Integration of population forecasting in providing decision support system for municipal solid waste landfill siting (Case study: Qazvin province)

Subject Areas : Geospatial systems development

Zahra Asadolahi ¹ , Naghmeh Mobarghei ² , Mostafa Keshtkar ³

1 - Assistant Professor, Department of Environment and Fisheries, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Lorestan University, Khorramabad, Iran
2 - Associate Professor, Department of Planning and Designing the Environment, Environmental Science Research Institute, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
3 - PhD Student of Environmental Sciences and Engineering, Environmental Science Research Institute, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran

Received: 2020-03-01 Accepted : 2020-08-30 Published : 2020-12-21

Keywords: Future Forecasting, landfill, Single Objective Land Allocation, Spatial Multi-Criteria Evaluation,

Abstract :

Background and ObjectiveRapid urban expansion along with population growth, has significantly amplified the production of municipal solid waste (MSW) in recent years. Despite the importance of burying solid waste as one of the most efficient ways in waste management cycle, its basic standards have been neglected in many parts of Iran. Recently, the Geographic Information System (GIS) has been recognized as a suitable tool in landfill site selection studies. In addition, Multi-Criteria Decision Making (MCDM) has been introduced as a well-known technique to investigate complex decision-making issues such as landfill selection, and the Analytical Hierarchy Process (AHP) is one of the well-known methods of MCDM.  In general, landfill siting based on GIS has two main screening steps including first, removing unsuitable land areas and then ranking remaining areas. Additionally, waste landfill siting mainly depends on information availability related to population characteristics. In this way, it is needed to forecast population in the future. Qazvin as a province in the central part of Iran, is facing a population growth in the recent decade. Comparing the population in 2011 and 2016, it showed an increase of about 1.17 percent of average annual growth in Qazvin's population. Therefore, with regard to the increasing population in this newly established province, it is considered critical to conduct a landfill site selection procedure. To achieve the aim, the present research intended to establish a landfill site regarding environmental factors and using integrated GIS-AHP approach which incorporated into the population forecasting in Qazvin province.Materials and Methods The present study was conducted in three main steps include; initial waste Landfill siting using Multi-Criteria Evaluation (MCE), determination of the required landfill area based on population forecasting up to 2046 and final locating of waste landfills using Single Objective Land Allocation (SOLA) in TerrSet software. In the first step, the initial Landfill siting was conducted by the integrated GIS-AHP approach during the process of identifying and selecting the criteria, weighting the criteria, standardizing the criteria and finally integrating the criteria with the Weighted Linear Combination (WLC) method. In the second step, the area required for waste disposal sites was estimated based on population growth rate, per capita waste generation (kg per day) and average groundwater depth. In order to forecast the population growth up to 2046, reports of Iran's Plan and Budget Organization was used.  In the third step, the final sitting of the municipal solid waste was determined with a SOLA in TerrSet software. The initial suitability map was entered into the model as the base input. Also, the estimated area from the second step. In this study, two scenarios were implemented.  In the first scenario, in order to select the appropriate locations, the condition of having the highest value of the map was applied, and in the second scenario, in addition to the mentioned condition, the need to have a 10 km buffer for each of the selected options was considered.Results and Discussion According to the expert's opinions and environmental standards, seven ecological and socio-economic criteria were suggested that each criterion consists of several sub-criteria. Then by implementing the AHP method on the experts’ judgment, the final weight of each criterion and sub-criterion was obtained. After preparing the GIS layers, each of the invoice layers was standardized according to the functions in the fuzzy membership tool and was classified with a range of numbers from 0 to 255. The results showed that in the study area the combination of AHP and GIS for landfill siting is significantly compatible with field observations. GIS is a very powerful tool that could provide a quick assessment of the study area to determine the appropriate location for landfill. The selection of criteria was one of the most important steps in this research. The environmental factors should be considered along with economic factors in choosing a landfill site. Therefore, the eight main criteria of distance from the road, elevation, slope, distance from residential areas, distance from surface waters, distance from protected areas, geology, hydrology and land use were used in their research. The criteria were divided into three parts; morphological, environmental and socio-economic. In this research, in addition to the mentioned criteria, various natural and human parameters such as distance from energy transmission lines, distance from industrial towns and railways, etc. were also used to double the comprehensiveness of the present study. By integrating standardized GIS layers with WLC method, the initial map indicating the distribution of suitability of different sites to waste disposal location in Qazvin province was prepared. By implementing the AHP method into each criterion and combining in GIS, the waste disposal areas in the study area were classified into four classes. According to this classification, the initial map was divided into very good, appropriate, inappropriate and very poor areas.  According to the initial suitability map, the cities of Takestan, Abik and Buin Zahra, with an area of 50.15, 14.55 and 54.48 km2, respectively, had a good condition for landfill location. The suitable places for landfill were the flat territories near the urban and had the advantage of the appropriate access path. Then, using land use allocation algorithm, the best landfill site was identified in two scenarios and three location options for each scenario. In the first scenario, the maximum map value was applied to select the location options. In the second scenario, in addition to the mentioned condition, a 10 km buffer was considered for each location option. Finally, site number one of the first and second scenarios and site number three of the second scenario were identified as priorities. Site number one was selected in the range of Buin Zahra city and near the village of Elahabad. While site number three was located 15 km away from the waste management department of Qazvin city and near the Zinabad village.Conclusion It should be noted that not only the final location of municipal solid waste landfills has not been determined in recent years, but also a comprehensive program in the field of reducing waste production and implementation of waste separation plans from the source in the studied cities has not been implemented.Formation of a future forecasting section on the organizational structure of landfill waste management systems can not only reduce environmental risks but also bring sustainability to economic and social resources.

References:

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).

Full-Text:



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

 

 

چکیده گسترش شهرنشینی همراه با افزایش جمعیت تولید پسماندهای جامد شهری را طی سال‌های اخیر به طور قابل ملاحظه‌ای سرعت بخشیده است. علیرغم اهمیت دفن مواد زائد جامد بعنوان یکی از مهم‌ترین بخش‌های چرخه مدیریت پسماند، در حال حاضر دفن اصولی در بسیاری از مناطق ایران مورد غفلت قرار گرفته است. لذا تحقیق حاضر با هدف مکان‌یابی دفن پسماند شهری در استان قزوین، رویکرد یکپارچه GIS-AHP را در تلفیق با آینده‌نگری جمعیت بکار گرفته است. در رویکرد یاد شده مکان‌یابی اولیه دفن پسماند با روش MCE طی مراحل شناسایی معیارها، وزن‌دهی معیارها با روش AHP، استانداردسازی معیارها با توابع عضویت فازی و در نهایت ادغام معیارها با روش WLC انجام شد. در مرحله بعد با آینده‌نگری جمعیت برای افق چشم‌انداز سال 1425، مساحت مورد نیاز دفن پسماند مشخص شد. مکان‌یابی نهایی دفن پسماند با مدل تصمیم‌گیری مکانی تخصیص تک هدفه زمین در نرم‌افزار ایدریسی  TerrSetدر دو سناریو و سه گزینه مکانی انجام شد. در سناریوی اول برای انتخاب گزینه‌های مکانی شرط دارا بودن بیشترین ارزش نقشه‌ای اعمال شد و در سناریوی دوم علاوه بر شرط ذکر شده، لزوم وجود  بافر 10 کیلومتری برای هر یک از گزینه‌های مکانی لحاظ گردید. در نهایت سایت شماره یک از سناریو اول و دوم و سایت شماره سه از سناریو دوم به عنوان اولویت معرفی شدند. شکل‌گیری بخش آینده‌پژوهی در ساختار تشكيلاتي سیستم‌های مدیریتی دفن پسماند نه تنها می‌تواند منجر به کاهش خطرات محیط‌زیستی شود بلکه پایداری در منابع اقتصادی و اجتماعی را به‌همراه خواهد داشت.

 

واژه‌های کلیدی:  تخصیص تک هدفه زمین، آینده‌پژوهی، ارزیابی چندمعیاره مکانی، لندفیل.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

