تلفیق آینده‌نگری جمعیت در ارائه سامانه پشتیبان تصمیم‌گیری مکان‌یابی دفن پسماند شهری (مطالعه موردی: استان قزوین)

سنجش‌ازدور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی

مقاله 1، دوره 11، شماره 4 - شماره پیاپی 41، دی 1399، صفحه 1-24   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.30495/girs.2020.675967

نویسندگان

زهرا اسدالهی¹؛ نغمه مبرقعی دینان^{* 2}؛ مصطفی کشتکار³

¹استادیار گروه محیط زیست و شیلات، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه لرستان، خرم آباد، ایران

²دانشیار گروه برنامه ریزی و طراحی محیط، پژوهشکده علوم محیطی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

³دانشجوی دکتری علوم و مهندسی محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

چکیده

پیشینه و هدف گسترش شهرنشینی با افزایش جمعیت تولید پسماندهای جامد شهری را طی سال‌های اخیر به‌طور قابل‌ملاحظه‌ای سرعت بخشیده است. علیرغم اهمیت دفن مواد زائد جامد به‌عنوان یکی از مهم‌ترین بخش‌های چرخه مدیریت پسماند، در حال حاضر دفن اصولی در بسیاری از مناطق ایران مورد غفلت قرارگرفته است. اخیراً سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) به‌عنوان ابزاری مناسب برای استفاده در مطالعات انتخاب محل دفن پسماند شناخته‌شده است. علاوه بر این، تصمیم‌گیری چند معیاره روشی شناخته‌شده برای حل مشکلات پیچیده تصمیم‌گیری در انتخاب محل دفن پسماند است که یکی از روش‌های شناخته‌شده آن فرآیند تحلیل سلسله مراتبی است. ازیک‌طرف انتخاب محل دفن پسماند مبتنی بر GIS شامل مراحل اصلی غربالگری و حذف مناطق نامناسب و رتبه‌بندی مناطق باقیمانده است. از طرف دیگر برنامه‌ریزی مکان‌یابی دفن پسماند درگرو داشتن اطلاعات کافی از ویژگی‌های جمعیتی دارد و با توجه به روند افزایشی رشد جمعیت، لزوم توجه به پیش‌بینی جمعیت در تصمیم‌گیری‌ها دوچندان می‌شود. استان قزوین در حوزه مرکزی ایران در سال ۱۳۷۵ از استان تهران جدا شد. براساس سرشماری آبان 1395 جمعیت استان قزوین، 1273761 نفر بود که در مقایسه با آبان 1390 متوسط رشد سالانه جمعیت آن معادل 17/1 درصد بوده است. با توجه به تازه تأسیس بودن استان قزوین و افزایش جمعیت آن طی دهه گذشته، ضرورت مکان‌یابی محل مناسب دفن پسماند با پیش‌بینی رشد جمعیت احساس می‌شود. لذا پژوهش حاضر باهدف واردسازی کمترین آسیب به محیط‌زیست ﺑﺎ به‌کارگیری رویکرد یکپارچه فرآیند تحلیل سلسله مراتبی- سیستم اطلاعات جغرافیایی GIS-AHP در تلفیق با آینده‌نگری جمعیت به مکان‌یابی دﻓﻦ پسماندﻫﺎی ﺷﻬﺮی در استان قزوین پرداخته است.
مواد و روش ­ها پژوهش حاضر طی سه‌گام اصلی مکان‌یابی اولیه دفن پسماند با روش ارزیابی چند معیاره MCE، تعیین مساحت موردنیاز دفن پسماند براساس آینده‌نگری جمعیت تا افق 1425 و درنهایت مکان‌یابی نهایی دفن پسماند شهری با مدل تصمیم‌گیری مکانی تخصیص تک هدفه زمین در نرم‌افزار ایدریسی  TerrSet انجام شد. در گام نخست، مکان‌یابی اولیه دفن پسماند براساس رویکرد یکپارچه GIS-AHP طی مراحل شناسایی و انتخاب معیارها، وزن‌دهی معیارها، استانداردسازی معیارها و درنهایت ادغام معیارها با روش WLC انجام شد. در گام دوم، مساحت موردنیاز برای احداث مکان ‌دفن پسماند شهری، بر اساس پیش‌بینی رشد جمعیت، سرانه تولید زباله (کیلوگرم در روز) و متوسط عمق آب زیرزمینی برآورد شد. به‌منظور محاسبه جمعیت استان قزوین تا سال 1425، نتایج گزارش‌های مرکز پژوهش‌های توسعه و آینده‌نگری سازمان برنامه‌وبودجه استفاده شد که در این گزارش‌های پیش‌بینی جمعیت استان قزوین تا افق 1425 با توجه به عوامل مؤثر شامل