Assessing the Vulnerability of Power Distribution Network to Natural Flood Hazards: A Case Study of the Behdan Watershed in Birjand County

Document Type : Research Article

Authors

• Ali Ashrafi ¹
• Javad Mikaniki ²
• morteza dehghani ³
• Hasan Sabeghi ⁴

¹ Assistant Professor in Remote Sensing and Geographic information system, University of Birjand, Birjand, Iran

² Associate Professor in Rural Geography, University of Birjand, Birjand, Iran

³ دکتری آبخیزداری، اداره کل منابع طبیعی استان خراسان جنوبی، بیرجند، ایران

⁴ MA in Geography, University of Birjand, Birjand, Iran

10.22067/geoeh.2023.81604.1348

Abstract

According to the South Khorasan Province Electricity Distribution Company report, almost all the villages of the province are eqipped with electricity and related services. Since the density of settlements as well as industrial and service centers and consequently the electricity distribution network in the Shahroud watershed located in Birjand county is higher than other basins of the province, as well as, considering the damage caused to the masts and transmission beams of the electricity network in the past years, this study investigated the zoning of the vulnerability of the electricity distribution network against natural hazards in the Behdan watershed as a case to implement the model and estimate possible damages. To conduct this research, first, a map of the bases, the 20 kV network and other facilities of the electricity distribution company was prepared, topographical maps were used and matched with the electricity distribution network, and the effective lines were identified. Due to the absence of a hydrometric station in the studied area, the flood discharge of the studied basin was determined using the experimental-analytical method. In order to determine the flood zones, the transverse profile of the canals was first taken using the DGPS device. Using a photogrammetry drone, images were taken and, a digital elevation model was prepared. Then, the 100-year flood height model in each sub-basin was determined using Hec Ras software, and the flood area was determined using Hec Geo Ras extension in ArcGIS. Finally, the facilities related to the electricity distribution company exposed to flood damage and the possible costs caused by the flood were calculated for a representative basin.

Graphical Abstract

Keywords

• Flood Zoning
• Vulnerability
• Electricity Distribution Network
• Birjand County
• Behdan Watershed

Main Subjects

• مخاطرات ژئومورفیک-هیدرولوژیک

---

References

- احمدی، عبدالمجید؛ 1398. تحلیل و پهنه‌بندی مناطق در معرض خطر سیلاب در مناطق خشک با استفاده از تحلیل‌های مکانی (مطالعۀ موردی: حوضۀ آبریز فرخی). مطالعات جغرافیایی مناطق خشک، دوره نهم، شماره 36، صص.43-32. https://sid.ir/paper/380470/fa

- آذری، آرش؛ بافکار، علیجان؛ آخوندعلی، علی محمد و عبداله طاهری تیزرو؛1386. کالیبراسیون مدل منطقه‌ای سیلاب با استفاده از روش دیکن در مناطق فاقد آمار (مطالعه موردی حوضه شیوند خوزستان). پژوهش کشاورزی، دوره هفتم، شماره 4 (ب) (ویژه‌نامه)، صص 184-175. https://sid.ir/paper/84788/fa

- اداره کل هواشناسی استان خراسان جنوبی

- حجازی، اسداله؛ خدائی قشلاق، فاطمه و لیلا خدائی قشلاق؛ 1398. پهنه‌بندی خطر وقوع سیلاب در حوضه آبریز ورکش چای با استفاده از مدل HEC-RAS و الحاقیه HEC-GEO-RAS. تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی (علوم جغرافیایی)، دوره نوزدهم، شماره 53، صص. 155-137. https://sid.ir/paper/102204/fa

- درفشی، خه بات؛ عادلی ساردو، فاطمه و بهرام ملک محمدی؛ 1399. ارائۀ الگویی در تحلیل و پهنه‌بندی سطح آسیب‌پذیری مناطق شهری در خطر سیلاب مطالعۀ موردی: مناطق 10 و 22 شهر تهران. مدیریت بحران، دوره نهم، شماره 17، صص. 16-5. https://sid.ir/paper/389082/fa

- دهقانی، مرتضی؛ 1397. اثر تغییر اقلیم بر منابع آب، پوشش گیاهی و درآمد بهره‌برداران آبخوان بیرجند؛ رساله دکتری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری؛ رساله دکتری، ص 210.

