Evaluation of Flood Risk Areas at Micro-Catchment Scale Using Analytical Hierarchy Process

Abstract

This study aims to determine the areas with flood risk in the micro-catchment where a university campus is located and to evaluate the situation by using multi-criteria decision-making method. All the spatial analyses to predict flood risk levels were carried out in the Geographical Information Systems environment. The method consists of seven variables: flow accumulation, rainfall intensity, geology, land cover/use, slope, elevation, and distance from drainage networks. Different weights were given to each variable, and these weights were calculated with the Analytical Hierarchy Process. The information covered by different variables according to their weight values was overlayered and a flood risk map was created. Consequently, Siirt University Kezer Campus has been found to be located in an area with moderate flood risk. Considering the distribution of land cover/use, the riskiest areas are areas with dense urban structure and represented with 14.02%. The areas with the least risk are forested areas, represented by 0.1%. The percentage sum of the areas with the highest and the highest flood risk in the research area is 21.62%. Additionally, it is among the results that the method is useful especially in small scale and quick response studies, and applicable especially in sub-scale planning studies.

Keywords

• Flood risk
• hydrological modelling
• analytical hierarchy process
• geographical information systems
• campus

Taşkın Risk Alanlarının Analitik Hiyerarşi Süreci Kullanılarak Mikro-Havza Ölçeğinde Değerlendirilmesi

Abstract

Bu araştırmanın amacı; bir üniversite yerleşkesinin bulunduğu mikro havzada taşkın riski taşıyan alanları belirlemek ve çok kriterli karar verme yöntemi kullanarak risk durumunu değerlendirmektir. Araştırmada, taşkın risk derecelerini tahmin etmek için yapılan tüm mekânsal analizler Coğrafi Bilgi Sistemleri ortamında gerçekleştirilmiştir. Yöntem; akış birikimi, yağış yoğunluğu, jeoloji, arazi örtüsü/kullanımı, eğim, yükseklik ve drenaj ağlarından uzaklık olmak üzere yedi değişkeni içermektedir. Yöntemdeki her bir değişkene farklı ağırlıklar verilmiş olup, bu ağırlıklar Analitik Hiyerarşi Süreci ile hesaplanmıştır. Ağırlık değerlerine göre farklı değişkenlerin kapsadığı bilgiler üstüste çakıştırılmış ve taşkın risk haritası oluşturulmuştur. Sonuçta, Siirt Üniversitesi Kezer Yerleşkesi, taşkın riskinin orta derece olduğu bölgede yer almıştır. Arazi örtüsü/kullanımı dağılımına bakıldığında en riskli alanlar, şehir yapısının yoğun olduğu bölgelerdedir ve %14.02 ile temsil edildiği görülmüştür. En risksiz alanlar ise ormanlık alanlardır ve yüzdelik dağılımda %0.1 oranındadır. Araştırma alanında en yüksek ve yüksek taşkın riski taşıyan alanların yüzdelik olarak toplamı %21.62’dir. Yöntemin, özellikle küçük ölçekli ve çabuk cevap aranan çalışmalarda oldukça kullanışlı olduğu ve alt ölçek plan çalışmalarında uygulanabilirliği de varılan sonuçlar arasındadır.

Keywords

• Taşkın riski
• hidrolojik modelleme
• analitik hiyerarşi süreci
• coğrafi bilgi sistemleri
• yerleşke

References

1. Adlyansah, A. L., Husain, L. R., ve Pachri, H. (2019). Analysis of flood hazard zones using overlay method with Figused-based scoring based on geographic information systems: Case study in Parepare City South Sulawesi Province. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science, 280(1), 012003.
2. Aydin, M. C., ve Sevgi Birincioğlu, E. (2022). Flood risk analysis using gis-based analytical hierarchy process: a case study of Bitlis Province. Applied Water Science, 12(6), 122.
3. Aydın, Ö., Öznehir, S., ve Akçalı, E. (2009). Ankara için optimal hastane yeri seçiminin Analitik Hiyerarşi Süreci ile modellenmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi İktisadi ve İdari Fakültesi Bilimler Dergisi 14(2), 69-86.
4. Bellos, V. (2012). Ways for flood hazard mapping in urbanised environments: a short literature review. Water Utility Journal, 4, 25-31.
5. Birkholz, S., Muro, M., Jeffrey, P., ve Smith, H. M. (2014). Rethinking the relationship between flood risk perception and flood management. Science of The Total Environment, 478, 12-20.
6. Chakraborty, L., Thistlethwaite, J., Scott, D., Henstra, D., Minano, A., ve Rus, H. (2022). Assessing social vulnerability and identifying spatial hotspots of flood risk to inform socially just flood management policy. Risk Analysis, n/a(n/a).
7. Dandapat, K., ve Panda, G. K. (2017). Flood vulnerability analysis and risk assessment using analytical hierarchy process. Modeling Earth Systems and Environment, 3(4), 1627-1646.
8. Ekmekcioğlu, Ö., Koc, K., ve Özger, M. (2021). District based flood risk assessment in Istanbul using fuzzy analytical hierarchy process. Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, 35(3), 617-637.