نرخ باروری، مرگ‌ومیر، مهاجرت و ترکیب سنی و جنسی جمعیت حاصل‌شده است. در گام سوم، مکان‌یابی نهایی دفن پسماند شهری با مدل تصمیم‌گیری مکانی تخصیص یک هدفه زمین در نرم‌افزار ایدریسی  TerrSetانجام شد. نقشه توان‌سنجی اولیه حاصل از روش MCE به‌عنوان ورودی پایه وارد مدل شد. همچنین شرط مساحت موردنیاز برآورد شده در گام دوم براساس آینده‌نگری جمعیت اعمال شد. در این پژوهش دو سناریو اجرا شد. در سناریوی اول در انتخاب مکان‌های نهایی دفن پسماند، شرط دارا بودن بیشترین ارزش نقشه‌ای اعمال شد و در سناریوی دوم علاوه بر شرط ذکرشده، لزوم وجود بافر 10 کیلومتری برای هر یک از گزینه‌های انتخابی لحاظ گردید.
نتایج و بحثدر پژوهش حاضر تعداد 7 معیار اصلی اکولوژیک و انسانی و 25 معیار فرعی جهت مکان‌­یابی دفن مواد زائد جامد شهری در استان قزوین انتخاب شد. با دخالت­دادن نتایج پرسشنامه‌­های مقایسه زوجی، وزن نهایی هر معیار و زیرمعیار مشخص شد. پس از آماده­سازی لایه­های GIS و تشکیل پایگاه داده، هریک از لایه­های فاکتور به تناسب توابع موجود در ابزار عضویت فازی استانداردسازی شده و با طیف­هایی از اعداد بین صفر تا 255 که بیانگر درجه عضویت در مجموعه فازی است، طبقه­بندی شدند. این تحقیق تکنیک AHP را در محیط GIS برای بررسی بهترین مکان‌های دفن زباله در مقیاس استان قزوین اجرا نمود. سیستم اطلاعات جغرافیاییGIS  ابزاری بسیار قدرتمند است که می‌تواند ارزیابی سریع از منطقه موردمطالعه برای تعیین محل مناسب دفن زباله ارائه دهد. همچنین تکنیکAHP  برای حل آن‌دسته از مشکلات پیچیده‌ای که ممکن است میان اهداف متعدد مسئله همبستگی وجود داشته باشد، مفید است. انتخاب معیارها یکی از مهم‌ترین گام‌ها در این تحقیق بود. در انتخاب سایت دفن پسماند باید عوامل محیطی را در کنار عوامل اقتصادی در نظر گرفت. بنابراین، هشت معیار اصلی فاصله از جاده، ارتفاع، شیب، جهت فاصله از مناطق مسکونی، فاصله از آب‌های سطحی، فاصله از مناطق حفاظت‌شده، زمین‌شناسی، هیدرولوژی و کاربری اراضی را در پژوهش خود بکار گرفتند. در این تحقیق نیز سعی شد در کنار معیارهای یادشده، پارامترهای مختلف طبیعی و انسانی مانند فاصله از خطوط انتقال انرژی، فاصله از شهرک‌های صنعتی و راه‌آهن و غیره نیز بکار گرفته شود تا جامعیت تحقیق حاضر دوچندان گردد. نقشه توان‌سنجی اولیه کاربری دفن پسماند حاصل از روش MCE با توجه به نمودار فراوانی ارزش‌های آن با روش شکست طبیعی (Natural Break) طبقه‌بندی شد. شهرستان‌های تاکستان، آبیک و بویین‌زهرا به ترتیب مساحت‌های 50.15، 14.55 و 54.48 کیلومترمربع از توان خوب جهت دفن پسماند در سطح استان قزوین برخوردار بودند. مناطق ﻳﺎدﺷﺪه ﺑﻪ ﻟﺤﺎظ ﻓﺎﺻﻠﻪ از ﻣﺮاﻛﺰ ﺛﻘﻞ ﺟﻤﻌﻴﺘﻲ ﻧﻴﺰ در ﺑﻬﺘﺮﻳﻦ ﺷﺮاﻳﻂ ﻗﺮار داشتند. مکان­یابی نهایی در دو سناریو با مدل تصمیم‌گیری مکانی SOLA اجرا شد. درنهایت سایت شماره یک از سناریو اول و دوم در شرق استان قزوین و در محدوده شهرستان بوئین‌زهرا و در نزدیکی روستای اله­آباد و سایت شماره سه از سناریو دوم در فاصله 15 کیلومتری از مدیریت دفن پسماند در مرکز استان و سمت شرق روستای زین­آباد به‌عنوان اولویت معرفی شدند.
نتیجه ­گیری لازم به ذکر است در کنار عدم تعیین محل مناسب برای دفع نهایی پسماندها در سالیان گذشته، تاکنون برنامه جامعی در زمینه کاهش تولید پسماند و اجرای طرح‌های تفکیک از مبدأ در هیچ‌یک از شهرستان‌های موردمطالعه تهیه و اجرانشده است. شکل‌گیری بخش آینده‌پژوهی در ساختار تشکیلاتی سیستم‌های مدیریتی دفن پسماند نه تنها می‌تواند منجربه کاهش خطرات محیط‌زیستی شود بلکه پایداری در منابع اقتصادی و اجتماعی را به‌همراه خواهد داشت.

