Landfill Site Selection for Municipal Waste Materials using Analytic Hierarchy Process and Artificial Neural Networks (Case study: Gorgan City)

جغرافیا و مخاطرات محیطی

Article 10, Volume 9, Issue 2 - Serial Number 34, October 2020, Pages 187-205   

Document Type: Research Article

DOI: 10.22067/geo.v9i2.86496

Authors

Somaye Emadodin^{* 1}; Fatemeh Farzaneh²; Saleh Arekhi³; Yasin Sayyad Salar⁴

¹Assistant Professor in Geomorphology, Department of Geography, Golestan University, Gorgan, Iran

²MA in Environmental Hazards, Department of Geography, Golestan University, Gorgan, Iran

³Assistant Professor of Remote sensing & GIS, Department of Geography, Golestan University, Gorgan, Iran

⁴MA in Urban Planning, Department of Geography, Ferdowsi University, Mashhad, Iran

Abstract

1. Introduction
Urban development and growth has become an uncontrollable process in most countries across the world, as it can be claimed that more than half the world’s population live in cities now. Urbanization has widely influenced the environment in local, regional, and global scale. Growing urbanization has caused some problems like landfill. Moreover, many cities in Asian developing countries face serious problems in landfill management. Thus, by growing number of people in developing countries, landfill management has become one of the major issues today. Finding an appropriate site for landfill makes an important part of the planning process. The growing rate of population and development of industrial and commercial activities and services have led to the production of vast amounts of waste in cities. Golestan province was separated from Mazandaran in 1997 to form a new province with the center of Gorgan. Since then, its population started to grow and landfill turned to be a major challenge among other things.
2. Literature review
Mirabadi and Husseinabadi (2017) studied Landfill Site Selection in Bukan using Analytical Hierarchy Process (AHP) and concluded that the regions between Bokan and Simineh in the southern part of Kani Shaqaq village is the best place for landfill. Ziarri et al. (2013) studied the best location of landfill using Analytical Hierarchy Process (AHP) in Jolfa city and concluded northwestern part of the city is the best place to landfill.
Celiker and Yildiz (2019), evaluated the site selection of solid waste landfill using multi-criteria decision analysis and geographic information systems in the Elazığ city, Turkey. The results revealed that the landfill suitability index values for the selected site range between 2.64 and 6.10. The major part of the landfill site has relatively low index values implying that the selected site is suitable for solid waste landfill.
Al-Karadaghi et al. (2019) in Sulaymaniyah, Iraq, used multicriteria decision-making methods (WLC) and GIS for landfill site selection, and seven appropriate sites for landfill were suggested. All of these sites adopted the scientific and environmental criteria.
3. Method
Gorgan is a city located in northern Alborz heights which covers an area of over 10883 Hectares (Jahani Shakib et al., 2018) and it ranks 4^th among the cities of Golestan province. In order to find a location for
After categorizing the factors,questionnaires were classified from 1 to 9 by experts. Number 1 had the lowest score and number 9 had the highest score. Then, expert choice was used for weighting the indicators in AHP Model. At the end, in Artificial Neural Networks (ANN), each of the indicators was fuzzied first, and then the artificial neural network was implemented.
4. Results and Discussion
Results show that according to experts, in AHP Model, slope and geology are top priorities and distance to fault, height, and distance from airport have the lowest priority. In AHP Model, areas in the North-east and parts of Southern area as well as areas located in the middle belt of the city tend to be more appropriate for locating landfill; because  they are far from water wells, faults, villages, the city, airport and the river and the elevation of these areas are suitable for landfilling.
The previous site for landfill, located around Hezar Pich in Gorgan, has not been a suitable place according to AHP Model. According to ANN Model, Northern areas of Gorgan are inappropriate for landfill because they are both close to the city, village, airport, and surface water networks and are geologically improper for having young alluvium and alluvial fans. It must be noted that Hezar Pich is not an appropriate site for landfill according to ANN Model as well.
5. Conclusion
 This study saught to locate the best site for landfill in Gorgan and had a look at previous site of the city as well. This was achieved using 11 criteria and geographical data focusing on AHP and ANN techniques.
Results obtained from 2 models AHP and ANN revealed that the most inappropriate sites for landfill were Northern areas of the city due to small distance from underground water wells, airport, cities, villages, asphalt roads and unsuitable geology. While appropriate sites for landfill, according to AHP and ANN, were areas in the North-west, North-east, middle belt of the city, and some Southern parts of the city. It is noteworthy that Hezar Pich area was improper for landfill used in the past. Waste material is currently buried in Western part of the province (Aq Qala). This factory is located 40 Kms away from center of Gorgan, somewhere between two cities of Aq Qala and Gamish Tappe, covering an area of 80 Hectares. These waste materials are transferred to the factory to be recycled and processed and finally converted to organic compost.
 