مقدمه 

جمعیت جهان در حال افزایش است و پیش‌بینی می‌شود تا سال 2050 از سطح فعلی بیش از 6/7 میلیارد نفر، به 9/8 میلیارد نفر خواهد رسید (37 ، 10 و 31). شهرنشینی با افزایش جمعیت گسترش پیدا کرده است (32) بطوریکه شهرنشینی تولید پسماندهای جامد شهری (Municipal Solid Waste) را طی سال‌های اخیر به طور قابل ملاحظه‌ای سرعت بخشیده است (24، 15 و 4). تولید جهانی پسماندهای جامد شهری از ده سال قبل از ارزش 64/0 کیلوگرم به بیش از 2/1 کیلوگرم به ازای هر شخص در روز افزایش یافته است (11) و احتمالاً تولید آن در سال 2025 با 20٪ افزایش به 44/1 کیلوگرم افزایش می‌یابد. مدیریت مواد زائد جامد شهری
  (Municipal Solid Waste Management)یکی از نگرانی‌های عمده در سطح جهان از جنبه‌های محیط‌زیستی و اقتصادی-اجتماعی محسوب می‌شود (2 و 6). با توجه به سرعت روند صنعتی شدن، جمعیت رو به رشد و کمبود زمین، مدیریت موثر ضایعات جامد شهری چالشی بزرگ برای مسئولان محلی و برنامه‌ریزان است (16). با توجه به اینکه سیستم‌های فعلی مدیریت ضایعات در پاسخ به تقاضای موجود موفق نبوده‌اند، نیاز به سیستمی که توانایی مدیریت موثر حجم روزافزون زباله‌های تولیدی را دارد، احساس می‌شود (35). اکثر شهرها در کشورهای در حال توسعه با سیستم مدیریت ناکافی پسماندهای جامد شهری  با خطرات جدی برای سلامتی و تخریب محیط زیست روبرو هستند (19و 39). در پسماندهای جامد شهری کشورهای توسعه نیافته معمولاً انواع ضایعات جامد از قبیل مصنوعات، پلاستیک، کاغذ، شیشه، لاستیک، فلزات و زباله‌های خانگی یافت می‌شود (9). دفع ضعیف و مدیریت نامناسب پسماندهای جامد شهری با تولید‌مثل جوندگان و حشرات گسترش دهنده پاتوژن‌ها، آلودگی آب و غیره می‌تواند باعث بروز مشکلاتی شود که بهزیستی انسان را به خطر اندازد. همچنین با افزایش آلودگی هوا و خاک، شرایط محیطی به وجود می‌آید که مانع از تحقق توسعه پایدار می‌شود (13، 34 و 22). ﺑﻪ ﻫﻤﻴﻦ دﻟﻴﻞ اﻳﺠﺎد ﺗﺎﺳﻴﺴﺎﺗﻲ مانند محل دفن و استقرار آن فعالیتی دشوار است و اﻏﻠﺐ ﺑﺎ ﻣﺨﺎﻟﻔﺖ‌ﻫﺎي ﻋﻤﻮﻣﻲ روﺑﺮو می‌شود (36). اخیرا سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) به عنوان ابزاری مناسب برای استفاده در مطالعات انتخاب محل دفن پسماند شناخته شده است (16). علاوه بر این، تصمیم‌گیری چند معیاره (Multi Criteria Decision Making; MCDM) روشی شناخته شده برای حل مشکلات پیچیده تصمیم‌گیری در انتخاب محل دفن پسماند است (7). ساعتی (26) فرآيند تحليل سلسله مراتبي (Analytical Hierarchy Process; AHP) را بعنوان نوعي از روش MCDM پيشنهاد داد كه در آن يك مسئله در قالب يك سلسله مراتب تجزيه مي‌شود و هدف در بالا قرار می‌گیرد. به طور کلی روش انتخاب محل دفن پسماند مبتنی بر GIS شامل دو مرحله اصلی غربالگری از جمله حذف مناطق نامناسب اراضی و رتبه‌بندی مناطق باقیمانده است (18 و 23). توابع بافر (Buffer)، محاسبه مجاورت (Adjacent Computation)، رویهم‌گذاری (Overlay)و تحلیل فاصله هزینه ‌(Cost Distance Analysis) از مهم‌ترین توابع تحلیلGIS  است که معمولاً در مکان‌یابی دفن پسماند اجرا می‌شوند (29). مطالعات مختلفی در کشورهای مختلف با هدف مکان‌یابی محل دفن زباله با رویکرد ترکیبی GIS-AHP انجام شده است که بطور مثال می‌توان به شمال شرقی یونان (6)، عراق (3)، سائوپائولو، برزیل (33)، ترکیه (39) و مراکش (1) اشاره نمود. از مطالعات داخلی انجام شده با هدف ﻣﻜﺎنﻳﺎﺑﻲ ﻣﺤﻞ دﻓﻦ ﭘﺴﻤﺎﻧﺪ با رویکرد GIS-AHP می‌توان به مطالعه سالاری و همکاران (27) در شهر شیراز، حیدریان و همکاران (12) در شهر پاکدشت استان تهران، رضویان و همکاران (25) در شهر اردبیل، یزدانی و همکاران (41) در محدودة غرب استان مازندران، چیت‌سازان و همکاران (5) در شهرستان رامهرمز و خداپرست و همکاران (17) در شهر قم اشاره نمود. بنابراین رویکرد یکپارچه GIS-AHP بعنوان ابزاری قدرتمند در ارزیابی مکان‌های احتمالی دفن پسماند شناخته شده است. از طرفی در هر سرزميني، هرگونه برنامه‌ريزي درگرو داشتن اطلاعات وافر و كافي درخصوص جمعيت و ويژگي‌هاي جمعيتي آن سرزمين دارد، بنابراين آگاهي از جايگاه جمعيتي هر كشور در سطح جهاني و نيز منطقه جغرافيايي، نقش كليدي و محوري در برنامه‌ريزي و سياست‌گذاري دارد. بررسی روند شهرنشینی در استان‌های کشور حاکی از رشد جمعیت در تمامی استان‌های کشور دارد که لزوم توجه به پیش‌بینی جمعیت در تصمیم‌گیری‌ها را دو چندان می‌کند. آينده‌پژوهي و حتی آینده‌نگری در حقيقت دانش و معرفت ترسیم و شكل بخشيدن به آينده به گونه‌اي آگاهانه، فعالانه و پيش‌دستانه است. ‌بمنظور برنامه‌ريزي توسعه مکان‌های دفن پسماند شهری تمامي اجزاي عوامل اکولوژیک، اجتماعي و اقتصادي بصورت يك سيستم بايد دخالت داده شوند و همه عناصر زيرمجموعه اين عوامل كه در برنامه‌ريزي انتخاب لندفیل دخيل هستند همچون سيستمي با عناصر درهم‌تنيده باید در نظر گرفته شوند تا ارتباطات اين عوامل با هم مورد سنجش قرار گرفته و با رويكردي آينده‌پژوهانه جهت برنامه‌ريزي‌هاي بهتر و آينده‌نگرانه، سناريوهاي مطلوب در اين راستا استخراج شوند. استان قزوین در حوزه مرکزی ایران در سال ۱۳۷۵ از استان تهران جدا شد و به همراه تاکستان از استان زنجان، تشکيل استان تازه‌اي به نام استان قزوين را داد. براساس آخرين سرشماري عمومي نفوس و مسكن در آبان 1395 جمعيت استان قزوین برابر با 1273761نفر كه در مقايسه با سرشماري عمومی نقوس و مسكن آبان 1390 متوسط رشد سالانه جمعيت آن معادل 17/1درصد بوده است. با توجه به تازه تاسیس 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 ﺑﺎ استفاده رویکرد یکپارچه  GIS-AHPدر تلفیق با آینده‌نگری جمعیت به ﻣﻜﺎنﻳﺎﺑﻲ ﺑﻬﻴﻨﻪ دﻓﻦ پسماندﻫﺎي ﺷﻬﺮي ﺑﺎ ﻛﻢﺗﺮﻳﻦ آﺳﻴﺐ ﺑﺮ ﻣﺤﻴﻂزﻳﺴﺖ و ﺳﻼﻣت افراد پرداخته است.

روش­ تحقیق 

منطقه مورد مطالعه

استان قزوین در حوزه مرکزی ایران با مساحتی معادل 15821 کیلومتر مربع بین 48 درجه و 45 دقیقه تا 50 درجه و 50 دقیقه طول شرقی و 35 درجه و 37 دقیقه تا 36 درجه و 45 دقیقه عرض شمالی قرار دارد. اين استان در مجاورت استان‌هاي مازندران، گيلان، همدان، زنجان، مرکزي و تهران قرار دارد (شکل 1). براساس آخرین وضعیت تقسیمات کشوری در پایان سال 1395 دارای شش شهرستان (قزوین، تاکستان، بوئین‌زهرا، آبیک، البرز و آوج)، 19 بخش، 46 دهستان و 1150 آبادی است.

مراحل تحقیق

شکل (1) مراحل مختلف این مطالعه را نشان می‌دهد. مرحله اول پژوهش شامل جمع‌آوری داده‌های پایه از سازمان‌های دولتی و سایت‌های معتبر اینترنتی بود. سپس مکان‌یابی اولیه دفن پسماند براساس رویکرد یکپارچه GIS-AHP طی چند گام شناسایی و انتخاب معیارها، وزن‌دهی معیارها، استانداردسازی معیارها و در نهایت ادغام معیارها انجام شد. در مرحله بعد آینده‌نگری جمعیت به انتخاب مکان مناسب برای محل دفن زباله منجر شد. رویکرد مورد استفاد در این تحقیق با جزییات بیشتر در شکل (2) قابل مشاهده است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل 1- محدوه مورد مطالعه و روند اجرای پژوهش

Fig. 1- Study area and research steps

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل 2- مکان‌یابی دفن پسماند شهری با رویکرد یکپارچه GIS-AHP در تلفیق با آیند‌ه نگری جمعیت Fig. 2- Siting of municipal waste landfill with integrated GIS-AHP approach in combination with population forcasting

 

 

جمع‌آوری داده‌های پایه 

در این مرحله نقشه‌های پایه مورد نیاز در مکان‌یابی دفن پسماند منطقه مورد مطالعه تهیه شدند (جدول 1). برای تمامی نقشه‌های مذکور سیستم مختصات UTM و بیضوی مبنای WGS84 و زون 39 شمالی استفاده شد.

