Quantitative analysis of the effect of physiographic factors on flood occurrence with analytic hierarchy process (AHP)

Öz

In this study, a comprehensive methodology was applied by integrating Analytic Hierarchy Process (AHP), one of the Multi-Criteria Decision Making (MCDM) methods, and Geographic Information Systems (GIS) to determine the spatial distribution of flood vulnerability in the Gediz Basin. Slope, elevation, aspect, geology, soil, land use and precipitation data, which are the main factors affecting flood events, were subjected to pairwise comparisons by AHS method and the relative weights of each factor on flood vulnerability were determined. In line with these weights, raster-based data layers were combined in GIS environment and thematic maps representing flood vulnerability levels in different regions of the Gediz Basin were produced. In the second stage of the study, an intensity analysis was conducted using historical flood/inundation records provided by AFAD between 1940 and 2023, and the results obtained were evaluated comparatively with the results of the vulnerability analysis and it was seen that the spatial coherence was high. Especially in regions such as Manisa center, Ahmetli, Turgutlu, Salihli, Saruhanlı, Alaşehir, Çiğli and Menemen, both past flood events are concentrated and flood susceptibility is high.

Anahtar Kelimeler

• Flood
• Vulnerability
• MCDM
• AHP
• GIS

Fizyografik faktörlerin sel oluşumuna etkisinin analitik hiyerarşi süreci (AHS) ile kantitatif analizi

Öz

Bu çalışmada, Gediz Havzası’nda sel duyarlılığının mekânsal dağılımını belirlemek amacıyla, Çok Kriterli Karar Verme (ÇKKV) yöntemlerinden biri olan Analitik Hiyerarşi Süreci (AHS) ve Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) entegre edilerek kapsamlı bir metodoloji uygulanmıştır. Sel olaylarını etkileyen başlıca faktörler olan eğim, yükselti, bakı, jeoloji, toprak, arazi kullanımı ve yağış verileri AHS yöntemi ile ikili karşılaştırmalara tabi tutulmuş ve her bir faktörün sel duyarlılığı üzerindeki göreceli ağırlıkları belirlenmiştir. Bu ağırlıklar doğrultusunda raster tabanlı veri katmanları CBS ortamında birleştirilerek, Gediz Havzası’nın farklı bölgelerinde sel duyarlılık derecelerini temsil eden tematik haritalar üretilmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında, AFAD tarafından sağlanan 1940–2023 yılları arasındaki tarihsel sel/su baskını kayıtları kullanılarak yoğunluk analizi yapılmış ve elde edilen sonuçlar ile duyarlılık analiz sonuçları karşılaştırmalı olarak değerlendirilerek mekânsal tutarlılığın yüksek olduğu görülmüştür. Özellikle Manisa merkez, Ahmetli, Turgutlu, Salihli, Saruhanlı, Alaşehir, Çiğli ve Menemen gibi bölgelerde hem geçmiş sel olaylarının yoğunlaştığı hem de sel duyarlılığının yüksek olduğu tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Sel
• Duyarlılık
• ÇKKV
• AHS
• CBS

Kaynakça

1. Adger, W. N. (2006). Vulnerability. Global Environmental Change, 16(3), 268-281.
2. AFAD. (2014). Açıklamalı Afet Yönetimi Terimleri Sözlüğü. TC Başbakanlık Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı Deprem Dairesi Başkanlığı, Ankara.
3. ASF. (2023). Alaska Satellite Facility. (2023). ALOS PALSAR Radiometric Terrain Corrected (RTC) 12.5m Digital Elevation Model (DEM) [Data set]. ASF DAAC. https://asf.alaska.edu.
4. Atalay, İ. (2006). Toprak Oluşumu Sınıflandırılması ve Coğrafyası.
5. Bailey, T. C., & Gatrell, A. C. (1995). Interactive Spatial Data Analysis (C. 413). Longman Scientific & Technical Essex.
6. Başarlar, F. F., & Ekinci, H. (2019). Bayramiç-Çan Arası Farklı Jeolojik ve Jeomorfolojik Araziler Üzerinde Oluşmuş Toprakların Profil Özellikleri ve Sınıflandırılması. ÇOMÜ Ziraat Fakültesi Dergisi, 7(1), 69-80.
7. Blaikie, P., Cannon, T., Davis, I., & Wisner, B. (2014). At risk: Natural hazards, people’s vulnerability and disasters. Routledge.
8. Bozkurt Çiftçi, N., & Bozkurt, E. (2008). Folding of the Gediz Graben Fill, SW Turkey: Extensional and/or Contractional Origin?