Keywords

Landfill; Gorgan City; Hezar Pich; AHP; ANN

Supplementary Files

10-emadaldin-Final.pdf

Full Text

-مقدمه

با وقوع انقلاب صنعتی، تغییر و تحولاتی در زمینه شهر و شهرسازی صورت گرفته و اکثر جمعیت به سمت شهرها گریزان شده‌اند (سیف‌الدینی^[1]، 1393). شهرهای مختلف جهان، رشد جمعیت را در دوره‌های زمانی مختلف تجربه کرده‌اند (مجومدار^[2] و سیوراماکریشم^[3]، 2020) این رشد و توسعه شهرسازی در اکثر کشورهای جهان به فرآیندی غیرقابل‌کنترل تبدیل شده است (یاکوپ^[4] و همکاران، 2005)؛ به طوری که می‌توان عنوان کرد امروز بیش از نیمی از جمعیت جهان در شهرها زندگی می‌کنند (سازمان ملل^[5]، 2014). این روند رو به رشد تحولات متعددی را تجربه می‌کنند و دائماً با نیازهای جدید روبه‌رو می‌شوند (هادیلی و همکاران، 1390). لازم به ذکر است رشد جمعیت شهری در کشورهای درحال‌توسعه با سرعت بیشتری نسبت به کل کشورهای توسعه یافته روبه‌رو می‌باشد (کبیر^[6] و خان، 2020). در واقع رشد شهری، در این مناطق پدیدهای شناخته شده می‌باشد (داداشپور^[7] و همکاران، 2019). شهرنشینی تأثیر بسیار گسترده‌ای بر محیط‌زیست در مقیاس‌های محلی، منطقه‌ای و جهانی داشته است (باردو^[8] و دمچلی^[9]، 2003). باید عنوان کرد زباله‌های جامد شهری همواره به عنوان یک نگرانی زیست‌محیطی مطرح بوده است (آدرجو^[10] و همکاران، 2020). از جمله مشکلات رشد شهرنشینی می‌توان به معضلات و مشکلات دفن پسماند اشاره کرد (چایوهان^[11] و سینگ^[12]، 2016) از دیدگاه مهندسی بهداشت، دفن پسماند یک مسئله عادی نمی‌باشد (اجتماعی و همکاران، 1397: 128). زباله‌ها و پسماندهای جامد شهری یک جریان ترکیبی و درعین‌حال بحرانی برای شهرها بوده است. تولید زباله از 0.64 کیلوگرم به ازای هر نفر در روز به 1.2 کیلوگرم افزایش یافته است و پیش‌بینی می‌شود از 1.3 میلیارد تن تولید زباله در سال به 2.2 میلیارد تن تا 2025 افزایش یابد (سلطانی^[13] و همکاران، 2015). منشأ زباله‌های تولید شده در کشورهای درحال‌توسعه بیشتر مرتبط با بیمارستان، صنایع، مراکز بازار تولید می‌باشد (حسین^[14] و همکاران، 2020)؛ همچنین، بسیاری از شهرهای کشورهای درحال‌توسعه آسیایی در مدیریت دفن پسماند با مشکلات جدی روبه‌رو هستند (شارهولای^[15] و همکاران، 2007) میزان فزاینده پسماندهای ایجاد شده توسط شهرنشینی سریع در این کشورها معمولاً به درستی کنترل و مدیریت نمی‌شوند (مقدم^[16] و همکاران، 2009). ازاین‌رو با این روند رو به رشد جمیعت در کشورهای درحال‌توسعه، مدیریت دفن پسماند یکی از حساس‌ترین و مهم‌ترین موضوعات حال حاضر می‌باشد (قیانی^[17] و همکاران، 2014). عدم مدیریت دفن پسماند خطرات مستقیم و غیرمستقیمی را هم برای انسان‌ها و هم برای حیوانات و گیاهان در پی داشته است (اشکاریان^[18] و همکاران، 2004). با توجه به مطالب ذکر شده، انتخاب یک سایت مناسب برای دفن پسماند، بخشی مهمی در فرآیند برنامه‌ریزی می‌باشد (پاسالاری^[19] و همکاران، 2016). در واقع برنامه‌ریزی و راهبردهای مناسب در مدیریت پسماند جامد شهری می‌تواند هزینه اقتصادی و خطرات زیست‌محیطی را کاهش دهد (آصفی و همکاران، 2020). ازآنجایی‌که عنصرهای تشکیل دهنده مدیریت دفن پسماند با یکدیگر ارتباط دارند، مکان دفن پسماند جامد شهری از اهمیت گسترده‌ای برخوردار است (هادیلی و همکاران، 1390). در کشور ما روند رو به رشد جمعیت و توسعه فعالیت‌هایی همچون صنعتی، تجاری و خدماتی باعث تولید مقادیر زیادی مواد زائد در شهرها شده است؛ به‌گونه‌ای که روزانه بیشتر از 60 هزار تن زباله تولید می‌شود که این مقدار نسبت به دیگر کشورهای جهان بیشتر می‌باشد (پیوسته گر و انصاری، 1396) و تنها 8 درصد پسماندهای شهری مورد بازیافت قرار می‌گیرند و 92 درصد دفن می‌شوند (زمانی و همکاران، 1392). دفن زباله در شهرهای ایران معمولاً با روش‌های سوزاندن، دفن در زمین و تلنبار صورت می‌گیرد (هادیلی و همکاران، 1390)؛ همچنین محل‌های دفن زباله قدیمی با توجه به تولید انبوه پسماند همواره کارایی لازم برای دفن پسماند را نداشته و همواره با مشکلات عدیده‌ای روبه‌رو بوده‌اند (لخنده^[20] و همکاران، 2020). استان گلستان بعد از سال 1376 از استان مازندران به مرکزیت گرگان به عنوان یک استان جدا، معرفی گردید. از طرفی بعد از به مرکزیت شناخته شدن شهر گرگان در استان گلستان، این شهر و شهرستان همواره با افزایش جمعیت روبه‌رو بوده است؛ به طوری که در حال حاضر به عنوان پرجمعیت‌ترین شهر و شهرستان استان گلستان معرفی می‌شود. از طرفی دیگر مکان در نظر گرفته شده برای دفن پسماند در شهرستان گرگان در گذشته، محدوده هزار پیچ بوده است؛ ازآنجایی‌که این محدوده در حال حاضر دفن زباله‌ای صورت نمی‌گیرد و به عنوان یک مکان تفریحی شناخته می‌شود ما در این پژوهش سعی بر آن داشته‌ایم علاوه بر مشخص شدن مکان مناسب برای دفن پسماند در شهرستان گرگان، تعیین کنیم آیا محدوده هزار پیچ در گذشته، محدوده‌ی خوبی برای دفن پسماند بوده است؟!

