Vulnerability Assessment of Cities to Earthquake based on the Catastrophe Theory: A Case Study of Varzeqan City, Iran

Document Type : Research Article

Authors

• Parichehr Mesri Alamdari ¹
• Mansour Kheirizadeh Arough ²

¹ Assistant Professor in Climatology, Faculty of Social Sciences, Payame Noor University, Tehran, Iran

² PhD in Geomorphology, University of Tabriz, Tabriz, Iran

10.22067/geoeh.2020.67013.0

Abstract

The main purpose of the current study was to provide a methodological framework for quick and efficient assessment of the vulnerability of urban spaces to earthquake. Most of the variables affecting seismic vulnerability in cities are spatial in nature, so using a geographic information system for integration of these variables can lead to desirable results. However, one of the most important subjects in overlaying of layers in a geographic information system is the uncertainty in weighting and decision making. In this study, attempts were made to modify such uncertainties to a large extent using the functions of catastrophe theory. Using the mentioned approach makes the results of the model repeatable, which is a considerable advantage. Regarding the catastrophe theory, an attempt was made to present the basic equations of this model in a concise and simple way. Varzeqan city was selected for evaluating the seismic vulnerability based on the catastrophe theory. Approximately 21 percent of the total area of Varzeqan lies in the high and very high vulnerability classes. Given that the area of the city's built-up lands is about 32 percent, considerable percentage of these lands in the city is in high and very high vulnerability classes. Distribution of these zones is impressive, especially in the center of the city. These zones can be considered the most critical regions of Varzeqan. Unstable geological formations, high residential and population density, fine grained building, low quality buildings and lack of urban open spaces have caused this region to have severe vulnerability to earthquake.

Keywords

• Seismic Vulnerability
• Catastrophe Theory
• Geographic Information System
• Varzeqan

20.1001.1.23221682.1399.9.3.6.8

---

References

احدنژاد روشتی، محسن؛ جلیل­پور، شهناز؛ 1392. ارزیابی عوامل درونی تأثیرگذار در آسیب­پذیری ساختمان­های شهری در برابر زلزله با استفاده از GIS (نمونه موردی: بافت قدیم شهر خوی). فصلنامه آمایش محیط، دوره 6، شماره 20،52-23.

آژانس همکاری‌های بین‌المللی ژاپن (جایکا)؛ 1380. گزارش پروژه ریز پهنه‌بندی لرزه‌ای تهران بزرگ. شهرداری تهران.

جعفرنیا، افشین؛ خرم­بخت، احمدعلی؛ قنبری، عبدالرسول؛ 1398. پهنه­بندی آسیب­پذیری ناشی از زلزله با استفاده از منطق فازی در GIS، مطالعه موردی شهر لار. فصل­نامه جغرافیای طبیعی، سال دوازدهم، شماره 43، 125-105.

خدادادی، فاطمه؛ انتظاری، مژگان؛ ساسان­پور، فرزانه؛ 1399. تحلیل آسیب­پذیری شهری در برابر مخاطره زلزله با روش ELECTRE FUZZY (مطالعه موردی: کلان­شهر کرج). نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، سال بیستم، شماره 56، 113-93.

رحیمی شهید، مجتبی؛ رحیمی، نیما؛ 1396. پهنه­بندی خطر زمین­لرزه با استفاده از فرایند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) و سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) (مطالعه موردی: بخش مرکزی شهرستان سمیرم). یافته­های نوین زمین­شناسی کاربردی، دوره 11، شماره 22، 118-109.

رمضانی کیاسج­محله، رؤیا؛ کریمی، سعید؛ علوی­پور، فاطمه سادات؛ 1395. پهنه­بندی آسیب­پذیری مناطق شهری در برابر زلزله با استفاده از تکنیک WLC و OWA، موردشناسی: منطقه 7 تهران. جغرافیا و آمایش شهری- منطقه­ای، شماره 21، 138-125.

ساسان­پور، فرزانه؛ شماعی، علی؛ افسر، مجید؛ سعیدپور، شراره؛ 1396. بررسی آسیب­پذیری ساختمان­های شهر در برابر مخاطرات طبیعی (زلزله) (مطالعه موردی: محله محتشم کاشان). مخاطرات محیط طبیعی، سال ششم، شماره 14، 122-103.