9. Geodinamica Acta, 21(3), 145-167. https://doi.org/10.3166/ga.21.145-167
10. Bozkurt, E., & Sözbilir, H. (2004). Tectonic evolution of the Gediz Graben: Field evidence for an episodic, two-stage extension in western Turkey. Geological Magazine, 141(1), 63-79.
11. Chen, Y.-R., Yeh, C.-H., & Yu, B. (2011). Integrated application of the analytic hierarchy process and the geographic information system for flood risk assessment and flood plain management in Taiwan. Natural Hazards, 59(3), 1261-1276. https://doi.org/10.1007s11069.011.9831-7
12. Coppola, D. (2006). Introduction to international disaster management. Elsevier.
13. Dalbudak, E., & Rençber, Ö. F. (2022). Çok kriterli karar verme yöntemleri üzerine literatür incelemesi. Gaziantep Üniversitesi İktisadi ve İdari Bilimler Fakültesi Dergisi, 4(1), 1-17.
14. Dölek, İ. (2013). Muş’ta Yaşanan Sel ve Taşkınlara Neden Olan Doğal Faktörlerin Analizi. Marmara Coğrafya Dergisi, 28, 408-422.
15. Dölek, İ. (2015). Sungu Beldesi ve Yakın Çevresinde (MUŞ) Sel ve Taşkına Duyarlı Alanların Belirlenmesi. Marmara Coğrafya Dergisi, 31, 258-280.
16. Dölek, İ., & Avcı, V. (2017). Muş İlinin Sel ve Taşkın Duyarlılık Haritalarının Oluşturulması. Fırat Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi , 27(2), 1-16.
17. Dursun, Y. (2022). Coğrafi Bilgi Sistemi ile Taşkın Risk Analizi: Osmaneli/bilecik Örneği [Master’s Thesis, Konya Teknik Üniversitesi]. https://gcris.ktun.edu.tr/handle/20.500.13091/2272
18. Eroğlu, İ., & Bozyiğit, R. (2012). Yunt Dağı ve Çevresinin Jeomorfolojik Özelliklerine Tektonik-Volkanik Unsurların Etkileri. Marmara Coğrafya Dergisi, 25, 32-59.
19. Ertan, A., Özelkan, E., & Karaman, M. (2021). Analitik Hiyerarşi Süreci Kullanılarak Coğrafi Bilgi Sistemleri Ortamında Sel ve Taşkın Alanlarının Belirlenmesi: ÇanakkaleKaramenderes Havzası Örneği. Journal of Research in Atmospheric Science, 3(2).
20. Fidan, D., & Ulvi, A. (2022). Coğrafi Bilgi Sistemleri ve Çok Kriterli Karar Verme Yöntemleri ile Alternatif Havalimanı Konumlarının Belirlenmesi; Ankara Örneği. Türkiye Coğrafi Bilgi Sistemleri Dergisi, 4(2), 87-96.
21. Göztepe, S., & Bahadır, M. (2024). Hatip Çayı Havzası’nda (Ankara) taşkınların coğrafi analizi ve taşkın duyarlılığı. Kesit Akademi, 8(33), 143-169.
22. Gündoğdu, V., & Kocataş, A. (2006). Gediz Nehir Havzası Yönetim Planı Oluşturulmasına Yönelik Bir Yaklaşım. Ege Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 23(3), 371-378.
23. Güneş, B., & Kömüşcü, A. (2025). Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) Tabanlı AHS yöntemi ile Erzincan-Sivas Karayolu ve Çevresinin Heyelan Duyarlılık Analizi. Doğal Afetler ve Çevre, 11(1).
24. Güney, Y., & Turoglu, H. (2020). Selendi çayı havzası’nda iklim özelliklerindeki eğilimler ve erozyona etkileri. Jeomorfolojik Araştırmalar Dergisi, 4, 15-31.
25. Günseli, İ. G. (2019). Determination of Flood Risk Areas and Mitigation Strategies: A Case Study of the Menemen Plain, İzmir [Master’s Thesis]. Izmir Institute of Technology (Turkey).