- ساسان پور، فرزانه؛ آهنگری، نوید و صادق حاجی نژاد؛ 1396. ارزیابی تاب‌آوری منطقه 12 کلانشهر تهران در برابر مخاطرات طبیعی. تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، دوره چهارم، شماره 3، صص. 98-85.

https://sid.ir/paper/264737/fa

- شرکت توزیع نیروی برق خراسان جنوبی 99

- شرکت سهامی آب منطقه­ای استان خراسان جنوبی،1400

- شفیعی مطلق، خسرو و ناصر عبادتی؛ 1399. پهنه‌بندی سیلاب و شبیه‌سازی رفتار هیدرولیک رودخانه با استفاده از نرم‌افزارHEC RAS ( مطالعۀ موردی: رودخانۀ مارون-جنوب غرب ایران). اکوهیدرولوژی، دوره هفتم، شماره 2، صص. 409-397. https://sid.ir/paper/361673/fa

- صابری فر، رستم و هومر شکری؛ 1398... پهنه‌بندی خطر سیل در شهر بیرجند. آمایش سرزمین، دوره یازدهم، شماره 1، صص. 178-159.  https://sid.ir/paper/377591/fa

- صادقی خمامی، مسعود؛ سپاسیان، محمدصادق و مجید رشیدی؛ 1396. کاربرد GIS والزامات آن درتدوین اطلس آسیب‌پذیری و ریسک شبکه‌های توزیع در معرض تهدیدات طبیعی (مطالعه موردی: شبکه توزیع برق استان کرمانشاه)، چهارمین کنفرانس ملی کاربرد سامانه اطلاعات مکانی GIS در صنعت آب و برق، اراک.

https://civilica.com/doc/711356

- صادقی، سیدحمیدرضا؛ 1374. بررسی علل مؤثر در سیلاب و ارزیابی عوامل قابل کنترل. جنگل و مرتع (جنگل‌ها و مراتع)، دوره دوازدهم، شماره 26. https://sid.ir/paper/425419/fa  

- صراف، امیرپویا؛ محقق زاده، گلناز و نازنین محقق زاده؛ 1396. پهنه‌بندی سیلاب رودخانه شاپورخشت با بهره گیری از تصاویر Orthophoto، فضای جغرافیایی، دوره هفدهم، شماره 57، صص. 194-175.

 https://sid.ir/paper/91472/fa

- گزارش هیدرولوژی حوضه آبخیز افین، 1397. شرکت آبخیزداران دشت توس. 116-1

- گودرزی، محمدرضا و آتیه فاتحی فر؛ 1398. پهنه‌بندی خطر سیلاب در اثر تغییرات اقلیمی تحت سناریو RCP 8.5 با استفاده از مدل هیدرولوژیکی SWAT در محیط Gis (حوضه آذرشهر چای). تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی (علوم جغرافیایی)، دوره نوزدهمف شماره 53، صص. 117-99.   https://sid.ir/paper/102198/fa

- محمودی، فرج الله؛ 1383. ژئومورفولوژی دینامیک، انتشارات دانشگاه پیام نور، چاپ ششم، تهران.

- مختاری هشی، حسین و داریوش رحیمی؛ 1395. پهنه‌بندی خطر سیل در مراکز انسانی و اقتصادی استان خراسان جنوبی با استفاده از منطق فازی. جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی (مجله پژوهشی علوم انسانی دانشگاه اصفهان)، دوره بیست و هفتم، شماره 1(پیاپی 61)، صص 16-199.   https://sid.ir/paper/153180/fa

- مددی، عقیل؛ پیروزی، الناز و لیلا آقایاری؛ 1397. پهنه‌بندی خطر سیلاب با استفاده از تلفیق روش‌های SCS-CN و WLC (مطالعۀ موردی: حوضۀ خیاو چای مشکین‌شهر). هیدروژئومورفولوژی، دوره پنجم، شماره 17، صص. 102-85.  https://sid.ir/paper/408508/fa

- مطالعات ساماندهی رودخانه­های بیرجند؛ 1387. وزارت نیرو، شرکت مدیریت منابع آب ایران، شرکت سهامی آب منطقه­ای خراسان جنوبی. 112-1.

- وفاخواه، مهدی و علیرضا مقدم­نیا؛ 1397. کنترل سیلاب. انتشارات دانشگاه تربیت مدرس، چاپ اول، 404 ص.