جدول 1- داده‌های پایه مورد استفاده و منبع آنها Table 1. Used  data and their source
ترتیب Order	لایه Layer	منابع Source	مقیاس Scale	توضیحات Description
1	پوشش گیاهی Land cover	طرح آمایش سرزمین استان قزوین Gazvin province land use planning project	1:10000 1:10000	استخراج از طریق بازدید میدانی در سال 1397 Extraction through field visit in 2018 year
2	زمین‌شناسی Geology	سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی ایران Geological survey & mineral exploration of Iran	1:100000-1:250000 100000-1:250000	-
3	خاک (بافت خاک ) Soil (Soil Texture)	اطلاعات خاک FAO Soilgrid.org FAO Soil Information	1:500000 1:10000000 1:500000-1:10000000	تولید لایه‌های بافت خاک با استفاده از مثلث بافت خاک و استخراج درصد اجزا تشکیل دهنده خاک با الگوریتم‌ها و سنجش از دور Production of soil texture layer using soil texture triangle and extraction of soil components (%) with algorithms and remote sensing
4	منابع آب (چشمه، رودخانه، سد و چاه­های آب، عمق آب‌های زیرزمینی) Water resources (spring, river, dam, wells,  ground water depth)	شرکت مدیریت منابع آب Water Resources Management Company	-	استفاده از داده‌های شرکت مدیریت منابع آب  Use of water resources management company data
5	توپوگرافی (مدل رقومی ارتفاع، شیب) Topoghraphy (DEM, Slope)	usgs.gov	1:50000 1:50000	-
6	زیستگاه­های حساس Sensitive Habitats	اداره کل محیط زیست استان قزوین Department of environment of  Gazvin province	1:100000 1:100000	تصحیح، تدقیق و تولید نقشه‌های جدید مناطق  Correction, revision and production of new maps of protected areas
7	کاربری اراضی (مناطق شهری و روستایی، جاده‌های اصلی و فرعی، راه‌آهن، مناطق صنعتی، معادن، فرودگاه) Land use (Cities and Vilages, Main roads and Secondary roads, Rail Road, Industries, Mines, Airport)	طرح آمایش استان قزوین  Gazvin land use planning project	1:10000-1:50000 1:10000-1:50000	مستخرج از براساس مطالعات میدانی و تصایر ماهواره‌ای سال 1398 Extracted from field studies and satellite images in 2019 year
8	خطوط گاز و خطوط نیرو Gas lines and Power lines	سازمان برنامه و بودجه استان قزوین Management and planning organization of Gazvin province	1:50000 1:50000	-
9	گسل­ها Faults	سازمان زمین‌شناسی کل کشور Geological survey & mineral exploration of Iran	1:1000000 1:1000000	طبقه بندی و تدقیق با نقشه های بزرگ مقیاس Classify and revision with large scale maps
10	پتانسیل فرسایش خاک، حساسیت به لغزش و رانش Soil erosion sensitivity, Landslide susceptibility	مستخرج از طرح آمایش استان قزوین (5) Gazvin province land use planning project	1:50000 1:50000	مدل‌سازی براساس الگوریتم‌های بررسی مخاطرات محیطی زیستی Modeling based on environmental hazard assessment algorithms

 

مکانیابی اولیه دفن پسماند شهری با رویکرد یکپارچه GIS-AHP

شناسایی و انتخاب معیارها

شناسایی و توسعه معیارها اولین بخش از رویکرد یکپارچه GIS-AHP بود. معیارها شامل دو دسته محدودیت و فاکتور هستند. فاکتورها معیارهایی بودند که درجات مطلوبیت را برای تمام منطقه به صورت اعداد پیوسته نشان می‌دادند. فاکتورها در مرحله بعد به صورت لایه‌های فازی به روش‌های مختلف استاندارد شدند (28). محدودیت‌ها شامل آن دسته از معیارهای بولین بودند که تحلیل را برای محدوده مورد مطالعه محدود می‌کردند. محدودیت‌ها به صورت لایه‌های بولین تهیه شدند که در آن صفر نشان‌دهنده عدم تناسب و یک نشان‌دهنده تناسب است.

استانداردسازی فاکتورها به روش فازی 

در بخش دوم استانداردسازی توسط توابع عضویت فازی و در مقیاس 0 تا 1 یا 0 تا 255 انجام شد. استانداردسازی فاکتورها در نرم‌افزار ایدریسی توسط دستور Fuzzy صورت گرفت. تئوری مجموعه فازی یک پایه ریاضی غنی برای درک مشکلات تصمیم‌گیری و ایجاد قوانین تصمیم‌گیری در ارزیابی و ترکیب معیارها تولید می‌کند. در این دستور توابع عضویت به صورت خطی (Linear)، S شکل (Sigmoidal)، J شکل (J-shaped)و تعریف شده توسط کاربر (User defined) تعریف شده است. هرکدام از این توابع دارای سه شکل افزایشی یکنواخت (Monotonically Increasing)، کاهشی یکنواخت  (Monotonically Decreasing)و متقارن (Symmetric) هستند (8). 

وزن‌دهی فاکتورها به روش AHP

در بخش دوم استانداردسازی توسط توابع عضویت فازی و در مقیاس 0 تا 1 یا 0 تا 255 انجام شد. استانداردسازی فاکتورها در نرم‌افزار ایدریسی توسط دستور Fuzzy صورت گرفت. تئوری مجموعه فازی یک پایه ریاضی غنی برای درک مشکلات تصمیم‌گیری و ایجاد قوانین تصمیم‌گیری در ارزیابی و ترکیب معیارها تولید می‌کند. در این دستور توابع عضویت به صورت خطی (Linear)، S شکل (Sigmoidal)، J شکل (J-shaped)و تعریف شده توسط کاربر (User defined) تعریف شده است. هرکدام از این توابع دارای سه شکل افزایشی یکنواخت (Monotonically Increasing)، کاهشی یکنواخت  (Monotonically Decreasing)و متقارن (Symmetric) هستند (8). 

 

 

 

جدول 2- مقادیر ترجیحات برای مقایسه­های زوجی (26)  Table 2.  Preference values for pairwise comparisons
ترجیحات (قضاوت شفاهی) Preferences (oral judgment)	مقدار عددی Value
کاملا مرجح یا کاملا مهم تر و یاکاملا مطلوب تر Extremely preferred	9 9
ترجیح یا اهمیت یا مطلوبیت خیلی قوی Strongly preferred very	7 7
ترجیح یا اهمیت یا مطلوبیت قوی Strongly preferred	5 5
کمی مرجح یا کمی مهم تر و یا کمی مطلوب تر Moderately preferred	3  3
ترجیح یا اهمیت یا مطلوبیت یکسان Equally preferred	1 1
ترجیحات بین فواصل فوق Preferences between strong distances	2، 4، 6 و 8 2, 4, 6 and 8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ادغام لایه‌ها با روش WLC 

یکی از رایج‌ترین روش‌های مورد استفاده در ترکیب داده‌ها،WLC  است. در WLC هر فاکتور استاندارد شده در وزن مرتبط با آن ضرب می‌شود، سپس فاکتورها با هم جمع می‌شوند. زمانیکه وزن‌ها برای هر سلول محاسبه شد، تصویر حاصل یکبار دیگر در نقشه‌های محدودیت ضرب می‌گردد تا مناطقی که نباید مورد محاسبه قرار گیرند، خارج گردند. تصویر نهایی مربوط به محاسبه ترکیب مطلوبیت در محدوده 0 تا 255 برای مناطقی است که محدودیتی برای توسعه ندارند. در این مرحله لایه ها با استفاده از روش ادغام خطی وزن داده شده ادغام می‌شوند. فرمول روش WLC بصورت زیر است.

S= ∑i= Wi Xi ∏ Ci                                                                                                                           [1]       

S: تناسب برای کاربری مورد نظر، Wi: وزن هریک از لایه­ها، Xi: لایه فازی، که فاکتور نامیده می‌شود، ∏: علامت ضرب

Ci: لایه بولین، که محدودیت نامیده می‌شود.

آینده‌نگری جمعیت تا افق 1425 و تعیین مساحت مورد نیاز دفن پسماند

بمنظور محاسبه جمعیت استان قزوین تا افق 1425 نیاز به پیش‌بینی جمعیت می‌باشد. در تحقیق حاضر از نتایج گزارشات مرکز پژوهش‌های توسعه و آینده‌گری سازمان برنامه و بودجه و مرکز آمار ایران استفاده شد که در این گزارش مطابق با برنامه سند چشم انداز از روش ترکیبی (Component Method) بمنظور پيش‌بيني جمعيت كل كشور با فرض سناریوهای مختلف باروری تا افق 1425 استفاده شده است. در این روش پيش‌بيني جمعيت با توجه به عوامل موثر در تغيير جمعيت شامل باروري، مرگ و مير، مهاجرت و تركيب سني و جنسي جمعيت بدست مي‌آيد. اطلاعات مذکور از داده‌های نفوس و مسکن مرکز آمار ایران، داده‌های ثبتی وقایع حیاتی سازمان ثبت احوال و آمار اتباع بیکانه وزارت کشور حاصل شده است. در این پژوهش پیش‌بینی جمعیت استان قزوین در افق 1425 بر اساس سناریو منتخب (نرخ باروری 9/1) که تعیین کننده حداقل و حداکثر تغییرات جمعیت با توجه به اسناد بالادستی در آینده است، محاسبه شد.

