|
تلفيق MCDM و GIS در مکان يابى محل دفن پسماندهاى ويژه با تاکيد بر منابع آب
Problems involving the processing of spatial data such as industrial site selection and land use allocation are multi-facetted challenges. Not only they often involve numerous technical requirements, but may also contain economical, social, environmental and political dimensions that may have conflicting values. Solutions for these problems involve highly complex spatial data analysis processes and frequently require advanced means to address physical suitability conditions, while considering the multiple socio-economic variables. Geographic Information Systems (GIS) and Multi-Criteria Decision-Making techniques (MCDM) are two common tools employed to solve these problems. However, each suffers from serious shortcomings. GIS, which deals mainly with physical suitability analysis, has very limited capability of incorporating the decision maker’s preferences into the problem solving process. MCDM, which deals mainly with analyzing decision problems and evaluating the alternatives based on a decision maker’s values and preferences, lacks the capability of handling spatial data (e. g., buffering and overlay) that are crucial to spatial analysis. The need for combining the strengths of these two techniques has prompted researchers to seek integration of GIS and MCDM. Current integration strategies (loose coupling and tight coupling) have their own limitations. Such limitations were successfully eliminated by using Component Object Model (COM) technology to integrate GIS and MCDM. An illustrative example was included to validate the capabilities of the presented integration strategy.
مقدمه :
پسماندهای ویژه به کلیه پسماندهایی گفته می شود که به دلیل بالا بودن حداقل یکی از خواص خطرناک از قبیل سمی بودن، بیماری زایی، قابلیت انفجار یا اشتعال، خورندگی، اکسیدکنندگی، عفونت زایی و مشابه آن به مراقبت ویژه نیاز داشته باشند. پسماندهای ویژه و مشکلات زیست محیطی و هزینه های سنگین مربوط به مدیریت آنها، یکی از مشکلات مهمی است که بدون تردید هر کشوری با آن دست به گریبان است. تنها راه حل دفع مشکلات موجود در بخش پسماندهای ویژه، مدیریت صحیح است که بر اساس اصول مهندسی پایه ریزی شده باشد و شامل مباحث اقتصادی، اجتماعی و برنامهریزی باشد. عمده کشورها جهت دفع اين مواد زايد از روش دفن بهداشتى استفاده مى کنند. مهمترين مرحله در اين روش، انتخاب محل مناسب جهت دفن است. عدم توجه به انتخاب مکان دفن پسماندهای ویژه می تواند اثرات و صدمات جبران ناپذیری را به منابع آب و خاک منطقه وارد نماید.
در اين مقاله به مکان يابى محل دفن پسماندهاى ويژه، در استان همدان، در محدوده رزن- قهاوند پرداخته شده است. محدوده رزن- قهاوند، در گستره اى به مساحت 300612 هکتار بين 34 درجه و 40 دقيقه تا 35 درجه و 40 دقيقه عرض شمالى و 48 درجه و 48 دقيقه تا 49 درجه و 24 دقيقه طول شرقى واقع شده است. اين محدوده در شمال شرقى استان همدان و در مجاورت استان هاى قزوين و مرکزى قرار گرفته است
