IDRISI Andes, Guide to GIS and image processing. Clark labs, Clark University.

5. Ghaemi, H., 1994. Studies to supplementary identification of watershed project in Karkheh watershed. Watershed management department of the Ministry of Jihad, pp 195.( In Persian).

6. Hassanzadeh, Y. and Aalami, M.T. 2005. An investigation of reasons for the occurrence of Golestan flood and the methods of its preventation. In: Proceedings of the international conference on geohazards, Natural Disasters and Methods of Confronting with them, Tabriz, Iran, PP: 39-40. ( In Persian)

7.Izanlou, H., 2006. Time and Place priority of flooding in in Kooshak Abad sub watersheds using HEC-HMS model. Master Thesis, Tarbiat Modares University, pp 76.( In Persian)

8. Jokar, J., 2002. Assessment of flooding in Shapour river sub basins using simulated flood flows. Master Thesis, ،Tehran University, pp 157.( In Persian)

9. Karimi Zadeh, K. 2009. Technical assessment of watershed management measures effects on flood ( Case study: Sira- Kalvan watershed), Watershed Management MSc thesis, p. 104. ( In Persian)

10. Khosroshahi, M., 2001. Determination of the role of sub basins in the severity of basin flooding (Case study: Damavand basin). PhD Thesis, ،Tarbiat Modares University, pp 177. ( In Persian)

11. Mahdavi, M., 1999. Applied Hydrology, Tehran University Publishers, 401 pp.

12. Mohammadi Motlagh, R., N. Jalalkamali, & A. Jalalkamali, 2013. Study of contribution role of sub-basin in intense flooding; Case Study: Dalaki basin in Fars Province, Irrigation and Water Engineering Journal, 4 (13): 31-44.( In Persian)

13. Momeni, M., 2010. New Topics in Operations Research. 352 pp.

14. Nasiri Ghidari, A., A.A. Montazeri, & M. Momeni., 2010. Ensemble AHP and TOPSIS in determination of relative weights of criteria and assessment of drainage and irrigation networks. Iranian Journal of Irrigation and Drainage, 4(2): 284-296.( In Persian)

15. Oujan, M., H. Jalilian, & Gh. Rostaminzad, 2008. AHP, an approach to watershed management. The third conference of Water Resources Management, Tabriz University.

16. Razavizadeh, S., 2010. Land use change Scenarios and their effects on flood features using HEC-HMS model (Case study: Taleghan watershed). Master Thesis, ،Tehran University, pp 157.( In Persian)

17. Saaty, R.W. 2003. Decision Making with Dependence and Feedback: The Analytic Network Process. RWS Publications, Pittsburgh, PA.

18. Saghafian, B. & H. Farazjoo, 2007. Determine flood-producing areas and prioritization of flooding in the hydrologic units of Golestan dam basin. Iran-Watershed Management Science & Engineering Journal, 1(1): 1-11.( In Persian)

19. Salajegheh, A., S. Razavizadeh, & S. Salajegheh, 2010. Priority of flooding in Tangab sub basins in Fars province, using Scalogram model. The first international conference on plant, water, soil 7 weather modeling, Kerman, Iran.( In Persian)

20. Samari, D., H. Azadi, K. Zarafshani, G. Hosseininia, & F. Witlox, 2012. Determining appropriate forestry extension model: Application of AHP in the Zagros area, Iran. Forest Policy and Economics, 15, 91-97.( In Persian)

21. Shabanlou, S, & F. Yosefvand, 2015. Calculation of sub-basin participation in total flood of Golestan basin, Golestan, Iran, Agricultural Communications, 3(2): 54-62.( In Persian)

22. Solaimani, K., M. Bashir Gonbad., S.R. Mousavi, & Sh. Khalighi Sigaroudi, 2008. Production potential of flooding in the basins using HEC-HMS model in GIS environment [case study: Kesilian basin], Natural Geographic Researches, p. 60-51.( In Persian)

23. Soleimani Sardoo, F., 2009. Priority of  effective regions on flood peak by using of RS & GIS Techniques and HEC-HMS model at Halilrud, Isfahan University of Technology, Faculty of Natural Resources, p. 130.( In Persian).