تلفیق آینده‌نگری جمعیت در مکان‌یابی نهایی دفن پسماند شهری

مکان‌یابی نهایی دفن پسماند شهری با مدل تصمیم‌گیری مکانی تخصیص یک هدفه زمین (Single Objective Land Allocation; SOLA) در نرم‌افزار ایدریسی  TerrSetانجام شد. نقشه توان‌سنجی اولیه حاصل از روشMCE  بعنوان ورودی پایه وارد مدل شد و شرط مساحت مورد نیاز برآورد شده در بخش قبل براساس آینده‌تگری جمعیت اعمال شد. در این پژوهش از دو سناریو و سه گزینه مکانی استفاده شده است. در سناریوی اول برای انتخاب گزینه‌های مکانی شرط دارا بودن بیشترین ارزش نقشه‌ای اعمال شد و در سناریوی دوم علاوه بر شرط ذکر شده، لزوم وجود  بافر 10 کیلومتری برای هر یک از گزینه‌های انتخابی لحاظ گردید.

نتایج 

در پژوهش حاضر پس از بررسی‌های میدانی به عمل آمده و همچنین مطالعات کتابخانه‌ای که توسط نگارندگان پژوهش حاضر صورت گرفت، تعداد 7 معیار اصلی و 25 معیار فرعی جهت مکان‌یابی دفن مواد زائد جامد شهری در استان قزوین انتخاب شد. این معیارها در طبقه‌بندی کلی، به دو دسته پارامترهای طبیعی و انسانی تقسیم می‌شوند که در جدول (3) قابل مشاهده می‌باشند. در ادامه با واردسازی 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. شکل‌های (3) تا (8) لایه‌های نهایی استاندارد شده مورد استفاده در پژوهش حاضر را نشان می­دهد.

جدول3- لایه‌های فاکتور فازی شده و و وزن‌ نسبی آنها در کاربری دفن پسماند Table 3. Fuzzified factor layers and their relative weights used for waste landfill suitability analysis
ردیف Row	نام لایه فاکتور Factor layer	فازی‌سازی Fuzzification	وزن لایه‌ها در ادغام اول Layer weights in the first combination	لایه نهایی Final layer		وزن لایه ها در ادغام نهایی Layer weights in the final combination
1	زمین‌شناسی Geology	مطابق با مدل مخدوم (21) Based on Makhdoum model (21)	-	زمین‌شناسی Geology		1144/0 0.1144
2	بافت خاک Soil texture	رسی: 7/0، رسی-لومی: 1 و لومی: 8/0 Clay: 0.7, clay-loam:1 and loam: 0.8	1571/0 0.1571	خاک Soil		0978/0 0.0978
3	گروه‌های هیدرولوژیک خاک  Hydrologic soil groups	از A تا D کاهشی Decreasing trend from A to D.	5936/0 0.5936
4	عمق خاک  Soil depth	خطی افزایشی Increasing linearly	2493/0 0.2493
5	فاصله از چشمه­ها Distance to spring	صفر تا 500 متر: صفر  500 متر و بیشتر: افزایشی 0-500 m: 0, 500 ≥ increasing	0626/0 0.0626	منابع آب Water Resources		3529/0 0.3529
6	فاصله از رودخانه‌ها Distance to rivers	صفر تا 500 متر: صفر  500 متر و بیشتر: افزایشی 0-500 m: 0, 500 ≥ increasing	15/0 0.15
7	فاصله از چاه­ها Distance to well	صفر تا 500 متر: صفر  500 متر و بیشتر: افزایشی 0-500 m: 0, 500 ≥ increasing	0626/0 0.0626
8	فاصله تا سد Distance to dam	صفر تا 500 متر: صفر  500 متر و بیشتر: افزایشی 0-500 m: 0, 500 ≥ increasing	3117/0 0.3117
9	عمق آب­های زیرزمینی  Ground water depth	صفر تا یک متر: صفر    بیشتر از یک متر: خطی افزایشی 0-1 m: 0, 1 ≥ increasing linearly	4131/0 0.4131
10	ارتفاع Elevation (m)	250 تا 400 متر: افزایشی، 400 تا 1200 متر: افزایشی تا یک 250-400m: increasing, 400-1200m: increase to one 1200 تا 1800: ثابت  1800 تا 2000 متر: کاهشی 2000 متر و بیشتر: صفر `1200-1800m: constant, 1800-2000m:decreasing, 2000m ≥ 0	0412/0 0.0412	توپوگرافی Topography		1848/0 0.1848
11	شیب Slope	بدون شیب: 1 5 درجه: 6/0 9 درجه: 2/0  بیشتر از 9 درجه: 0 0:1, 5 degrees: 0.6,  9 degrees: 0.2,  More than 9 degrees: 0	1426/0 0.1426
12	کاربری و پوشش اراضی Land use/cover	مناطق مسکونی: 0، صنایع:0، مراتع: 5/0، کشاورزی: 4/0 و مناطق بایر: 1 Residential areas: 0, industries: 0, pastures: 0.5, agriculture: 0.4 and barren areas: 1	0963/0 0.0963	کاربری و پوشش اراضی Land use/ land cover		1982/0 0.1982
13	تراکم پوشش گیاهی Vegetation density	0 تا 85 : خطی کاهشی، بیشتر از 85 : 0 0 - 85: increasing linearly, 85≥ : 0	0342/0 0.0342
14	فاصله تا روستا Distance to villages	صفر تا 3000 متر: صفر، 3000 تا 10000 متر: افزایشی، 10000 تا 15000 متر: 1، 15000 متر و بیشتر: کاهشی 0- 3000 m: 0, 3000 - 10000 m: increasing, 10000 - 15000 m: 1, 15000 ≥  decreasing	1647/0
15	فاصله تا شهر Distance to cities	صفر تا 5000 متر: صفر، 5000 تا 20000 متر: افزایشی، 20000 تا 30000 : 1،  30000 متر و بیشتر: کاهشی 0- 5000 m: 0, 5000 - 20000 m: increasing, 20000 - 30000 m: 1, 30000 ≥  decreasing	2308/0 0.2308
16	فاصله از جاده­های اصلی Distance to main roads	صفر تا1000 متر: صفر، 1000 متر و بیشتر: خطی کاهشی 0- 5000 m: 0, 30000 ≥  decreasing linearly	1069/0 0.1069
17	فاصله از جاده­های فرعی Distance to secondary roads	صفر تا 1000 متر: صفر، 1000 متر و بیشتر: خطی کاهشی 0- 5000 m: 0, 30000 ≥  decreasing linearly	1249/0 0.1249
18	فاصله از مناطق صنعتی Distance to industrial areas	صفر تا 3000 متر: صفر،  3000 تا  15000 متر: افزایشی، 15000 متر و بیشتر: یک 0- 3000 m: 0, 3000 - 15000 m: increasing, 15000 m ≥ 1	0426/0 0.0426
19	فاصله از معادن Distance to mines	صفر تا 3000 متر: صفر،  3000 تا 15000 متر: افزایشی، 15000 متر و بیشتر= کاهشی تا 6/0 0- 3000 m: 0, 3000 - 15000 m: increasing, 15000 m ≥  decreasing to 0.6	0426/0 0.0426
20	فاصله تا فرودگاه Distance to airport	صفر تا 3000 متر: صفر، 3000 متر تا آخر: خطی افزایشی 0- 3000 m: 0, 3000 - 15000 m: increasing, 15000 m ≥  1	0852/0 0.0852
21	فاصله تا خطوط نیرو  Distance to powerlines	صفر تا 1000:  صفر، 1000 تا آخر: خطی کاهشی 0- 1000 m: 0, 1000 m ≥  decreasing linearly	0359/0 0.0359
22	فاصله تا خطوط لوله گاز Distance to gas lines	صفر تا 3000 متر: صفر، 3000 تا 40000 متر: خطی افزایشی، بیشتر از 40000 متر: یک 0- 3000 m: 0, 3000 - 40000 m: increasing linearly, 40000 m ≥1	0359/0 0.0359
23	حساسیت به لغزش و رانش Landslide susceptibility	خطی کاهشی Decreasing linearly	1429/0 0.1429	مخاطرات طبیعی و انسانی Humn based and natural based hazards		0529/0 0.0529
24	پتانسیل فرسایش خاک Soil erosion susceptibility	خطی کاهشی Decreasing linearly	4286/0 0.4286
25	احتمال سیل‌خیزی Flood potential	خطی کاهشی Decreasing linearly	4286/0 0.4286
ﺷﻜل 3. نقشه نهایی تناسب کاربری و پوشش اراضی برای کاربری دفن پسماند در استان قزوین Fig. 3- Final map of land use/cover suitability for waste landfill in Qazvin province
ﺷﻜل 4. نقشه نهایی تناسب مخاطرات طبیعی و انسانی برای کاربری دفن پسماند در استان قزوین Fig. 4- Final map of natural and human hazards suitability for waste landfill in Qazvin province
ﺷﻜل 5. نقشه نهایی تناسب خاک برای کاربری دفن پسماند در استان قزوین Fig. 5- Final map of soil suitability for waste landfill in Qazvin province
ﺷﻜل 6. نقشه نهایی زمین­شناسی برای کاربری دفن پسماند در استان قزوین Fig. 6- Final map of geology suitability for waste landfill in Qazvin province
ﺷﻜل 7. نقشه نهایی تناسب توپوگرافی برای کاربری دفن پسماند در استان قزوین Fig. 7- Final map of topography suitability for waste landfill in Qazvin province
ﺷﻜل 8. نقشه نهایی تناسب منابع آب برای کاربری دفن پسماند در استان قزوین