ایجاد و توسعه صنایع مختلف شیمیایی و کشاورزی در استان همدان باعث تولید روزافزون پسماندهای ویژه در استان شده است. لذا، از هم اکنون می بایست به فکر مدیریت صحیح و دفع سالم این پسماندها بود. هدف از این مقاله، انتخاب مکان های مناسب در محدوده رزن- قهاوند برای دفن بهداشتی پسماندهای ویژه می باشد. براى اين منظور، از تلفيق سيستم هاى تصميم گيرى چند معيارى (MCDM) و سيستم هاى اطلاعات جغرافيايى (GIS)، در قالب يک سيستم پشتيبان تصميم گيرى مکانى (SDSS)، استفاده شده است. بدين ترتيب که ابتدا معيارهاى لازم و تاثيرگذار در انتخاب مکان دفن، شناسايى شده و سپس اين معيارها بر اساس روش تحليل سلسله مراتبى (AHP)، به اجزا و سطوح کوچکتر تقسيم شده اند. در ادامه با استفاده از روش مقايسه هاى زوجى، معيارهاى موجود در هر جزء (سطح)، اولویت بندی شده اند. در این روش هر معیار بر اساس درجه اهمیت، عددی بین 1 تا 9 (1: کم اهمیت، 9: پراهمیت)، دریافت نموده است. آنگاه به کمک روش ساتیSaaty))، درجه اهمیت قضاوت های انجام گرفته (اوزان) برای هر سطح محاسبه شده است. در ادامه در محيط GIS، لايه هاى اطلاعاتى مورد نياز از قبيل فاصله از چاه و چشمه و قنوات، فاصله از رودخانه ها، عمق آب زيرزمينى، نفوذپذيرى، شيب هيدروليکى، مناطق تغذيه، نوع عوارض زمين، کاربرى زمين، شيب توپوگرافى، فاصله از گسل، واحدهاى سنگى، يخبندان، دما، تبخير، رطوبت، بارندگى، نوع اقليم، فاصله از توليدکنندگان، فاصله از جاده، فاصله از شهر و روستا، فاصله از معادن تهيه شده و اوزان محاسبه شده در سطوح ساختار درختى، به اين لايه ها اعمال گرديده است. سرانجام با تلفيق لايه هاى اطلاعاتى با يکديگر، شش محدوده که عمدتا در بين شهرهاى فامنين و قهاوند قرار دارند، به عنوان مکان مناسب دفن پسماندهاى ويژه انتخاب شده اند.
اين محدوده يکى از دشت هاى حوضه آبريز قره چاى محسوب مى گردد که به شکل تقريبا مستطيلى با طول حدود 96 کيلومتر و عرض تقريبى 31 کيلومتر در جهت شمال به جنوب گسترش دارد. آبخوان آبرفتى محدوده رزن- قهاوند با توجه به نتايج حاصل از حفارى هاى اکتشافى و چاه هاى بهره بردارى، از نوع آزاد مى باشد و جنس آبرفت عمدتا از نوع گراول، ماسه و رس است. ميزان قابليت انتقال آبخوان در حاشيه دشت حدود m2/day 150 است و به طرف قسمت ميانى تا حدود m2/day 1000 افزايش مى يابد. عمق برخورد به سطح ايستابى از حدود 10 متر در قسمت هاى شمالى و جنوبى دشت تا بيش از 75 متر در مرکز دشت متغير است. گراديان هيدروليکى آبخوان نيز از حدود 0.32% در محدوده فامنين تا بيش از 2.1% در بخش هاى شمالى آبخوان متغير است. وجود 1788 حلقه چاه بهره بردارى عميق و نيمه عميق، 104 دهنه چشمه و 96 رشته قنات که طبق آخرين آمار همگى فعال هستند، عمليات مکان يابى براى دفن پسماندهاى ويژه را ضرورى مى سازد.
پيش از اين، سيستم هاى پشتيبانى تصميم گيرى مکانى (SDSS)، جهت مکان يابى محل دفن پسماندها توسط محققين مختلف به کار گرفته شده است. شریفی و رتسیوز (Sharifi & Retsios,2003)، یک سیستم پشتیبانی تصمیم گیری بر مبنای مدل های ارزیابی مکانی چند متغیره جهت مکان یابی محل دفن پسماندها ارائه نمودند. گمیتزیا و همکاران (Gemitzia et al.,2007)، به کمک GIS اقدام به مکان یابی محل دفن پسماندها در یونان نموده اند. آنها در دو مرحله و با در نظر گرفتن معیارهای حذفی چون فاصله از گسل، مناطق مسکونی، رودخانه، درياچه و . . .، مناطق ممنوعه را حذف نموده اند و سپس به کمک معیارهای ارزیابی چون مسائل حمل و نقل، کاربری اراضی و . . . ، بر اساس روش SP مناطق باقی مانده را ارزيابى و در نهایت مکان مناسب را انتخاب نموده اند. به طريق مشابه چانگا و همکاران(Changa et al., 2007) ، با استفاده از GIs، اقدام به مکان یابی محل دفن پسماندها در ایالت تگزاس نموده اند.
