ارزیابی خطر زلزله بهروش همپوشانی حسابیـ وزنی برحسب شاخص پتانسیل زلزله (EPI)، جنوبغرب ایران | ||
| نشریه سنجش از دور و GIS ایران | ||
| دوره 17، شماره 1 - شماره پیاپی 65، 1404، صفحه 23-40 اصل مقاله (3.71 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.48308/gisj.2023.229646.1133 | ||
| نویسندگان | ||
| ساسان معتقد* 1؛ امین نخلیان1؛ لطف الله عمادعلی1؛ نصرالله افتخاری2؛ حشمت الله محمودیان3 | ||
| 1گروه عمران، دانشکدة فنیـ مهندسی، دانشگاه صنعتی خاتمالانبیاء بهبهان، بهبهان، ایران | ||
| 2دانشکدة صنعتومعدن چرام، دانشگاه یاسوج، چرام، ایران | ||
| 3مرکز پایش، ارزیابی و پیشبینی بحرانهای ناشی از بلایای طبیعی، دانشگاه صنعتی خاتمالانبیاء بهبهان، بهبهان، ایران | ||
| چکیده | ||
| مقدمه: در روش همپوشانی حسابیـ وزنی برحسب شاخص پتانسیل زلزله (EPI) برای ارزیابی خطر لرزهای هر منطقه، دادههای تاریخی زلزله، توزیع زمین مکانی و بزرگای زمینلرزههای گذشته، زمینساخت فعال (نوع و طول گسل)، تراکم گسل در واحد سطح، فاصلۀ مکان تا گسل فعال، فاصله تا کانون زلزله، شیب و تغییرات توپوگرافی باید در نظر گرفته شود و لایههای مربوط با استفاده از GIS ایجاد شوند. این روش غیرارگودیک مشکلات روابط کاهندگی و بیان ورودیها و خروجیهای تحلیل خطر را حل میکند و در تهیۀ نقشۀ خطر زلزلۀ مناطق وسیع جغرافیایی با پیشینۀ لرزهخیزی غنی، دقت بسیار مناسبی دارد. در این مطالعه، خطر زلزله در منطقۀ جنوبغرب ایران، در مربعی بهضلع 400 کیلومتر و با مرکزیت شهر بهبهان (طول °E2417/50 و عرض ° N5985/30) بهروش همپوشانی حسابیـ وزنی، برحسب شاخص پتانسیل زلزله ارزیابی شده است. روششناسی: روش همپوشانی حسابیـوزنی برمبنای برهمنهی اطلاعات رتبهبندیشدۀ مکانی، زمینشناسی و لرزهشناسی منطقه با وزنهای از قبل تعیینشده قرار دارد. شاخص پتانسیل زلزله با استفاده از رابطۀ زیر محاسبه میشود: (1) در این معادله، EPI شاخص پتانسیل زلزله، DEM مدل رقومی ارتفاعی، Slope زاویۀ شیب برحسب درجه، Den_F چگالی گسلهای فعال، Den_Ev تراکم کانونهای زلزله، ML بزرگی زلزله، Dis_F فاصله تا گسل فعال، Dis_epi_ev فاصله تا کانون زلزله و i و j مختصات سلول (طول و عرض جغرافیایی) هستند. شناسایی مناطق دارای پتانسیل لرزهخیزی و ارزیابی خطرهای لرزهای نیازمند در نظر گرفتن سهم تمامی پارامترها و ترکیب آنها، مطابق با اهمیت نسبی آنهاست. پساز تهیۀ نقشههای لازم، با توجه به لرزهخیزی منطقه (توزیع کانونهای زلزله، منابع لرزهزا و گسلهای فعال)، ویژگیهای زمینساختی (سن لایه، زمینساخت)، توپوگرافی منطقه (مدل رقومی ارتفاعی) و شیب، EPI، تعیین میشود. منطقۀ مورد مطالعه (مربعی بهابعاد 400 کیلومتر و با مرکزیت بهبهان) از شیب تند شمالشرق با ارتفاع 4418، به شیب ملایم جنوبغرب (محدودۀ خلیج فارس) بهارتفاع 125- میرسد. نتایج و بحث: روش همپوشانی حسابیـ وزنی برحسب شاخص پتانسیل زلزله (EPI) در جنوبغرب ایران انجام و نتایج بهصورت نقشه و جدول ارائه شد. براساس نتایج، بخشهایی از شهرهای شرقی و شمالی استان خوزستان و شهرهای جنوبغرب استان چهارمحال بختیاری، کهگیلویه و بویراحمد و اصفهان و شهرهای شمالی استان بوشهر در مناطق EPI بالا و شهرهای گچساران، بهبهان، امیدیه، بهمئی، رامهرمز، باغ ملک، هفتگل، گتوند، اردل، کوهرنگ، فارسان و کبار در منطقۀ خطر بالا قرار میگیرند. در منطقۀ مورد مطالعه، شاخص پتانسیل زلزله در محدودۀ 55/1تا 75/6 متغیر است. میانگین برآوردشدۀ مقدار EPI برابر با 415/4 و انحراف معیار برابر با 94/1 است. این مقادیر نشاندهندۀ تغییرات نسبتاً زیاد لرزهخیزی متوسط در منطقه است. همچنین جدول مقادیر EPI درمورد تمامی شهرهای استان خوزستان تخمین زده شد و شاخص پتانسیل زلزلۀ هر شهرستان، براساس EPI، با شاخص لرزهخیزی استاندارد آییننامۀ 2800 مقایسه شد. نتایج مقایسه در اغلب شهرها همخوانی دارد و بیشتر بودن خطر بیانشده ازطریق استاندارد 2800 در موارد اختلافی بیان میکند که مقادیر استاندارد در جهت اطمینان قرار دارد. نتیجهگیری: روش همپوشانی حسابیـ وزنی، برحسب شاخص پتانسیل زلزله (EPI)، روش جهانی جدیدی است که میتوان آن را در ارزیابی خطر زلزله بهروش غیرارگودیک به کار برد. براساس نتایج این روش، مقادیر ویرایش 4 استاندارد 2800 کفایت لازم برای طرح لرزهای ساختمانها را دارد. | ||
| کلیدواژهها | ||