Fig. 8- Final map of water resources suitability for waste landfill in Qazvin province

 

 

 

جدول 4- نقشه­های محدودیت برای کاربری دفن پسماند Table 4. Constraint layers used for waste landfill suitability analysis
لایه محدودیت Constraint layer	لایه محدودیت Constraint layer
500 متری مناطق تحت حفاظت، پناهگاه حیات وحش Buffer area around protected areas (500m)	شیب بیشتر از 20 درصد Slope more than 20%
مناطق با احتمال سیل­خیزی بالا Susceptible areas to flood risk	500 متری چشمه، چاه، آبراهه و سد Buffer area around streams,dam, well and spring (500 m)
1000 متری خطوط نیرو  Buffer area around power lines (1000 m)	عمق آب زیرزمینی کمتر از یک متر Ground water depth less than 1m
3000 متری خطوط لوله گاز Buffer area around gas lines (3000 m)	3000 متری مناطق صنعتی و معادن Buffer area around mining locations (3000 m)
3000 متری فرودگاه Buffer area around airport (3000 m)	5000 متری شهرها Buffer area around cities (5000 m)
ارتفاع بیشتر از 2000 متر Elavation more than 2000 m	3000 متری روستا Buffer area around villages (3000 m)
500 متری جاده فرعی Buffer area around secondary roads (500 m)	1000 متری جاده اصلی Buffer area around main roads (1000 m)

 

 

 

پس از شناسایی، وزن‌دهی و فازی‌سازی لایه‌های فاکتور، نقشه‌های محدودیت (لایه‌های بولین) دارای ارزش صفر و یک با فرمت رستری تهیه شدند که در جدول (4) قابل مشاهده هستند. در نقشه‌های محدودیت، پیکسل‌های دارای ارزش صفر محدودیت قطعی در مکان‌‌یابی دفن پسماند را نشان می‌دهند. در ادامه مدل حرفی مربوط به کاربری دفن پسماند تهیه شد و فرمول ریاضی اجرایی زیر برای ارزیابی تناسب اراضی برای دفن پسماند تهیه شد.

ارزیابی تناسب اراضی برای دفن پسماند: (1144/0* نقشه زمین­شناسی)+ (00978* نقشه خاک ((بافت خاک*0.1571)+ (گروه­های هیدرولوژیک خاک*0.5936) + (عمق خاک*0.2493)) + (0.3529* نقشه منابع آب ((فاصله از چشمه­ها*0626/0)+ (فاصله از رودخانه ها*15/0)+ (فاصله از چاه‌ها * 0626/0) + (فاصله تا سد* 3117/0)+ (عمق آب زیرزمینی*4131/0)) + (0412/0 * نقشه ارتفاع)+ (1426/0* نقشه شیب) + (1982/0 * کاربری و پوشش اراضی((کاربری و پوشش اراضی*0963/0)+ (تراکم پوشش گیاهی*0342/0)+ (فاصله تا روستا*1647/0)+ (فاصله تا شهر*2348/0)+ (فاصله از جاده های اصلی*1069/0)+ (فاصله از جاده های فرعی* 1249/0)+ (فاصله از مناطق صنعتی*0426/0)+ (فاصله از معادن* 0426/0)+ ( فاصله تا فرودگاه* 0852/0) + ( فاصله تا خطوط نیرو و تلفن* 0359/0) + ( فاصله تا خطوط لوله گاز*0359/0)) + (0529/0* مخاطرات طبیعی و انسانی ((حساسیت به لغزش و رانش*1429/0)+(پتانسیل فرسایش خاک*4286/0)+ (احتمال سیل خیزی*4286/0)) * (نقشه­های محدودیت برای کاربری دفن پسماند)

نقشه مطلوبیت استان قزوین برای دفن پسماند بدون اعمال لایه‌های محدودیت در شکل (9) قایل مشاهده است. با اعمال لایه محدودیت نهایی (شکل 10)، مکان‌های مناسب دفن پسماند در سطح استان قزوین مشخص شد که نقشه مورد نظر با توجه به نمودار فراوانی ارزش‌های آن با روش شکست طبیعی (Natural Break)، طبقه‌بندی شد (شکل 10) و به این ترتیب ارزش‌های نقشه در چهار طبقه مناطق دارای محدودیت، توان ضعیف، توان متوسط و توان خوب قرار گرفتند (شکل 11). همانطور که در جدول (6) قابل مشاهده است شهرستان‌های تاکستان، آبیک و بویین‌زهرا بترتیب مساحت‌های 15/50 ، 55/14 و 48/54 کیلومترمربع از طبقه توان خوب را جهت دفن پسماند در سطح استان قزوین به خود اختصاص دادند.

جدول 5- مساحت (کیلومترمربع) طبقات مطلوبیت کاربری دفن پسماند در سطح استان قزوین Table 5.  Area (km2) of  waste landfill suitability classes in Qazvin province
خوب Good	متوسط Medium	ضعیف Weak	مناطق دارای محدودیت Restricted areas	شهرستان City
15/50   50.15	00/96 96.00	27/35 35.27	15/2354 2354.15	تاکستان Takestan
55/14    14.55	44/9    9.44	35/0   0.35	04/1275   1275.04	آبیک Abyek
48/54    54.48	19/50     50.19	52/29    29.52	52/2862    2862.52	بویین زهرا Buin Zahra
94/7    7.94	15/29   29.15	67/65   65.67	04/2583    2583.04	آوج Avaj
03/0   0.03	29/0   0.29	09/1    1.09	43/402    402.43	البرز Alborz
60/4   4.60	90/29   29.90	69/44  44.69	16/5596   5596.16	قزوین Gazvin

 

 

شکل 9. نقشه مطلوبیت دفن پسماند  بدون اعمال لایه­های محدودیت Fig. 9- Waste landfill suitability map without applying constraint layers

شکل10. مناطق مطلوب و نامطلوب برپایه لایه­های محدودیت Fig. 10- Suitable and unsuitable areas based on constraint layers

شکل 11. هیستوگرام ارزش‌های نقشه مطوبیت کاربری دفن پسماند در استان قزوین Fig. 11- Histogram of the waste landfill suitability map values in Qazvin province

شکل 12. درجات مطلوبیت مکان­های مناسب دفن پسماند در استان قزوین

Fig. 12- Different classes of suitability areas for waste landfill in Qazvin province

تعیین مساحت مورد نیاز برای احداث مکان دفن پسماند شهری

برآورد مساحت مورد نیاز برای احداث مکان ‌دفن پسماند شهری در یک بازه زمانی 15 ساله، رابطه مستقیمی با میزان تولید پسماند در آن منطقه دارد. مکان‌یابی نهایی دفن پسماند در استان قزوین براساس پیش‌بینی جمعیت در سال 1425 با توجه به میزان و نرخ رشد جمعیت در سال‌های 1395 و 1398 انجام شد. لازم بذکر است که  پیش‌بینی جمعیت در این پژوهش بر اساس سناریو منتخب (نرخ باروری 9/1) که تعیین کننده حداقل و حداکثر تغییرات جمعیت با توجه به اسناد بالادستی در آینده است، تدوین شده است. همچنین بر اساس سرانه تولید زباله (کیلوگرم در روز)، کل زباله تولیدی طی 15 سال (کیلوگرم) محاسبه شد و با توجه به حجم زباله­های تولیدی، مساحت مورد نیاز برای تعیین مکان دفن پسماند محاسبه شد. این برآورد مساحت در یک بازه زمانی معین و با توجه به رشد جمعیت و متوسط عمق آب زیرزمینی در منطقه مورد مطالعه انجام شده­است (جدول 6).

