Journal of Geographical Studies of Mountainous Areas

Journal of Geographical Studies of Mountainous Areas

Identification of Sinkhole Prone Areas in Biston-Paro Karst Basin

Document Type : Original Article

Authors
Mohammad Maleki 1
Alireza Jozak 2
Javad Sadidi 3
1 M.Sc. of Remote Sensing and GIS Department, Faculty of Geographical Sciences, Kharazmi University, Tehran, Iran.
2 M.Sc. Student of Geography and Urban Planning, Faculty of Humanities and Social Sciences, Mazandaran University, Babol Sar, Iran.
3 Assistant Professor of Remote Sensing and GIS Department, Faculty of Geographical Sciences, Kharazmi University, Tehran, Iran.
10.29252/gsma.1.3.67
Abstract
Sinkhole is a type of karst form that appear as pits on the surface of the earth. Identification of these sinkholes is crucial in the management of water resources, as contamination of these sites causes contamination of water resources in the region. Bistoon-Parav Karst Basin is important because it creates mirages in the cities of Bistoon and Kermanshah and provides part of the water to these cities. The purpose of this study was to identify sinkholes in this area as well as identify potential areas of sinkholes. In this research, using the analysis network process, different criteria for sinkhole formation such as precipitation, temperature, evaporation, lithology, soil type, slope, elevation, fault, stream and vegetation are ranked. The results of the analysis network process showed that lithology with 24.87% are the most important cause of the sinkhole. After combining the layers, a map of the possible sinkhole areas was identified. Furthermore, sinkholes in the area were detected using the interpretation of World Imagery and Google Earth imagery. The accuracy, completeness and quality indices were used to evaluate the results of the work, which were 98.42, 69.41 and 65.55, respectively. The high accuracy index indicates high performance in detecting existing sinkholes, but the low two indices do not indicate the weakness of the method, rather, the two indicators of completeness and quality indicate areas that are likely to form sinkholes. However, at the moment they are either not crashed or they are not in the reference data. In the end it can be said that this method is suitable for identifying sinkholes and susceptible areas of sinkholes.
Keywords
Karst
Sinkhole
Bistoon-Parave
ANP
World Imagery
۱. جعفربیگلو، منصور؛ مقیمی، ابراهیمی؛ صفری، فرشاد. ۱۳۹۰. استفاده از DEM در تحلیل مروفودینامیک فروچاله‌های کارستی توده پرآو ـ بیستون، جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی، شماره ۴۴، صص ۱-۱۸
۲. خوش‌اخلاق، فرامرز.، باقری، سجاد.، صفرراد، طاهر. ۱۳۹۰. مطالعه اثر خشکسالی‌ها بر تغییرات دور‌ه‌ای و روند آبدهی چشمه‌های کارستی در منطقه زاگرس (استان کرمانشاه)، طرح پژوهشی دانشکده
۳. زبردست، اسفندیار. ۱۳۸۹. کاربرد فرآیند تحلیل شبکه‌ای (ANP) در برنامه‌ریزی شهری و منطقه‌ای، نشریه هنرهای زیبا ـ معماری و شهرسازی، دوره ۲، شماره ۴۱، صص ۱۴۰-۱۲۹.
۴. عابدینی، موسی؛ کارمرانی، معصومه؛ اقبال، محمدرضا. ۱۳۹۴. بررسی عوامل مؤثر در شکل‌گیری فروچاله‌ها در سازندهای کارستی با استفاده از مدل رگرسیون خطی چند متغیره در محیط ArcGIS و SPSS (مورد مطالعه: ناهمواری‌های بیستون ـ پرآو(. جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی، شماره ۶۰، صص ۶۲-۴۱.
۵. فرجی‌سبکبار، حسنعلی.، بدری، سیدعلی.، مطیعی لنگرودی، سیدحسن و شرفی، حجت اله. ۱۳۸۹. سنجش میزان پایداری نواحی روستایی بر مبنای مدل تحلیل شبکه با استفاده از تکنیک بردا مطالعه موردی : نواحی روستایی شهرستان فسا. پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، شماره ۴۱، پیاپی (۷۲)، صص ۱۳۵-۱۵۵.
۶. کرم، امیر؛ ضیائیان، پرویز؛ محصل‌همدانی، نعیمه السادات. ۱۳۹۲. بررسی عوامل مؤثر در وقوع فروچاله‌های دشت ابرکوه و تهیه‌ی نقشه‌ی خطر نواحی مستعد و بروز آن. کاوش‌های جغرافیایی مناطق بیابانی، سال اول، شماره اول، صص ۳۴ـ ۱۷.
۷. محمودی، فرج اله.، ملکی، امجد. ۱۳۸۰. تحول کارست و نقش آن در منابع آب زیرزمینی در ناهمواری‌های بیستون - پرآو (کرمانشاه)، دوره ۳۳، شماره ۴۰؛ از صص ۹۳ -۱۰۵
۸. مقصودی، مهران؛ کریمی، حاجی؛ صفری، فرشاد؛ چهارهی، ذبیح‌الله. ۱۳۸۸. بررسی توسعه کارست در توده پرآو ـ بیستون با استفاده از ضریب فرود، زمان مرگ چشمه‌ها و تحلیل نتایج ایزوتوپی و شیمایی، پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، شماره ۶۹، ۵۲-۶۵
۹. ملکی، محمد. ۱۳۹۴. مقایسه داده‌های رادار و اپتیک در استخراج عوارض و پدیده‌های زمینی، پایان نامه کارشناسی ارشد سنجش از دور و GIS، دانشگاه خوارزمی
۱۰. ملکی، محمد.، توکلی‌صبور، سید محمد.، ضیاییان فیروزآبادی، پرویز.، رئیسی، مجید. ۱۳۹۷. مقایسه داده‌های رادار و اپتیک در استخراج عوارض و پدیده‌های زمینی، سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، دوره ۹، شماره ۲، پیاپی ۳۱، صص ۹۳-۱۰۷
