ارزیابی GIS مبنای آسیبپذیری مساكن شهری در برابر زلزله با استفاده از AHP

ارزیابی GIS مبنای آسیبپذیری مساكن شهری در برابر زلزله  با استفاده از AHP

گسل‌های بزرگ و فعال واقع در شرق شهر میناب از مهم‌ترین عوامل تكتونیكی منطقه محسوب می‌شوند که در سال‌های گذشته زلزله‌های متعدد و شدیدی را به وجود آورده است و فعالیت آنها در آینده ممكن است خسارات سنگینی را به بار آورد. لذا شهر میناب و بویژه بافت فرسوده آن از ریسك‌پذیری بالایی در مقابل زلزله برخوردار است. در تحقیق حاضر، با تلفیق GIS و AHP و معرفی شاخص‌های آسیب‌پذیری، به بررسی وضعیت کنونی بافت فرسوده شهر میناب از نظر میزان آسیب‌پذیری در برابر زلزله پرداخته و نواحی آسیب‌پذیر مشخص شد. داده‌های مورد نیاز از جمله شبکه معابر شهری، کاربری‌ها، تراکم جمعیت، مشخصات سازه‌ای و ... گردآوری و جهت ایجاد پایگاه داده آماده‌سازی شدند. سپس با توجه به حجم انبوه شاخص‌های مکانی، جهت حصول به اطلاعات برای اخذ تصمیم، داده‌ها با استفاده از GIS و روش  AHPپردازش و نقشه نهایی آسیب‌پذیری بافت فرسوده تولید شده و مناطق با درجات مختلف آسیب‌ مشخص گردید. بر اساس این نقشه، محلات شیخ آباد، شهید عباسپور، پاکوه، باغ ملک، جوی باریکو و جنگجنگو بافت فرسوده (محلات قدیمی) به عنوان محدوده‌های با آسیب‌پذیری زیاد مشخص شده‌اند. این در حالی است که محلات پاکوه و باغ ملک جز تراکم‌های بالای جمعیتی در منطقه بافت فرسوده محسوب می‌شوند. نتایج تحقیق حاضر نشان می‌دهد که بخش عمده‌ای از آسیب‌های ناشی از زلزله، بدلیل فرسوده بودن و مقاومت کم ساختمان‌ها، ریزدانگی ساختمان‌ها و معابر کم عرض می‌باشد که این امر لزوم اتخاذ تصمیمات ویژه‌ای را در جهت کاهش آسیب و مدیریت بحران مشخص می‌نماید. در بحث زلزله و شهر، سیستم GIS با قابلیت جمع‌آوری داده‌های مکانی و توصیفی، ذخیره‌سازی، تغییر و تحول، تحلیل، مدل‌سازی و نمایش اطلاعات مکانی به همراه اطلاعات غیرمکانی می‌تواند به عنوان علم و فن‌آوری بهینه در جهت ساماندهی و تجزیه و تحلیل جامع و سریع اطلاعات و کمک به اخذ تصمیمات سریع و در عین حال صحیح در مدیریت بحران مورد استفاده قرار گیرد.

 کلید واژه: زلزله، آسیب‌پذیری، سیستم اطلاعات جغرافیایی، تحلیل سلسله مراتبی، بافت فرسوده شهر میناب.