| سامانۀ اطلاعات مکانی (GIS)؛ تحلیل خطر غیرارگودیک زلزله؛ مدل رقومی ارتفاعی (DEM) | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Seismic Hazard Assessment Using Arithmetic-Weighted Overlay Method Based on Earthquake Potential Index (EPI), Southwest of Iran | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Sasan Motaghed1؛ Amin Nakhlian1؛ Lotfolla Emadali1؛ Nasrolla Eftekhari2؛ Heshmatalla Mahmoudian3 | ||
| 1Dep. of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Behbahan Khatam Al Anbia University of Technology, Behbahan, Iran | ||
| 2Faculty of Technology and Mining, Yasouj University, Choram, Iran | ||
| 3Center of Monitoring Assessment and Prediction of Natural Disasters (MAP), Behbahan Khatam Al Anbia University of Technology, Behbahan, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Introduction: In the arithmetic-weighted overlay method based on the earthquake potential index (EPI) to evaluate the seismic hazard of each region, historical earthquake data, spatial distribution and magnitude of past earthquakes, active tectonics (fault type and length), Fault density per earth surface, distance to active fault, distance to earthquake epicenters, slope, and topographical changes should be considered and corresponding layers are be created using GIS. This non-ergodic method solves the problems of attenuation relations and expression of inputs and outputs of hazard. Especially the method is very useful in preparing seismic hazard maps of large geographical areas with a rich history of seismic events. in This paper, the seismic hazard analysis for the southwestern region of Iran was conducted within a 400 km square centered on Behbahan city (located at longitude 50.2417° and latitude 30. 5985 ° N) using the arithmetic-weighted overlay method based on EPI . Methodology: The arithmetic-weight overlay method is based on the superposition of ranked spatial, geological and seismological information of the region with pre-determined weights. Earthquake potential index (EPI) is calculated using the following equation: (1) whrer, EPI is earthquake potential index, DEM is digital elevation model, Slope denotes the slope angle in degrees, Den_F is density of active faults, Den_Ev is density of earthquake foci, ML is earthquake magnitude, Dis_F is distance to active fault, Dis_epi_ev is distance to the epicenter of the earthquake, and i, j are the coordinates of the cell (longitude and latitude). Identifying areas with seismic potential and assessing seismic hazard requires considering the contribution of all parameters and their combination according to their relative importance. After preparing the necessary maps, according to the seismicity of the region (distribution of earthquake foci, seismic sources and active faults), tectonic features (layer age, tectonics), topography of the region (digital elevation model) and slope, EPI is determined. The studied area (a square measuring 400 km centered in Behbahan) ranges from a steep northeast slope with an altitude of 4418 meters to a gentle southwest slope (Persian Gulf area) with an altitude of -125 meters. Results and Discussion: Arithmetic-weighted overlay method was performed according to the earthquake potential index (EPI) in southwest Iran and the results were presented in the form of maps and tables. According to the results, parts of the eastern and northern cities of Khuzestan province and the southwestern cities of Chahar Mahal Bakhtiari, Kohgiluyeh Boyer Ahmad and Isfahan and the northern cities of Bushehr province are located in high EPI areas. The cities of Gachsaran, Behbahan, Omidiyeh, Behmai, Ramhormoz, Bagh