۱۱. ملکی، محمد.، توکلی‌صبور، سیدمحمد. ۱۳۹۶. استخراج عوارض سطح زمین از تصاویر سنجنده OLI، فصلنامه جغرافیایی سرزمین، شماره ۵۴، صص ۱۷-۳۰.
12. Alavi, M., 1994. Tectonics of the Zagros orogenic belt of Iran: new data and interpretations. Tectonophysics, 229(3-4), pp.211-238.
13. Ali, H. and Choi, J.H., 2019. A review of underground pipeline leakage and sinkhole monitoring methods based on wireless sensor networking. Sustainability, 11(15), p.4007.
14. Caramanna, G., Ciotoli, G. and Nisio, S., 2008. A review of natural sinkhole phenomena in Italian plain areas. Natural hazards, 45(2), pp.145-172.
15. Chen, H., Oguchi, T. and Wu, P., 2018. Morphometric analysis of sinkholes using a semi-automatic approach in Zhijin County, China. Arabian Journal of Geosciences, 11(15), p.412.
16. Doctor, D.H. and Young, J.A., 2013. An evaluation of automated GIS tools for delineating karst sinkholes and closed depressions from 1-meter LiDAR-derived digital elevation data.
17. Ford, Derek, and Paul D. Williams. 2013. Karst hydrogeology and geomorphology. John Wiley & Sons.
18. Galve, J.P., Gutiérrez, F., Remondo, J., Bonachea, J., Lucha, P. and Cendrero, A., 2009. Evaluating and comparing methods of sinkhole susceptibility mapping in the Ebro Valley evaporite karst (NE Spain). Geomorphology, 111(3-4), pp.160-172.
19. Gunn, J., 2004. Encyclopedia of caves and karst science. Taylor & Francis.
20. Gutiérrez, F., Guerrero, J. and Lucha, P., 2008. A genetic classification of sinkholes illustrated from evaporite paleokarst exposures in Spain. Environmental Geology, 53(5), pp.993-1006.
21. Gutiérrez, F., Parise, M., De Waele, J. and Jourde, H., 2014. A review on natural and human-induced geohazards and impacts in karst. Earth-Science Reviews, 138, pp.61-88.
22. Harrison, R.W., Newell, W.L. and Necdet, M., 2002. Karstification along an active fault zone in Cyprus. US Geological Survey Karst Interest Group Proceedings, Shepherdstown, West Virginia, pp.45-48.
23. Kazmin, V., Ricou, L.E. and Sbortshikov, I.M., 1986. Structure and evolution of the passive margin of the eastern Tethys. Tectonophysics, 123(1-4), pp.153-179.
24. La Rosa, A., Pagli, C., Molli, G., Francesco, C., De Luca, C., Amerino, P. and D'AMATO AVANZI, G.A., 2018. Growth of a sinkhole in a seismic zone of the northern Apennines (Italy).
25. Milanovic, P.T., 1981. Karst hydrogeology (No. 551.49 M637). Water Resources Publications.
26. Neuendorf, K.K., 2005. Glossary of geology. Springer Science & Business Media.
27. Rosdi, M.A.H.M., Othman, A.N., Abdul, M.A.M.Z.Z. and Yusoff, Z.M., 2017. Sinkhole susceptibility hazard zones using GIS and analytical hierarchical process (AHP): A case study of Kuala Lumpur and ampang Jaya. International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing & Spatial Information Sciences, 42.
28. Saaty, T.L., 1996. Decision making with dependence and feedback: The analytic network process (Vol. 4922). RWS Publ.
29. Salvati, R. and Sasowsky, I.D., 2002. Development of collapse sinkholes in areas of groundwater discharge. Journal of Hydrology, 264(1-4), pp.1-11.
30. Taheri, K., Gutiérrez, F., Mohseni, H., Raeisi, E. and Taheri, M., 2015. Sinkhole susceptibility mapping using the analytical hierarchy process (AHP) and magnitude–frequency relationships: A case study in Hamadan province, Iran. Geomorphology, 234, pp.64-79.
31. Tharp, T.M., 1999. Mechanics of upward propagation of cover-collapse sinkholes. Engineering geology, 52(1-2), pp.23-33.
32. Van Schoor, M., 2002. Detection of sinkholes using 2D electrical resistivity imaging. Journal of Applied Geophysics, 50(4), pp.393-399.
33. Wadas, S.H., Tanner, D.C., Polom, U. and Krawczyk, C.M., 2017. Structural analysis of S-wave seismics around an urban sinkhole: evidence of enhanced dissolution in a strike-slip fault zone. Natural Hazards and Earth System Sciences (NHESS), 17, pp.2335-2350.
34. Waltham, T., Waltham, A.C., Bell, F.G. and Culshaw, M.G., 2005. Sinkholes and subsidence: karst and cavernous rocks in engineering and construction. Springer Science & Business Media.
35. White, W.B., 1988. Geomorphology and hydrology of karst terrains (No. 551.447 W4).
36. Williams, P., 2004. Dolines In: GUNN, J.(Ed.) Encyclopedia of Caves and Karst Science. New York: Fitzroy Dearborn, pp.628-642.
Journal of Geographical Studies of Mountainous Areas
Volume 1, Issue 3
Autumn 2020
Pages 67-80