2-1- پیشینه پژوهش

در سطح ملی و فراملی همواره پژوهش‌های متعددی برای دفن پسماند جامد صورت گرفته است.

 

جدول 1- پیشینه پژوهش

محققین	سال	پژوهش مورد بررسی	نتیجه
الکراداغی[21] و همکاران	2019	مکان‌یابی دفع پسماند در سلیمانیه عراق  با تکیه بر مدل‌های تصمیم‌گیری چندمعیاره و روش (WLC)	هفت محل برای دفن پسماند در نظر گرفته شده بود که با معیارهای علمی و زیست‌محیطی تطبیق دارد.
هررا[22] و همکاران	2019	بررسی دفن پسماند در مسقط کشور عمان با استفاده از GIS و روش تجزیه و تحلیل وزنی	تنها 2 درصد از مناطق شامل مناطق العمارات، السب، القریات به عنوان بهترین مکان برای دفن پسماند شناخته شده‌اند.
آکانتوریوا[23] و اکرو[24]	2019	مطالعه دفن پسماند در جنوب شرقی کشور نیجریه با روش AHP	21.9 درصد منطقه مورد مطالعه وضعیت نامناسب، 55 درصد شرایط نسبتاً مناسب و 23.1 درصد منطقه وضعیت مناسب برای دفن پسماند می‌باشند؛ همچنین بهترین منطقه در قسمت جنوبی می‌باشد.
سلیکر[25] و همکاران	2019	دفن پسماند در شهر الازیک ترکیه  با روش MCDA و GIS	دفن پسماند مناسب در این شهر بین 87 درصد تا 46 درصد متغیر است و به طور کلی نشان داده شده است این محدوده برای دفن پسماند مناسب می‌باشد
کریمی[26] و همکاران	2019	بررسی دفع پسماند در جوان رود شهر کرمانشاه با روش MCDA و GIS	92 درصد منطقه مورد مطالعه در شهر جوان رود برای مکان‌یابی دفع پسماند مناسب نمی‌باشند.
برکت[27] و همکاران	2017	مکان‌یابی دفع پسماند در شهر بنی ملال کشور مراکش با روش  AHP و GIS	54 درصد محدوده مورد مطالعه برای دفن زباله نامناسب، 12 درصد نامناسب، 24 درصد مناسب و 10 درصد بسیار مناسب می‌باشند.
میرآبادی و عبدی قلعه	1396	مکان‌یابی دفن پسماند با استفاده از منطق بولین و مدل AHP	محدوده‌های حدفاصل بوکان، سیمینه در قسمت‌های جنوبی روستای کانی بهترین مکان برای دفن پسماند می‌باشد.
سرایی و همکاران	1394	مکان‌یابی دفع پسماند جامد شهری در شهر ایج استان فارس با مدل AHP	مکان فعلی دفن پسماند در شهر ایج با توجه به ابعاد ژئومورفولوژیک، شرایط اکولوژیک منطقه و استانداردهای روز دنیا در بهترین سایت ممکن در منطقه استقرار یافته است.
حیدریان و همکاران	1393	بررسی دفن پسماند با استفاده از مدل‌های AHP_FUZZY و FUZZT TOPSIS در شهر پاکدشت استان تهران	سایت‌های انتخابی نسبت به مکان‌یابی دفن پسماند فعلی از وضعیت و مکان‌یابی بهتری برخوردار است.
زیاری و همکاران	1391	مکان‌یابی دفن پسماند جامد شهری با تکنیک AHP در شهرستان جلفا	شمال غرب شهرستان بهترین مکان برای دفن پسماند می‌باشد.
سالاری و همکاران	1390	مکان‌یابی دفن پسماند با مدل AHP_FUZYY در شهر شیراز	منطقه‌ای در فاصله و شعاع 19 کیلومتری شهر شیراز با مساحت 272 هکتار و در قسمت‌های شمالی بهترین مکان برای دفن پسماند می‌باشد.

 

با توجه به تحقیقات صورت گرفته، مشخص می‌شود مکان‌یابی دفن زباله در تمام مناطقی که انسان در آن سکونت داشته دارای اهمیت بسیاری بوده است. زیرا که اگر مکان‌یابی به صورت صحیح صورت گیرد، خیلی از مشکلات ناشی از مکان‌یابی بد دفن پسماند کاسته می‌شود. اما باید عنوان کرد هر کدام از پژوهشگران فقط محدوده­ای را به عنوان مکان مطلوب برای مکان‌یابی دفن زباله مطرح می‌کنند؛ در واقع هیچ‌کدام از تحقیقات فوق و صورت گرفته مکان‌های گذشته دفن پسماند را مورد تجزیه و تحلیل قرار نداده‌اند. لذا ما در این پژوهش علاوه بر تعیین مکان مناسب برای دفن پسماند در شهرستان گرگان، سعی بر آن داشته‌ایم تا مکان قبلی دفن پسماند در این شهرستان را مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار دهیم.