Malek, Haftgol, Getund, Ardal, Kohrang, Farsan and Kabar are in the high risk area. In the studied area, the EPI ranges from 1.55 to 6.75. The estimated average value of EPI is 4.415 and the standard deviation is 1.94. These values indicate relatively large changes in the average seismicity in the region. The EPI values were estimated for all the cities of Khuzestan province and the EPIs were compared with the seismicity values of standard no. 2800. The results of the comparison are the concordance of the results in most cities and the greater seismic hazard by the 2800 standard in the cases of differences, which shows the reliability of the standard no. 2800 values. Conclusion: Arithmetic-weighted overlay method according to the earthquake potential index (EPI), is a new global method that can be used to assess non-ergodic seismic hazard. Based on the EPI results, the values of the 4th edition of the 2800 standard are sufficient for the seismic design of buildings. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Geographic information system (GIS), Non-ergodic seismic hazard analysis, Digital elevation model (DEM) | ||
| مراجع | ||
|
Ahmad, R.A., Singh, R.P. & Adris, A., 2017, Seismic Hazard Assessment of Syria Using Seismicity, DEM, Slope, Active Faults and GIS, Remote Sensing Applications: Society and Environment, 6, https://doi.org/10.1016/ j.rsase.2017.04.003. Ahmed, T., Rehman, K., Shafique, M. & Ali, W., 2023, GIS-Based Earthquake Potential Analysis in Northwest Himalayan, Pakistan, Environmental Earth Sciences, 82(4), P. 113, https://doi.org/10.1007/s12665-023-10798-2. Amini Tareh, M., Alesheikh, A.A. & Poorazizi, M.E., 2012, Designing and Developing a Standards-Based Interoperable Framework for Integrating Geoprocessing Services (Case Study: Landslide Susceptibility Mapping), Iranian Remote Sensing & GIS, 4(3). Barjasteh, A., 2021, Seismotectonics of Saydoon Dam Sites in the Izeh Fault Zone, SW of Iran, Advance Researches in Civil Engineering, 3(1), 61-69, https://doi.org/ 10.30469/arce.2021.130148. Ehsani, J. & Arian, M., 2015, Quantitative Analysis of Relative Tectonic Activity in the Jarahi-Hendijan Basin Area, Zagros, Iran, Geosciences Journal, 19(4), PP. 751-765, https://doi.org/10.1007/s12303-015-0016-3. Farzipour-Saein, A., Nilfouroushan, F. & Koyi, H., 2013, The Effect of Basement Step/Topography on the Geometry of the Zagros Fold and Thrust Belt (SW Iran): An Analog Modeling Approach, International Journal of Earth Sciences, 102(8), PP. 2117-2135, https://doi.org/ 10.1007/s00531-013-0921-5. Ghahremani, N., Khashei A. & Dakhili, R., 2012, Evolution AHP, LNRF and FAHP Methods to Landslide Hazard Zoning (Case Study: Alangdareh Basin), Iranian Remote Sensing & GIS, 4(1). Giardini, D., Danciu, L., Erdik, M., Şeşetyan, K., Demircioğlu Tümsa, M.B., Akkar, S., ... & Zare, M., 2018, Seismic Hazard Map of the Middle East, Bulletin of Earthquake Engineering, 16(8), PP. 3567-3570, https://doi.org/10.1007/s10518-018-0347-3. Hessami, K., Jamali, F. & Tabassi, H., 2003, Major Active Faults of Iran, Scale 1: 2,500,000, International Institute of Earthquake Engineering and Seismology. Jafari, M., Nazarpour, A., Charchi, A. & Salehi, R., 2021, Utilization of Analytical Hierarchy Process (AHP) Method in Identifying Seismic Risk, Case Study: Khuzestan Province, Advanced Applied Geology, 11(4), PP. 925-941, https://doi.org/ 10.22055/aag.2021.35063.2165. Jena, R., Pradhan, B., Beydoun, G., Al-Amri, A. & Sofyan, H., 2020, Seismic Hazard and Risk Assessment: A Review of State-of-the-Art Traditional and GIS Models, Arabian Journal of Geosciences, 13(2), PP. 1-21, https://doi.org/10.1007/s12517-019-5012-x.
