ارزیابی شدت اثرات زیست محیطی سونامی با استفاده از روش شی‌گرا به کمک سیستم‌های سنجش از دور در محیط GIS (مطالعه موردی: شهر Ishinomaki ژاپن)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه آموزشی مهندسی سازه و زلزله، دانشکده مهندسی عمران آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2 مرکز تحقیقات ایمنی و حفاظت شهری، دانشگاه کوبه، کوبه، ژاپن

3 دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده

سابقه و هدف: زلزله‌ها از دیرباز به عنوان بخشی جدایی ناپذیر از زندگی بشر بوده‌اند. ازآنجاکه این پدیده طبیعی باعث ایجاد خسارت و آسیب به انسان و محیط‌زیست می‌شود، تمرکز بر روی مطالعه و فهم آن بسیار مهم است. این پدیده طبیعی به عنوان یک معضل جهانی شناخته می شود ولی در آمریکا، ژاپن، ایران و یا هر کشور دیگر یکسان نیست. زلزله منطقه توهوکو که در ۱۱ مارس ۲۰۱۱ میلادی به وقوع پیوست بزرگ‌ترین زمین‌لرزه (با بزرگای Mw=9 ثبت‌شده) در تاریخ ژاپن ازنظر اندازه بزرگای زمین‌لرزه است. در عرض کمتر از یک ساعت پس از وقوع زمین‌لرزه، سونامی بزرگی به سواحل شرقی ژاپن برخورد کرد. این سونامی مساحتی در حدود 561 کیلومترمربع را تحت تأثیر قرارداد و به بیش از 400 هزار ساختمان خسارت وارد کرد. بر اساس آمار رسمی تعداد ۱۵۸۵۰ کشته، ۶۰۱۱ مجروح و ۳۲۸۷ ناپدید و تخریب یا آسیب به ۱۲۵ هزار ساختمان و تعداد ۴٫۴ میلیون ساختمان با قطع برق و ۱٫۵ میلیون ساختمان با قطع آب مواجه گردیدند و خسارات بسیار زیادی به زیرساخت‌ها و محیط‌زیست این کشور در نزدیک ساحل شرقی جزیره هنشو ژاپن وارد شد.
مواد و روش‌ها: با توجه به حجم بالای اطلاعاتی که برای مدیریت بحران بلایای طبیعی به‌خصوص در زمینه برنامه‌ریزی یکپارچه توسعه موردنیاز است، واضح است که استفاده از تفاسیر بصری نمی‌تواند پاسخگوی این حجم زیاد از محاسبات باشد. به عنوان مثال، تعداد گزارش‌های مربوط به آسیب‌های وارد به ساختمان‌ها پس از وقوع زمین‌لرزه و یا شهر آسیب‌دیده و محیط‌زیست صدمه دیده در پدیده سونامی، ممکن است بالغ‌بر هزار گزارش و یا بیشتر برسد. هر یک از این گزارش‌ها باید به‌طور جداگانه بررسی‌شده تا مشخص گردد که سازه موردبررسی چه حدی از خرابی را داشته است. در این مطالعه، بر اساس نقشه برآورد خسارت که با استفاده از پردازش داده‌ها و تصاویر ماهواره‌ای (ماهواره Geoeye-1) قبل و بعد از بحران برای این شهر تهیه گردیده است، میزان خسارات وارده به سازه‌ها نظیر ساختمان‌های ذکرشده به‌منظور آلودگی ناشی از آن‌ها در محیط‌زیست و غیر سازه‌ای نظیر فضاهای سبز را محاسبه و نتایج حاصله با داده‌های حاصل از بازدید میدانی، مقایسه گردیده است. در این مطالعه مطابق با نقشه خسارت و برآورد آسیب‌پذیری برای منطقه موردمطالعه، چندین پارامتر نظیر سازه‌ای و یا غیر سازه‌ای بودن، کاربری و شدت خرابی محیط در نظر گرفته‌شده است.
نتایج و بحث: نتایج حاصل از تحقیق نشان داد که نوع اجزای سازه، تأثیر به سزایی در میزان خرابی دارد. علاوه بر این نکته قابل‌توجه در این مطالعه آن است که به ساختمان‌هایی که در نزدیکی آب قرار داشتند، خسارات شدیدی وارد شد. در این مطالعه ساختمان جنگلداری، شیلات و کشاورزی موجود در منطقه موردبررسی در فاصله نزدیکی در خط ساحلی قرار دارند و متحمل شدیدترین نوع خرابی شده‌اند. از سوی دیگر فضاهای سبز به دلیل مقاومت کم در برابر سونامی متحمل خسارات شدیدی شده‌اند.
نتیجه‌گیری: هدف این مطالعه استفاده از یک روش مبتنی بر سنجش از راه دور می‌باشد. استفاده از این روش در مرحله پیشگیری و آمادگی مدیریت بحران قبل از وقوع بلایای طبیعی دارای دقت بالایی جهت برنامه‌ریزی سریع می‌باشد. درس-های برگرفته از نتایج حاصله به محققان و مدیران در برنامه‌ریزی و مراحل مدیریت بحران و کاهش خسارات در رخدادهای آتی بسیار سودمند خواهد بود.
کلمات کلیدی: سونامی و زلزله، مدیریت بحران، محیط‌زیست، سنجش‌ازدور، GIS

