برنامه شاخص خطر سیل در حوضه های خشک: مورد حوضه آبشار Taguenit Wadi ، Lakhssas ، Morocco

4،5 و

گروه زمین شناسی و ژئوفیزیک ، کالج علوم ، دانشگاه کینگ سعود ، ریاض 11451 ، عربستان سعودی

گروه مهندسی و علوم زمین شناسی و معدن ، دانشگاه فناوری میشیگان ، هاوتون ، MI 49931 ، ایالات متحده

گروه جغرافیا و آب و رصدخانه تغییر جهانی ، دانشگاه کاستاریکا ، سان خوزه 2060 ، کاستاریکا

خلاصه

در طول دهه گذشته ، تغییرات آب و هوایی باعث ایجاد بارندگی شدید شده است که باعث ایجاد سیل فلاش در دوره های کوتاه در سراسر جهان می شود. محدودیت مناطق سیل با نقشه برداری دقیق به طور کلی امکان جلوگیری از خسارات انسانی و اقتصادی ، به ویژه در مناطقی که در معرض خطر زیاد سیل هستند ، امکان پذیر است. حوضه Taguenit ، واقع در جنوب مراکش ، یک مورد خاص است. نقشه برداری از مناطق سیلاب این حوضه با روش شاخص خطر سیل (FHI) در یک محیط سیستم های اطلاعات جغرافیایی GIS بر اساس تجزیه و تحلیل چند معیار انجام شده است ، با در نظر گرفتن هفت پارامتر تأثیرگذار بر این فنومنهای شدید ، یعنی بارندگی ،شیب ، تجمع جریان ، چگالی شبکه زهکشی ، فاصله از رودخانه ها ، نفوذپذیری و استفاده از زمین. میانگین داده های بارندگی سالانه برای 37 سال (1980 تا 2016) در این مطالعه برای نقشه برداری از سیلاب استفاده شد. وزن برای هر پارامتر با استفاده از روش فرآیند سلسله مراتب تحلیلی (AHP) محاسبه شد. ترکیبی از نقشه های پارامترهای مختلف باعث می شود نقشه نهایی طبقه بندی شده به پنج فواصل خطر: به ترتیب بسیار زیاد ، بالا ، متوسط ، پایین و بسیار پایین تر ، به ترتیب 8. 04 ٪ ، 20. 63 ٪ ، 31. 47 ٪ ، 15. 36 ٪و 24. 50 ٪ از مساحت حوضه. قابلیت اطمینان این روش با تجزیه و تحلیل حساسیت به سیل مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج حاصل از مدل شاخص خطر سیل (FHI) مشابه نتایج وقایع تاریخی قبلی است. راه حل های واقع گرایانه و کاربردی برای به حداقل رساندن تأثیر این سیل ها تا حد امکان ارائه شده است.

1. معرفی

کمبود آب یک واقعیت همه جاست و با تقاضای افزایش در آینده است. این یک منبع گرانبها خواهد بود. با این وجود ، تظاهرات فرآیندهای هیدرولوژیکی ، به عنوان علت اصلی فاجعه متضاد ، مانند سیل ، و وقایع کمبود آب ، مانند خشکسالی و بیابان زایی ، به دلیل تأثیر تغییرات آب و هوا [1،2] ، همچنین نیاز به ارزیابی ذینفعان دارداقدامات و سوء مدیریت بالقوه. در همین حال ، سناریوی مناطق خشک به دلیل کمبود جزئیات داده های جریان ، عدم وجود سیل و دشواری در انجام ردیابی طبیعی یا نظارت مداوم جریان دشوار است [3،4]. با این حال ، وقوع و شدت حوادث باران و سیل خطر واقعی در مناطق خشک برای مدیریت منابع آب را نشان می دهد.

سیل بیشترین پتانسیل برای تخریب را در بین همه خطرات طبیعی دارد که به طور فزاینده ای بر بسیاری از افراد و فعالیت های آنها تأثیر می گذارد. در دهه های اخیر ، جهان تحت تأثیر سیل شدید قرار گرفته است و باعث کشته شدن ، اختلال در فعالیت های اقتصادی و تخریب زیرساخت ها شده است [2،5،6]. پدیده های سیلاب توسط چندین محقق ، به ویژه در توسعه تئوری ها ، مدلهای عددی و روشهای آماری ، برای توصیف رفتار سیل و تکامل فضا و زمان مورد مطالعه قرار گرفته است [7،8،9].

مراکش ، واقع در شمال غربی آفریقا ، با آبخیزهای رودخانه ای خشک و نیمه خشک مشخص می شود ، با الگوهای بارندگی غیرقابل پیش بینی روبرو است و در معرض محدودیت های هیدرولوژیکی مختلف است [9،10]. با این حال ، چندین منطقه مراکش در معرض سابقه قابل توجهی از پدیده های جاری شدن سیل قرار گرفته است ، و آنها منجر به ضرر و زیان زندگی بشر در سال 1950 ، 730 مرگ و میر در سال 1995 و 500 مرگ در سال 2014 شد. به موازات ، خسارات اقتصادی تخمین زده می شود2،200،000 $ در سال 2001 و 5،200،000 $ در سال 2014 [11،12،13]. مناطق ضد اتلا غربی ، به ویژه در جنوب غربی ، تحت تأثیر وقایع سیل متعدد قرار گرفته اند. در سال 1995 ، تاریخ آخرین سیل بزرگ بر مناطق لخسسا و سیدی Ifni تأثیر گذاشت و باعث خسارت عظیم و فاجعه بار شد. سه خانه فرو ریخت و 50 خانه به شدت آسیب دیدند در حالی که 55 تا حدی آسیب دیده بودند. سیل معروف که در 28 نوامبر 2014 رخ داد ، سیدی Ifni را تحت تأثیر قرار داد [14]. به دلیل رشد جمعیت و توسعه اقتصادی و اقتصادی و همچنین تغییرات آب و هوا به دلیل گرم شدن کره زمین ، خطر ابتلا به سیل هنوز در طول سالها به وجود آمده است. حوضه آبریز Taguenit Wadi ، واقع در منطقه Lakhssas (ساحل غربی) ، بسیاری از سیل های بزرگ و گسترده را با سیل های برجسته در طی سالهای 2006 ، 2010 و 2014 ثبت کرده است و باعث آسیب به زیرساخت ها ، از بین رفتن خاک و رنج های ناچیز به جمعیت شده است. به دلیل نزدیکی آنها ، مناطق Lakhssas و Sidi Ifni اغلب در همان زمان تحت تأثیر همین طوفان یا حوادث بارندگی قرار می گیرند. در منطقه لخسسا ، خشونت سیل سال 2014 رودخانه های رودخانه را از بین برد و کل زیرساخت های اطراف را با خود گرفت. جاده ها ، که اغلب در امتداد تختخواب های وادی ساخته شده بودند ، ویران شدند و شهر لاخسسا را منزوی کردند. زمین لغزش نیز جاده ها را مسدود کرد. در ساحل سمت چپ ، 50 خانه سیلاب شد. افرادی که در آنها زندگی می کردند مجبور شدند در حالی که منتظر کمک بودند ، به تراس پناه ببرند. در طول سیل ، سه کشته در استان سیدی Ifni ثبت شد. با این حال ، تلفات مادی بسیار مهم بود ، از جمله آسیب قابل توجه به زیرساخت های حیاتی (جاده ها ، آب ، برق ، بهداشت و شبکه های تلفن همراه) و ثابت) [14]. این امر خواستار توصیف منظم و نظارت بر رودخانه برای محافظت از زیرساخت های مختلف و فعالیت های انسانی منطقه است.