Karimzadeh, S., Miyajima, M., Hassanzadeh, R., Amiraslanzadeh, R. & Kamel, B., 2014, A GIS-Based Seismic Hazard, Building Vulnerability and Human Loss Assessment for the Earthquake Scenario in Tabriz, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 66, PP. 263-280, https://doi.org/10.1016/ j.soildyn.2014.06.026. Khodaverdian, A., Zafarani, H. & Rahimian, M., 2016, Using a Physics-Based Earthquake Simulator to Evaluate Seismic Hazard in NW Iran, Geophysical Journal International, 206(1), PP. 379-394, https://doi.org/10.1093/ gji/ggw157. Matkan, A.A., Mansouri, B., Mirbagheri, B. & Karbalaei, F., 2016, Detection of earthquake Damaged Buildings in Satellite Images Using Texture Analysis and Very High Resolution (VHR) A Case Study of the 2010 Earthquake in Port-au-Prince, Iranian Journal of Remote Sensing & GIS, 7(3), PP. 17-32. Moradi Tayebi, F., Motaghed, S. & Dastanian, R., 2020, Evaluation Chaotic Behavior and Time Series Prediction of Tehran Earthquakes, MCEJ, 20(3), PP. 147-160, http://mcej.modares.ac.ir/article-16-15687-fa.html. Motaghed, S., Yazdani, A., Nicknam, A. & Khanzadi, M., 2018, Sobol Sensitivity Generalization for Engineering and Science Applications, Journal of Modeling in Engineering, 16(54), PP. 217-226, https://doi:10.22075/jme.2017.12259.1221. Motaghed, S., Khazaee, M., Eftekhari, N. & Mohammadi, M., 2023a, A Non-Extensive Approach to Probabilistic Seismic Hazard Analysis, Natural Hazards and Earth System Sciences, 23(3), PP. 1117-1124, https:// doi.org/10.5194/nhess-23-1117-2023. Motaghed, S., Eftekhari, N., Khazaee, M. & Yousefi Dadras, E., 2023b, Selection and Ranking the Ground Motion Prediction Equations for Tehran Region, Journal of Structural and Construction Engineering, 10(11), PP. 48-62, https://doi:10.22065/jsce. 2023.393094.3088. Mousavi-Bafrouei, S.H. & Mahani, A.B., 2020, A Comprehensive Earthquake Catalogue for the Iranian Plateau, (400 BC to December 31, 2018, Journal of Seismology, 24(3), PP. 709-724, https://doi.org/10.1007/ s10950-020-09923-6. Mousavi, S.S., Samani, B. & Monshedi Mahadori, M., 2020, Seismic Hazard Analysis for Izeh City, Khouzestan Province, Journal of Tectonics, 3(12), PP. 58-71, DOI: 10.22077/jt.2020.1560. Reyes, C. & Wiemer, S., 2019, ZMAP7, A Refreshed Software Package to Analyze Seismicity, Geophysical Research Abstracts, 21. Sadin, H., Mirzaali, M. & Kosari Safa, M., 2017, Analysis of Earthquake Risks and Damages in Rural Areas Using AHP and GIS Techniques (Case Study: Rural Abarshiveh Damavand), Emergency Management, 6(1), PP. 93-104, https:// doi.org/20.1001.1.23453915.1396.6.1.7.9. Seber, D., Sandvol, E., Sandvol, C., Brindisi, C. & Barazangi, M., 2001, Crustal Model for the Middle East and North Africa Region: Implications for the Isostatic Compensation Mechanism, Geophysical Journal International, 147(3), PP. 630-638, https:// doi.org/10.1046/j.0956-540x.2001.01572.x. Talebi, M., Zare, M., Farsangi, E.N., Soghrat, M.R., Maleki, V. & Esmaeili, S., 2021, Development of Risk-Targeted Seismic Hazard Maps for the Iranian Plateau, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 141, P. 106506. USGS (The United States Geological Survey): “Search Earthquake Catalog”, 2022, http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/search, last access: February, 2022. Wells, D.L. & Coppersmith, K.J., 1994, New Empirical Relationships among Magnitude, Rupture Length, Rupture Width, Rupture Area, and Surface Displacement, Bulletin of the Seismological Society of America, 84(4), PP. 974-1002, https://doi.org/10.1785/BSSA0840040974. Wiemer, S., 2001, A Software Package to Analyze Seismicity: ZMAP, Seismological Research Letters, 72(3), PP. 373-382. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 3,191 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,473 |
||