مقاله مکان یابی محل دفن زباله های شهری با استفاده از GIS و عملگر های فازی (نمونه موردی: بخش مرکزی شهرستان قرچک )

word قابل ویرایش
11 صفحه
دسته : اطلاعیه ها
8700 تومان

*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***

مکان یابی محل دفن زباله های شهری با استفاده از GIS و عملگر های فازی (نمونه موردی: بخش مرکزی شهرستان قرچک )

چکیده
توجه به محیط زیست و از آن جمله پسماندها مسأله ای است که در سال های اخیر مورد توجه خاص برنامه ریزان قـرار گرفتـه اسـت .
استفاده از سیستم های جغرافیایی (GIS) در مکان یابی محل دفن زباله ، موضوع نسبتاٌ جدیدی است که در دهه های اخیر در جهان متداول شده است . در این تحقیق پس از بررسی عوامل مؤثر در مکان یابی محل دفن پسماندها و تلفیق اطلاعات و نقشه ها، با اسـتفاده از مدل منطق فازی، مکانهای مناسب برای دفن پسماندها تعیین و در نقشه مناسب ارائه شده است . روش تحقیـق توصـیفی – تحلیلـی می باشد. به منظور وزن دهی لایه ها از مدل AHP بهره گرفته شده است . پس از تلفیق لایه های مکانی، محدوده های دارای بیشترین مطلوبیت انتخاب گردید. جهت انجام عملیات مکانیابی و رسیدن به مناطق مناسب جهت دفن پسـماند، نقشـه هـای اسـتاندارد از روش فازی استخراج گردیدند. در نهایت ، نتایج هر یک از این روشها بصورت نقشه نهایی ارائه شده است .

١. مقدمه
رشد روز افزون جمعیت شهری ایران به همراه ایجاد مراکز جمعیتی جدید، مشکلات مربوط به سیاست گزاری و ارزیابی عملکردها و فعالیت های گوناگون شهری بر اساس برنامه جامع و کلان ملی (آمایش سرزمین ) و تداوم تخلیه انواع زایدات و فاضلاب ها به محیط زیست طبیعی، از جمله عوامل بحران زایی است که محیط زیست ، کیفیت بهداشت و سلامتی انسانها به ویژه شهرنشینان را در معرض خطرات و زیان های گوناگونی قرار داده است . مسئله مدیریت مواد زاید شهری هنگامی پیچیده و بغرنج می گردد که اثرات منفی و زیانبار آن در ارتباط با سایر نظام های موجود شهری و از جمله نظام زیست محیطی آنها مورد بررسی قرار گیرد. یکی از مهمترین مراحل مطالعاتی به موازات طراحی محل دفن زباله ، عوامل مکان یابی و یافتن محل مناسب دفن زباله می باشد (عبدلی، ١٣٧٩). مواد زاید تولید شده ، مدتها بدون هیچ ضابطه خاصی در دره ها و رودخانه ها و گودال های طبیعی اطراف شهرها تخلیه می شدند. این امر در طول سالیان متمادی باعث آلوده شدن منابع خاک، آبهای سطحی و سفره های آب زیر زمینی می شد. علاوه بر این تجمع حشرات ، پرندگان و حیوانات اهلی و وحشی در مراکز تخلیه زباله زمینه را برای شیوع بیماریهای مختلف فراهم می ساخت ( عبدلی، ١٣٨٠).
معیارها و عوامل متعددی در انتخاب محل مناسب دفن بهداشتی مواد زاید جامد شهری دخالت دارند که هر کدام به نوبه خود از اهمیت خاصی برخوردارند و محدودیت هایی را در انتخاب محل ایجاد میکنند. یکی از مهمترین معیارها، عوامل مربوط به ژئومورفولوژی (سنگ بستر، اراضی ناپایدار، خاک، گسل ، شیب ، ژئوهیدرولوژی،… ) می باشند، علاوه بر معیارهای ژئومورفولوژی عوامل مختلفی نظیر عمق آبهای زیر زمینی، وضعیت اقلیم ، عوامل زیست محیطی، کاربری اراضی، شیب جاده و … دخالت داشته که می تواند به انتخاب مکان دفن زباله کمک کند. هدف نهایی این معیارها یافتن مناسب ترین محلی است که کمترین اثرات سوء زیست محیطی را به محیط طبیعی اطراف منطقه دفن داشته باشد (سرخی، ١٣٨۴).
هدف نهایی از مکانیابی دستیابی به مناسبترین محلی است که کمترین اثرات سوء را برای محیط زیست و منابع طبیعی اطراف و از نظر اقتصادی کم هزینه ترین و از دیدگاه مهندسی نیز بهترین ویژگی را دارا باشد (غضبان ، ١٣٨٩).