2- مواد و روش

2-1- محدوده مورد مطالعه

شهرستان گرگان در طول جغرافیایی 54 درجه و 13 دقیقه تا 54 درجه و 45 دقیقه شرقی و عرض جغرافیایی 36 درجه و 30 دقیقه تا 36 درجه و 59 دقیقه شمالی قرار گرفته است (شکل 1)؛ این شهرستان استقرار یافته در بخش‌های شمالی ارتفاعات البرز است که مساحتی بالغ بر 10883 هکتار را دارا می‌باشد (جهانی شکیب و همکاران، 1397) و از این حیث رتبه چهارم بین شهرستان‌های استان گلستان می‌باشد. این شهرستان دارای 2 بخش، 3 شهر، 5 دهستان و 97 روستا می‌باشد (مصدق و همکاران، 1396). همچنین شهرستان گرگان بالغ بر 470000 نفر جمعیت است (جهانی شکیب و همکاران، 1397)؛ درجه حرارت و بارش متوسط سالیانه به ترتیب 5/18 درجه سانتیگراد و 800 میلیمتر در سال است. ویژگی­های توپوگرافی شهرستان گرگان نشان می‌دهد از شمال به سمت جنوب، ارتفاع و شیب، افزایش می‌یابد (مصدق و همکاران، 1396).

 

شکل 1- محدوده مورد مطالعه

2-2- روش­شناسی پژوهش

پژوهش حاضر از نظر ماهیت در دسته تحقیقات توصیفی و تحلیلی قرار می‌گیرد. دسته­ای از اطلاعات با مراجعه به کتابخانه، ادارات همچون (سازمان آب و منطقه‌ای) به دست آمده‌اند. برای دستیابی به دیگر اطلاعات همچون Dem^[28] 30 متر منطقه از سایت زمین­شناسی آمریکا (USGS) بهره گرفته شده است و از طریق این مدل رقومی ارتفاعی، شیب، طبقات ارتفاعی و خطوط آبراهه استخراج گردیده‌اند؛ و برای به دست آوردن راه اصلی با رجوع به سایت (Open Street Map) و تعیین شهرهای موجود در شهرستان گرگان از نرم‌افزار Google Earth بهره گرفته شده است.

برای بررسی مکان‌یابی دفن پسماند 11 شاخص از طریق مطالعات کتابخانه‌ای و اصول زیست‌محیطی استخراج گردیده است (شکل 2). بعد از دسته‌بندی شاخصه‌ای در نظر گرفته، پرسشنامه‌ها با ارزش‌های 1 الی 9 در اختیار متخصصین برای اولویت‌بندی شاخص‌ها گذاشته شده است؛ برای وزن دهی شاخص­ها در مدل (AHP)^[29] از نرم‌افزار Expert choice استفاده شده است. در ادامه برای مکان‌یابی بهتر و کامل­تر از شبکه عصبی مصنوعی  ^[30](ANN) (پرسپترون چند‌لایه)^[31] بهره گرفته شده است؛ ابتدا هر یک  از شاخص­ها فازی شده‌اند و بعد از فازی سازی، شبکه عصبی مصنوعی پیاده سازی گردیده است.

 

شکل 2- شاخص­های در نظر گرفته شده برای مکان‌یابی دفن پسماند.

3-  نتایج و بحث

در بعد زمینشناسی در شهرستان گرگان قسمت‌های شمالی شهرستان دارای وضعیت بسیار نامناسب است؛ زیرا که این قسمت‌های محل استقرار آبرفت­های بسترجوان، و مخروطه افکنه­هاست، که این عوامل زمین­های مستعد کشاورزی را فراهم می‌کند. بهترین مکان کمربند میانی است که دارای سنگ­های اسلیت، مرمر، رس و کوارتزیت می‌باشد؛ لازم به ذکر است در زمینه نفوذ آب قسمت‌های شمالی شهرستان نسبت به قسمت‌های جنوبی دارای نفوذ پذیری بیشتر می‌باشد (شکل 3)؛ وجود گسل‌ها به دلیل شکاف­ها و لرزههایی که ایجاد می‌کنند باعث نفوذ شیرابه حاصل از زباله‌ها به درون آب‌های زیر زمینی شده و در واقع باعث آلودگی سفره­های آب زیرزمینی می‌شود. گسل البرز و گسل شاهکوه از منطقه جنوب شهرستان گرگان و از منطقه ناهار خوران و زیارت عبور می‌کند و آن نواحی جزء منطقه لرزه خیز شهرستان گرگان به شمار می‌رود که برای مکان‌یابی دفن پسماند نامناسب است (شکل 4)؛