چندین رویکرد (سیستم اطلاعات جغرافیایی ، سنجش از راه دور و مدلهای هیدرولیک) امکان ارزیابی دقیق مناطقی را در معرض خطر زیاد سیل فراهم کرده است [15،16]. کارآمدترین مدل های هیدرولیک باقی مانده است زیرا آنها امکان تخمین و پیش بینی عمق سیل برای دوره های مختلف بازگشت را فراهم می کنند [17]. با این حال ، آنها به مجموعه بزرگی از داده های اندازه گیری شده نیاز دارند ، که به دلیل کمبود یا عدم وجود ایستگاه های هیدرو اتوولوژیکی ، به ویژه در کشورهای در حال توسعه ، همیشه در دسترس نیست [18،19].

در سالهای اخیر ، محققان تکنیک های دیگری را برای پیش بینی تأثیر سیل های با شدت بالا و کوتاه مدت ، یعنی وزن مدل شواهد [20] ، نسبت فرکانس [21] ، شاخص آنتروپی [22] ، جنگل تصادفی [23] توسعه داده اند.] ، رگرسیون لجستیک [24] ، شبکه عصبی مصنوعی [25] ، شاخص آنتروپی [26] ، فرآیند سلسله مراتب تحلیلی [27] و شاخص خطر سیل (FHI) [8،28]. دومی ، که به طور گسترده در چندین منطقه از جهان اعمال می شود ، اثربخشی خود را نشان داده است.

خطرات سیل در مقیاس حوضه را می توان اندازه گیری کرد ، به خصوص با استفاده از روشهای شاخص خطر سیل (FHI) [12،14،29]. تغییرات آب و هوایی باعث ایجاد سیل فلاش شدیدتر در محیط های خشک می شود [30،31،32،33]. از این رو ، مطالعه سیل های شبیه سازی شده بر روی حوضه آبریز Taguenit و پسوند مکانی آنها برای فعال کردن اپراتورهای هیدرولیک برای تعیین میزان مناطق خطر سیل ضروری است. هدف اصلی از مطالعه حاضر استفاده از روش شاخص خطر سیل (FHI) برای تعیین آسیب پذیرترین مناطق سیل در حوضه آبریز Taguenit است.

2. مواد و روشها

2. 1تنظیم جغرافیایی حوضه آبریز Taguenit

حوضه آبریز Taguenit Wadi ، واقع در قسمت جنوبی مراکش بین عرض جغرافیایی 29 ° 10′30 ″ تا 29 ° 28′30 and و طول های 9 ° 52′30 ″ تا 10 ° 43′30 ″ ، مساحت 131. 52 کیلومتر 2 را پوشش می دهدوادارتفاع بین 577 تا 1204 متر متفاوت است (شکل 1) ، به طور کلی از شرق به غرب کاهش می یابد. دامنه ها ، که به طور کلی شیب دار هستند ، از چند درجه (0 و 15 درجه) در تراس های رودخانه های شاخه ای و پایین دست حوضه رودخانه تا 64 درجه در دامنه های بالادست متغیر هستند. میانگین بارندگی سالانه که در ایستگاه آدودو واقع در 15 کیلومتری شمال حوضه ثبت شده است ، 133 میلی متر است. به دلیل افزایش فاصله از تأثیرات اقیانوسی ، از غرب به شرق افزایش می یابد. میانگین دمای 26 درجه سانتیگراد ، حداکثر 45 درجه سانتیگراد و حداقل 12 درجه سانتیگراد است [14].