جدول6. برآورد میزان زباله تولیدی در افق 1425 و سطح مورد نیاز برای احداث لندفیل در استان قزوین

Table 6. Estimation of the amount of waste produced until 2046 year and the area required for landfill in Qazvin province

پارامتر Parameter	میزان Amaount
سطح مور نیاز (متر مربع) Required area (m2)	197768  197768
سطح زباله دفنی (متر مربع) Waste area (m2)	131846   131846
عمق زباله در لندفيل (متر) Landfill depth (meters)	5/28   28.5
حجم زباله دفنی (مترمکعب) Waste volume (m3)	3757601    3757601
زباله دفنی با احتساب سهم 50 درصدی لندفیل (کیلوگرم) Waste with 50% share of landfill (kg)	3006080957  3006080957
كل زباله توليدي در طي 15 سال (كيلوگرم) Total waste generated during 15 years (kg)	6012161913     6012161913
زباله تولیدی در سال1425 (کیلوگرم در سال) Waste produced in 2046 year (kg per year)	459143720  459143720
پیش‌بینی جمعیت در سال 1425 Population forecast in 2046 year	1572410  1572410
زباله تولیدی در سال 1398 (کیلوگرم در سال) Waste produced in 2019 year (kg per year)	342477868  342477868
سرانه تولید زباله (کیلوگرم  در روز) Per capita waste production (kg per day)	800/0  0.800
پیش بینی جمعیت در سال 1398 Population forecast in 2019 year	1321543  1321543
سرانه تولید زباله (کیلوگرم  در روز) Per capita waste production (kg per day)	710/0   0.710
جمعیت در سال 1395 Population in 2016 year	1275473 1275473

 

انتخاب بهترین مکان دفن پسماند شهری در استان قزوین

پس از تولید نقشه توان‌سنجی اولیه کاربری دفن پسماند با روش MCE و نیز  برآورد مساحت مورد نیاز مکان دفن پسماند در افق چشم انداز سال 1425 (جدول 6)، مکان­یابی در دو سناریو با مدل تصمیم‌گیری مکانی SOLA  اجرا شد و در هر سناریو سه سایت انتخاب شدند (شکل 13). در سناریو اول، سه سایت با فاصله تقریبا سه کیلومتری از یکدیگر در شرق استان قزوین و در محدوده  شهرستان بوئین زهرا و در نزدیکی روستای اله­آباد لنتخاب شدند. انتخاب سه سایت از تقریبا یک مکان نشان دهنده بالا بودن تناسب اراضی این منطقه برای دفن پسماند است. سایت­های منتخب با فاصله مستقیم حدودا 20 کیلومتری از سایت مدیریت پسماند محمد آباد واقع شده­اند. در سناریو دوم  شرط بافر 10 کیلومتری برای هر سایت  اعمال شد و مدل تصمیم‌گیری مکانی SOLA اجرا شد. طبق نتایج مکان سایت شماره یک در هر دو سناریو مشترک بود ولیکن سایت های شماره  دو و سه در مکان­های دیگری در استان انتخاب شدند. سایت شماره دو در فاصله مستقیم 50 کیلومتری مرکز مدیریت دفن پسماند و جنوب شرق استان واقع شده است که نزدیک ترین روستا به آن آب‌باریک است و سایت شماره سه در فاصله 15 کیلومتری از مدیریت دفن پسماند و تقریبا در مرکز استان و سمت شرق روستای زین­آباد قرار دارد.  مطابق نتایج حاصل از سناریو­ها سایت شماره یک که در هر دو سناریو مشترک است و دارای امتیاز نزدیکی نسبی به مرکز مدیریت پسماند نیز دارد به عنوان اولویت اول و سایت شماره سه در سناریو دوم بعنوان اولویت دوم معرفی شد.

شکل 13. اولویت بندی مکان­های مناسب دفن پسماند در استان قزوین  (سناریو 1 سمت راست و سناریو 2 سمت چپ)

Fig. 13- Prioritization of suitable areas for landfill  in Qazvin province (scenario 1 on the right and scenario 2 on the left)

بحث و نتیجه­گیری ­

ﭘﺴﻤﺎﻧﺪﻫﺎي ﺟﺎﻣﺪ ﺷﻬﺮي ﻳﻜﻲ از ﻣﺴﺎﺋﻞ زﻳﺴﺖ‌ﻣﺤﻴﻄﻲ ﺟﺪي در ﻛﺸﻮرﻫﺎي ﻣﺨﺘﻠﻒ اﺳﺖ. ﺳﻴﺴﺘﻢﻫﺎي ﻣﺪﻳﺮﻳﺖ ﭘﺴﻤﺎﻧﺪ در ﻛﺸﻮرﻫﺎي در ﺣﺎل ﺗﻮﺳﻌﻪ اﻏﻠﺐ ﺑﺎ ﺑﺴﻴﺎري از ﻣﺸﻜﻼت ﻧﻈﻴﺮ ﻓﻘﺪان ﺗﺠﺮﺑﻪ ﻛﺎﻓﻲ و ﻣﻨﺎﺑﻊ ﻣﺎﻟﻲ ﻛﻤﻲ ﻛﻪ ﺗﻨﻬﺎ ﻣﻲ‌ﺗﻮاﻧﺪ ﻣﺴﺎﺋﻞ ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ ﺟﻤﻊ‌آوري و ﻫﺰﻳﻨﻪﻫﺎي اﻧﺘﻘﺎل را ﭘﻮﺷﺶ دﻫﻨﺪ، ﺳﺮوﻛﺎر دارﻧﺪ و اﻳﻦ ﻣﻨﺎﺑﻊ ﺑﻪ اﻧﺪازه‌اي ﻧﻴﺴﺖ ﻛﻪ ﺑﺘﻮان ﻳﻚ روش دﻓﻊ ﻧﻬﺎﻳﻲ را اﺟﺮا ﻛﺮد ﺗﺎ اﺻﻮل ﺑﻬﺪاﺷﺘﻲ در آن رﻋﺎﻳﺖ ﺷﺪه و ﻣﻮﺟﺐ ﺑﺮوز آﺛﺎر ﺳﻮء ﻧﺸﻮد (25). توسعه و ایجاد مکان‌های دفن پسماند شهری با توجه به گسترش روزافزون جمعيت و توسعه­ی انسان­ها و نیاز به ايجاد تعادل اجتماعي، اقتصادی و حفظ تعادل اكولوژيك امري مهم وحياتي به شمار مي­آيد. جهت رعايت اصول توسعه پايدار، داشتن نگاه آينده­نگارانه جهت توسعه، همسو با رعايت اصول اكولوژيك، و نيز با به كارگيري اصول آينده­پژوهي در برنامه­هاي توسعه فضاهاي دفن پسماند از جمله مهمترين عوامل مي­باشد. روش‌های مختلفی برای دفع پسماندهای شهری وجود دارد. با این وجود، دفن (Landfilling) شناخته شده‌ترین روش است، اما طی سال‌های اخیر، مساله مکان‌یابی دفن پسماند به دلیل مخالفت‌های اجتماعی، افزایش هزینه و دستورالعمل‌های محدود کننده پیچیده‌تر شده است (20). مطابق بررسی­های جمعیتی پژوهش نواحی روستائی رشد چندانی را نخواهند داشت. اما اگر رویدادها و پدیده­های طبیعی همچون خشکسالی یا سیلاب زیان­هایی را متوجه محیط زیست، منابع طبیعی و فعالیت­های مختلف نکند و یا افزایش تقاضاهای ناشی از رشد و ازدیاد جمعیت و توسعه اجتناب ناپذیر باشد، جمعیت با نرخ بیشتری رشد خواهد کرد. این امر لزم بهبود بخشیدن به بهربه­وری، توسعه پایدار، تبیین جمعیت پذیری اضافی­تر را در مناطق مختلف می­طلبد.

این تحقیق تکنیک AHP را در محیط GIS برای بررسی بهترین مکان‌های دفن زباله در مقیاس استان قزوین اجرا نمود. سنر و همکاران (30) در پژوهش خود به این موضوع تاکید داشته‌اند که GIS  ابزاری بسیار قدرتمند است که می‌تواند ارزیابی سریع از منطقه مورد مطالعه برای تعیین محل مناسب دفن زباله ارائه دهد. همچنین تکنیکAHP  برای حل آن‌دسته از مشکلات پیچیده‌ای که ممکن است میان اهداف متعدد مساله همبستگی وجود داشته باشد، مفید می‌باشد (30). انتخاب معیارها یکی از مهمترین گام‌ها در این تحقیق بود. سنر و همکاران (30) تاکید داشتند که در انتخاب سایت دفن پسماند باید عوامل محیطی را در کنار عوامل عوامل اقتصادی در نظر گرفت. لذا 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 پژوهش کامدار و همکاران (14) معیارها در سه بخش مورفولوژیک، محیط زیستی و اقتصادی-اجتماعی قرار 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 راه آهن و غیره نیز بکار گرفته شود تا جامعیت تحقیق حاضر دو چندان گردد. پس از رویهم گذاری لایه‌های فاکتور و محدودیت، اراضی شرقی شهرستان‌های آبیک و بویین‌زهرا و جنوب غربی شهرستان تاکستان جهت جانمایی محل دفن زباله ﺑﻴﺸﺘﺮﻳﻦ ارزش ﻓﺎزي ﻣﺘﻨﺎﻇﺮ ﺑﺮ ﻣﻌﻴﺎرﻫﺎي ﻣﻜﺎنﻳﺎﺑﻲ را ﻛﺴﺐ نمودند. مناطق ﻳﺎدﺷﺪه ﺑﻪ ﻟﺤﺎظ ﻓﺎﺻﻠﻪ از ﻣﺮاﻛﺰ ﺛﻘﻞ ﺟﻤﻌﻴﺘﻲ ﻧﻴﺰ در ﺑﻬﺘﺮﻳﻦ ﺷﺮاﻳﻂ ﻗﺮار دارﻧﺪ. لازم بذکر است در کنار عدم تعیین محل مناسب برای دفع نهایی پسماندها در ساليان گذشته، تاكنون برنامه جامعي در زمينه فرهنگ‌سازي،‌ كاهش توليد پسماند، اطلاع‌رساني و اجراي طرح‌هاي تفكيك از مبداء در هيچ يك از شهرستان‌هاي مورد مطالعه تهيه و اجرا نشده است. دليل اين امر نيز عدم وجود تشكيلات مديريت پسماند به معناي واقعي و عدم حضور و بكارگيري متخصصين امر پسماند در ساختار تشكيلاتي شهرداري اين شهرها مي‌باشد. البته در شهر قزوين به دليل استقرار سازمان مديريت پسماند اقداماتي در دو سال اخير در زمينه فرهنگ‌سازي و ارائه آموزش به كودكان و خردسالان و در موارد معدودي براي بزرگسالان در سطح شهر انجام شده است كه بدليل عدم استمرار و نبود برنامه‌ريزي و هدفمند نبودن،‌ منشاء تحول خاصي نشده است. در ساير شهرستان‌هاي استان نيز تاكنون هيچ گونه فعاليتي در زمينه فرهنگ‌سازي و آموزش اصول مديريت پسماندها ارائه نشده است. اساسا" بدليل تازه تاسيس بودن برخي از اين شهرها و نيز عدم وجود تشكيلات منسجم مديريت پسماند در حلقه ساختاري شهرداري‌هاي اين شهرها هيچ گونه زيرساختي براي ارائه و اجراي اين آموزش‌ها وجود نداشته است. علیرغم تلاش‌های فراوانی که در حال انجام است وضعیت فعلی جمع‌آوری و حمل زباله‌های شهرستان‌های مورد مطالعه فاصله زیادی با آرمان طرح جامع مدیریت پسماند يعني جمع‌آوري در كوتاه‌ترين زمان،‌ با كمترين هزينه، به بهترين نحو و با كمترين تماس بين پرسنل و زباله دارد که نیاز است در این زمینه برنامه‌ریزی‌های لازم صورت گیرد. 