از نظر ارتفاعات، شهرستان گرگان در قسمت‌های جنوبی دارای ارتفاعات بیشتری برخوردار است و در قسمت‌های شمالی از ارتفاعات کاسته می‌شود؛ لذا با توجه به طبقات ارتفاعی نواحی که بالاتر از 1500 متر ارتفاع دارند نواحی کاملاً نامساعد و نواحی کمتر از 1000 متر به عنوان نواحی پست و کاملاً مساعد در نظر گرفته شده است (شکل 5). از بعد هیدرولوژیکی شیب به عنوان یک فاکتور بسیار مهم شناخته می‌شود؛ هنگامی که شیب افزایش یابد زمان تمرکز کوتاه­تر خواهد شد. لذا آب در شیب­های تندتر سرعت بیشتری خواهد داشت. بنابراین زمین با شیب تند از دبی پیک بیشتری نسبت به زمین­های کم شیب و تقریباً مسطح برخوردار هستند (آدینهوند و همکاران، 1395). اما در امر مکان یابی دفن زباله، شیب به عنوان یک پارامتر فیزیکی به حساب می‌آید، زیرا در شیب‌های تند دفن زباله چه از نظر جاری شدن شیرابه زباله به هنگام بارندگی و چه از نظر اقتصادی (احداث راه‌ها و زیرساخت‌ها) با مشکل مواجه می‌شود (فرهودی و همکاران، 1384). به طور کلی می‌توان عنوان کرد در قسمت‌های جنوبی شهرستان گرگان با توجه به افزایش طبقات شیب دارای مکان نامناسبی برای دفن پسماند می‌باشد (شکل 6)

شهرستان گرگان دارای رودخانه­های متعددی می‌باشد که کل شهرستان را پوشش می‌دهد و می‌توان به دو تا از مهمترین­های آن، یعنی رودخانه النگدره و زیارت که از سمت جنوب به شهرستان گرگان امتداد دارد اشاره کرد؛ این دو رودخانه بالغ بر 30 درصد آب شهرستان گرگان را فراهم می‌کند (شکل 7)؛ در بررسی عمق چاه آب باید اشاره کرد نواحی شمالی شهرستان دارای وضعیت نامناسبی نسبت به قسمت‌های جنوبی می‌باشد؛ زیرا که عمق چاه آب، نزدیک به سطح زمین می‌باشد (شکل 8)؛ در زمینه کاربری اراضی با توجه به اطلاعات به دست آمده، نواحی مرکزی شهرستان گرگان، نامناسب‌ترین مکان برای دفن پسماند می‌باشد که از دلایل آن می‌توان به محل قرارگیری اراضی جنگلی (طبیعی و دشت کاشت) و زراعت دیم و غیره نام برد؛ اما در این زمینه بهترین و مساعدترین مکان می‌توان نواحی جنوب شهرستان اشاره کرد که دارای زمین­های بایر و فاقد پوشش گیاهی می‌باشد (شکل 9)؛مکان‌یابی دفن پسماند به دلیل مسائلی مانند آلودگی آب، آلودگی هوا، حشرات موذی، گرد وغبار، آتشسوزی، ترافیک و سر صدا و همچنین به صرفه بودن اقتصادی زمین­های اطراف، باعث نارحتی و عدم رضایت ساکنین شهر و روستایی می‌گردد (طالب بیدختی و کشاورزی شیرازی مسلمان، 1391). لذا با توجه به این مطالب مکان دفن پسماند باید فاصله­ای مناسب با مراکز جمعیتی داشته باشد. پراکندگی شهر و روستا در نقاط شمالی نسبت به نواحی جنوبی شهرستان بیشتر دیده می‌شود (شکل 10 و 11). محل و قرارگیری دفن پسماند باید حداقل فاصله ای از بزرگراه ها، راه‌های اصلی، راهآهن و غیر داشته باشد تا در معرض دید همگان نباشد و بوهای نامطبوع مورد آزار رفت و آمد کنندگان نباشد. همچنین در زمینه مکان‌یابی، فاصله از راه نباید خیلی زیاد باشد که هم عامل صرفه جویی ناشی از مقیاس رعایت گردد و هم هزینه حمل ونقل کاهش یابد (کشاورزی شیرازی مسلمان و طالب بیدختی، 1391). مکان دفن پسماندهای شهری طبق استانداردها بایستی از شبکه جاده‌های دسترسی حداقل 750 متر و حداکثر یک کیلومتر فاصله داشته باشد (شکل 12). با توجه به دستور سازمان ملل حداقل فاصله از فرودگاه برای دفن زباله باید 3000 متر باشد (فیروزی و امانپور، 1390) (13) (جدول 2):

جدول 2- فواصل و طبقات در نظر گرفته شده برای شاخص­های مورد بررسی

وضعیت	ارتفاع	درصد شیب	گسل	فاصله از رودخانه	فاصله از شهر	فاصله از جاده	فاصله از فرودگاه	فاصله از روستا	چاه‌های زیرزمینی	کاربری اراضی	زمین شناسی
کاملاً مناسب	کمتر از 1000 متر	0-5	بالاتر از 3000 متر	بالاتر از 6000 متر	بالاتر از 6000 متر	بالاتر از 1000 متر	بالاتر از 8000 متر	بالاتر از 3000 متر	بالاتر از 30	اراضی بایر	نفوذ پذیری بسیار کم
مناسب	1000_ 1200 متر	5-10	2000_ 3000 متر	4000_ 6000 متر	4000_ 6000 متر	7500_ 1000 متر	5000_ 8000 متر	2000_ 3000 متر	20-30 متر	مراتع	نفوذ پذیری کم
نا مناسب	1200_ 1500 متر	10-15	1000_ 2000 متر	2000_ 4000 متر	2000_ 4000 متر	500_ 750 متر	3000_ 5000 متر	1000_ 2000 متر	10-20 متر	زمین کشاورزی	نفوذ پذیری زیاد
کاملاً نامناسب	بالاتر از 1500 متر	بالاتر از 15	0-1000	0_ 2000 متر	0_ 2000 متر	0_ 500 متر	0_ 3000 متر	0_ 1000 متر	0-10 متر	شهر و اراضی جنگلی	نفوذ پذیری خیلی زیاد