مراکش دارای ژئومورفولوژی بسیار متنوع و انواع مختلف شکل زمین است [34]. ژئومورفولوژی منطقه حوضه با تسلط کوههای محدوده ضد اتلاس غربی ، با پوشش گیاهی تحت سلطه گیاهان آرگان و سرخوشی مشخص می شود. رودخانه و شاخه ها فقط پس از اولین باران در اکتبر یا نوامبر جریان می یابند. جریان آب سطح غالب از S E-NW است (شکل 1). شبکه هیدروگرافیک متراکم و کاملاً مناسب است و دارای شکل "Y" خاصی است. انشعاب شبکه از بالادست برجسته تر از پایین دست است. زمان غلظت آب محاسبه شده با استفاده از معادله Giandotti 14 ساعت است. در این منطقه ، سیل های فلاش باعث ایجاد آسیب های انسانی و مادی زیادی می شود که توسط باران شدید تولید می شود و در نتیجه دوره های کوتاهی از سیل ، معمولاً طی چند ساعت. سیل نوامبر 2014 باعث مرگ و میر 100 نفر و همچنین تخریب 200 زیرساخت با فرسایش گسترده خاک شد (شکل 2).< Span> مراکش دارای ژئومورفولوژی بسیار متنوع و انواع مختلف شکل زمین است [34]. ژئومورفولوژی منطقه حوضه با تسلط کوههای محدوده ضد اتلاس غربی ، با پوشش گیاهی تحت سلطه گیاهان آرگان و سرخوشی مشخص می شود. رودخانه و شاخه ها فقط پس از اولین باران در اکتبر یا نوامبر جریان می یابند. جریان آب سطح غالب از S E-NW است (شکل 1). شبکه هیدروگرافیک متراکم و کاملاً مناسب است و دارای شکل "Y" خاصی است. انشعاب شبکه از بالادست برجسته تر از پایین دست است. زمان غلظت آب محاسبه شده با استفاده از معادله Giandotti 14 ساعت است. در این منطقه ، سیل های فلاش باعث ایجاد آسیب های انسانی و مادی زیادی می شود که توسط باران شدید تولید می شود و در نتیجه دوره های کوتاهی از سیل ، معمولاً طی چند ساعت. سیل های نوامبر 2014 باعث مرگ 100 مرگ و همچنین تخریب 200 زیرساخت با فرسایش گسترده خاک شد (شکل 2) . Morocco دارای ژئومورفولوژی بسیار متنوعی و انواع مختلف شکل زمین است [34]. ژئومورفولوژی منطقه حوضه با تسلط کوههای محدوده ضد اتلاس غربی ، با پوشش گیاهی تحت سلطه گیاهان آرگان و سرخوشی مشخص می شود. رودخانه و شاخه ها فقط پس از اولین باران در اکتبر یا نوامبر جریان می یابند. جریان آب سطح غالب از S E-NW است (شکل 1). شبکه هیدروگرافیک متراکم و کاملاً مناسب است و دارای شکل "Y" خاصی است. انشعاب شبکه از بالادست برجسته تر از پایین دست است. زمان غلظت آب محاسبه شده با استفاده از معادله Giandotti 14 ساعت است. در این منطقه ، سیل های فلاش باعث ایجاد آسیب های انسانی و مادی زیادی می شود که توسط باران شدید تولید می شود و در نتیجه دوره های کوتاهی از سیل ، معمولاً طی چند ساعت. سیل نوامبر 2014 باعث مرگ و میر 100 نفر و همچنین تخریب 200 زیرساخت با فرسایش گسترده خاک شد (شکل 2).

حوضه آبریز Taguenit Wadi بخشی از فلات Lakhssas ، واقع در زنجیره غربی Ant i-Atlas ، در سواحل غربی مراکش است. بین دو توده پرکرامبرین از کرادوس و IFNI قرار دارد. این سازندهای زمین شناسی ، از پایین به بالا ، از رخساره های کربنات (دولومیت های Tamjout و سنگ آهک های پایین) ، سنگ آهک های دولومیتیک ، سنگ آهک های مارلی با ارتباطات سنگ بولومیتیک و در نهایت سنگ آهک های فوقانی تشکیل شده اند [35،36،37] (شکل 3A). همه مناطق به طور کلی با جهت های اصلی NN E-SSW ، N E-SW ، E-W و EN E-WSE تقصیر می شوند. نوع خاک در حوضه آبریز توسط پایگاه مرجع گروه کار (WRB) برای منابع خاک تولید شده است [38]. مجتمع خاک با تسلط بر خاکهای انسانی ضعیف توسعه یافته ، یعنی کلسیسول ها ، لپتوزول ها ، لوویزول ها و regosols مشخص می شود که به ترتیب 21. 13 ٪ ، 9. 20 ٪ ، 26. 99 ٪ و 42. 68 ٪ از منطقه مورد مطالعه را اشغال می کنند (شکل 3B). قسمت بالادست حوضه با دامنه های شیب دار جایی است که سنگ آهک سخت و سنگهای دولومیتی عمدتاً از بین می روند. اینها با فرسایش از بین می روند زیرا خاک سطحی توسط رواناب بارندگی شسته می شود. در قسمت میانی حوضه ، ما عمدتاً لپتوزول ها و کلسیزول ها را می یابیم ، که ناشی از اشباع خاک با کلسیم یا منیزیم است و عناصر فرسایش یافته از سنگ آهک و دولومیت را در بالادست حوضه تولید می کند. تأسیس آنها در زمان زمین شناسی به هر دو دوره مطلوب برای پدوژنز و عمل انسان (کشت) بستگی دارد ، که تأثیر بسیار شدیدی بر این خاک ها دارد. سرانجام ، در قسمت پایین دست ، کلسیلها شیوع بیشتری دارند ، جوان تر از سایر انواع خاک ، کمی متفاوت و کم و بیش سنگی (سنگریزه) و بافت متغیر (اغلب لومی یا شنی) هستند. آنها از سپرده های آبرفتی در سراسر کواترنر آمده اند. تجزیه و تحلیل این نقشه پدولوژیک ، گزارش خوبی از تمایز در جهت بالادست - دور از نوع خاک هایی که به طور متغیر از وقایع بارندگی رفتار می کنند ، ارائه می دهد. از این بابت نتیجه می گیرد که فلوویوسول های واقع در پایین دست حوضه ، که به طور جزئی یا اشباع شده توسط آب زیرزمینی سطحی ، اشباع شده است ، رواناب "توسط اشباع" را ایجاد می کند. این نوع رواناب ناگهان سیل های فاجعه بار ایجاد می کند.

2. 2روش شناسی نقشه برداری سیل

مدل شاخص خطر سیل (FHI) برای تعریف مناطق خطر سیل از دیدگاه منطقه ای تهیه شده است [28،29]. شاخص FHI برای شناسایی مناطق آسیب پذیر خطر سیل است.