9. ESRI (2019). ArcGIS Desktop: Release 10.8. Redlands, CA: Environmental Systems Research Institute. ESRI Water Resources Team (2020). Arc Hydro Tools: Release 10.8.0.11. Redlands, CA: Environmental Systems Research Institute.
10. European Union Copernicus Land Monitoring Service. (2018). CORINE Land Use/Land Cover.
11. Hasanuzzaman, M., Adhikary, P. P., Bera, B., ve Shit, P. K. (2022). Flood vulnerability assessment using AHP and frequency ratio techniques. B. Pradhan, P. K. Shit, G. S. Bhunia, P. P. Adhikary, & H. R. Pourghasemi (Der.), Spatial modelling of flood risk and flood hazards: societal implications içinde (pp. 91-104). Cham: Springer International Publishing.
12. Ji, J., Choi, C., Yu, M., ve Yi, J. (2012). Comparison of a data-driven model and a physical model for flood forecasting. WIT Transactions on Ecology and The Environment, 159, 133-142.
13. Kazakis, N., Kougias, I., ve Patsialis, T. (2015). Assessment of flood hazard areas at a regional scale using an index-based approach and Analytical Hierarchy Process: application in Rhodope–Evros region, Greece. Science of The Total Environment, 538, 555-563.
14. Leroy, S. A. G. (2022). Natural hazards, landscapes and civilizations. J. F. Shroder (Der.), Treatise on geomorphology (Second Edition) içinde (pp. 620-634). Oxford: Academic Press.
15. Leroy, S. A. G., Warny, S., Lahijani, H., Piovano, E. L., Fanetti, D., ve Berger, A. R. (2010). The role of geosciences in the mitigation of natural disasters: five case studies. Geophysical Hazards, 115-147.
16. Mudashiru, R. B., Sabtu, N., Abustan, I., ve Balogun, W. (2021). Flood hazard mapping methods: a review. Journal of Hydrology, 603, 126846.
17. Rudari, R. (2017). Flood hazard and risk assessment. 10 Mayıs 2022 tarihinde https://www.unisdr.org/files/52828_04floodhazardandriskassessment.pdf adresinden erişildi.
18. Saaty, T. L. (1980). The analytic hierarchy process. New York: McGraw-Hill.
19. Şahin, Ş., Perçin, H., Kurum, E., Uzun, O., Bilgili, B. C., Tezcan, L., . . . Kaşko Arıcı, Y. (2013). PEYZAJ-44: İl Ölçeğinde Peyzaj Karakter Analizi ve Turizm/Rekreasyon Açısından Değerlendirilmesi. 109G074 Nolu TÜBİTAK KAMAG 1007 Programı Projesi Kesin Raporu.
20. Shimoyama, S. (2002). Basic characteristics of disasters. R. Torrence & J. Grattan (Der.), Natural disasters and cultural change içinde (pp. 19-27). London: Routledge.
21. Siirt Meteoroloji İl Müdürlüğü. (2022). 2010-2022 ortalama aylık yağış verileri.
22. Teng, J., Jakeman, A. J., Vaze, J., Croke, B. F. W., Dutta, D., ve Kim, S. (2017). Flood inundation modelling: A review of methods, recent advances and uncertainty analysis. Environmental Modelling & Software, 90, 201-216.
23. Tokgözlü, A., ve Özkan, E. (2018). Taşkın risk haritalarında AHP yönteminin uygulanması: Aksu Çayı Havzası örneği. SDÜ Fen Edebiyat Fakültesi Sosyal Bilimler Dergisi, 44, 151-176.
24. Torrence, R., ve Grattan, J. (2002). The Archaeology of disasters. R. Torrence & J. Grattan (Der.), Natural disasters and cultural change içinde (1st ed., pp. 1-19). London: Routledge.
25. Wang, Y., Hong, H., Chen, W., Li, S., Pamučar, D., Gigović, L., . . . Duan, H. (2019). A hybrid GIS multi-criteria decision-making method for flood susceptibility mapping at Shangyou, China. Remote Sensing, 11(1), 62.
26. Xu, J., Wang, Z., Shen, F., Ouyang, C., ve Tu, Y. (2016). Natural disasters and social conflict: A systematic literature review. International Journal of Disaster Risk Reduction, 17, 38-48.