ماخذ- جعفری و همکاران، 1391. حجازی، 1394. فیروزی و امانپور، 1390.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3-1- تکنیک سلسله مراتبی^[32] AHP) )

با توجه به نتایج به دست آمده از نظر کارشناسان در مدل AHP دو فاکتور شیب و زمین شناسی به ترتیب در بالاترین اولویت و فاصله از از گسل، ارتفاع و فاصله از فرودگاه در پایین­ترین اولویت قرار گرفته­اند (جدول 2 و شکل 14).

 

جدول 3- اولویت‌بندی شاخصهای مورد نظر در مدل AHP توسط کارشناسان.

فرودگاه	زیرزمینی	زمین شناسی	فاصله از گسل	فاصله از روستا	کاربری اراضی	ارتفاع	فاصله از رودخانه	شیب	فاصله از راه‌های اصلی	فاصله از شهر
3	2/1	3/1	5	1	3/1	4	2/1	3/1	1	1	فاصله از شهر
3	2/1	3/1	5	1	3/1	4	2/1	3/1	1		فاصله از راه‌های اصل
4	3	2	6	3	4	6	2	1			شیب
3	1	1	6	2	3	4	1				فاصله از رودخانه
4/1	5/1	5/1	4	4/1	5/1	1					ارتفاع
3	2/1	3/1	5	3/1	1						کاربری اراضی
3	2/1	3/1	5	1							فاصله از روستا
4/1	6/1	4/1	1								فاصله از گسل
5	1	1									زمین شناسی
4	1										آب زیرزمینی
1											فرودگاه

 

 

شکل 14- وزندهی حاصل از مدل AHP

 

در نتایج به دست آمده از تکنیک AHP اگرچه نواحی شمالی شهرستان دارای شیب و ارتفاع مناسب می‌باشد اما برخی از دلایل باعث شده است که این نواحی شمالی به خصوص در مرکز آن به عنوان نواحی نامناسب در نظر گرفته نشود که دلایلی در آن تأثیر گذار بوده است که در ادامه به آنها اشاره خواهد شد. زمین شناسی دومین شاخص تاثیرگذار بر مدل AHP است؛ به این صورت که نواحی شمالی شهرستان به دلیل وجود آبرفت­های بستر جوان، مخروطه افکنه­ها نامناسب‌ترین مکان برای دفن پسماند می‌باشد. فاصله از آبراهه شاخص بعدی است که تاثیرگذاری آن در تمامی شهرستان به صورت منفی دیده می‌شود؛ همچنین وضعیت چاه آب نشان می‌دهد قسمت‌های شمالی شهرستان به دلیل نزدیکی به سطح زمین در وضعیت نامساعدی قرار دارد؛ برای تحلیل آن باید بیان کرد اگر چه شیب یک شاخص بسیار مهم در مکان‌یابی دفن پسماند است اما فاکتورهای دیگر همچون زمین شناسی نامساعد، پراکندگی رودخانه­ها، وجود چاه‌های آب نزدیک به سطح زمین، پراکندگی نقاط روستایی، استقرار شهرها در شمال شهرستان گرگان باعث شده نواحی شمالی، بسیار نامطلوب و نامطلوب برای دفن پسماند باشد. اما در قسمت‌های شمال شرقی، قسمتی از نواحی جنوبی و کمربند میانی شهرستان نواحی مساعدتری برای مکان‌یابی دفن پسماند می‌باشد؛ زیرا از چاه‌های آب، گسل، روستا، شهر، فرودگاه و رودخانه فاصله داشته و ارتفاعات مساعدی در بعضی از این نواحی دیده می‌شود؛ در زمینه مکان قبلی دفن پسماند در شهرستان گرگان در محدوده هزار پیچ و با توجه به مدل AHP دیده می‌شود که مکان مناسبی برای دفن پسماند نبوده است (شکل 15).

 

 

شکل 15- نقشه نهایی حاصل از تکنیک AHP.

 

3-2- شبکه عصبی مصنوعی (ANN)

برای محاسبه و به دست آوردن شبکه عصبی ابتدا لایه­های اولیه (فواصل و دسته­بندی لایه‌های در نظر گرفته شده) فازی شده‌اند (جدول 4). از دلایل اصلی این که لایه­ها فازی سازی شده‌اند پیکسل سایزها و برابری سطر و ستون در لایه­های مورد نظر می‌باشد؛ شبکه عصبی مصنوعی قابلیت آموزش را داشته است تا با توجه آموزش دیده شده بتواند مدل را بهتر پیاده سازی کند؛ لذا در این راستا خروجی نهایی مدل AHP برای روند مدل شبکه عصبی مصنوعی در نظر گرفته شده است تا بتواند با استفاده ازاین‌روند مدل را پیش‌بینی کند.