شاخص خطر سیل (FHI) مبتنی بر تجزیه و تحلیل تصمیم چند معیار تحلیلی (AHP) است ، با توجه به سهم وزنهای هفت فاکتور هیدرو-گئو-مورفو-کلیماتیک ، یعنی بارندگی (R) ، شیب (ها) ،تجمع جریان (FA) ، چگالی شبکه زهکشی (DND) ، فاصله از رودخانه ها (DFR) ، نفوذپذیری (P) و استفاده از زمین (LU). انتخاب این عوامل از نظر تئوری مبتنی بر ارتباط آنها با خطر سیل است (شکل 4).

2. 3شاخص خطر سیل (FHI) عوامل

عوامل در نظر گرفته شده در نقشه سیلاب فضایی از DEM ، با وضوح 30 متر × 30 متر ، برای شیب و تجمع جریان استخراج می شوند ، در حالی که نفوذپذیری از نقشه زمین شناسی Lakhssas در مقیاس 1: 100000 استخراج شد. شبکه زهکشی منطقه با استفاده از داده های DEM به دست آمد و برای تولید چگالی شبکه زهکشی و فاصله از رودخانه ها استفاده شد. با توجه به بارندگی ، نقشه توزیع مکانی از یک برون یابی منطقه ای ، از جمله چهار ایستگاه هواشناسی که در کنار حوضه ، یعنی Adoudou ، Taghjijt ، Sidi Ifni و Youssef Ben Tachafine است ، استنباط شد. استفاده از زمین با استفاده از تصاویر ماهواره ای Landsat 8 Oli از منطقه با طبقه بندی نظارت شده به دست آمد. تمام اطلاعات در یک پایگاه داده با استفاده از نرم افزار ArcGIS 10. 5 سازماندهی شد.

تجمع جریان (FA): تجمع جریان مربوط به جریان آب انباشته شده به یک سلول خاص تخلیه شده از سلولهای واقع در بالادست است. مقادیر بالای فاکتور FA نشانگر مناطقی از جریان آب غلیظ بالاتر و بنابراین ، خطر بیشتری برای جاری شدن سیل است [28،39]. در منطقه مورد مطالعه ، این فاکتور در محدوده بین 0 تا 147. 996 متفاوت است ، با بالاترین مقادیر همزمان با جریان آب شاخه های اصلی Taguenit Wadi (جدول 1 ؛ شکل 5A).

فاصله از رودخانه ها (DFR): فاصله مکانی یک منطقه به سیستم رودخانه یک عامل مهم در تعیین مناطق آسیب پذیری سیل است. با کاهش فاصله از سیستم رودخانه ، میزان خطرات سیل افزایش می یابد [14،28،29]. مسافت های زیر 200 متر تا سیستم رودخانه با مناطقی از آسیب پذیری سیل بالاتر مطابقت خواهد داشت. در غیر این صورت ، به نظر می رسد مناطقی که از 400 متر تا سیستم رودخانه واقع شده اند ، خطر ابتلا به سیل پایین یا غایب را دارند. مناطق آسیب پذیری سیل بالا عمدتاً در شبکه های رودخانه محدود می شوند (جدول 1 ؛ شکل 5B).

تراکم شبکه زهکشی (DND): چگالی شبکه زهکشی متناسب با حجم آب تجمعی از بالادست تا پایین دست در حوضه رودخانه است [40،41]. در حوضه آبریز Taguenit ، مقادیر DND از 0 تا 5. 67 متر بر کیلومتر 2 متغیر است که کلاس پایین در حوضه متمرکز است (جدول 1 ؛ شکل 5C).

بارندگی (R): برای یک منطقه معین ، بارندگی مهمترین عامل مربوط به بروز سیل است ، با جریان رودخانه رابطه مستقیمی دارد و مقدار زیادی بارندگی در مدت زمان کوتاه می تواند باعث ایجاد سیل فلاش در نیمه خشک شودمناطق [1،2]. داده های بارندگی سالانه (1980 تا 2016) مورد استفاده در این مطالعه از ایستگاه های هواشناسی منطقه ای (Taghjijt ، Adoudou ، Assaka و Sidi Ifni) جمع آوری شد. بنابراین ، یک نقشه بارندگی از میانگین بارندگی سالانه با فاصله معکوس وزن (IDW) در ArcGIS 10. 4 تهیه شد [39،42]. میانگین بارندگی سالانه بین 122. 19 تا 137. 71 میلی متر در سال متفاوت است ، با کاهش مقادیر از شمال به جنوب ، و بالاترین مقادیر بارندگی در قسمت جنوبی حوضه ثبت می شود (جدول 1 ؛ شکل 5D).

شیب (ها): شیب منطقه بر رواناب سطح و نفوذ آب تأثیر می گذارد [39،43]. کلاس های شیب بین 0 تا 64 درجه (جدول 1) متفاوت است و طبق مدل اعمال شده توسط دمک [44] تعریف شده است. مناطق شیب پایین در پایین دست متمرکز شده اند ، در حالی که مناطق شیب بالاتر در مناطق کوهستانی ، واقع در شمال حوضه متمرکز شده اند (شکل 6A).

کاربری اراضی (LU): نوع کاربری اراضی نفوذ آب باران به خاک و رواناب حاصل از آن را تعیین می کند [14،28]. جنگل ها به طور کلی از طریق سیستم ریشه ای درختان و گیاهان از نفوذ برخوردار می شوند ، در حالی که جاده ها و ساختمانها باعث کاهش نفوذ این آب و افزایش رواناب سطح می شوند. در منطقه حوضه آبریز Taguenit ، داده های کاربری اراضی به چهار کلاس نمایش داده شده در جدول 1 طبقه بندی شده است. روستای لاخسسا ، واقع در مرکز منطقه حوضه و مجهز به چندین زیرساخت (به عنوان مثال ، جاده ها ، آهنگ ها ، مغازه ها و مسکن ها) ، وقوع سیل در پایین دست را تقویت می کند زیرا به طور کلی حاوی مواد غیرقابل نفوذ است (شکل 6B).