کلیدواژه‌ها

تخصیص تک هدفه زمین؛ آینده‌پژوهی؛ ارزیابی چندمعیاره مکانی؛ مکان دفن پسماند

مراجع

Barakat A, Hilali A, Baghdadi ME, Touhami F. 2017. Landfill site selection with GIS-based multi-criteria evaluation technique. A case study in Béni Mellal-Khouribga Region, Morocco. Environmental Earth Sciences, 76(12): 413. doi:https://doi.org/10.1007/s12665-017-6757-8.

Cervantes Turcott DE, López Martínez A, Cuartas Hernández M, Lobo García de Cortázar A. 2018. Using indicators as a tool to evaluate municipal solid waste management: A critical review. Waste Management, 80: 51-63. doi:https://doi.org/10.1016/j.wasman.2018.08.046.

Chabuk A, Al-Ansari N, Hussain HM, Knutsson S, Pusch R. 2016. Landfill site selection using geographic information system and analytical hierarchy process: A case study Al-Hillah Qadhaa, Babylon, Iraq. Waste Management & Research, 34(5): 427-437. doi:https://doi.org/10.1177/0734242X16633778.

Cheng H, Hu Y. 2010. Municipal solid waste (MSW) as a renewable source of energy: Current and future practices in China. Bioresource Technology, 101(11): 3816-3824. doi:https://doi.org/10.1016/j.biortech.2010.01.040.

Chitsazan M, Dehghani F, Rastmanesh F, Mirzaei Y. 2013. Solid waste disposal site selection using spatial information technologies and fuzzy-AHP logic:(Case study: Ramhormoz). Journal of RS and GIS for Natural Resources (Journal of Applied RS & GIS Techniques in Natural Resource Science), 4(1): 39-51. (In Persian).

Demesouka OE, Anagnostopoulos KP, Siskos E. 2019. Spatial multicriteria decision support for robust land-use suitability: The case of landfill site selection in Northeastern Greece. European Journal of Operational Research, 272(2): 574-586. doi:https://doi.org/10.1016/j.ejor.2018.07.005.

Demesouka OE, Vavatsikos AP, Anagnostopoulos KP. 2013. Suitability analysis for siting MSW landfills and its multicriteria spatial decision support system: Method, implementation and case study. Waste Management, 33(5): 1190-1206. doi:https://doi.org/10.1016/j.wasman.2013.01.030.

