تلفیق MCDM و GIS در مکان یابی محل دفن پسماندهای ویژه با تاکید بر منابع آب

چکیده :
 
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 این منظور، از تلفیق سیستم هاى تصمیم گیرى چند معیارى (MCDM) و سیستم هاى اطلاعات جغرافیایى (GIS)، در قالب یک سیستم پشتیبان تصمیم گیرى مکانى (SDSS)، استفاده شده است. بدین ترتیب که ابتدا معیارهاى لازم و تاثیرگذار در انتخاب مکان دفن، شناسایى شده و سپس این معیارها بر اساس روش تحلیل سلسله مراتبى (AHP)، به اجزا و سطوح کوچکتر تقسیم شده اند. در ادامه با استفاده از روش مقایسه هاى زوجى، معیارهاى موجود در هر جزء (سطح)، اولویت بندی شده اند. در این روش هر معیار بر اساس درجه اهمیت، عددی بین ۱ تا ۹ (۱: کم اهمیت، ۹: 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 محیط GIS، لایه هاى اطلاعاتى مورد نیاز از قبیل فاصله از چاه و چشمه و قنوات، فاصله از رودخانه ها، عمق آب زیرزمینى، نفوذپذیرى، شیب هیدرولیکى، مناطق تغذیه، نوع عوارض زمین، کاربرى زمین، شیب توپوگرافى، فاصله از گسل، واحدهاى سنگى، یخبندان، دما، تبخیر، رطوبت، بارندگى، نوع اقلیم، فاصله از تولیدکنندگان، فاصله از جاده، فاصله از شهر و روستا، فاصله از معادن تهیه شده و اوزان محاسبه شده در سطوح ساختار درختى، به این لایه ها اعمال گردیده است. سرانجام با تلفیق لایه هاى اطلاعاتى با یکدیگر، شش محدوده که عمدتا در بین شهرهاى فامنین و قهاوند قرار دارند، به عنوان مکان مناسب دفن پسماندهاى ویژه انتخاب شده اند.