تقدیر و تشکر ­

از سازمان برنامه و بودجه استان قزوین در فراهم­سازی لایه­های اطلاعاتی مورد استفاده در این پژوهش تشکر و قدردانی می‌شود.

منابع مورد استفاده ­

1.       Barakat A, Hilali A, El Baghdadi M, 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.

2.       Cervantes DE, Martínez AL, Hernández MC, de Cortázar AL. 2018.Using indicators as a tool to evaluate municipal solid waste management: A critical review. Waste management, 80:51-63.

3.       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):427-37.

4.       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):3816-24.

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

6.       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):1190-206.

7.       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.

8.       Eastman JR. 2003. IDRISI Kilimanjaro: guide to GIS and image processing. Worcester: Clark Labs, Clark University.

9.       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):6337-45.

10.       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.

11.       Hoornweg D, Bhada-Tata P. 2012. What a waste: a global review of solid waste management. World Bank, Washington, DC.

12.       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. Health Develop J, 3 (1): 1-13. (In Persian).

13.       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.

14.       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, 149:220-35.

15.       Khan D, Samadder SR. 2014. Municipal solid waste management using Geographical Information System aided methods: A mini review. Waste management & research. 32(11):1049-62.

16.       Khan MM, Vaezi M, Kumar A. 2018. Optimal siting of solid waste-to-value-added facilities through a GIS-based assessment. Science of the total environment. 610:1065-75.

17.       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.

18.       Lin HY, Kao JJ. 2005. Grid-based heuristic method for multifactor landfill siting. Journal of Computing in Civil Engineering. 19(4):369-76.

19.       Liu N, Tang SY, Zhan X, Lo CW. 2018. Policy uncertainty and corporate performance in government-sponsored voluntary environmental programs. Journal of environmental management. 219:350-60.

20.       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):435-45.

21.       Makhdoom M. 1992. Fundamental of Land Use Planning. Tehran University, Tehran, (In Persian).

22.       Moghadam MA, Mokhtarani N, Mokhtarani B. 2009. Municipal solid waste management in Rasht City, Iran. Waste Management. 29(1):485-489.

23.       Muttiah RS, Engel BA, Jones DD. 1996. Waste disposal site selection using GIS-based simulated annealing. Computers & Geosciences, 22(9): 1013-1017.

24.       Raviv O, Broitman D, Ayalon O, Kan I. 2018. A regional optimization model for waste-to-energy generation using agricultural vegetative residuals. Waste Management, 73:546-55.

25.       Razavian M T, Kanooni R, Firouzi E. 2016. Site selecting urban Solid Waste Landfill (Case study: Ardebil city). MJSP, 19 (4): 67-92. (In Persian).

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

27.       Salari M, Moazed H, Radmanesh F. 2012. Site Selection for Solid Waste by GIS & AHP-FUZZY Logic (Case Study: Shiraz City). TB, 11(1): 88-96. (In Persian).

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

29.       Sarptas H, Alpaslan N, Dolgen D. 2005. GIS supported solid waste management in coastal areas. Water Science and Technology. 51(11): 213-220.

30.       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(1-4): 533-554.

31.       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.

32.       Singh A, Panda SN, Saxena CK, Verma CL, Uzokwe VN, Krause P, Gupta SK. 2016. Optimization modeling for conjunctive use planning of surface water and groundwater for irrigation. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 142(3): 04015060.

33.       Spigolon LM, Giannotti M, Larocca AP, Russo MA, Souza ND. 2018. Landfill siting based on optimization, multiple decision analysis, and geographic information system analyses. Waste Management & Research, 36(7): 606-615.

34.       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.

35.       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: 231-9.

36.       Tchobanoglous, G., Theisen, H. and Vigil, S., 1993. Integrated solid waste management engineering principles and management issues. McGraw-Hill.

37.       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.

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

39.       Uyan M. 2014. MSW landfill site selection by combining AHP with GIS for Konya, Turkey. Environmental earth sciences. 71(4): 1629-39.

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

41.       Zhou W, Liu Y, Zhu Y, Li Y. Development of a stochastic programming model for design and optimization of activated-sludge wastewater-treatment system considering efforts of uncertain factors. Journal of Environmental Engineering, 143(9): 04017045.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Integration of population forecasting in providing decision support system for siting of municipal solid waste landfill  (Case study: Qazvin province)

 

 

Abstract

Despite the importance of solid waste landfill as one of the most important parts of the waste management cycle, it is still neglected in many areas of Iran. Therefore, the present study was conducted in three main steps with the aim of locating municipal waste landfills in Qazvin province. In the first step, the initial location of the landfill was determined with an integrated GIS-AHP approach and the Multi-Criteria Spatial Evaluation (MCE) method. In the second step, the area required for waste disposal sites was estimated based on population growth rate, per capita waste generation (kg per day) and average groundwater depth. In order to forecast the population growth up to 2046 year, reports of Iran's Plan and Budget Organization was used. In the third step, the final siting of the municipal solid waste was determined with a Single Objective Land Allocation (SOLA) model in TerrSet software. Thus, the initial suitability map obtained from the MCE method was entered into the SOLA model as the basic input. In this study, two scenarios were implemented. In the first scenario, in order to select the appropriate locations, the condition of having the highest value of the map was applied, and in the second scenario, in addition to the mentioned condition, the need to have a 10 km buffer for each of the selected options was considered. According to the results, site number one of the first and second scenarios and site number three of the second scenario were identified as priorities. Site number one was selected in the range of Buin Zahra city and near the village of Elahabad. While site number three was located 15 km away from the waste management department of Qazvin city and near the Zinabad village.

 

Keywords: Single Objective Land Allocation, Future Forecasting, Spatial Multi-Criteria Evaluation, Landfill.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

 

چکیده مبسوط 

طرح مسئله: گسترش شهرنشینی با افزایش جمعیت تولید پسماندهای جامد شهری را طی سال‌های اخیر به طور قابل ملاحظه‌ای سرعت بخشیده است. علیرغم اهمیت دفن مواد زائد جامد بعنوان یکی از مهم‌ترین بخش‌های چرخه مدیریت پسماند، در حال حاضر دفن اصولی در بسیاری از مناطق ایران مورد غفلت قرار گرفته است. اخیراً سیستم اطلاعات جغرافیایی بعنوان ابزاری مناسب برای استفاده در مطالعات انتخاب محل دفن پسماند شناخته شده است. علاوه بر این، تصمیم‌گیری چند معیاره روشی شناخته شده برای حل مشکلات پیچیده تصمیم‌گیری در انتخاب محل دفن پسماند است که یکی از روش‌های شناخته شده  آن فرآيند تحليل سلسله مراتبي می باشد. از یک طرف انتخاب محل دفن پسماند مبتنی بر GIS شامل مراحل اصلی غربالگری و حذف مناطق نامناسب و رتبه‌بندی مناطق باقیمانده است. از طرف دیگر برنامه‌ريزي مکان‌یابی دفن پسماند درگرو داشتن اطلاعات كافي از ويژگي‌هاي جمعيتي دارد و با توجه به روند افزایشی رشد جمعیت، لزوم توجه به پیش‌بینی جمعیت در تصمیم‌گیری‌ها دو چندان می‌شود.

هدف: استان قزوین در حوزه مرکزی ایران در سال ۱۳۷۵ از استان تهران جدا شد. براساس سرشماري آبان 1395 جمعيت استان قزوین، 1273761 نفر بود كه در مقايسه با آبان 1390 متوسط رشد سالانه جمعيت آن معادل 17/1 درصد بوده است. با توجه به تازه تاسیس 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 با هدف وارد سازی کمترین آسیب به محیط زیست ﺑﺎ بکارگیری رویکرد یکپارچه GIS-AHP در تلفیق با آینده‌نگری جمعیت به مکان‌یابی دﻓﻦ پسماندﻫﺎي ﺷﻬﺮي در استان قزوین پرداخته است.