٢. پیشینۀ تحقیق
پوراحمد و همکاران در تحقیقی (١٣٨۶) با استفاده از داده هایی چون فاصله از محدوده قانونی شهر، فاصله از جاده ، توانایی اراضی، فاصله از عوارض مصنوع (روستا، تأسیسات و تجهیزات شهری، معادن )، فاصله از گسل های منطقه ، فاصله از آبهای سطحی منطقه ، جهت باد، خاک شناسی، هیپستومتریک (طبقات ارتفاعی)، پوشش گیاهی، زمین شناسی و از طریق مدل های مختلف تلفیق اطلاعات و نقشه ها که بر اساس مدل منطق فازی (Fuzzy Logic) ترکیب شده اند، مکانهای مناسب برای دفن بهداشتی مواد زاید مکان گزینی و در نقشه های مختلف ارائه کرده اند.
نیکنامی و حافظی مقدس در سال ١٣٨٩ برای مکان یابی محل دفن زباله های شهری در شهر گلپایگان با استفاده از GIS، از اطّلاعات متعددی از قبیل : مناطق حفاظت شده ، زمین شناسی، توپوگرافی، کاربری اراضی، پوشش گیاهی، نفوذپذیری، هیدرولوژی، هیدروژئولوژی، راهها، مناطق مسکونی و… استفاده کرده است . جهت تهیه ی نقشه ی قابلیت استعداد داری ابتدا مناطق ممنوعه حذف شده و با استفاده از ١٠ لایه ی اطّلاعاتی به روش نرخ دهی نقشه ی نهایی استعداد داری تهیه شده است . بر اساس این تحقیق پنج منطقه ی مناسب جهت احداث لندفیل مشخص شد .
در سال ١٩٩٢ William Handrix and David Buckley پژوهشی با عنوان کاربرد GIS در مکان یابی محل دفن مناسب زباله در ایالت ورمونت امریکا، منطقه ای ٢١٠ هکتاری را از لحاظ شاخص های فیزیکی و اقتصادی چون خاک مناسب ، عمق سنگ مادر، آبهای سطحی و زیر زمینی، کاربری زمین و پهنه بندی ارتفاعی را مورد ارزیابی قرار داده و مکان مناسب دفن زباله را در اطراف ناحیه mad شناسایی کردند (Handrix and Buckley). در سال ٢٠٠٢ واستاوا و ناسوات در پژوهشی با عنوان مکان یابی محل دفن زباله در اطراف شهر رانسی با استفاده از GIS.RS با در نظر گرفتن معیارهایی چون زمین شناسی، گسل ها، شیب زمین ، نوع سنگ مادر و خاک، آبهای سطحی و عمق آب زیرزمینی، مراکز شهری، شبکۀ ارتباطی موجود، فاصله از فرودگاه و … با استفاده از این سیستم ها و وزن دهی به شاخص ها از طریق مقایسه ای زوجی ۵ محل مجزا در اندازه های مختلف را برای دفن زبالۀ این شهر ٨٠٠ هزار نفری انتخاب کردند (٢٠٠٣,vastava and nathawat) .
Michelle.M. Groce نیز تحقیقی شامل سرویس دهی خدمات مواد زاید شهری با استفاده از GIS ارائه کرده است . در این تحقیق سرویس دهی و خدمات شارلوت و کارولینای شمالی، شامل سه قسمت عمده مجموع سرویس ها، سرویس های مخصوص و بهبود وضع کلی جامعه است و در آن GIS به عنوان ابزاری برای بررسی، خدمات رسانی برای این سه قسمت و توسعه و نگهداری طیف وسیعی از دادههای جغرافیایی شامل مسیرها، نیازهای مدیریت ، بررسی خدمات ، روند اجرایی تجزیه و تحلیل و برنامه ریزی راهبردی و همچنین بررسی شناسایی قطعات زمین و مالکیت برای اجرای مقررات جاری در شهر مورد استفاده قرار گرفته است (٢٠٠۴ ,Groce).