 فهرست مطالب 

1

فصل اول.. 8

1-1. مقدمه. 9

1-2. بیان مسأله. 9

سؤال‌های اصلی تحقیق.. 10

1-3. اهمیت و ضرورت تحقیق.. 10

1-4. پیشینه تحقیق.. 36

1-5. فرضیه‌های تحقیق.. 11

1-6. اهداف اساسی تحقیق.. 11

1-7. جمع‌بندی كلی.. 11

2 فصل دوم. 12

2-1. شهرها و مخاطرات طبیعی 13

2-2. خطر زلزله در شهرها 13

2-2-1. خطر زلزله. 13

2-2-2. آسیب‌پذیری در زلزله. 14

2-2-3. بحران زلزله: 14

2-3. انواع بحران.. 15

2-4. زلزله و بحران ناشی از آن.. 15

2-5. منابع لرزه‌ای.. 16

2-6. شدت و بزرگی زلزله. 16

2-7. آسیب‌ها و خسارات ناشی از زلزله. 16

2-7-1. خسارات وارد بر زمین: 17

2-7-2. خسارت وارد بر سازه‌ها 17

2-7-2-1. خسارت وارد بر ساختمان‌ها 18

2-7-2-2. خسارت وارد بر سازه‌های غیر ساختمانی.. 18

2-7-2-3. خسارت وارد بر شریان‌های حیاتی.. 18

2-7-2-4. خسارات ناشی از حوادث ثانویه. 18

2-8. گسترش فیزیکی شهرها و افزایش آسیب‌پذیری.. 18

2-8-1. ایمنی شهری.. 19

2-8-2. آسیب‌پذیری شهری.. 20

2-8-3. ساختار شهر. 20

2-8-4. بافت شهر. 21

2-9. فرسایش و فرسودگی.. 23

2-10. عوامل مؤثر در آسیب‌پذیری لرزه‌ای شهرها 23

2-10-1. تحلیل آسیب‌پذیری کالبدی.. 25

2-11. برنامه‌ریزی شهری و آسیب‌پذیری شهرها 25

2-12. ارتباط بین کاربری زمین و آسیب‌پذیری در برابر زلزله. 26

2-13. مدیریت بحران.. 27

2-14. نقش GIS در مدیریت بحران.. 28

2-14-1. GIS و فاز کاهش اثرات.. 29

2-14-2. GIS و فاز آمادگی.. 29

2-14-3. GIS و فاز پاسخگویی.. 29

2-14-4. GIS و فاز بازسازی.. 30

2-15. نقش برنامه‌ریزی شهری در مدیریت بحران (زلزله) 30

2-16. تصمیم‌گیری.. 30

2-16-1. تصمیم‌گیری مکانی.. 31

2-16-1-1. تصمیم‌گیری چند معیاره (MCDM) 31

2-16-1-1-1. مدل‌های گسسته و پیوسته. 33

2-16-1-1-2. مدل های جبرانی و غیر جبرانی.. 33

2-16-1-1-3. نمونه‌های فردی و گروهی.. 33

2-17. روش‌های‌ وزن‌دهی‌: 34

2-17-1. فرآیند تحلیل سلسله‌مراتبی( (AHP. 34

2-18. مجموعه‌های فازی و عارضه‌های فازی.. 35

3 فصل سوم. 42

3-1. موقعیت جغرافیایی شهر میناب.. 43

3-1-1. ویژگی‌های طبیعی و زمین‌شناسی منطقه. 44

3-1-2. اقلیم شهر میناب.. 45

3-2. بلایای طبیعی به ویژه مسائل مربوط به زلزله‌خیزی و جایگاه اراضی در مدیریت بحران.. 46

3-3. نظام فضایی و تقسیمات كالبدی شهر میناب.. 46

3-4. معرفی كلی بافت‌های فرسوده و مسئله‌دار شهر میناب.. 47

3-5. گونه‌بندی بافت‌های فرسوده شهر میناب.. 47

3-5-1. بافت قدیمی.. 48

3-5-2. بافت میانی.. 48

3-5-3. بافت حاشیه‌ای جدید. 48

3-6. بررسی زیرساخت‌های شهری.. 49

3-7. بررسی کاربری‌های بافت فرسوده شهر. 49

3-8. ایجاد پایگاه اطلاعاتی.. 51

3-8-1. گردآوری و آماده‌سازی داده. 51

3-8-2. طراحی پایگاه اطلاعاتی.. 52

3-9. تلفیق روش تصمیم‌گیری چندمعیاره (MCDM) و سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) 52