26. Hoque, M. A.-A., Tasfia, S., Ahmed, N., & Pradhan, B. (2019). Assessing Spatial Flood Vulnerability at Kalapara Upazila in Bangladesh Using an Analytic Hierarchy Process. Sensors, 19(6), 1302.
27. Hoşgören, M. Y. (2010). Jeomorfoloji’nin ana çizgileri I. Çantay kitabevi.
28. Hwang, C.-L., & Yoon, K. (1981). Methods for Multiple Attribute Decision Making. İçinde M. Beckmann & H. P. Künzi (Eds.), Multiple Attribute Decision Making (C. 186, ss. 58-191). Springer Berlin Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-48318-9_3
29. Kadıoğlu, M. (2012). Türkiye’de İklim Değişikliği Risk Yönetimi, Birinci Baskı, Türkiye’nin İklim Değişikliği II. Ulusal Bildiriminin Hazırlanması Projesi Yayını, Ankara, 2, 219-257.
30. Karabulut, M., Küçükönder, M., & Topuz, M. (2013). Alata (Erdemli) Deresi’nin Jeomorfometrik Analizi. Coğrafyacılar Derneği Yıllık Kongresi Bildiriler Kitabı, 450-459.
31. Kazakis, N., Kougias, I., & Patsialis, T. (2015). Assessment of Flood Hazard Areas at A Regional Scale Using an İndex-Based Approach and Analytical Hierarchy Process: Application in Rhodope–Evros Region, Greece. Science of the Total Environment, 538, 555-563.
32. Kim, J., & Scott, C. D. (2012). Robust Kernel Density Estimation. The Journal of Machine Learning Research, 13(1), 2529-2565.
33. Köysüren. (2024). Harput Platosunun Güneydoğusunda (Elazığ) Arazi Kullanımının Sel, Taşkın ve Erozyon ile İlişkisi [Yüksek Lisans Tezi]. Ondokuz Mayıs Üniversitesi.
34. Kundzewicz, Z. W., & Kaczmarek, Z. (2000). Coping with Hydrological Extremes. Water International, 25(1), 66-75. https://doi.org/10.1080/025.080.60008686798
35. Kuşcu, İ., & Ozdemir, H. (2025). Flood Susceptibility Analysis of Settlement Basins on a Provincial Scale Using İnventory Flood Data. Environmental Earth Sciences, 84(1), 15. https://doi.org/10.1007/s12665.024.11988-2
36. Levine, N. (2004). CrimeStat III: A Spatial Statistics Program for the Analysis of Crime Incident Locations (version 3.0). Houston (TX): Ned Levine & Associates/Washington, DC: National Institute of Justice.
37. Malczewski, J. (1999). GIS and Multicriteria Decision Analysis. John wiley & sons.
38. Malczewski, J. (2006). GIS‐based multicriteria decision analysis: A survey of the literature. International Journal of Geographical Information
39. Science, 20(7), 703-726. https://doi.org/10.1080/136.588.10600661508
40. Merz, B., Kreibich, H., Schwarze, R., & Thieken, A. (2010). Assessment of Economic Flood Damage. Natural Hazards and Earth System Sciences, 10(8), 1697-1724.
41. Myers, J. H., & Alpert, M. I. (1968). Determinant Buying Attitudes: Meaning and Measurement. Journal of Marketing, 32(4_part_1), 13-20. https://doi.org/10.1177/002.224.296803200404
42. Ocak, F. (2023). Ladik Gölü Havzası’nda (Samsun) akıllı doğal afet yönetimi. Unpublished Doctoral Thesis. Ondokuz Mayıs University Graduate Education Institute, Department of Geography, 808247.