سیدین، سید حسام؛ عباسی دولت­آبادی، زهرا؛ سورانی، محمد؛ نقدی، سیران؛ رجبی­فرد مزرعه نو؛ 1393. ارزیابی آسیب­پذیری بیمارستان­های عمومی دانشگاه علوم پزشکی تهران در مقابل زلزله. مدیریت ارتقای سلامت، جلد 3، شماره 2، 71-65.

طبیبیان، منوچهر؛ مظفری، نگین؛ 1397. ارزیابی آسیب­پذیری بافت­های مسکونی در برابر زلزله و راهکارهای کاهش آسیب­پذیری، مطالعه موردی: منطقه شش شهرداری تهران. فصلنامه علمی- پژوهشی مطالعات شهری، شماره بیست و هفت، 112-93.

فاضل، سوگل؛ تقوایی، مسعود؛ محمودزاده، امیر؛ 1396. پهنه­بندی آسیب­پذیری لرزه­ای شهری با استفاده از مدل ANP، مطالعه موردی: شهر نجف­آباد. دوفصلنامه علمی و پژوهشی مدیریت بحران، شماره یازدهم، 132-121.

فلاح علی آبادی، سعید؛ سلمانی ندوشن، ابراهیم؛ مقدم جعفر، امین؛ دهقانی فیروزآبادی، سعیده؛ 1395. اولویت­بندی اقدامات مؤثر جهت ارتقای کیفیت خدمات ایستگاه­های آتش­نشانی شهر یزد با استفاده از روش AHP و TOPSIS. فصلنامه علمی تخصصی طب کار، دوره 8، شماره 2، 89-81. 

فلاحی، علیرضا؛ اسدی، سعیده؛ 1395. پهنه­بندی آسیب­پذیری کالبدی بافت کهن کرمان در برابر زلزله احتمالی با استفاده از نرم­افزار سیستم اطلاعات جغرافیایی و روش آنتروپی. فصلنامه دانش پیشگیری و مدیریت بحران، دوره ششم، شماره دوم، 159-149.

قنبری، ابوالفضل؛ سالکی ملکی، محمدعلی؛ قاسمی، معصومه؛ 1392. پهنه­بندی میزان آسیب­پذیری شهرها در مقابل خطر زمین­لرزه (نمونه موردی: شهر تبریز). جغرافیا و مخاطرات محیطی، شماره پنجم، 35-21.

کرمی، محمدرضا؛ امیریان، سهراب؛ 1397. پهنه­بندی آسیب­پذیری شهری ناشی از زلزله با استفاده از مدل Fuzzy-AHP، مطالعه موردی شهر تبریز. نشریه علمی- پژوهشی برنامه­ریزی توسعه کالبدی، سال سوم، شماره 6 (سری جدید)، پیاپی 10، 124-110.

مهدوی­فر، محمدرضا؛ معماریان، پرهام؛ 1391. گزارش شناسایی مقدماتی پدیده­های ژئوتکنیکی ناشی از زلزله ورزقان (21/5/1391). پژوهشگاه بین­المللی زلزله­شناسی و مهندسی زلزله.

نوروزی طیولا، رعنا؛ بینایی، یوسف؛ 1397. پهنه­بندی مناطق حساس و آسیب­پذیری محیطی در منطقه یک کلان­شهر تهران با روش طبقه­بندی فازی و سلسله مراتبی. پژوهش­های دانش زمین، سال نهم، شماره 35، 50-35.

نیری، هادی؛ خالق­پناه، کمال؛ کرمی، محمدرضا؛ احمدی، خه­بات؛ 1395. پهنه­بندی میزان آسیب­پذیری شهر سنندج ناشی از زلزله با استفاده از دو مدل تحلیل سلسله مراتبی و مدل تاپسیس. نشریه علمی- پژوهشی جغرافیا و برنامه­ریزی، سال 20، شماره 57، 294-277.

