کاربرد روش تصمیم‌گیری چند معیاره مکانی فازی در تعیین مناطق آسیب‌پذیر از سیلاب (مطالعه موردی: حوضه آبخیز شهری تهران)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، بخش مهندسی منابع آب، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران

2 استادیار، بخش مهندسی منابع آب، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران

چکیده

اولویت­بندی زیرحوضه­های واقع در یک حوضه آبخیز به منظور انجام مطالعات کنترل سیلاب می­تواند در قالب یک مسئله چند معیاره مطرح شود. در این تحقیق از یک سیستم پشتیبان برنامه­ریزی فازی با تکیه بر تحلیل­های مکانی با به کارگیری دو روش تصمیم­گیری چند معیاره شامل فرایند تحلیل سلسله مراتبی و روش تاپسیس در محیط فازی به منظور در نظر گرفتن ابهام در فرایند تصمیم­گیری استفاده شده است. از روش تحلیل سلسله مراتبی برای تعیین ساختار فرایند تصمیم­گیری و برآورد وزن نقشه­های معیار و از مدل تاپسیس فازی برای رتبه­بندی نهایی زیرحوضه­های واقع در حوضه آبخیز شهری تهران استفاده شده است. همچنین به منظور انجام تحلیل­های مکانی جهت انجام فرایند تصمیم­گیری از یک جعبه ابزار توسعه داده شده در محیط نرم­افزاری با برنامه­نویسی در محیط Visual Basic استفاده شده است. در این تحقیق مدلی ارائه می­شود که در آن مفاهیم مبهمی نظیر وزن معیارهای تصمیم­گیری به صورت متغیرهای زبانی قابل تبدیل به اعداد فازی مثلثی بیان می­شوند. در نهایت با استفاده از جابجایی وزن معیارهای تصمیم­گیری و تولید سناریوهای وزن­دهی، به تحلیل حساسیت مدل پرداخته شده است. نتایج تحلیل حساسیت نشان داد که زیرحوضه سه درون شهری در 19 سناریو اولویت اول را از نظر مطالعات کنترل سیلاب کسب کرده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Application of Fuzzy Spatial Multi Criteria Decision Making Approach in Determination of the Flood Vulnerable Zones (Case Study: Tehran Urban Basin)

نویسندگان [English]

  • Ahmad Radmehr 1
  • Shahab Araghinejad 2
چکیده [English]