43. Ocak, F., & Bahadır, M. (2020). Örnek Taşkın Risk Modeli Oluşturulması ve Ünye Şehrindeki Derelere Ait Taşkın Risk Analizleri. Journal of Academic Social Science Studies, 13(80).
44. Ocak, F., & Bahadır, M. (2024). CBS Teknikleri Kullanılarak Deprem Duyarlılık Analizi için Analitik Hiyerarşi Prosesi: Samsun Ladik Gölü Havzası Örneği, Türkiye. Kesit Akademi, 8(33), 322-348.
45. Ogato, G. S., Bantider, A., Abebe, K., & Geneletti, D. (2020). Geographic Information System (GIS)-Based Multicriteria Analysis of Flooding Hazard and Risk in Ambo Town and Its Watershed, West Shoa Zone, Oromia Regional State, Ethiopia. Journal of Hydrology: Regional Studies, 27, 100659.
46. Opperman, J. J., Galloway, G. E., Fargione, J., Mount, J. F., Richter, B. D., & Secchi, S. (2009). Sustainable Floodplains Through Large-Scale Reconnection to Rivers. Science, 326(5959), 1487-1488. https://doi.org/10.1126/science.1178256
47. Özcan, O. (2017). Taşkın Tespitinin Farklı Yöntemlerle Değerlendirilmesi: Ayamama Deresi Örneği. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 3(1), 9-27.
48. Özkan, S. P., & Tarhan, C. (2016). Detection of Flood Hazard in Urban Areas Using GIS: Izmir Case. Procedia Technology, 22, 373-381.
49. Özşahin, E., & Kaymaz, Ç. K. (2013). Camili (Macahel) Biyosfer Rezerv Alanının (Artvin, KD Türkiye) Heyelan Duyarlılık Analizi. Electronic Turkish Studies, 8(3).
50. Pappenberger, F., Beven, K. J., Hunter, N. M., Bates, P. D., Gouweleeuw, B. T., Thielen, J., & De Roo, A. P. J. (2005). Cascading Model Uncertainty From Medium Range Weather Forecasts (10 days) Through a Rainfall-Runoff Model to Flood Inundation Predictions Within the European Flood Forecasting System (EFFS). Hydrology and Earth System Sciences, 9(4), 381-393.
51. Petouonchi, A. G. (2020). Sayısal Arazi Modeline Dayalı Hidrolojik Analizler ile Sel Riski Haritaları Oluşturma: Kamerun Douala Uygulaması [Master’s Thesis]. Konya Teknik Üniversitesi.
52. Rahmati, O., Zeinivand, H., & Besharat, M. (2016). Flood Hazard Zoning in Yasooj Region, Iran, Using GIS and Multi-Criteria Decision Analysis. Geomatics, Natural Hazards and Risk, 7(3), 1000-1017. https://doi.org/10.1080/19475.705.2015.1045043
53. Roy, B. (1996). Multicriteria Methodology for Decision Aaiding (C. 12). Springer Science & Business Media. Saaty. (1977). A Theory of Analytical Hierarchies Applied to Political Candidacy. Behavioral Science, 22(4), 237-245. https://doi.org/10.1002/bs.383.022.0402
54. Saaty, T. L. (1980). The Analytic Hierarchy Process (AHP). The Journal of the Operational Research Society, 41(11), 1073-1076.
55. Saaty, T. L. (2008). Decision Making with the Analytic Hierarchy Process. International Journal of Services Sciences, 1(1), 83. https://doi.org/10.1504/IJSSCI.2008.017590
56. Sarıgül, O., & Turoğlu, H. (2020). Kahramanmaraş Şehri Sel ve Taşkınlarının Coğrafi Analizi ve Öngörüler. Coğrafya Dergisi, 40, 275-293.
57. Saroglu, F. (1992). The East Anatolian Fault Zone of Turkey. Ann. Tectonicae, 99-125.