 

 

Ahmed, K., Shahid, Sh., Bin Harun, S., Ismail, T., Nawaz, N., Shamsudin, S., 2015. Assessment of groundwater potential zones in an arid region based on catastrophe theory. Earth Science Informatics, Vol. 8, Issue. 3: 539-549.

Alcántara-Ayala, I., Goudie, A.S., 2010. Geomorphological Hazards and Disaster Prevention. Cambridge University Press.

Armas, I., 2012. Multi-criteria vulnerability analysis to earthquake hazard of Bucharest, Romania. Natural Hazards 63:1129-1156.

Armas, L., Toma-Danila, D., Lonescu, R., Gavris, A., 2017. Vulnerability to earthquake hazard: Bucharest case study. International Journal of Disaster Risk Science 8: 182-195.

Coburn A, Spence R. 2003. Earthquake Protection, Journal of Seismology, Vol. 7, No. 2: 541-552.

Duzgun, H.S.B., Yucemen, M.S., Kalaycioglu, H.S., Celik, K., Kemec, S., Ertugay, K., Deniz, A., 2011. An integrated earthquake vulnerability assessment framework for urban areas. Natural Hazards 59: 917-947.

Jenks, GF., 1967. The data model concept in statistical mapping. Int Yearb Cartogr 7:186–190.

Keller, E. A., Pinter, N., 1996. Active Tectonic, Earthquake, Uplift and landscape. prentice hall.

Moradi, M., Delavar, M. R., Moshiri, B., 2014. A GIS-based multi-criteria decision-making approach for seismic vulnerability assessment using quantifier-guided OWA operator: a case study of Tehran, Iran. Annals of GIS 21: 209-222.

Rasheed, T., Weeks, J., 2012. Assessing vulnerability to earthquake hazards through spatial multicriteria analysis of urban areas. International Journal of Geographical Information Science 17: 547-576.

Sadeghfam, S., Hassanzadeh, Y., Nadiri, A.A., Khatibi, R., 2016. Mapping groundwater potential field using catastrophe fuzzy membership functions and Jenks optimization method: a case study of Maragheh-Bonab plain, Iran. Environmental Earth Sciences, 75(7). https://doi.org/10.1007/s12665-015-5107-y.

Sanders, M. H., Clark, P. D., 2010. Geomorphology: Processes, Taxonomy and Applications. Nova Science Publishers, Inc. 216 P.

Sinha, N., Priyanka, N., Joshi, P., 2014. Using spatial Multi-criteria analysis and ranking tool (SMART) in earthquake risk assessment: a case study of Delhi region, India. Geomatics, Natural Hazards and Risk 7: 680-701.

Su, Sh., Li, D., Yu, X., Zhang, Zh., Zhang, Q., Xiao, R., Zhi, J., Wu, J., 2011. Assessing land ecological security in Shanghai (China) based on catastrophe theory. Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, Vol. 25, Issue. 6: 737-746.

Tian-jun, Zh., Shu-xin, R., Shu-gang, L., Tian-cai, Zh., Hong-jie, X., 2009. Application of the catastrophe progression method in predicting coal and gas outburst. Mining Science and Technology, Vol. 19: 430-434.

Wang, Ch., Ni, F., Deng, Y., Jiang, L., 2011. Research on the Risk Associated with Rural Drinking Water Safety Based on Catastrophe Theory. Journal of Water Resource and Protection, Vol. 3: 356-362.

Xiao-jun, W., Jian-yun, Zh., Shahid, Sh., Xing-hui, X., Rui-min, H., Man-ting, Sh., 2014. Catastrophe theory to assess water security and adaptation strategy in the context of environmental change. Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change. Vol. 19, Issue. 4: 463-477.

You, W. J., Zhang, Y. L., 2015. Evaluation of social vulnerability to floods in Huaihe River basin: a methodology based on catastrophe theory. Natural Hazard and Earth System Sciences, Vol. 3, Issue. 8: 4937-4965.

Zheng, H., Guo, L., Liu, J., Zhen, T., Deng, Z., 2020. Evaluating seismic risk in small and medium-sized cities with the modified vulnerability index method, a case study in Jiangyou City, China. Bull Earthquake Eng 18, 1303–1319, https://doi.org/10.1007/s10518-019-00757-3.