٣. روش تحقیق
روش تحقیق در این تحقیق توصیفی- تحلیلی می باشد. عوامل مؤثری که در مکان یابی محل دفن پسماندها مورد بررسی قرار گرفته است عبارتند از: فاصله از شهر و روستا، فاصله از جاده ، فاصله از گسل و فاصله از آبهای سطحی. از طریق مدلهای ارزیابی چند معیاره اطلاعات و نقشه ها ترکیب شده اند و مکانهای مناسب برای دفن پسماندها مکان گزینی شده است . جهت انجام عملیات مکانیابی و رسیدن به مناطق مناسب جهت دفن پسماند، نقشه های استاندارد حاصل از مراحل قبل جهت تلفیق لایه های استاندارد شده ، با استفاده از تکنیک منطق فازی در محیط GIS پهنه های مناسب جهت مکان یابی محل دفن زباله های شهری بخش مرکزی شهرستان قرچک تعیین شده است . در ادامه ، نتایج هر یک از این روشها و تلفیق آنها باهم ارائه شده است .

١,٣. مدل منطق فازی (Fuzzy Logic Model)
در مجموعه های کلاسیک همه اعضای یک مجموعه متعلق به آن مجموعه است . ولی هر یک از اعضای مجموعه های فازی با یک درجه عضویتی به آن مجموعه تعلق دارد و این درجه عضویت همواره عددی بین صفر و یک است . در واقع منطق فازی به هر عضو یک مقدار عضویتی را بین صفر و یک نسبت به یک مجموعه میدهد.
پارامترهای موجود در مساله های مکان یابی تا حدود زیادی ماهیت فازی دارند. برای مثال فاکتورهای مربوط به فاصله مناسب از برخی عوارض موجود، مجموعه های فازی هستند و هر پیکسل با توجه به فاصله ای که از عارضه دارد درجه عضویت متفاوتی در این مجموعه دارد. معیار عضویت پیکسل ها در مجموعه مطلوب میزان مناسب یا نامناسب بودن آن ها و بین ٠ تا ١ تعیین میشود. این مقادیر با استفاده از دانش افراد خبره تعیین میشود. اگر تمام پارامترهای مساله به صورت مجموعه های فازی با مقادیر عضویت صحیح تعربف شوند میتوان برای تلفیق پارامترها از اپراتورهای مناسب فازی استفاده نمود. نوع اپراتور مورد استفاده نیز بستگی به نحوه تأثیر پذیری فاکتورهای مختلف از یکدیگر و یا اثر نهایی اپراتور روی مجموعه پارامترها دارد. اثر برخی عملگرهای فازی افزایشی و برخی کاهشی است ، یعنی درجه عضویت نهایی هر پیکسل را بسیار کاهش یا افزایش میدهد.
عملگرهای فازی شامل اشتراک فازی(Fuzzy AND) ، اجتماع فازی (Fuzzy OR)، ضرب فازی (Fuzzy Algebraic Sum) و جمع فازی (Fuzzy Algebraic product)، عملگر فازی گاما (Fuzzy Operation Gamma) برای تلفیق مجموعه فاکتورها مورد استفاده قرار میگیرند که در اینجا فقط به بیان روابط آن ها اکتفا میکنیم .
مقدار (x)αA بیانگر وزن یا مقدار عضویت پیکسل در مجموعه فازی مورد نظر است . در نهایت با اعمال عملگرهای فازی، واحدهای پیکسلی نقشه خروجی حاوی درجه عضویت خواهند بود.
عملگر اشتراک فازی(Fuzzy AND)
این عملگر به صورت رابطه زیر تعریف میشود:

اشتراک فازی در یک موقعیت مشخص ، حداقل درجه عضویت واحدهای پیکسلی را استخراج نموده و در نقشه نهایی منظور میکند. در مواقعی که دو یا چند فاکتور برای اثبات یک فرضیه بایستی با هم وجود داشته باشند، عملگر اشتراک فازی مناسب میباشد.
عملگر اجتماع فازی (Fuzzy OR)
این عملگر به صورت رابطه زیر تعریف میشود:

عملگر اجتماع فازی در یک موقعیت مشخص موجود در فاکتورهای مختلف ، حداکثر درجه عضویت واحدهای پیکسلی را استخراج نموده و در نقشه نهایی منظور مینماید. در جاهایی که شاخص های مکانیابی کمیاب هستند و وجود فاکتورهای مثبت برای اظهار مطلوبیت کافی است ، این عملگر میرود.
عملگر ضرب فازی (Fuzzy Algebraic Sum)
این عملگر به صورت رابطه زیر تعریف میشود:

با استفاده از این عملگر مقادیر عضویت فازی در نقشه خروجی کوچک شده و به سمت صفر میل میکنند. بر خلاف عملگرهای فازی اشتراک و اجتماع ، در این عملگر کلیه مقادیر عضویت نقشه های ورودی در نقشه خروجی تاثیر میگذارند. همچنین عملگر فوق در هنگامی به کار گرفته میشود که فاکتور یکدیگر را تضعیف میکنند.
عملگر جمع فازی (Fuzzy Algebraic product)
عملگر جمع فازی مکمل عملگر ضرب فازی میباشد که با استفاده از رابطه زیر تعریف میشود.