بحث :
به منظور تعيين مکان هاى مناسب دفن پسماندهاى ويژه، ابتدا معیارهای تاثیرگذار بر انتخاب محل دفن پسماندهای ویژه شناسايى شده اند. سپس به استخراج این معیارها از مراجع مورد تایید و قابل استناد خارجی و داخلی همچون EPA ، British Colombia، سازمان حفاظت محیط زیست ايران، سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور و برخی گزارشات منتشر شده توسط دانشگاه ها و برخی از مهندسین مشاور پرداخته شد. آنگاه بر اساس تکنیک های تصمیم گیری چند معیاری MCDM و با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی AHP، مسأله بر اساس معیارهای لازم و تاثیرگذار، به اجزاء کوچکتر و سطوح مختلف تقسیم شده است
بعد از ایجاد سلسله مراتب، معيارهاى فرعى رده بندى شده است. سپس اهمیت نسبی اين رده ها تعیین شده است. به عنوان مثال شیب آبی یکی از معیارهایی است که در مکان یابی برای انتخاب محل دفن پسماندهای ویژه، مورد توجه قرار می گیرد. شیب آبی از معیارهای تاثیرگذار بر سرعت آب زیرزمینی است. لذا هر چه مقدار آن بيشتر باشد، در صورت نشت شیرابه به منابع آب زیرزمینی، آلودگی با سرعت بیشتری منتشر می شود. بنابراین محل احداث مدفن، در مناطقی انتخاب می شود که میزان شـیب آبی بسیار کم باشد (حيدرزاده، 1380).
ارزیابی این معیارها به صورت زوجى می تواند به وسیله تصمیم گیرندگان و یا طراحان مسئله صورت گیرد. کیفیت این نظرات به وسیله درجات مختلف (1 تا 9) قابل مقایسه است. نحوه انجام مقایسه های زوجی به این ترتیب است که اجزا به صورت زوجی و بر اساس یک معیار با هم مقایسه شده اند. برای انجام این مقایسه ها از روش ماتریس مربع استفاده شده است
در این ماتریس معیار A1 واقع در ستون با معیار A1 تا An سطر، با توجه به معیار C که در گوشه چپ بالای ماتریس نوشته شده است، مقایسه شده است. سپس برای A2 و بقیه معیارهای ستون، این عمل تکرار شده است. برای تکمیل نمودن ماتریس مقایسات زوجی از اعداد استفاده گردیده تا اهمیت نسبی هر معیار نسبت به معیارهای دیگر در رابطه با آن خصوصیت، مشخص شود. جدول (1) مقیاسی برای انجام مقایسه های زوجی را نشان می دهد.
هنگامی که معیار i (سطر) با j (ستون) مقایسه می شود، یکی از اعداد مذکور به آن اختصاص می یابد، هنگام مقایسه j با i، معکوس آن عدد اختصاص می یابد. همچنین هنگام مقایسه یک معیار با خودش، عدد 1 اختصاص می یابد. بنابراین قطر ماتریس همیشه مجموعه ای از اعداد 1 خواهد بود.