نفوذپذیری (P): در حوضه آبریز Taguenit ، سنگهای غیرقابل نفوذ یا ضعیف مانند سنگهای کریستالی ، رواناب سطح را ترویج می کنند. طبق مدلهای ایجاد شده توسط اکوگدالی و همکاران ، این عامل در چهار کلاس دوباره طبقه بندی شد که بین 4 تا 10 متغیر بود.[29] و الخراچی [41]. حدود 80 ٪ از سازندهای حوضه غیرقابل نفوذ یا با نفوذپذیری کم هستند ، که محیطی را برای احتمال بالاتر از رشد سیل قوی فراهم می کند. سازندهای کربنات ، با نفوذپذیری کمتری و رواناب به شدت مورد علاقه ، وزن 10 (جدول 1) به آنها اختصاص داده شد ، در حالی که کمترین وزن (کلاس 2) به کسانی که دارای نفوذپذیری بالایی هستند مربوط به سازندهای کواترنر است ، که بیش از 20 ٪ ازحوضه آبریز Taguenit Wadi (شکل 6C).

با توجه به درجه تأثیر در معرض خطر سیل ، هر یک از این هفت عامل با رتبه بندی مجدداً طبقه بندی شدند. ما مقادیری را اختصاص دادیم که از 2 تا 10 متغیر بود همانطور که توسط Kazakis و همکاران پیشنهاد شده است.[28] ، در جدول 1 نشان داده شده است. بنابراین آنها شدت خطر سیل را از بسیار کم (2) ، کم (4) ، متوسط (6) ، بالا (8) و بسیار زیاد (10) نشان می دهند.

2. 4وزن نسبی عوامل

وزن عوامل اعمال شده در حوضه آبریز Taguenit با استفاده از AHP تعیین شد (شکل 4) [45،46]. روش AHP یک رویکرد ریاضی است که برای توصیف مشکلات پیچیده ، با تعداد متفاوتی از عوامل استفاده می شود. هنگامی که همه عوامل به صورت سلسله مراتبی مرتب شوند ، یک ماتریس مقایسه زوجی ساخته می شود تا مقایسه معنی داری بین ارزیابی عوامل فراهم شود. اهمیت نسبی هر عامل توسط پنج مقیاس عددی تعیین شد ، همانطور که در جدول 2 نشان داده شده است.

ماتریس اعمال شده از ابعاد 7 × 7 است و عناصر مورب برابر با 1 هستند. عوامل در جدول 3 از لحاظ سلسله مراتبی ساختار یافته اند.

مقادیر ارائه شده در هر ردیف همبستگی بین دو عامل در نظر گرفته شده را تعیین می کند. افزودن هر مقدار ستون به ماتریس مقایسه و تقسیم هر عنصر ماتریس بر اساس کل ستون آن می تواند به عنوان میانگین عناصر موجود در هر ستون ماتریس محاسبه شود [45،46]. وزن عادی برای فاکتورهای سیلاب فردی در جدول 4 ارائه شده است.

میانگین ردیف های ماتریس نرمال نشان دهنده وزن مربوطه (W) هر عامل است. در حوضه آبریز Taguenit ، تجمع جریان مهمترین عامل در شاخص FHI در نظر گرفته شد و به دنبال آن فاصله از رودخانه ها ، چگالی شبکه زهکشی ، بارندگی ، کاربری اراضی ، شیب و نفوذپذیری قرار گرفت.

لازم است که قوام ماتریس Eigenveector AHP تعیین شده ارزیابی شود. قوام ماتریس را می توان با استفاده از نسبت قوام (CR) (معادله (1)) ارزیابی کرد. این نسبت احتمال مقایسه بین شاخص قوام (CI) ماتریس را برای شاخص نسبت (RI) یک نوع تصادفی از ماتریس تعریف می کند [41].

با CR به عنوان نسبت سازگاری ، CI نمایانگر شاخص قوام ، محاسبه شده با استفاده از معادله (2) و RI با شاخص تصادفی وابسته به تعداد عوامل انتخاب شده (N) (جدول 5) مطابقت دارد.

این شاخص از میانگین شاخص قوام یک نمونه به طور تصادفی تولید شده از 500 ماتریس مقایسه جفت محاسبه شد. اگر مقدار CR 10. 0 ≤ بود ، ماتریس قابل قبول بود. و اگر مقدار CR 0. 0. 10 بود ، لازم بود احکام به دلیل ناسازگاری تجدید نظر کند.

شاخص قوام (CI) به λ بستگی دارد_حداکثرکه مطابق با حداکثر مقدار ماتریس مقایسه است ، و (n) تعداد عوامل است. CI برای λ محاسبه شد_حداکثر= 7. 54 ، n = 7 و ri = 1. 32. eigenveector λ_حداکثراز ماتریس محاسبه شد ، و قوام کلیه داوری ها نیز بررسی شد ، اطمینان حاصل کرد که روش AHP نشان می دهد که مقدار CR به دست آمده کمتر از یا برابر با 0. 1 است [47،48]. از آنجا که مقدار CR = 0. 08 ، که کمتر از آستانه (0. 1) است ، قوام وزنه ها ثابت است. هفت عامل منتخب به صورت خطی با وزن آنها که قبلاً محاسبه شده بود ، قرار گرفتند. شاخص خطر سیل با استفاده از معادله (3) محاسبه شد:

با طبقه بندی XI طبقه بندی عامل در هر نقطه ، Wi وزن هر عامل و (n) تعداد عوامل است.

FHI = [2. 73 × (تجمع جریان)] + [2. 54 × (فاصله از رودخانه ها)] + [1. 43 × (چگالی شبکه زهکشی)] + [0. 71 × (بارندگی)] + [0. 85 × (استفاده از زمین)] + [0. 55× (شیب)] + [0. 40 × (نفوذپذیری)]

حساسیت به سیل تجزیه و تحلیل برای آزمایش و ارزیابی میزان سیل و تعیین دقت پیش بینی مدل انتخاب شده است [49]. برخی از مدل ها از نسبت ویژگی های آسیب پذیر به کل ویژگی های آسیب پذیر برای تعیین آسیب پذیری سیل یک منطقه استفاده می کنند [50،51]. متغیر "عمق سیل" می تواند برای تعیین حساسیت به سیل اضافه شود ، زیرا درجه ویژگی های آسیب دیده مستقیماً با عمق سیل مرتبط است. حساسیت سیل طبق معادله (5) محاسبه شد.