Prioritization of the existent sub-basins in a basin in order to study flood control can be discussed in the framework of a spatial multiple criteria problem. In this research a Fuzzy planning support system based on spatial analysis using the multi criteria decision making methods of Analytic Hierarchy Process (AHP) and TOPSIS in Fuzzy environment to consider some uncertainty in decision making process is used. The AHP method is used to determine the structure of decision making process and to estimate the weights of criteria maps and the TOPSIS model is used to rank the sub-basins of Tehran urban basin. Also in order to perform spatial analysis for decision-making process, a developed toolbox in software environment with programming in visual basic is used. In this research a model is represented in which some vague concepts such as weights of decision making criteria are expressed in the form of linguistic variables to be converted to triangular fuzzy numbers. Finally, the sensitivity of the model was analyzed by changing the weights of decision making criteria and providing ranking scenarios. The results of sensitivity analysis showed that the sub-basin 3 acquired the first priority among the 19 scenarios for urban flood control study.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Analytic Hierarchical Process
  • Flood control
  • Fuzzy TOPSIS
  • Multi criteria decision making
  • Prioritizing
  • Sensitivity analysis
اصغرپور م، 1383، تصمیم­گیری­های چند معیاره، انتشارات دانشگاه تهران.
Abrishamchi A, Ebrahimian A, Tajirishi M and Marino MA, 2005. Application of multi criteria decision making to urban water supply. Water Resources. Planning and Management, ASCE 131: 326-335.
Afshar A, Marino MA, Saadatpour M and Afshar A, 2010. Fuzzy TOPSIS multi-criteria decision analysis applied to Karun reservoirs system. Water Resources Management 25: 545-563.   
Alcantara-Ayala I, 2002. Geomorphology, natural hazards, vulnerability and prevention of natural disasters in developing countries. Geomorphology 47: 107–124.
Brett F, John C and David A, 2006. Passive and active control of diversions to an off–line reservoir for flood storage reduction. Advances in Water Resources 29, 861–871.
Chang NB, Parvathinathan G and Breeden JB, 2008. Combining GIS with fuzzy multi criteria decision-making for landfill siting in a fast-growing urban region. Environmental Management 87: 139–153.
Fanghua H and Guanchun C, 2010. Fuzzy multi-criteria group decision-making model based on weighted borda scoring method for watershed ecological risk management: a case study of three Gorges reservoir area of China. Water Resources Management 24: 2139–2165.
Fernandez D. S and Lutz M. A, 2010. Urban flood hazard zoning in Tucuman Province, Argentina, using GIS and multicriteria decision analysis. Engineering Geology 111: 90-98. 
Gumbo B, Munayamba N, Sithol G and Savenije HG, 2002. Coupling of digital elevation model and rainfall-runoff model in storm drainage network design. Physics and Chemistry of the Earth 27: 755-764.
Halfawy MR, Dridi L and Baker S, 2008. Integrated decision support system for optimal renewal planning of sewer networks. Computing in Civil Engineering, ASCE 22: 360-372.
Kao HP, Wang B, Dong J and Ku KC, 2006. An event–driven approach with makespan/cost tradeoff analysis for project portfolio scheduling. Computers in Industry 57: 379–397.
Li XB, 2009. Study of multi–objective optimization and multi–attribute decision–making for economic and environmental power dispatch. Electric Power Systems Research 79: 1105–1113.
Makropoulos CK, Natsis K, Liu S, Mittas K and Butler D, 2008. Decision support for sustainable option selection in integrated urban water management. Environmental Modelling & Software 23: 1448–1460. 
Malczewski J, 2006. Ordered weighted averaging with fuzzy quantifiers: GIS-based multicriteria evaluation for land-use suitability analysis. Applied Earth Observation and Geoinformation 8: 270–277.
Miloradov M and Marjanovic P, 1991. Geographic information system in environmentally sound river basin development. Third Rhine-Danube workshop, Delf.
Montanari R, 2004. Environmental efficiency analysis for enel thermopower plants. Cleaner Production 12: 403–414.
Phua MH and Minowa M, 2005. A GIS-based multi-criteria decision making approach to forest conservation planning at a landscape scale. Landscape and Urban Planning 71: 207–222. 
Radmehr A and Araghinejad S, 2011. Optiml urban flood management using spatial multicriteria decision making approach. Pp. 221. Proceedings of 5th International Conference on Flood Management (ICFM5). 27-29 September, Tokyo, Japan.
Rodrigues F, Andrieu H and Creutin JD, 2003. Surface runoff in urban catchments morphological identification of unit hydrograph from urban databanks. Hydrology 283: 146-168.
Saaty TL, 1980. The Analytic Hierarchy Process. McGraw Hill, New York.
Scholz M, 2007. Classification methodology for sustainable flood retention basins. Landscape and Urban Planning
         81: 246–256.
Simonovic SP and Verma R, 2008. A new methodology for water resources multi–criteria decision making under uncertainty. Physics and Chemistry of the Earth 33: 322–329.
Srdjevic B, Medeiros YDP and Faria AS, 2004. An objective multi-criteria evaluation of water management scenarios. Water Resources Management 18: 35–54.
Zarghami M, Ardakanian R and Szidarovszky F, 2008. Robust water resources management by using fuzzy-stochastic OWA operator. paper no. 60.  Proceedings of the 4th National Conference on Civil Engineering. 6-8 May, Tehran, Iran.
Zheng D and Kainz W, 1999. Fuzzy rule extraction from GIS data with a neural fuzzy system for decision making. Pp. 79-84. Proceedings of the 7th ACM international symposium on Advances in geographic information systems. 2-6 November, Kansas City, Missouri, USA.