مرحله بعد در روش AHP تلفیق قضاوت ها می باشد. بدین معنی که باید عملیاتی را انجام داد که از طریق آن عددی به دست آید (اوزان) که نمایانگر اولویت هر عنصر باشد. در این مقاله براى محاسبه اوزان از روش ساتی (Saaty,1980) استفاده گردیده است. در این روش، ابتدا ماتریس حاصل از مقایسه ها به هنجار شده اند. یعنی آنکه مقادیر هر ستون جداگانه جمع شده و سپس هر عنصر ماتریس بر حاصل جمع ستون مربوطه، تقسیم شده است. در مرحله بعد آرایه های هر سطر ماتریس را با هم جمع نموده و بر تعداد آرایه های سطر تقسیم شده اند. پاسخ به دست آمده یک ماتریس ستونی خواهد بود که آرایه های آن، ارزش (وزن) معیارهای مقایسه شده می باشد. در ادامه جهت جلوگيرى از اعمال سلایق و قضاوت های تصادفی به محاسبه نسبت سازگاری C.R. پرداخته شده است. این نسبت، صحت و سلامت قضاوت ها را مشخص می کند.
سپس در محيط GIS، لايه هاى اطلاعاتى رسترى به ابعاد 50m * 50m، از معيارهاى فوق تهيه گرديده و اوزان محاسبه شده براى کلاسه هاى هر معيار، به لايه هاى اطلاعاتى فوق، اعمال شده است.
پس از رده بندى معيارهاى فرعى و محاسبه اوزان هر رده، به تعيين اولويت معيارهاى اصلى در سطوح بالاتر و محاسبه اوزان اين معيارها پرداخته شده است. در محاسبه اوزان معيارهاى اصلى نيز مشابه با مرحله قبل از روش ساتى استفاده شده است. اين اوزان در جداول 2 تا 5 مرتب شده اند.
مکان 01 در شمال روستاى شريف آباد واقع شده است. مساحت آن 47 هکتار بوده و جنس زمين در مکان مذکور، شيل و مارل مى باشد. از منظر ژئومورفولوژى، اين مکان دشت دامنه اى محسوب مى شود. متوسط ساليانه بارش در اين منطقه بين 350 تا 450 ميليمتر متغير است، ميزان تبخير نیز حدود 100ميليمتر است و اقليم حاکم در مکان مذکور، نيمه خشک مى باشد. مکان 02 در شرق روستاى جيحون آباد واقع شده است. مساحت آن 16.8 هکتار بوده و جنس زمين در مکان مذکور، شيل و مارل مى باشد. از منظر ژئومورفولوژى، اين مکان دشت دامنه اى محسوب مى شود. متوسط ساليانه بارش در اين منطقه بين 250 تا 350 ميليمتر متغير است، ميزان تبخير نیز بيش از 250 ميليمتر است و اقليم حاکم در مکان مذکور، نيمه خشک مى باشد.
مکان 03 در شرق روستاى تاهون آباد و مکان هاى 04، 05 و 06 در شرق روستاى برکت آباد واقع شده اند. مساحت آنها به ترتيب 50.2، 38.3، 25.68 و 334.1 هکتار بوده و جنس زمين در مکان هاى مذکور، شيل و مارل مى باشد. از منظر ژئومورفولوژى، مکان 03 تراس فوقانى و مکان هاى 04، 05 و 06 دشت هاى دامنه اى محسوب مى شوند. متوسط ساليانه بارش در اين مناطق بين 250 تا 350 ميليمتر متغير است، ميزان تبخير بيش از 150 ميليمتر است و اقليم حاکم در مکان هاى مذکور، نيمه خشک مى باشد. خصوصيات اين مناطق در جدول (7) بيان گرديده اند.