جایی که S نمره حساسیت به سیل است. حرف_{متأثر، تحت تأثیر، دچار، مبتلا}تعداد نهادهای آسیب دیده است. حرف_جمعمقدار کل موجودات آسیب پذیر است.

3. نتایج و بحث

3. 1تجزیه و تحلیل شاخص خطر سیل (FHI)

تجزیه و تحلیل نتایج به دست آمده از ترکیب خطی فاکتورهای انتخاب شده نشان داد که سه عامل مرتبط برای تعیین خطر سیل ، تجمع جریان ، فاصله از رودخانه ها و چگالی سیستم رودخانه است. پنج کلاس خطر سیل ، متفاوت از بسیار کم تا بسیار زیاد ، با توجه به نقشه خطر سیل حوضه آبریز Taguenit Wadi تعریف شده است (شکل 7). مناطق مربوطه مربوط به درجات مختلف خطر سیل از 8. 29 ٪ (ریسک بسیار بالا) ، 20. 38 ٪ (ریسک بالا) ، 31. 47 ٪ (ریسک متوسط) ، 15. 36 ٪ (ریسک پایین) و 24. 50 ٪ (خطر بسیار کم) متغیر است.(جدول 6). بیشتر مناطق سیل در دشتهای بزرگ سیل که به سمت غرب از وادی اصلی Taguenit امتداد یافته بودند ، قرار داشتند. در خارج از مناطق آبرفتی ، با خطر ابتلا به سیل عمومی ، لازم به ذکر است که مناطق واقع در پایین دست منطقه حوضه آبریز ، در مسیر روستای شناس ه-مابارک ، آسیب پذیرترین وقایع سیل بودند. این مناطق مطابق با شبکه های جاده ای (جاده ملی شماره 1 ، جاده های استانی N ° 1911 ، 1918 ، و آهنگ ها) ، سایت های روستا (دهکده Lakhssas ، Tlat Oufla و Idchaud) و مناطق واقع در نزدیکی بانک های آبشارTaguenit Wadi (شکل 7).

نتایج این مطالعه با نتایج یافت شده توسط Kazakis و همکاران تأیید شده است.[28] از آنجا که دو عامل مهم (تجمع جریان و فاصله از رودخانه ها) به نظر می رسید تأثیرگذارترین در شدت سیل است. در واقع ، وزن غالب مربوط به این دو عامل در این مطالعه به ترتیب 3 و 2. 1 بود. مقایسه نتایج استفاده از مدل شاخص خطر سیل (FHI) که در رویدادهای تاریخی قبلی ایجاد شده است ، قابلیت اطمینان کاربرد این مدل را نشان می دهد. علاوه بر این ، رحاتی و همکاران.[52] و اکوگدالی و همکاران.[22] اثربخشی شاخص خطر سیل (FHI) در شناسایی مناطق بالقوه خطر سیل را با مقایسه آن با نتایج یک مدل هیدرولیک هکراس ، به ترتیب در رودخانه بشار ، پایین دست شهر یاسوج و حوضه ال مال در مراکش ارزیابی کرد. نتایج نشان داد که مدل شاخص خطر سیل (FHI) در پیش بینی دقیق میزان سیل به طور مداوم قابل اطمینان تر بود.

علاوه بر سه عامل ذکر شده در بالا ، به نظر می رسد که تفاوت در گسترش جانبی خطرات سیل در حوضه آبریز Taguenit نیز به دلیل توپوگرافی دشتهای آبرفتی در هر دو طرف وادی اصلی است. چندین پروفایل توپوگرافی عرضی به مسیر اصلی رودخانه ، یک مورفولوژی متغیر را از یک بخش به بخش دیگر منعکس می کند. ارتفاع دره وادی از 6 متر ، در سطح مشخصات متفاوت است. 1 تا 10 متر در سطح مشخصات 2 ؛و می تواند در سطح مشخصات 6 به 35 متر برسد (شکل 8). مناطقی از برش دره کم به طور خودکار باعث سرریز آب فراتر از بستر جزئی می شود. دامنه های قوی در منطقه بالادست از محاصره قابل توجهی از دره هایی که محدودیت جانبی به رودخانه را محدود می کند ، طرفداری می کند. دهکده لاخسسا ، بزرگترین و پرجمعیت ترین مرکز تجاری منطقه ، با 5000 نفر جمعیت ، از این حوادث شدید و تکراری سیل رنج می برد [14]. از 50 روستای منطقه مورد مطالعه ، تنها 11 روستا در یک منطقه سیل با خطر متوسط قرار دارند. 80 ٪ باقیمانده روستاهای کشاورزی با خطر خطر سیل روبرو هستند و دشتهای آبرفتی شاخه های مختلف را اشغال می کنند.

3. 2پیامدهای برنامه ریزی سرزمینی شاخص خطر سیل (FHI)

آزمون حساسیت به سیل آسیب بالقوه به میزان سیل مربوطه برای هر نوع استفاده از زمین را نشان می دهد. در حوضه تاگوئنیت وادی ، نمرات حساسیت به سیل برای هر نوع کاربری اراضی با نزدیکی به وادی اصلی افزایش می یابد (شکل 9). از این رو میزان آسیب استفاده از زمین قابل توجه بود. حساسیت به سیلاب سه نوع استفاده از زمین می تواند به دو دسته مختلف اختصاص یابد: حساسیت بالا (مسکونی) و حساسیت متوسط به پایین (جاده ها و کشاورزی). از مناطق مسکونی باید در مناطق پر از سیل جلوگیری شود ، در حالی که استفاده از زمین با حساسیت به سیل متوسط تا کم (جاده ها و کشاورزی) در این مناطق خطر سیل مناسب است. این نتایج امکان برنامه ریزی بهتر ترمیم جریان را برای کاهش تلفات و خسارات در هنگام سیل در حوضه آبریز Taguenit فراهم می کند.