 

جدول 4- فازی سازی شاخص­ها

فازی سازی
شکل 16	زمین شناسی	S شکل کاهشی
شکل 17	گسل	S شکل افزایشی
شکل 18	ارتفاع	S شکل کاهشی
شکل 19	شیب	شکل کاهشی S
شکل 20	فاصله از خطوط آبراهه	خطی افزایشی
شکل 21	آب‌های زیر زمینی	خطی افزایشی
شکل 22	کاربری اراضی	S شکل کاهشی
شکل 23	فاصله از شهر	خطی افزایشی
شکل 24	فاصله از روستا	شکل افزایشی S
شکل 25	فاصله از راه‌های اصلی	خطی کاهشی
شکل 26	فاصله از فرودگاه	S شکل افزایشی

ماخذ: تقیزادهدیوا و همکاران، 1392؛ نیکزاد و همکاران، 1393.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

همان طور که در جدول مشخص شده است 140 نقطه و اتصال برای آموزش مدل در نظر گرفته شده است، که از این  140 مورد، 30 مورد برای اعتبار سنجی (validation) و 30 مورد آن برای تست کردن می‌باشد (شکل 27،  28، 29، 30 و جدول 5).

 

جدول 5- اعتبارسنجی و آزمایش شبکه عصبی مصنوعی

Training	140
Validation	30
Testing	30

 

اجرا مدل‌های آموزش ماشین براساس رخدادهای موجود می‌باشد. در مواردی همچون موضوع حاضر که رخنمونی از پدیده مورد نظر وجود ندارد و یا تعداد رخدادها اندک است، آموزش مدل نیاز به تعداد بیشتری از رخداد می‌باشد. استفاده از مدل‌های ماشین بر اساس مدل‌های تصمیم گیری Expert، مبنا می‌باشد. در این راستا برای آموزش مدل شبکه عصبی مصنوعی از مدل AHP  بهره گرفته شده است.

با توجه به نقشه نهایی شبکه عصبی (شکل 31)، نواحی شمالی شهرستان گرگان مکان نامناسبی برای دفن پسماند می‌باشد؛ زیرا که از طرفی این نواحی هم به شهر، روستا، چاه آب، فردوگاه، شبکه آبهای سطحی نزدیک می‌باشد؛ و هم از طرف دیگر دارای ویژگی زمینشناسی نامناسب که محل استقرار آبرفتهای بستر جوان و مخروطه افکنه­ها می‌باشد. در مدل شبکه عصبی نیز باید عنوان کرد محدوده هزار پیج مکان مناسبی برای دفن پسماند نمی‌باشد.

 

 

شکل 31- تقشه نهایی حاصل از تکنیک ANN.

 

4- نتیجه­گیری

در این تحقیق ما سعی برآن داشته‌ایم تا علاوه بر  بهترین مکان برای دفن پسماند در شهرستان گرگان، دفن پسماند گذشته این شهرستان را مورد بررسی قرار دادهایم. لذا با استفاده از سیستم­های اطلاعات جغرافیایی و با تکیه بر تکنیکهای AHP، ANN و با استفاده از 11 شاخص این مکان‌یابی صورت پذیرفته است. نتایج ارائه شده از 2 مدل AHP و ANN نشان داده شده است که نامناسب‌ترین مکان برای دفن پسماند قسمت‌های شمالی شهرستان به دلایلی همچون نزدیکی به چاه‌های آب زیرزمینی، نزدیکی به فرودگاه، نزدیکی به شهرهای شهرستان، زمینشناسی نامناسب، نزدیکی راه‌های آسفالته و نزدیکی به روستا می‌باشد؛ و باید گفت، مکان‌های مناسب برای دفن پسماند در مدل 2 مدل، قسمت‌های شمالی غربی، شمال شرقی، خط میانی شهرستان و بعضی از نواحی جنوبی شهرستان در نظر گرفته شده است. لازم به ذکر است با توجه به مدل‌های صورت گرفته مشخص شده است محدوده هزار پیچ در گذشته، به عنوان مکان بسیار نامناسب برای دفن پسماند بوده است. در حال حاضر دفن اصولی پسماندهای شهرستان گرگان در سایت غربی استان (آق قلا) انجام می‌گیرد، این کارخانه در فاصله 40 کیلومتری شهر گرگان مرکز استان گلستان و بین شهرهای آق قلا و گمیش تپه با مساحت 80 هکتار واقع گردیده است که پس از حمل و انتقال از مراکز تولید به کارخانه بازیافت، پردازش و تبدیل به کود آلی کمپوست می‌گردد.

---

[1] Sefoldini

[2] Majumdar

[3]. Sivaramakrishnan

[4] Yaakup

[5] United Nation

[6] Kabir

[7] Dadashpoor

[8] Barredo

[9] Demicheli

[10] Aderoju

[11] Chauhan

[12] Singh

[13] Soltani

[14] Hussien

[15] Sharholy

[16] Moghadam

[17] Ghiani

[18] Askarian

[19] Pasalari

[20] Lokhande

[21] Alkaradaghi

[22] Hereher

[23] Akintorinwa

[24] Okoro

[25] Çeliker

[26] Karimi

[27] Barakat

[28] Digital Elevation Model

[29] Analytic Hierarchy Process

[30] Artificial Neural Networks

[31] Multilayer Perceptron

[32] MCDM

References

[Locating municipal waste landfill using Fuzzy-AHP and Fuzzy-TOPSIS models in GIS environment: A case study of Pakdasht city of Tehran province]. Health and Development Journal, 1(3), 1-13.