Eastman JR. 2003. IDRISI Kilimanjaro: guide to GIS and image processing. Worcester: Clark Labs, Clark University, 950 Main Street, Worcester, MA, 01610-1477 USA, 328 p.

Getahun T, Mengistie E, Haddis A, Wasie F, Alemayehu E, Dadi D, Van Gerven T, Van der Bruggen B. 2012. Municipal solid waste generation in growing urban areas in Africa: current practices and relation to socioeconomic factors in Jimma, Ethiopia. Environmental Monitoring and Assessment, 184(10): 6337-6345. doi:https://doi.org/10.1007/s10661-011-2423-x.

Harris-Lovett S, Lienert J, Sedlak DL. 2018. Towards a new paradigm of urban water infrastructure: identifying goals and strategies to support multi-benefit municipal wastewater treatment. Water, 10(9): 1127. doi:https://doi.org/10.3390/w10091127.

Hoornweg D, Bhada-Tata P. 2012. What a waste: a global review of solid waste management. doi:http://hdl.handle.net/10986/17388.

Hydarian P, Rangzan K, Maleki S, Taghizade A, Azizi Ghalaty S. 2014. Municipal landfill locating using Fuzzy-TOPSIS and Fuzzy-AHP models in GIS: A case study of Pakdasht city in Tehran province. Journal of Health and Development, 3(1): 1-13. (In Persian).

Joseph K, Rajendiran S, Senthilnathan R, Rakesh M. 2012. Integrated approach to solid waste management in Chennai: an Indian metro city. Journal of Material Cycles and Waste Management, 14(2): 75-84. doi:https://doi.org/10.1007/s10163-012-0046-0.

Kamdar I, Ali S, Bennui A, Techato K, Jutidamrongphan W. 2019. Municipal solid waste landfill siting using an integrated GIS-AHP approach: A case study from Songkhla, Thailand. Resources, Conservation and Recycling, 149: 220-235. doi:https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2019.05.027.

Khan D, Samadder SR. 2014. Municipal solid waste management using Geographical Information System aided methods: A mini review. Waste management & research, 32(11): 1049-1062. doi:https://doi.org/10.1177/0734242X14554644.

Khan MM-U-H, Vaezi M, Kumar A. 2018. Optimal siting of solid waste-to-value-added facilities through a GIS-based assessment. Science of The Total Environment, 610-611: 1065-1075. doi:https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.08.169.

Khodaparast M, Rajabi AM, Edalat A. 2018. Municipal solid waste landfill siting by using GIS and analytical hierarchy process (AHP): a case study in Qom city, Iran. Environmental Earth Sciences, 77(2): 52. doi:https://doi.org/10.1007/s12665-017-7215-3.

Lin H-Y, Kao J-J. 2005. Grid-based heuristic method for multifactor landfill siting. Journal of Computing in Civil Engineering, 19(4): 369-376. doi:https://doi.org/10.1061/(ASCE)0887-3801(2005)19:4(369).

Liu N, Tang S-Y, Zhan X, Lo CW-H. 2018. Policy uncertainty and corporate performance in government-sponsored voluntary environmental programs. Journal of Environmental Management, 219: 350-360. doi:https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2018.04.110.

Mahini AS, Gholamalifard M. 2006. Siting MSW landfills with a weighted linear combination methodology in a GIS environment. International Journal of Environmental Science & Technology, 3(4): 435-445. doi:https://doi.org/10.1007/BF03325953.

Makhdoom MF. 2012. Fundamental of Land Use Planning. University of Tehran, Press, 2203, ISBN: 946-03-4025-1. 300 p. (In Persian).

Moghadam MA, Mokhtarani N, Mokhtarani B. 2009. Municipal solid waste management in Rasht City, Iran. Waste Management, 29(1): 485-489. doi:https://doi.org/10.1016/j.wasman.2008.02.029.

Muttiah RS, Engel BA, Jones DD. 1996. Waste disposal site selection using GIS-based simulated annealing. Computers & Geosciences, 22(9): 1013-1017. doi:https://doi.org/10.1016/S0098-3004(96)00039-8.