روش تحقیق: پژوهش حاضر طی سه گام اصلی مکان یابی اولیه دفن پسماند با روش MCE، تعیین مساحت مورد نیاز دفن پسماند براساس آینده‌نگری جمعیت تا افق 1425 و در نهایت مکان‌یابی نهایی دفن پسماند شهری با مدل تصمیم‌گیری مکانی تخصیص تک هدفه زمین در نرم‌افزار ایدریسی  TerrSetانجام شد. در گام نخست، مکان‌یابی اولیه دفن پسماند براساس رویکرد یکپارچه GIS-AHP طی مراحل شناسایی و انتخاب معیارها، وزن‌دهی معیارها، استانداردسازی معیارها و در نهایت ادغام معیارها با روش WLC انجام شد. در گام دوم، مساحت مورد نیاز 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 گزارشات مرکز پژوهش‌های توسعه و آینده‌نگری سازمان برنامه و بودجه استفاده شد که در این گزارشات پیش‌بینی جمعیت استان قزوین تا افق 1425 با توجه به عوامل موثر شامل نرخ باروری، مرگ و مير، مهاجرت و تركيب سني و جنسي جمعيت حاصل شده 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 روشMCE بعنوان ورودی پایه وارد مدل شد. همچنین شرط مساحت مورد نیاز برآورد شده در گام دوم براساس آینده‌تگری 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 ذکر شده، لزوم وجود بافر 10 کیلومتری برای هر یک از گزینه‌های انتخابی لحاظ گردید.

نتایج و بحث: در 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. در ادامه با واردسازی 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. سنر و همکاران (2011) در پژوهش خود تاکید داشتند کهGIS  ابزاری بسیار قدرتمند است که می‌تواند ارزیابی سریع از منطقه مورد مطالعه برای تعیین محل مناسب دفن زباله ارائه دهد. همچنین تکنیکAHP  برای حل آن‌دسته از مشکلات پیچیده‌ای که ممکن است میان اهداف متعدد مساله همبستگی وجود داشته باشد، مفید می‌باشد. انتخاب معیارها یکی از مهمترین گام‌ها در این تحقیق بود. سنر و همکاران (2011) تاکید داشتند که در انتخاب سایت دفن پسماند باید عوامل محیطی را در کنار عوامل عوامل اقتصادی در نظر گرفت. لذا 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 پژوهش کامدار و همکاران (2019) معیارها در سه بخش مورفولوژیک، محیط زیستی و اقتصادی-اجتماعی قرار 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 راه آهن و غیره نیز بکار گرفته شود تا جامعیت تحقیق حاضر دو چندان 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 بترتیب مساحت‌های 15/50 ، 55/14 و 48/54 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. در نهایت سایت شماره یک از سناریو اول و دوم در شرق استان قزوین و در محدوده شهرستان بوئین زهرا 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 بعنوان اولویت معرفی شدند.

نتیجه­گیری: لازم بذکر است در کنار عدم تعیین محل مناسب برای دفع نهایی پسماندها در ساليان گذشته، تاكنون برنامه جامعي در زمينه كاهش توليد پسماند و اجراي طرح‌هاي تفكيك از مبداء در هيچ يك از شهرستان‌هاي مورد مطالعه تهيه و اجرا نشده است. شکل‌گیری بخش آینده‌پژوهی در ساختار تشكيلاتي سیستم‌های مدیریتی دفن پسماند نه تنها می‌تواند منجربه کاهش خطرات محیط‌زیستی شود بلکه پایداری در منابع اقتصادی و اجتماعی را به‌همراه خواهد داشت.

 

واژگان کلیدی: تخصیص تک هدفه زمین، آینده‌پژوهی، ارزیابی چندمعیاره مکانی، مکان دفن پسماند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Integration of population forecasting in providing decision support system for municipal solid waste landfill siting (Case study: Qazvin province)

 

Abstract

Statement of the Problem: Rapid urban expansion along with population growth, has significantly amplified the production of municipal solid waste (MSW) in recent years. Despite the importance of burying solid waste as one of the most efficient way in waste management cycle, its basic standards  has been neglected in many parts of Iran. Recently, the Geographic Information System (GIS) has been recognized as a suitable tool in landfill site selection studies. In addition, Multi Criteria Decision Making (MCDM) has been introduced as a well-known technique to investigate complex decision-making issues such as landfill selection, and the Analytical Hierarchy Process (AHP) is one of the well-known methods of MCDM. In general, landfill siting based on GIS has two main screening steps including first, removing unsuitable land areas and then ranking remaining areas. Additionally, waste landfill siting mainly depends on information availability related to population characteristics. In this way, it is needed to forecast population in the future.

Purpose: Qazvin as a province in central part of Iran, is facing a population growth in recent decade. Comparing the population in 2011 and 2016, it showed an increase about 1.17 percent of average annual growth in Qazvin's population. Therefore, with regard to the increasing population in this newly stablished province, it is considered critical to conduct landfill site selection procedure. To achieve the aim, the present research intended to establish landfill site regarding environmental factors and using integrated GIS-AHP approach which incorporated into the population forecasting in Qazvin province.

Methodology: The present study was conducted in three main steps include: initial waste Landfill siting using Multi Criteria Evaluation (MCE), determination of the required landfill area based on population forecasting up to 2046 and final locating of waste landfills using Single Objective Land Allocation (SOLA) in TerrSet software. In the first step, the initial Landfill siting was conducted by the integrated GIS-AHP approach during the process of identifying and selecting the criteria, weighting the criteria, standardizing the criteria and finally integrating the criteria with the Weighted Linear Combination (WLC) method. In the second step, the area required for waste disposal sites was estimated based on population growth rate, per capita waste generation (kg per day) and average groundwater depth. In order to forecast the population growth up to 2046, reports of Iran's Plan and Budget Organization was used.  In the third step, the final siting of the municipal solid waste was determined with a SOLA in TerrSet software. The initial suitability map was entered into the model as the base input. Also, the estimated area from the second step. In this study, two scenarios were implemented. In the first scenario, in order to select the appropriate locations, the condition of having the highest value of the map was applied, and in the second scenario, in addition to the mentioned condition, the need to have a 10 km buffer for each of the selected options was considered.

Results and discussion: According to the expert's opinions and environmental standards, seven ecological and socio-economic criteria were suggested that each criterion consists of several sub-criteria. Then by implementing the AHP method on the experts’ judgment, the final weight of each criterion and sub-criterion was obtained. After preparing the GIS layers, each of the invoice layers was standardized according to the functions in the fuzzy membership tool and was classified with a range of numbers from 0 to 255. The results showed that in the study area the combination of AHP and GIS for landfill siting is significantly compatible with field observations. Sener et al. (2011) emphasized that GIS is a very powerful tool that could provide a quick assessment of the study area to determine the appropriate location for landfill. The selection of criteria was one of the most important steps in this research. Sener et al. (2011) emphasized that environmental factors should be considered along with economic factors in choosing a landfill site. Therefore, the eight main criteria of distance from road, elevation, slope, distance from residential areas, distance from surface waters, distance from protected areas, geology, hydrology and land use were used in their research. In Kamdar et al. (2019) study, the criteria were divided into three parts: morphological, environmental and socio-economic. In this research, in addition to the mentioned criteria, various natural and human parameters such as distance from energy transmission lines, distance from industrial towns and railways, etc. were also used to double the comprehensiveness of the present study. By integrating standardized GIS layers with WLC method, the initial map indicating the distribution of suitability of different sites to waste disposal location in Qazvin province was prepared. By implementing the AHP method into each criterion and combining in GIS, the waste disposal areas in the study area were classified into four classes. According to this classification, the initial map was divided into very good, appropriate, inappropriate and very poor areas. According to the initial suitability map, the cities of Takestan, Abik and Buin Zahra, with an area of 50.15, 14.55 and 54.48 km2, respectively, had a good condition for landfill location. The suitable places for landfill were the flat territories near the urban and had the advantage of appropriate access path. Then, using land use allocation algorithm, the best landfill site was identified in two scenarios and three location options for each scenario. In the first scenario, the maximum map value was applied to select the location options. In the second scenario, in addition to the mentioned condition, a 10 km buffer was considered for each location option. Finally, site number one of the first and second scenarios and site number three of the second scenario were identified as priorities. Site number one was selected in the range of Buin Zahra city and near the village of Elahabad. While site number three was located 15 km away from the waste management department of Qazvin city and near the Zinabad village.

Conclusion: It should be noted that not only the final location of municipal solid waste landfills has not been determined in recent years, but also a comprehensive program in the field of reducing waste production and implementation of waste separation plans from the source in the studied cities has not been implemented. Formation of a future forecasting section on the organizational structure of landfill waste management systems can not only reduce environmental risks but also bring sustainability to economic and social resources.

 

Keywords: Single Objective Land Allocation, Future Forecasting, Spatial Multi-Criteria Evaluation, Landfill.

 

 

 

 

5

 

---