نتيجه گيرى :
تاکنون در کشور عمليات مکان يابى محل دفن پسماندها، صرفا بر اساس بازديدهاى صحرايى و بررسى عکس هاى هوايى قدیمی انجام مى گرفت، بنابراين بسيارى از معيارها ناديده انگاشته شده و از نظر فنى نيز، عمليات مستلزم صرف زمان بوده و نتايج به دست آمده نيز دقت قابل قبولى نداشتند. در حالى که به کار بردن معيارهاى بيشتر و مؤثر بر هدف، صرف زمان کمتر، افزايش دقت نتايج، استفاده از نظرات کارشناسان به صورت گروهى و انفرادى، توليد، استفاده و استخراج داده هاى رقومى از مزاياى استفاده از MCDM و GIS در قالب SDSS مى باشد. نتايج نشان مى دهند که MCDM به همراه GIS، مى تواند به عنوان ابزارى قدرتمند و کارآمد در مکان يابى محل دفن پسماند هاى ويژه مورد استفاده قرار بگيرد. وجود شرایط زمین شناسی، ژئومورفولوژی، خاک شناسی و نیز شرایط اقلیمی مطلوب، قرار داشتن در خارج از حریم منابع آبی سطحی و زیرزمینی، داشتن فاصله مناسب از مراکز جمعیتی، توجیه پذیری اقتصادی مکان های انتخاب شده، کنترل و تطبیق این مکان ها به وسیله بازدیدهای صحرایی، کارايى SDSS را به اثبات مى رساند. اين مقاله نشان مى دهد که با کمک MCDM مى توان مسائل پيچيده و دشوار همچون مکان يابى محل دفن پسماندهاى ويژه را با تقسيم نمودن آن به اجزاء و معيارهاى تاثيرگذار ساده نمود. همچنين با کمک MCDM، معيارهاى کيفى تاثيرگذار در انتخاب مکان Landfill، با داده هاى عددى و قابل محاسبه تلفيق شده و امکان تصميم گيرى بر اساس محاسبات رياضى امکان پذير مى شود.
منابع فارسى :
1. اصغرپور.م.ج، 1385،"تصمیم گیری چند معیاری"، انتشارات دانشگاه تهران
2. حیدرزاده.ن، 1380،"معیارهای مکان یابی محل دفن مواد زاید جامد شهری"، انتشارات سازمان شهرداری های کشور
3. مهندسین مشاور ری آب، 1386،"گزارش چگونگی دفن بهداشتی پسماند و مکان یابی اماکن دفن"، مرکز پژوهش های شهری و روستایی، وزارت کشور
4. آذر.ع، رجب پور.ع، 1381،"تصميم گيرى کاربردى"، انتشارات نگاه دانش
حميد رضا ناصرى، عضو هيئت علمى دانشگاه شهيد بهشتى،
ميرمسعود خيرخواه زرکش، عضو هيئت علمى مرکز تحقيقات حفاظت خاک و آبخيزدارى
محمد جواد عزيزخانى، دانشجوى کارشناسى ارشد هيدروژئولوژى، دانشگاه شهيد بهشتى
-----------------------------------------------------------------------
Multi-Criteria / Dimensions in Decision-Making
Decision analysis looks at the paradigm in which an individual decision maker (or decision group) contemplates a choice of action in an uncertain environment. The theory of decision analysis is designed to help the individual make a choice among a set of pre-specified alternatives. The decision making process relies on information about the alternatives. The quality of information in any decision situation can run the whole gamut from scientifically-derived hard data to subjective interpretations, from certainty about decision outcomes (deterministic information) to uncertain outcomes represented by probabilities and fuzzy numbers. This diversity in type and quality of information about a decision problem calls for methods and techniques that can assist in information processing. Ultimately, these methods and techniques may lead to better decisions.
Our values, beliefs and perceptions are the force behind almost any decision-making activity. They are responsible for the perceived discrepancy between the present and a desirable state. Values are articulated in a goal, which is often the first step in a formal (supported by decision-making techniques) decision process. This goal may be put forth by an individual (decision- maker) or by a group of people (for example, a family). The actual decision boils down to selecting "a good choice" from a number of available choices. Each choice represents a decision alternative. In the multicriteria decision-making (MCDM) context, the selection is facilitated by evaluating each choice on the set of criteria. The criteria must be measurable - even if the measurement is performed only at the nominal scale (yes/no; present/absent) and their outcomes must be measured for every decision alternative. Criterion outcomes provide the basis for comparison of choices and consequently facilitate the selection of one, satisfactory choice. ... [un.org] | 