3-10. انتخاب معیارهای ارزیابی آسیب‌پذیری.. 53

3-10-1. آسیب‌پذیری ناشی از تراكم جمعیتی محله‌های بافت فرسوده. 54

3-10-2. آسیب‌پذیری ناشی از میزان دسترسی به فضاهای باز. 57

3-10-3. آسیب‌پذیری ناشی از جنس مصالح و عمر سازه‌ها 58

3-10-4. آسیب‌پذیری ناشی از ریزدانگی بافت ساختمانی (مساحت قطعات) 60

3-10-5. آسیب‌پذیری ناشی از تعداد طبقات.. 62

3-10-6. دسترسی به شبکه معابر و تأثیر آن بر میزان آسیب‌پذیری.. 63

3-10-7. آسیب‌پذیری ناشی از ناسازگاری کاربری‌ها 64

3-11. وزن‌دهی معیارها و قواعد تصمیم‌گیری چندمعیاری.. 65

3-11-1. روش مبتنی بر مقایسه دو به دو. 66

3-11-1-1. ساختن سلسله‌مراتب... 66

3-11-1-2. مقایسه زوجی و محاسبه وزن.. 66

3-11-1-3. محاسبه نرخ ناسازگاری.. 67

3-11-1-3-1. میانگین بردار ناسازگاری.. 68

3-11-1-3-2. محاسبه شاخص ناسازگاری.. 68

3-11-1-3-3. محاسبه شاخص ناسازگاری ماترس تصادفی.. 68

3-11-1-3-4. محاسبه نرخ ناسازگاری.. 69

3-12. فازی‌سازی لایه‌ها 69

3-13. نتیجه‌گیری.. 70

4 فصل چهارم. 71

4-1. تحلیل آسیب‌پذیری در برابر زلزله به تفکیک شاخص‌های معرفی شده در تحقیق.. 72

4-1-1. ‌‌ آسیب‌پذیری ناشی از تراکم جمعیت... 72

4-1-2. آسیب‌پذیری ناشی از دسترسی به فضاهای باز. 73

4-1-3. آسیب‌پذیری ناشی از قدمت ساختمان‌ها 73

4-1-4. آسیب‌پذیری ناشی از جنس مصالح ساختمان‌ها 74

4-1-5. آسیب‌پذیری ناشی از ریزدانگی بافت‌های ساختمانی.. 75

4-1-6. آسیب‌پذیری ناشی از تعداد طبقات طبقات ساختمان.. 76

4-1-7. عدم دسترسی به معابر شهری و آسیب‌پذیری ناشی از زلزله. 77

4-1-8. آسیب‌پذیری ناشی از ناسازگاری کاربری‌های همجوار. 78

4-2. محاسبه‌‌ی وزن‌های شاخص‌ها 80

4-3. پهنه‌بندی آسیب‌پذیری منطقه. 82

4-4. فازی‌سازی لایه‌های اطلاعاتی.. 83

4-4-1. عملگر فازی AND.. 88

5 فصل پنجم.. 89

5-1. جمع‌بندی و نتیجه‌گیری.. 90

5-2. آزمون فرضیه‌ها‌ی تحقیق.. 91

5-3. محدودیت‌ تحقیق.. 92

5-4. پیشنهادها 92

5-5. منابع.. 93

فهرست جدول‌ها  

جدول 2-1 انواع خرابی‌های زمین در برابر زلزله. 17

جدول 2-2 ارزیابی مختلف قطعه‌بندی هنگام و بعد از وقوع زلزله. 22

جدول 2-3- رابطه‌ی درجه‌ی آسیب‌پذیری و انواع بافت‌های شهری. 23

جدول 2-4- متغیرهای مؤثر بر آسیب‌پذیری لرزه‌ای شهرها. 24

جدول 3-1- آمار مربوط به زمین لرزه‌های روی داده در استان هرمزگان  و از جمله شهر میناب طی 10 سال گذشته. 46

جدول 3-2 سطح و سهم کاربری‌های مختلف بافت فرسوده شهر میناب براساس طرح بهسازی بافت مسأله‌دار شهر میناب سال 1388. 51

جدول 3-5 طبقات دسترسی به فضای باز و آسیب‌پذیری. 59

جدول 3-6  مصالح بنا در محدوده بافت فرسوده شهر میناب براساس طرح بهسازی بافت مسأله‌دار شهر میناب سال 1388. 60

جدول 3-7  قدمت ابنیه در محدوده بافت فرسوده شهر میناب براساس طرح بهسازی بافت مسأله‌دار شهر میناب سال 1388. 61

جدول 3-8  طبقات مصالح و عمر ساختمانی و آسیب‌پذیری. 61

جدول 3-9 کلاس‌های قطعات تفکیکی مساحت و آسیب‌پذیری. 62

جدول 3-10 تعداد طبقات ساختمان‌ها و آسیب‌پذیری براساس طرح بهسازی بافت مسأله‌دار شهر میناب سال 1388. 63

جدول 3-11 سلسله مراتب معابر شهری و آسیب‌پذیری. 65

جدول 3-12 فاصله از کاربری‌های خطرزا و آسیب‌پذیری . 66

جدول 3-13: مقادیر ترجیحات برای مقایسات زوجی. 68

جدول 3-14: شاخص ناسازگاری ماتریس تصادفی. 69

جدول (4-1): محاسبه وزن نهایی معیارها . 82

جدول 4-2: آسیب‌پذیری حاصل از ترکیب متغیرها‌ 83

جدول 4‑3 نوع تابع فازی جهت استانداردسازی نقشه‌های معیار در منطق فازی   84

  فهرست شکل‌ها

شکل 3-1 نقشه موقعیت جغرافیایی شهر میناب.. 46

 شکل3-2- نقشه کاربری اراضی مختلف بافت فرسوده شهر میناب 53

شکل3-3- نقشه تراکم جمعیتی بافت فرسوده 59

شکل 3-4- نقشه فضاهای باز محدوده بافت فرسوده 60

شکل 3-5- نقشه جنس مصالح بافت فرسوده  61

شکل 3-6- نقشه قدمت ابنیه بافت فرسوده  62

شکل 3-7- نقشه مساحت قطعات ساختمانی منطقه. 64

شکل 3-8- نقشه تعداد طبقات بافت فرسوده 65

شکل 3-9- شبکه معابر شهری منطقه 66

شکل 3-10- موقعیت نقاط خطرزا در بافت فرسوده 68

شکل4-1- نقشه آسیب‌پذیری ناشی از افزایش تراکم جمعیت.. 75

شکل 4-2- نقشه آسیب‌پذیری ناشی از دوری از فضاهای باز عمومی.. 76

شکل 4-3- نقشه آسیب‌پذیری ناشی از قدمت سازه 77

شکل 4-4- نقشه آسیب‌پذیری ناشی از نوع مصالح ساختمانی.. 78

شکل 4-5- نقشه آسیب‌پذیری ناشی از ریزدانگی بافت ساختمان 79

شکل 4-6- نقشه آسیب‌پذیری ناشی از تعداد طبقات.. 80

شکل 4-7- نقشه دسترسی به معابر شهری و تأثیر آن بر میزان آسیب‌پذیری.. 81

کل 4-8- ماتریس سازگاری کاربری‌ها با در نظر گرفتن عوامل مخاطره انگیز در زلزله 82

شکل 4-9- نقشه آسیب‌پذیری ناشی از ناسازگاری کاربری‌ها 83

شکل 4-10- نمودار محاسبه وزن‌ها در نرم‌افزار Expert Choice. 84

شکل 4-11- نقشه پهنه‌بندی آسیب‌پذیری بافت فرسوده شهر میناب به روش AHP. 85

شکل 4-12- نقشه فازی تراکم جمعیت.. 87

شکل 4-13- نقشه فازی تعداد طبقات ساختمان. 87

شکل 4-14- نقشه فازی مساحت قطعات ساختمان. 88

شکل 4-15- نقشه فازی سازگاری کاربری‌ها 88

شکل 4-16- نقشه فازی دسترسی به فضای باز 89

شکل 4-17- نقشه فازی قدمت بنا 89

شکل 4-18- نقشه فازی مصالح ساختمان. 90

شکل 4-19- نقشه فازی دسترسی به معابر. 90

شکل 4-20- نقشه آسیب‌پذیری بافت فرسوده شهر میناب به روش Fuzzy AND. 91