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Assessing the severity of Tsunami effects on the environment using integrated GIS and remote sensing systems (Case study: Ishinomaki, Japan)

نویسندگان [English]

  • Mohammad Reza Poursaber 1
  • Yasuo Ariki 2
  • Pedram Omidian 3
  • Mohammad Hossein Tahriri 1
1 km99Department of Structure & Earthquake, Faculty of Civil, Water & Environmental Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
2 Research Center for Urban Safety and Security, Kobe University
3 Tarbiat Modares University
چکیده [English]

Introduction: Earthquakes have long been an integral part of human life. Since this natural phenomenon causes damage to humans and the environment, it is necessary to study and understand it. This natural phenomenon is known as a global problem, but it is not the same in America, Japan, Iran or any other country. The Tohoku earthquake that occurred on March 11, 2011, is the largest earthquake (with Mw=9) in the history of Japan. Less than an hour after the earthquake, a tsunami hit the east coast of Japan. This tsunami affected an area of about 561 square kilometers and damaged more than 400,000 buildings. According to official reports, 15,850 people were killed, 6011 were injured and 3,287 were missing, 125,000 buildings were destroyed or damaged, 4.4 million buildings with a power outage, and 1.5 million buildings with water disruptions, causing huge damage to infrastructure and the country's environment has entered the eastern shore of Hashima Island, Japan
Material and methods: Considering the large amount of information needed for natural disaster management, it is clear that the use of visual interpretations cannot answer this large amount of calculations. For example, the number of reports related to damage to buildings after an earthquake or the damaged city and damaged environment in a tsunami may reach a thousand reports or more. Each of these reports should be reviewed separately to determine the degree of damage the structure under investigation had. In this study, based on the damage estimation map that was prepared using satellite data and images (Geoeye-1 satellite) before and after the crisis for this city, the amount of damage to structures such as buildings mentioned has been calculated to the pollution caused by them in the environment and non-structural areas such as Greenfield and the results have been compared with the data obtained from the field visit. In this study, according to the damage map and vulnerability estimation for the studied area, several parameters such as structural or non-structural, use, and severity of environmental damage have been considered.
Results and discussion: The results showed that the type of structural components has a significant effect on the failure. In addition to this, the remarkable point in this study is that the buildings that were located near the water were severely damaged. In this study, the existing Facilities for Agriculture, Forest, and Fishery in the investigated area are located at a close distance on the coastline and have suffered the most severe damage. On the other hand, Greenfield has suffered severe damage due to their low resistance to tsunami.
Conclusion: The purpose of this study is to use a method based on remote sensing. The use of this method in the prevention and preparedness stage of crisis management before the occurrence of natural disasters has high accuracy for quick planning. The lessons learned from the results will be very useful for researchers and managers in planning and stages of crisis management and reducing damages in future events.
Keywords: Tsunami, Earthquake, Disaster Management, Environment, Remote Sensing, GIS

کلیدواژه‌ها [English]

  • Earthquake
  • Disaster Management
  • Environment
  • Remote Sensing
  • GIS