Raviv O, Broitman D, Ayalon O, Kan I. 2018. A regional optimization model for waste-to-energy generation using agricultural vegetative residuals. Waste Management, 73: 546-555. doi:https://doi.org/10.1016/j.wasman.2017.10.011.

Razavian MT, Kanooni R, Firouzi E. 2016. Site selecting urban Solid Waste Landfill (Case study: Ardebil city). Spatial Planning (Modares Human Sciences), 19(4): 67-92. (In Persian).

Saaty TL. 1990. How to make a decision: the analytic hierarchy process. European Journal of Operational Research, 48(1): 9-26.

Salari M, Moazed H, Radmanesh F. 2012. Site selection for solid waste by GIS & AHP-FUZZY Logic (Case study: Shiraz city). Tolooebehdasht, 11(1): 88-96. (In Persian).

Salmanmahiny A, Kamyab H. 2009. Applied remote sensing and GIS with Idrisi. Mehr Mahdis Press, Tehran. 610 p. (In Persian).

Sarptas H, Alpaslan N, Dolgen D. 2005. GIS supported solid waste management in coastal areas. Water Science and Technology, 51(11): 213-220. doi:https://doi.org/10.2166/wst.2005.0408.

Şener Ş, Sener E, Karagüzel R. 2011. Solid waste disposal site selection with GIS and AHP methodology: a case study in Senirkent–Uluborlu (Isparta) Basin, Turkey. Environmental Monitoring and Assessment, 173(1): 533-554. doi:10.1007/s10661-010-1403-x.

Singh A. 2019. Environmental problems of salinization and poor drainage in irrigated areas: Management through the mathematical models. Journal of Cleaner Production, 206: 572-579. doi:https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.09.211.

Singh A, Panda SN, Saxena C, Verma C, Uzokwe VN, Krause P, Gupta S. 2016. Optimization modeling for conjunctive use planning of surface water and groundwater for irrigation. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 142(3): 04015060. doi:https://doi.org/10.1061/(ASCE)IR.1943-4774.0000977.

Spigolon LM, Giannotti M, Larocca AP, Russo MA, Souza NdC. 2018. Landfill siting based on optimisation, multiple decision analysis, and geographic information system analyses. Waste Management & Research, 36(7): 606-615. doi:https://doi.org/10.1177/0734242X18773538.

Staley BF, Barlaz MA. 2009. Composition of municipal solid waste in the United States and implications for carbon sequestration and methane yield. Journal of Environmental Engineering, 135(10): 901-909. doi:https://doi.org/10.1061/(ASCE)EE.1943-7870.0000032.

Sukholthaman P, Shirahada K. 2015. Technological challenges for effective development towards sustainable waste management in developing countries: Case study of Bangkok, Thailand. Technology in Society, 43: 231-239. doi:https://doi.org/10.1016/j.techsoc.2015.05.003.

Tchobanoglous G, Theisen H, Vigil S. 1993. Integrated solid waste management: Engineering principles and management lssues. McGraw-Hill. 340 p.

Unal M, Cilek A, Guner ED. 2020. Implementation of fuzzy, Simos and strengths, weaknesses, opportunities and threats analysis for municipal solid waste landfill site selection: Adana City case study. Waste Management & Research, 38(1_suppl): 45-64. doi:https://doi.org/10.1177/0734242X19893111.

United Nations. 2017. World Population Prospects: 2017 Revision Population Database. Online at. 2nd December 2017. http://www.un.org/esa/population/unpop.htm.

Uyan M. 2014. MSW landfill site selection by combining AHP with GIS for Konya, Turkey. Environmental Earth Sciences, 71(4): 1629-1639. doi:https://doi.org/10.1007/s12665-013-2567-9.

Yazdani M, Monavari S, Omrani GA, Shariat M, Hosseini S. 2015. Assessment of municipal solid waste landfill sites using GIS (Case study: west of Mazandaran province). Journal of RS and GIS for Natural Resources (Journal of Applied RS & GIS Techniques in Natural Resource Science), 6(1): 31-46. (In Persian).