- ولی زاده کامران، خلیل؛ دلیرحسن نیا، رضا و خدیجه آذری آمقانی؛ 1398. پهنه‌بندی سیلاب و تأثیر آن بر کاربری اراضی محیط پیرامونی با استفاده از تصاویر پهپاد و سیستم اطلاعات جغرافیایی. سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی (کاربرد سنجش از دور و GIS در علوم منابع طبیعی)، دوره دهم، شماره 3(پیاپی 36)، صص. 75-59.   https://sid.ir/paper/189492/fa

- مهدوی، محمد؛ 1395. هیدرولوژی کاربردی، انتشارات دانشگاه تهران.342 ص.

- نجمایی، محمد؛ 1375. هیدرولیک کاربردی (جلد 1 و 2)، انتشارات دانشگاه علم و صنعت ایران. 416 ص.

 

- Dadhich, G., Vanama, V. S. K., Miyazaki, H., & Pal, I. (2021). Flood damage assessment with multitemporal earth observation SAR satellite images: A case of coastal flooding in Southern Thailand. In Disaster Resilience and Sustainability (pp. 265-276). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-85195-4.00021-4

- Cheng, T., Xu, Z., Hong, S., & Song, S. (2017). Flood risk zoning by using 2D hydrodynamic modeling: A case study in Jinan City. Mathematical Problems in Engineering, 2017, 1-8. https://doi.org/10.1155/2017/5659197

- Kittipongvises, S., Phetrak, A., Rattanapun, P., Brundiers, K., Buizer, J. L., & Melnick, R. (2020). AHP-GIS analysis for flood hazard assessment of the communities nearby the world heritage site on Ayutthaya Island, Thailand. International Journal of Disaster Risk Reduction, 48, 101612. https://doi.org/10.1016/j.ijdrr.2020.101612

- Panteli, M., & Mancarella, P. (2015). Influence of extreme weather and climate change on the resilience of power systems: Impacts and possible mitigation strategies. Electric Power Systems Research, 127, 259-270. https://doi.org/10.1016/j.epsr.2015.06.012

- Pradhan, B., Hagemann, U., Shafapour Tehrany, M., Prechtel, N. 2013. An easy to use ArcMap based texture analysis program for extraction of flooded areas from TerraSAR-X satellite image. Computers & Geosciences, 1-34. https://doi.org/10.1016/j.cageo.2013.10.011

- Linsley, R. K. (1976). Water-resources engineering. WW Norton & Company.

- Marchesini, I., Salvati, P., Rossi, M., Donnini, M., Sterlacchini, S., & Guzzetti, F. (2021). Data-driven flood hazard zonation of Italy. Journal of Environmental Management, 294, 112986. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2021.112986

- Mensah, A. F., & Dueñas-Osorio, L. (2016). Efficient resilience assessment framework for electric power systems affected by hurricane events. Journal of Structural Engineering, 142(8), C4015013. https://doi.org/10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0001423

- Mohamed, S. A. (2019). Application of satellite image processing and GIS-Spatial modeling for mapping urban areas prone to flash floods in Qena governorate, Egypt. Journal of African Earth Sciences, 158, 103507. https://doi.org/10.1016/j.jafrearsci.2019.05.015

- Muñoz, D. S., & García, J. L. D. (2021). GIS-based tool development for flooding impact assessment on electrical sector. Journal of Cleaner Production, 320, 128793. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.128793

- Sánchez-Muñoz, D., Domínguez-García, J. L., Martínez-Gomariz, E., Russo, B., Stevens, J., & Pardo, M. (2020). Electrical grid risk assessment against flooding in Barcelona and Bristol cities. Sustainability, 12(4), 1527. https://doi.org/10.3390/su12041527

- Singh, A., & Singh, K. K. (2017). Satellite image classification using Genetic Algorithm trained radial basis function neural network, application to the detection of flooded areas. Journal of Visual Communication and Image Representation, 42, 173-182. https://doi.org/10.1016/j.jvcir.2016.11.017

- Singh, V. P., & Eng, D. (2017). Handbook of applied hydrology. McGraw-Hill Education.

- Souto, L., Yip, J., Wu, W. Y., Austgen, B., Kutanoglu, E., Hasenbein, J., ... & Santoso, S. (2022). Power system resilience to floods: Modeling, impact assessment, and mid-term mitigation strategies. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 135, 107545. https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2021.107545

- Chow, V. T., Maidment, D. R., & Mays, L. W. (1996). Hidrología aplicada. McGraw-Hill.

Wang, Y., Chen, C., Wang, J., & Baldick, R. (2015). Research on resilience of power systems under natural disasters—A review. IEEE Transactions on Power Systems, 31(2), 1604-1613. https://ieeexplore.ieee.org/document/7105972