با استفاده از این عملگر مقادیر عضویت فازی در نقشه خروجی بزرگ شده و به سمت ١ میل میکنند. عملگر فوق هنگامی که چند قسمت از شواهد و فاکتورها یکدیگر را تقویت میکنند مورد استفاده قرار میگیرد.
عملگر فازی گاما (Fuzzy Operation Gamma)
این عملگر حالت کلی از عملگرهای ضرب و جمع فازی است و با استفاده از رابطه زیر بدست میآید.

انتخاب صحیح و آگاهانه γ بین صفر و یک ، مقادیری را در خروجی به وجود میآورد که نشان دهنده سازگاری قابل انعطاف میان گرایشات کاهشی و افزایشی دو عملگر جمع و ضرب فازی میباشند. این عملگر زمانی استفاده میشود که اثر برخی از شواهد کاهشی و اثر برخی دیگر افزایشی باشد.
با توجه به ویژگیها و عملگرهای منطق فازی، توصیف پارامترهای مسأله و اوزان مربوط به آن ها بر اساس این مدل با واقعیت تطابق بسیاری خواهد داشت . در این حالت با هریک از این عوامل و مقادیر وزن آن ها به صورت مجموعه های فازی برخورد میشود که تابع عضویت آن ها به روش های مختلفی تعیین میشود. البته در کاربردهای مدل فازی در مکان یابی اغلب از عملگرهای فازی برای تلفیق داده های مکانی موجود استفاده میشود، در حالیکه برای دریافت خروجی دقیق از این مدل باید سیستمی فازی طراحی شود که نقشه های فاکتور به عنوان ورودی این سیستم تبدیل به مجموعه های فازی شوند. سپس نقشه ها بر اساس قوانین از قبل تعیین شده عمل تلفیق نقشه ها صورت گیرد (سعدی مسگری و همکار، ١٣٨۵: ٧-۵).

٣. ٢. روش وزن دهی تحلیل سلسله مراتبی AHP١
فرایند تحلیل سلسله مراتبی یکی از جامع ترین سیستمهای طراحی شده برای تصمیم گیری با معیارهای چندگانه است و بنا به تعریف عبارتست از: یک روش تصمیم گیری که توسط آن می توان تصمیماتی که وابسته به معیارهای مختلف است را اتخاذ نمود. این رویکرد امکان فرموله کردن مسأله را به صورت سلسله مراتبی فراهم می کند و همچنین امکان در نظر گرفتن معیارهای مختلف کمی و کیفی را در مسأله دارد (قراگوزلو، ١٣٨٧: ۵). فرآیند تحلیل سلسله مراتبی متکی بر قضاوت هاست ، در نتیجه نسبی است زیرا قضاوت ها می تواند از یک شخص به شخص دیگر متفاوت باشد (٣٨ :٢٠٠١ Whitaker). علاوه بر این استفاده از آن مستلزم ریاضیات دست و پاگیر نیست ، بنابراین درک آن آسان است و می تواند به طور مؤثر هر دو داده ی کمی و کیفی را کنترل کند (٣٩٠ : ,Cengiz et al .(2003
گام اول درفرآیند تحلیل سلسله مراتبی، ایجاد یک ساختار سلسله مراتبی از موضوع مورد بررسی می باشد که در آن اهداف ، معیارها، گزینه ها و ارتباط بین آنها نشان داده می شود. چهار گام بعدی در فرآیند تحلیل سلسله مراتبی محاسبه ضریب اهمیت معیارها و زیر معیارها، محاسبه ضریب اهمیت گزینه ها، محاسبه امتیاز نهایی گزینه ها و بررسی سازگاری منطقی قضاوت ها را شامل می شود (زبردست ، ١٣٨٠، ١۵). که البته در این تحقیق تنها از وزن دهی معیارها در محیط نرم افزار Expert choice استفاده می شود.
مبنای وزن دهی به معیارها در روش AHP در جدول شماره ١ آمده است . وزن دهی معیارها با استفاده از AHPدر شکل ١ و جدول ٢ نمایش داده شده است .

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
wordقابل ویرایش - قیمت 8700 تومان در 11 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد