Flood Risk Zoning in Urban Areas Using RS, GIS, and Network Analysis Techniques (Case Study: Mashhad City)

Document Type : Original Article

Authors
Bahadur Pasandideh Talemi 1
Masoumeh Hafez Rezazadeh 2
Maryam Karimian Bostani 2
1 Ph.D student of Department of Geography and Urban Planning, Zah.C, Islamic Azad University, Zahedan, Iran
2 Associate Professor, Department of Geography and Urban Planning, Zah.C, Islamic Azad University, Zahedan, Iran.
10.22034/he.2025.515963.1083
Abstract
Flood Zoning is one of the most important tools in flood risk management, as it helps identify high-risk and low-risk areas in terms of flood occurrence. The main objective of this study is flood hazard zoning in the city of Mashhad using Remote Sensing (RS), Geographic Information Systems (GIS), and network analysis techniques. This research is descriptive-analytical in terms of methodology and applied in terms of purpose. Data collection was conducted through library (documentary) studies, as well as gathering statistical and spatial information, including documents, records, observations, and documentation. The required data for this study were collected using the library research method. The statistical population of this research consists of experts and elites in Mashhad, with 20 individuals selected through purposive sampling. For data analysis, (RS), (GIS), and network analysis techniques were employed. The results of this study indicate that the city of Mashhad faces a serious challenge of flood risk, with over 41% of the city's area (13,400 hectares out of a total of 32,487 hectares) classified as highly unsuitable or unsuitable in terms of flood susceptibility. These areas are primarily at high risk of waterlogging and flooding and require urgent measures such as improving drainage systems, runoff control, and construction management. Approximately 34% of the city (11,054 hectares) is in a moderate condition, which could turn into high-risk zones in the event of heavy rainfall or land-use changes. On the other hand, only 12.75% of Mashhad (4,145 hectares) has sufficient flood resilience, mainly consisting of areas with suitable slopes and high permeability. These findings highlight the necessity for integrated flood management, land-use optimization, and watershed management projects in Mashhad, as urban development without environmental considerations could exacerbate flood risks in this metropolitan area.

Keywords

Subjects

  1. اشتری، نفیسه، گورابی، ابوالقاسم و رحمتی، مریم. (1401). دربان آستانه علیرضا. ارزیابی پتانسیل خطر سیلاب و بررسی خسارت ناشی از آن در حوضه آبخیز تالار. پژوهش­های فرسایش محیطی، ۱۲(۴)، ۱-۲۵. http://magazine.hormozgan.ac.ir/article-1-708-fa.html
  2. افسری، رسول و شهسواری، محمدسینا. (1401). تحلیل فضایی تاب آوری در برابر مخاطرات طبیعی با تأکید بر سیل، مطالعه موردی: نواحی منطقه یک شهر تهران. پژوهش‌های جغرافیای برنامه‌ریزی شهری، 10(4)، 119-133. doi: 10.22059/jurbangeo.2023.351188.1758
  1. باقلانی، میلاد، رستمی، نورالدین و توکلی، محسن. (1398). شناسایی عوامل مؤثر بر بروز سیلاب شهری در حوزه آبخیز شهر ایلام. مهندسی و مدیریت آبخیز، 11(2)، 523-536. doi: 10.22092/ijwmse.2018.120069.1417
  1. چراغی قلعه سری، علی، حبیب­نژاد روشن، محمود و روشان، سید حسین. (1399). تهیه نقشه حساسیت سیلاب با استفاده از مدل ماشین بردار پشتیبان (SVM) و سیستم اطلاعات جغرافیایی، مخاطرات محیط طبیعی، 9(25)، 61-80. https://jneh.usb.ac.ir/article_5507.html
  2. ذاکری­نژاد، رضا و عیاش، کمال. (1403). ارزیابی خطر سیل و عوامل مؤثر بر آن در حوضه آبخیز زهر-جراحی در جنوب غرب ایران با استفاده از روش سلسله‌مراتبی فازی. پژوهش­های جغرافیای طبیعی، 56(2)، صص 51-69. 10.22059/jphgr.2024.376692.1007829
  3. زیاری، کرامت­الله، ابراهیمی پور، مرضیه، پورجعفر، محمدرضا، صالحی، اسماعیل. (1399). تبیین راهبردهای افزایش تاب‌آوری کالبدی در برابر سیلاب مطالعه موردی: رودخانه چشمه کیله شهر تنکابن. فصلنامه شهر پایدار، 3(1)، 89-105. 10.22034/jsc.2019.186626.1014
  4. صادقلو، طاهره، بوزرجمهری، خدیجه و احمدی، سودابه. (1401). تحلیل تأثیر ادراک از خطر بر میزان تاب‌آوری جوامع محلی در برابر سیلاب (منطقۀ مورد مطالعه: روستاهای شهرستان بینالود). جغرافیا و برنامه­ریزی محیطی، 33(3)، 119-138. 10.22108/gep.2022.132102.1480
  5. عابدینی، موسی، بابایی اولم، طیبه و پاسبان، امیرحسام. (1403). ارزیابی و پهنه‌بندی خطر وقوع سیلاب با استفاده از مدل MFFPI (مطالعه موردی: حوضه آبخیز شفارود، استان گیلان). جغرافیا و روابط انسانی، 7(1)، 871-821. 10.22034/gahr.2024.466493.2198
  6. عابدینی، موسی، فعال نذیری، مهدی و پیروزی، الناز. (1402). ارزیابی و پهنه‌بندی خطر سیلاب با استفاده از تکنیک چند معیاره‌ آراس و هیدروگراف واحد (مطالعه‌ی موردی: حوضه بالادست ایستگاه هیدرومتری پل سلطان مشکین‌شهر). مخاطرات محیط طبیعی، 12(35)، 115-138. https://jneh.usb.ac.ir/article_7101.html
  7. کمالی، زهرا و قاسمی، مریم. (1402). راهبردهای تاب آوری کالبدی مساکن خانوارهای روستایی در برابر سیل (مطالعه موردی: شهرستان درگز). راهبردهای توسعه روستایی، 10(1)، صص 1-12. https://doi.org/10.22048/rdsj.2022.310569.1984
  8. مختاری، داود. (1385). جایگاه ژئومورفولوژی در ارزیابی بلایای طبیعی و مقابله با آنها در ایران، جغرافیایی سرزمین، 3(1)، صص 53-67.  https://sanad.iau.ir/fa/Article/823818
  9. نصر، طاهره و عبدالعظیمی، هادی. (1401). تحلیل مکانی تاب آوری کالبدی کلان شهر شیراز در مقابله با مخاطره ی سیل. هیدروژئومورفولوژی، 9(32)، 152-129. doi: 10.22034/hyd.2022.52006.1645
  10. وفایی، مسعود، دستورانی، محمدتقی و رستمی خلج، محمد. (1401). ارزیابی خطر سیلاب در پردیس دانشگاه فردوسی مشهد و ارائه سناریو‌های مدیریتی با استفاده از مدل HEC-RAS. مدل­سازی و مدیریت آب و خاک، 3(3)، 225-239. doi: 10.22098/mmws.2022.11815.1173
  1. Ahmadlou, M., Karimi, M., Alizadeh, S., Shirzadi, A., Parvinnejhad, D., Shahabi, H. and Panahi, M. (2019). Flood susceptibility assessment using integration of adaptive network-based fuzzy inference system (ANFIS) and biogeographybased optimization (BBO) and BAT algorithms (BA). Geocarto International, 34(11), 1252-1272. https://doi.org/10.1080/10106049.2018.1474276
  2. Ayan, S. Fleischmanna, J. Paulo, F. Brêdaa, C. Rudorffb, R. Cauduro, D. Paivaa, W. Collischonna, F. Papacd, M. Moreira, R (2021). Earth Observation for FloodApplications Progress and Perspectives Earth Observation. Chapter 4 River Flood Modeling and Remote Sensing Across Scales. 61-103. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-819412-6.00004-3
  3. Cao, C., Xu, P., Wang, Y., Chen, J., Zheng, L., Niu, C. (2016). Flash flood hazard susceptibility mapping using frequency ratio and statistical index methods in coalmine subsidence areas, Sustainability, 8 (9), 940-956. https://doi.org/10.3390/su8090948
  4. Chen, W.; Zhai, G.; Fan, C.; Jin, W. and Xie, Y., (2017), A planning framework based on system Theory and GIS for urban emergency shelter system: a case of Guangzhou, China, Human and Ecological Risk Assessment, An International Journal, 23(3), 1-16. https://doi.org/10.1080/10807039.2016.1185692
  5. Danumah, J.H., Odai, S.N., Saley, B.M., Szarzynski, J., Thiel, M., Kwaku, A., Kouame, F.K., & Akpa, L.Y. (2016). Flood risk assessment and mapping in Abidjan district using multi-criteria analysis (AHP) model and geoinformation techniques, (Cote d’ivoire). Geoenvironmental Disasters, 3(10), 1-13. doi:10.1186/s40677-016-0044-y
  6. Davies, Tim R.H.‚ Davies, Alistair J., (2018). Increasing communities’ resilience to disasters: An impact-based approach, International Journal of Disaster Risk Reduction, 6(31): 743-749. https://doi.org/10.1016/j.ijdrr.2018.07.026
  7. Farhan, Y. and Ayed, A. (2017) Assessment of Flash-Flood Hazard in Arid Watersheds of Jordan. Journal of Geographic Information System, 9, 717-751. doi: 10.4236/jgis.2017.96045.
  8. FitzGerald, G., Du, W., Jamal, A., Clark, M., & Hou, X. (2010). Flood fatalities in contemporary Australia (1997–2008). Journal of Emergency Medicine Australasia, 22(2), 180-186. 10.1111/j.1742-6723.2010.01284.x
  9. Haynes, K., Coates, L., van den Honert, R., Gissing, A., Bird, D., de Oliveira, F. D., … & Radford, D. (2017). Exploring the circumstances surrounding flood fatalities in Australia—1900–2015 and the implications for policy and practice. Journal of Environmental Science & Policy, 76, 165-176. https://doi.org/10.1016/j.envsci.2017.07.003
  10. Lee, S., Vink, K. (2015). Assessing the vulnerability of different age groups regarding flood fatalities: Case study in the Philippines. Journal of Water Policy, 17(6), 1045-1061. DOI:10.2166/wp.2015.089
  11. Li, K., Wu, S., Dai, E., & Xu, Z. (2012). Flood loss analysis and quantitative risk assessment in China. Natural hazards, 63(2), 737-760. doi:10.1007/s11069-012-0180-y
  12. Ostrowska, M and Mazur, S, (2015). Risk in a Crisis Situation, Procedia Economics and Finance, 3(23): 1054-1059. https://doi.org/10.1016/S2212-5671(15)00373-1
  13. Rangari, V.A., Umamahesh, N.V., & Bhatt, C.M. (2019). Assessment of inundation risk in urban floods using HEC RAS 2D. Modeling Earth Systems and Environment, 5(4), 1839-1851. doi:10.1007/s40808-019-00641-8
  14. Saffari, A., Ahmadabadi, A., & Sedighifar, Z. (2020), Flood risk analysis based on the WMS model in urban catchments (Case Study: Darband, Golabdereh and Saadabad Basins of Tehran Metropolis), Journal of Applied Research in Geographical Sciences, 20(57), 318-334. DOI:10.29252/jgs.20.57.317
  15. Saha, A.K., & Agrawal, S. (2020). Mapping and assessment of flood risk in Prayagraj district, India: a GIS and remote sensing study. Nanotechnology for Environmental Engineering, 5(2), 1-18. doi:10.1007/s41204-020-00073-1
  16. Salvati, P., Petrucci, O., Rossi, M., Bianchi, C., Pasqua, A. A., & Guzzetti, F. (2018). Gender, age and circumstances analysis of flood and landslide fatalities in Italy. Science of the Total Environment, 610, 867-879. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.08.064
  17. Shahpari Sani, D., Heidari, M. T., Tahmasebi Mogaddam, H., Nadizadeh Shorabeh, S., Yousefvand, S., Karmpour, A., & Jokar Arsanjani, J. (2022). An Assessment of Social Resilience against Natural Hazards through Multi-Criteria Decision Making in Geographical Setting: A Case Study of Sarpol-e Zahab, Iran. Sustainability (Switzerland), 14(14), Article 8304. https://doi.org/10.3390/su14148304
  18. K, John. C, Shrivasthava, N, (2015). Urban flood vulnerability zoning of Cochin City, southwest coast of India, using remote sensing and GIS, Natural Hazards: Journal of the International Society for the Prevention and Mitigation of Natural Hazards, Springer; International Society for the Prevention and Mitigation of Natural Hazards, 75(2), 1271-1286. https://link.springer.com/article/10.1007/s11069-014-1372-4
  19. Sun, J, Zhai, N, Mu, H, Miao, J, Li, W, Li, M, (2023), Assessment of urban resilience and subsystem coupling coordination in the Beijing-Tianjin-Hebei urban agglomeration, Sustainable Cities and Society, Volume 100, January 2024, 105058. https://doi.org/10.1016/j.scs.2023.105058
  20. Turgut, A., Tevfik, T. (2012). Floods and drowning incidents by floods. World Applied Sciences Journal, 16(8), 1158-1162. Corpus ID: 14037115
  21. Wu, Y., Zhong, P.A., Zhang, Y., Xu, B., Ma, B., & Yan, K. (2015). Integrated flood risk assessment and zonation method: a case study in Huaihe River basin, China. Natural Hazards, 78(1), 635-651. doi:10.1007/s11069-015-1737-3
Human Ecology
Volume 4, Issue 12
Autumn 2025
Pages 1245-1262