اعتبارسنجی مکانی گسترش جانبی مناطق سیل در سطح حوضه آبریز تاگوئنیت نیز توسط مشاهدات کار میدانی سطح آب در طی چند سیل ، به ویژه یکی در سال 2018 و با بررسی جمعیت محلی انجام شد. نتایج به دست آمده از این نظرسنجی ها با نتایج مدل شاخص خطر سیل (FHI) تأیید شده است. با توجه به چند تفاوت ، می توان از نتایج به دست آمده در برنامه های آینده استفاده از زمین در حوضه آبریز Taguenit استفاده کرد. در صورت عدم وجود داده های هیدرومتریک ، مدل شاخص خطر سیل (FHI) به ما اجازه داد ، با وجود محدود بودن داده های یکپارچه ، نقشه ای از گسترش جانبی سیل ها را ایجاد کنیم. با این حال ، این ارتفاع آب در این مناطق را نشان نمی دهد ، که به ما اجازه نمی دهد به خطر این مناطق سیل نزدیک شویم و در چه سطحی که زیرساخت ها توسط آب غرق شده اند.

حوضه آبریز Taguenit Wadi با خطر زیاد سیل سزاوار توجه ویژه ای است ، به خصوص در مناطق قابل سکونت ، کشاورزی و زیرساخت ها ، برای جلوگیری از بلایای ناشی از حوادث شدید سیل. این حوضه باید مجهز به زیرساخت های هیدرولوژیکی و هیدرولیکی باشد که امکان نظارت منظم بر جریان آب را حداقل در سه منطقه مختلف دوره اصلی (به عنوان مثال ، بالادست ، میانه و پایین دست) فراهم می کند. داده های هیدرولوژیکی اندازه گیری شده باید توسط یک کمیته منطقه ای بین دولتی در نظر گرفته شود ، که می تواند هشدارها را در صورت بروز سیل زیاد برای تخلیه افراد ، دام و دارایی اعلام کند و پیامدهای مرتبط را به حداقل برساند.

نصب یک سیستم هشدار اولیه برای دادن سیگنال ها در هنگام ریزش شدید برای جلوگیری از خسارت ناشی از پر شدن ناگهانی بخش WADI مهم است.

سیستم های هشدار اولیه می توانند در زمینه های خشک استفاده شوند ، همانطور که در برخی از مطالعات نشان داده شده است [53،54]. این سیستم ها می توانند خطر ابتلا به سیل فلاش را کاهش دهند.

در برنامه های توسعه ای برای حوضه آبریز Taguenit ، محتاطانه خواهد بود که تأثیر سیل هایی را که منشأ آن در سطح حوضه بالادست با ساخت سد کنترل سیل است ، محدود کنیم. این زیرساخت باعث کاهش سرعت آب سیلاب می شود ، که باعث افزایش زمان تماس بین آبرفت و آب می شود ، و در نتیجه نفوذ تدریجی آب و عرضه شدید لایه های آبرفتی که عمدتا توسط کشاورزان محلی استفاده می شود. استفاده از سدها در محیط های خشک برای کاهش سیل فلاش در چندین منطقه مورد استفاده قرار گرفته است و نتایج مهمی را نشان می دهد [55،56].

در حاشیه هر دو شاخه و رودخانه تنه ، توصیه می شود دامنه ها را با نیمکت ها ، آستانه های محافظ و دایک ها توسعه دهید. هدف از نیمکت ها دو برابر است: کنترل فرسایش آب و کاهش رواناب سطح با ارتقاء نفوذ.

اقدامات و راه حل های پیشنهادی برای حوضه آبریز Taguenit ، با توجه به ویژگی های ژئومورفولوژیکی ، در شکل 10 نشان داده شده است. علاوه بر این ، تنظیم استراتژی های مدیریت ریسک سیلاب (FRM) ، که توسط مقامات محلی ایجاد شده است ، مهم است که مناطق ممنوعیت و تعیین مناطق ممنوعیت و تعیین شده است. مناطق تجویز ، که تحت ذخیره قابل ساخت هستند. اجرای FRMS اقدامی را برای کاهش آسیب پذیری عناصر تحمیل می کند. چالش هایی که باید با آن روبرو شوید ، عمدتاً مالی است زیرا بودجه در حال حاضر به سمت حوضه های بزرگ و دشتهای کشاورزی مناطق شمالی و مرکزی مراکش هدایت می شود.

مطالعه خطرات ناشی از سیل در حوضه آبریز وادی Taguenit (نه با تجهیزات نظارت) از اهمیت ویژه ای در مرکز حوضه برخوردار است ، جایی که دهکده لاخسا در آن واقع شده است ، که موتور اقتصادی منطقه است. اپراتورهای آب و همچنین سیاست گذاران باید تقویت زیرساخت ها در این حوضه (به عنوان مثال ، ایستگاه های هیدرولوژیکی ، سدها و لاین ها) را ترغیب کنند تا از خطرات مربوط به تأثیرات سیل جلوگیری کنند ، عمدتا با وقایع شدید به دلیل طوفان در فصل تابستان همراه است. در این منطقه همچنین توصیه می شود علاوه بر ایجاد سیستم هشدار سیل که شامل بخش های دولتی (به عنوان مثال ، آتش نشانی ، حوضه های رودخانه ، وزارت کشور و شهرداری ها) است ، ساخت و سازهای جدید در مناطق مستعد سیل را ممنوع کنید. علاوه بر این ، یک برنامه جنگل زدایی در دشتهای آبرفتی برای بهبود نفوذ آب مرتبط با سیل بسیار مهم خواهد بود. جنگل زدایی به طور بالقوه می تواند با افزایش نفوذ [57] و کاهش رواناب [58] خطر سیل را کاهش دهد. دیکسون و همکاران.[59] نشان داد که ترمیم جنگل سیلاب بیش از 10-15 ٪ از کل حوضه آبریز منجر به کاهش اوج تخلیه 6 ٪ در 25 سال پس از ترمیم شد. ساخت پل ها در جاده های اصلی در معرض خطر سیل نیز برای جلوگیری از اختلال در ترافیک جاده ای اجباری است که گاهی اوقات در زمان سیل چند روز طول می کشد.

4. نتیجه گیری

مکانی سازی خطرات سیلاب در آبخیزداری وادی تاگوئنیت با استفاده از روش تجزیه و تحلیل چند معیار شاخص سیل (FHI) باعث شده است تا مناطقی که در معرض خطرات سیل قرار دارند ، محدود شود ، که باید در برنامه های آینده استفاده از زمین مورد توجه قرار گیردواد

بیش از نیمی از سطح حوضه منطقه ای از حساسیت بسیار زیاد تا متوسط به سیل ، به ویژه در قسمت پایین دست حوضه در نظر گرفته می شود. عواملی که بیشتر این سیل ها را تحت تأثیر قرار می دهد ، تجمع جریان است که به دنبال آن فاصله از رودخانه ها ، چگالی زهکشی و استفاده از زمین است. سرانجام ، ما نباید از تأثیر توپوگرافی مناطق آبرفتی غافل شویم ، که میزان گسترش سیل ها را با توجه به وضعیت مجموعه دره دوره اصلی تعیین می کند. ارزیابی میزان سیل شبیه سازی شده توسط شاخص خطر سیل (FHI) توافق با وقایع تاریخی قبلی ثبت شده در منطقه مورد مطالعه را نشان می دهد ، که تأیید اعتبار مدل را تأیید می کند

علیرغم عدم وجود داده های هیدرومتری ، مدل شاخص خطر سیل (FHI) یک ابزار مدل سازی بسیار مهم برای اولین روش برای نقشه برداری از سیل های سیل است ، همانطور که در این مطالعه موردی حوضه نشان داده شده است.

نتایج کاربرد این مدل به ما امکان می دهد راه حل هایی را برای جلوگیری از تأثیر این سیل ها پیشنهاد دهیم ، در این حالت تجهیزات ایستگاه های هیدرولوژیکی در سه منطقه حوضه. ساخت سد مخفی در بالادست حوضه ، که باعث می شود سرعت جریان آب و در نتیجه نفوذ تدریجی در پایین دست دوم کاهش یابد. ساخت نیمکت ها و بسته ها به همراه محدوده دره ها. و سرانجام ، نصب یک سیستم هوشیاری ، اجازه اعلام هشدارها در هنگام سیل های سنگین را می دهد. با این حال ، مدل شاخص خطر سیل (FHI) نیز محدودیت هایی دارد. در مرحله اول ، به ترکیبی از مجموعه داده های جمع آوری شده از منابع مختلف که دارای وضوح بالایی هستند نیاز دارد. این داده ها همیشه با وضوح بالا در دسترس نیستند. ثانیا ، محدودیت دیگر این است که واگذاری وزنه ها به عوامل مبتنی بر نظر متخصص است و آنها می توانند عواملی را که برای مدل سازی لازم دارند ، اضافه یا حذف کنند. سرانجام ، این نشان دهنده میزان افقی سیل بدون توجه به عمق آب مؤثر بر مناطق سیل است.

کمک های نویسنده

مفهوم سازی ، M. I. ، F. F. ، M. A. و S. B. ؛روش شناسی ، M. I. ، I. M. H. R. A. ، M. A. ، K. S. S. و A. Q.-R. ؛نرم افزار ، M. I. ، F. Z. E. و M. I.-B. ؛اعتبار سنجی ، I. M. H. R. A. ، M. A. ، K. S. S. و A. Q.-R. ؛تجزیه و تحلیل رسمی ، M. I. ، F. F. ، F. Z. E. ، A. W. ، M. I.-B. و S. B. ؛تحقیقات ، M. I. ؛منابع ، M. I. ؛درمان داده ها ، M. I. ؛نوشتن-پیش نویس آماده سازی ORIGINAL ، M. I. ، F. F. ، F. Z. E. ، A. W. ، M. I.-B. و S. B. ؛نوشتن - بررسی و ویرایش ، I. M. H. R. A. ، M. A. ، K. A. ، M. S. F. ، K. S. S. و A. Q.-R. ؛تجسم ، M. I. ؛نظارت ، F. F. ، M. A. و S. B. ؛مدیریت پروژه ، M. A. ؛کسب بودجه ، K. A. و M. S. F. همه نویسندگان نسخه منتشر شده نسخه خطی را خوانده و موافقت کرده اند.

منابع مالی

این تحقیق توسط محققان پشتیبانی از شماره پروژه (RS P-2021/249) ، دانشگاه کینگ سعود ، ریاض ، عربستان سعودی تأمین شد. منبع بودجه به هیچ وجه در مفهوم سازی ، نوشتن و ارسال این کار دخیل نبود.< SPAN> مفهوم سازی ، M. I. ، F. F. ، M. A. و S. B. ؛روش شناسی ، M. I. ، I. M. H. R. A. ، M. A. ، K. S. S. و A. Q.-R. ؛نرم افزار ، M. I. ، F. Z. E. و M. I.-B. ؛اعتبار سنجی ، I. M. H. R. A. ، M. A. ، K. S. S. و A. Q.-R. ؛تجزیه و تحلیل رسمی ، M. I. ، F. F. ، F. Z. E. ، A. W. ، M. I.-B. و S. B. ؛تحقیقات ، M. I. ؛منابع ، M. I. ؛درمان داده ها ، M. I. ؛نوشتن-پیش نویس آماده سازی ORIGINAL ، M. I. ، F. F. ، F. Z. E. ، A. W. ، M. I.-B. و S. B. ؛نوشتن - بررسی و ویرایش ، I. M. H. R. A. ، M. A. ، K. A. ، M. S. F. ، K. S. S. و A. Q.-R. ؛تجسم ، M. I. ؛نظارت ، F. F. ، M. A. و S. B. ؛مدیریت پروژه ، M. A. ؛کسب بودجه ، K. A. و M. S. F. همه نویسندگان نسخه منتشر شده نسخه خطی را خوانده و موافقت کرده اند.