58. Schneiderbauer, S., & Ehrlich, D. (2004). Risk, Hazard and People’s Vulnerability to Natural Hazards. A review of definitions, concepts and data. European Commission Joint Research Centre. EUR, 21410, 40.
59. Silverman, B. W. (2018). Density Estimation for Statistics and Data Analysis. Routledge.
60. Smith, K., & Ward, R. (1998). Floods: Physical Processes and Human Impacts. https://www.cabidigitallibrary.org/doi/full/10.5555/199.819.08635
61. Sunkar, M., & Tonbul, S. (2010). İluh Deresi Havzası’na (Batman) Yönelik Sel ve Taşkın Riski Analizleri. Nature Sciences, 5(4), 255-273.
62. Taş, M. A., & Yanik, M. E. (2022). Analitik Hiyerarşi Süreci (Ahs) Metodu İle Behzat Deresi (Tokat) Havzası Taşkın Risk Analizi. Erzincan Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 15(2), 185-199. https://doi.org/10.46790/erzisosbil.1221464
63. Tate, E., Rahman, M. A., Emrich, C. T., & Sampson, C. C. (2021). Flood Exposure and Social Vulnerability in the United States. Natural Hazards, 106(1), 435-457. https://doi.org/10.1007/s11069.020.04470-2
64. Tokgözlü, A., & Özkan, E. (2018). Taşkın Risk Haritalarında AHP Yönteminin Uygulanması: Aksu Çayı Havzası örneği. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen-Edebiyat Fakültesi Sosyal Bilimler Dergisi, 44, 151-176.
65. Türkeş, M. (2011). Akhisar ve Manisa yörelerinin yağış ve kuraklık indisi dizilerindeki değişimlerin hidroklimatolojik ve zaman dizisi çözümlemesi ve sonuçların çölleşme açısından coğrafi bireşimi. Coğrafi Bilimler Dergisi, 9(1), 79-99.
66. UNISDR (Ed.). (2004). Living with Risk: A Global Review of Disaster Reduction Initiatives (2004. bs). United Nations.
67. UNISDR. (2011). Global Assessment Report on Disaster Risk Reduction 2011. https://www.preventionweb.net/english/hyogo/gar/2011/en/home/index.html
68. UNISDR. (2016). (United Nations International Strategy for Disaster Reduction), Terminology on Disaster Risk Reduction.
69. Ünal, A., Çamcı, K. G., & Tonyaloğlu, E. E. (2022). Çok Kriterli Karar Analizi ile Doğal Afetlerde Haritalama: Aydın İli Sel-Taşkın Riski Örneği. Ulisa: Uluslararası Çalışmalar Dergisi, 6(2), 136-150.
70. Wand, M. P., & Jones, M. C. (1994). Kernel smoothing. CRC press. https://www.google.com/books?hl=tr&lr
71. White, I., Kingston, R., & Barker, A. (2010). Participatory Geographic İnformation Systems and Public Engagement Within Flood Risk Management. Journal of Flood Risk Management, 3(4), 337-346. https://doi.org/10.1111/j.1753-318X.2010.01083.x
72. Yaralıoğlu, K. (2016). Performans Değerlendirmede Analitik Hiyerarşi Proses. Dokuz Eylül Üniversitesi İktisadi İdari Bilimler Fakültesi Dergisi, 16(1), Article 1.
73. Yoon, K. P., & Hwang, C.-L. (1995). Multiple Attribute Decision Making: An İntroduction. Sage publications. https://www.google.com/books?hl=tr&lr
74. Yurddaş, K. (2022). Analitik Hiyerarşi Süreci (AHP) İle Kurşunlu Çayı Havzası’nda Taşkın Risk Analizi (ss. 9-31).
75. Zeleny, M. (1982). Multiple Criteria Decision Making, McGraw-Hill, Company. London.