Determination of flood risk areas and development of mitigation strategies in Kabul River Basin, Afghanistan

Abstract

Flooding is a devastating and natural catastrophe to population, environment, and socioeconomic development globally. Floods occur frequently in Afghanistan, especially in Kabul River Basin. Many geographical techniques have been established in recent years to map, predict and model flood risks. This research investigates identification of flood-prone zones and development of mitigation measures in Kabul River Basin. First, in this research, GIS and MCDA methodology was applied to generate flood risk map. Also, AHP method was applied to determine the best weights to be assigned to the factors that influence risk of flooding. A flood risk map of KRB was produced using 10 conditioning criteria; soil, rainfall, lithology, LULC, TWI, NDVI, distance to stream channels, curvature, elevation, and slope. Based on the weighted overlay integration of GIS-AHP technique, KRB was grouped into four flood vulnerability zones; very low, low, high, and very high. Generated flood risk map indicates a good match with the flood risk areas and location of past floods in the basin over recent years. Second, 2D HEC-RAS model and flood frequency analysis were developed for different scenarios to simulate the flow of river and to develope mitigation measures with a 500- year return period in the main river of Kunar and the lower Kabul sub-basin. Manning's n values were used to calibrate HEC-RAS model, and past flood events applied for validation. Flood mitigation strategies, including river restoration, construction of dam, and reservoir improvement were proposed on the Kunar and lower Kabul sub-basin. Keywords: Flood Inundation Map, Hydraulic Modelling, ArcGIS-MCDA.

Seller, çevre, nüfus ve sosyo-ekonomik açıdan yıkıcı etkileri olan doğal afetlerdir. Afganistan'da özellikle Kabil Nehir Havzasında sıklıkla seller meydana gelmektedir. Son zamanlarda taşkın risklerini haritalamak, tahmin etmek ve modellemek için birçok coğrafi teknik geliştirilmiştir. Bu tez kapsamında ilgili havzada sele eğilimli alanların tespiti ve sellerin yarattığı yıkıcı etkilerin azaltımasıyla amaçlı çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla öncelikle tezin ilk bölümünde, taşkın duyarlılık haritasının oluşturulması için GIS ve MCDA kullanılmıştır. Daha sonra sel riskini etkileyen değişkenlerin ağırlıklarının belirlenmesi amacıyla AHP yöntemi kullanılmıştır. 10 farklı değişken toprak, yağış, litoloji, LULC, TWI, NDVI, akışa olan mesafe. kanallar, eğrilik, yükseklik ve eğim kullanılarak çalışma alanı taşkın risk haritası üretilmiştir. GIS-AHP tekniğinin ağırlıklı entegrasyonuna dayalı olarak, Kabil Nehri Havzası dört sel zarar görebilirlik bölgesine (Çok Yüksek, Yüksek, Düşük, Çok Düşük) kategorize edilmiştir. Oluşturulan taşkın risk haritasıyla, geçişte meydana gelmiş taşkınlar arasında makul korelasyonlar olduğu gözlemlenmiştir. Tezin ikinci bölümündeyse Kunar ana nehri ve aşağı Kabil alt havzasında nehrin akışını simüle etmek ve 500 senelik periyotta etki azaltma önlemlerini geliştirmek için 2 boyutlu HEC-RAS hidrolik modeli geliştirilmiş ve taşkın frekans analizleri yapılmıştır. HEC-RAS modeli, nehir yataklarındaki Manning pürüzlülük katsayıları kullanılarak kalibre edilmiştir ve tarihsel yüksek debili sel akımları kullanılarak doğrulanmıştır. Yapılan analizler sonucunda sel risklerini azaltmak amacıyla bölgeye yönelik nehir ıslahı, baraj inşaatı ve rezervuar iyileştirmeleri gibi yöntemler önerilmiştir.