حمید رضا ناصری، عضو هیئت علمی دانشگاه شهید بهشتی، hamidrezanassery@yahoo.com
میرمسعود خیرخواه زرکش، عضو هیئت علمی مرکز تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، kheirkhah@itc.nl
محمد جواد عزیزخانی، دانشجوی کارشناسی ارشد هیدروژئولوژی، دانشگاه شهید بهشتی
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 این مواد زاید از روش دفن بهداشتی استفاده می کنند. مهمترین مرحله در این 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 این مقاله به مکان یابی محل دفن پسماندهای ویژه، در استان همدان، در محدوده رزن- قهاوند پرداخته شده است. محدوده رزن- قهاوند، در گستره ای به مساحت 300612 هکتار بین 34 درجه و 40 دقیقه تا 35 درجه و 40 دقیقه عرض شمالی و 48 درجه و 48 دقیقه تا 49 درجه و 24 دقیقه طول شرقی واقع شده است. این محدوده در شمال شرقی استان همدان و در مجاورت استان های قزوین و مرکزی قرار گرفته است(شکل1).
این محدوده یکی از دشت های حوضه آبریز قره چای محسوب می گردد که به شکل تقریبا مستطیلی با طول حدود 96 کیلومتر و عرض تقریبی 31 کیلومتر در جهت شمال به جنوب گسترش دارد. آبخوان آبرفتی محدوده رزن- قهاوند با توجه به نتایج حاصل از حفاری های اکتشافی و چاه های بهره برداری، از نوع آزاد می باشد و جنس آبرفت عمدتا از نوع گراول، ماسه و رس است. میزان قابلیت انتقال آبخوان در حاشیه دشت حدود m2/day 150 است و به طرف قسمت میانی تا حدود m2/day 1000 افزایش می یابد. عمق برخورد به سطح ایستابی از حدود 10 متر در قسمت های شمالی و جنوبی دشت تا بیش از 75 متر در مرکز دشت متغیر است. گرادیان هیدرولیکی آبخوان نیز از حدود 0.32% در محدوده فامنین تا بیش از 2.1% در بخش های شمالی آبخوان متغیر است. وجود 1788 حلقه چاه بهره برداری عمیق و نیمه عمیق، 104 دهنه چشمه و 96 رشته قنات که طبق آخرین آمار همگی فعال هستند، عملیات مکان یابی برای دفن پسماندهای ویژه را ضروری می سازد.
پیش از این، سیستم های پشتیبانی تصمیم گیری مکانی (SDSS)، جهت مکان یابی محل دفن پسماندها توسط محققین 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، دریاچه 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 ارزیابی و در نهایت مکان مناسب را انتخاب نموده اند. به طریق 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 تعیین مکان های مناسب دفن پسماندهای ویژه، ابتدا معیارهای تاثیرگذار بر انتخاب محل دفن پسماندهای ویژه شناسایی 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 ایران، 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 (شکل2).
بعد از ایجاد سلسله مراتب، معیارهای فرعی رده بندی شده است. سپس اهمیت نسبی این 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 بیشتر 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 (حیدرزاده، 1380).
ارزیابی این معیارها به صورت زوجی 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(شکل3).
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 برای 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 جلوگیری 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 محیط GIS، لایه های اطلاعاتی رستری به ابعاد 50m * 50m، از معیارهای فوق تهیه گردیده و اوزان محاسبه شده برای کلاسه های هر معیار، به لایه های اطلاعاتی فوق، اعمال شده است.
پس از رده بندی معیارهای فرعی و محاسبه اوزان هر رده، به تعیین اولویت معیارهای اصلی در سطوح بالاتر و محاسبه اوزان این معیارها پرداخته شده است. در محاسبه اوزان معیارهای اصلی نیز مشابه با مرحله قبل از روش ساتی استفاده شده است. این اوزان در جداول 2 تا 5 مرتب شده اند.
مکان 01 در شمال روستای شریف آباد واقع شده است. مساحت آن 47 هکتار بوده و جنس زمین در مکان مذکور، شیل و مارل می باشد. از منظر ژئومورفولوژی، این مکان دشت دامنه ای محسوب می شود. متوسط سالیانه بارش در این منطقه بین 350 تا 450 میلیمتر متغیر است، میزان تبخیر نیز حدود 100میلیمتر است و اقلیم حاکم در مکان مذکور، نیمه خشک می باشد. مکان 02 در شرق روستای جیحون آباد واقع شده است. مساحت آن 16.8 هکتار بوده و جنس زمین در مکان مذکور، شیل و مارل می باشد. از منظر ژئومورفولوژی، این مکان دشت دامنه ای محسوب می شود. متوسط سالیانه بارش در این منطقه بین 250 تا 350 میلیمتر متغیر است، میزان تبخیر نیز بیش از 250 میلیمتر است و اقلیم حاکم در مکان مذکور، نیمه خشک می باشد.
 مکان 03 در شرق روستای تاهون آباد و مکان های  04، 05 و 06 در شرق روستای برکت آباد واقع شده اند. مساحت آنها به ترتیب 50.2، 38.3، 25.68 و 334.1 هکتار بوده و جنس زمین در مکان های مذکور، شیل و مارل می باشد. از منظر ژئومورفولوژی، مکان 03 تراس فوقانی و مکان های 04، 05 و 06 دشت های دامنه ای محسوب می شوند. متوسط سالیانه بارش در این مناطق بین 250 تا 350 میلیمتر متغیر است، میزان تبخیر بیش از 150 میلیمتر است و اقلیم حاکم در مکان های مذکور، نیمه خشک می باشد. خصوصیات این مناطق در جدول (7) بیان گردیده اند.
نتیجه گیری :
 
تاکنون در کشور عملیات مکان یابی محل دفن پسماندها، صرفا بر اساس بازدیدهای صحرایی و بررسی عکس های هوایی قدیمی انجام می گرفت، بنابراین بسیاری از معیارها نادیده انگاشته شده و از نظر فنی نیز، عملیات مستلزم صرف زمان بوده و نتایج به دست آمده نیز دقت قابل قبولی نداشتند. در حالی که به کار بردن معیارهای بیشتر و مؤثر بر هدف، صرف زمان کمتر، افزایش دقت نتایج، استفاده از نظرات کارشناسان به صورت گروهی و انفرادی، تولید، استفاده و استخراج داده های رقومی از مزایای استفاده از MCDM و GIS در قالب SDSS می باشد. نتایج نشان می دهند که MCDM به همراه GIS، می تواند به عنوان ابزاری قدرتمند و کارآمد در مکان یابی محل دفن پسماند های ویژه مورد استفاده قرار بگیرد. 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، کارایی SDSS را به اثبات می رساند. این مقاله نشان می دهد که با کمک MCDM می توان مسائل پیچیده و دشوار همچون مکان یابی محل دفن پسماندهای ویژه را با تقسیم نمودن آن به اجزاء و معیارهای تاثیرگذار ساده نمود. همچنین با کمک MCDM، معیارهای کیفی تاثیرگذار در انتخاب مکان Landfill، با داده های عددی و قابل محاسبه تلفیق شده و امکان تصمیم گیری بر اساس محاسبات ریاضی امکان پذیر می شود.
منابع فارسی :
 
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،"تصمیم گیری کاربردی"، انتشارات نگاه دانش
 
 

کلید واژه ها: سایر موارد