Adinevand, A.  (2016).  تحلیل مکان دفن پسماند شهر خرم­آباد [Analysis of the landfill of Khorramabad city], (Unpublished master's thesis). Bakhtar Ilam Higher Education Institute, Lorestan, Iran.

Ejtemaei, B., shakoor, A., & Porbar, Z. (2018). مکان­یابی دفن پسماند شهری با استفاده از  GIS (مطالعه موردی: شهر     قیر) [Locating waste disposal site using GIS (Case study: Qirokarzine county)]. Regional Planning, 30(8), 127-138.

Firouzi, M. A., Amanpour, A., & Mohammadi, A. (2012). مکان­یابی محل دفن پسماندهای شهری با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) (نمونه موردی: شهر لامرد) [Locatiing municipal waste landfill using Geographic Information System (GIS): A case study of Lamerd]. Advanced Applied Geology, 1(1), 104-112.

Hadili, B. (2012). مدیریت و مکان­یابی پسماندهای جامد در نواحی شهری با استفاده از GIS (محدوده مورد مطالعه: شهر نوشهر) [Managing and locating of solid waste in urban areas using GIS (Study area: Nowshahr city)], (Unpublished master’s thesis). University of Tabriz, Tabriz, Iran.

Hejazi, A. (2015). مکان­یابی دفن پسماند زباله­های شهری با استفاده از تکنیک­های اطلاعات مکانی و تحلیل سلسه مراتبی: مطالعه موردی: شهرستان مراغه [Landfill site selection using spatial information technologies and AHP: A case study of Marageh, Iran]. Geography and Planning, 19(54), 105-125.

Heydarian, P., Rangzan, K., Maleki, S., & Taghizadeh, A. (2014). مکان یابی محل دفن پسماند شهری با استفاده از مدل های Fuzzy-AHP و Fuzzy-TOPSIS در محیط GISمطالعه موردی شهر پاکدشت استان تهران  

Jahani Shakib, F., Ardakani, T., & Salman Mahiny, A. (2018). مقایسه و اعتبار سنجی دو رویکرد بهینه­سازی کاربری­ها در آمایش سرزمین شهرستان گرگان [Comparison and validation of land use optimization approaches using new algorithms in the city of Gorgan]. Geographical Arrangement of Space, 8(29), 47-60.

Keshavarzi Shirazi Mosalman, H. (2013). مکان­یابی محل دفن پسماندهای ساختمانی (مطالعه موردی: شهرهای استان فارس) [Locating construction waste landfill (Case study: Cities of Fars province)], (Unpublished master’s thesis). Shiraz University, Shiraz, Iran.

Mirabadi, M., & Abdi, H. (2017).  مکان یابی محل دفن پسماند شهرستان بوکان با استفاده از منطق بولین و مدل سلسله مراتبی)  AHP، [Locating Bukan city landfill using Bolin logic and hierarchical model (AHP)]. Environmental Science and Technology, 19(72), 149-168.

Mosaddegh, R., Ahadina, M. A., Jafari, H., & Jahani, M. (2018).  بررسی عوامل موثر بر تحولات کشت استراتژیک در شهرستان گرگان،[Investigating the factors affecting strategic cultivation developments in Gorgan County]. Journal of Amayesh and Space, 7(22), 69-82.

Nicknejad, V., Moarreb, Y., Amiri, M. J., & Froughi, N. (2014).  مکان یابی محل دفن پسماند با استفاده از منطق فازی در GIS و مدل تحلیل سلسله مراتبی فازی (FAHP (ناحیه مورد مطالعه : شهرستان مینودشت [Locating landfill using fuzzy logic in GIS and fuzzy hierarchical analysis model (FAHP) (Study area: Minoodasht city)].  Geography and Environmental Hazards, 6(1), 67-87.

Peyvastehgar, Y., & Ansari. , M. (2018). بررسی و ارزیابی عوامل اجتماعی موثر بر کاهش سرانه تولید پسماند خانگی [Exploring and assessing the social determinants of household waste produced per capita loss (Case study: Tehran Municipality, Region 3 and 10)]. Sciences and Technologies Environmental, 19(4), 219-236.

Salari, M., Moazed, H., & Radmanesh, F. (2012). مکان­یابی دفن پسماند شهری با استفاده از  AHP_fuzzy در محیط GIS (محدوده مورد مطالعه: شهر شیراز)[Site selection for solid waste by GIS and AHP-FUZZY Logic (Case study: Shiraz City)]. Toloo-E-Behdasht, 11(1), 88-96.

Sarari, M. (2015). مکان­یابی محل دفن پسماندهای شهری با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی  (GIS) (نمونه موردی: شهر لامرد)،)[Locating municipal waste landfill using Geographic Information System (GIS) (Case study: Lamerd city)], (Unpublished master’s thesis). Shiraz University, Shiraz, Iran.

Zamani, A. (2013). ارزیابی و مکان­یابی مکان­های مناسب دفن زباله در اراضی و مناطق شمالی ایران با استفاده از مدل AHP (محدوده مورد مطالعه: حوزه استحفاظی شهر قائمشهر)،  [Evaluating and locating suitable landfills in the lands and northern regions of Iran using AHP model (Study area: Ghaemshahr city protection zone)],  (Unpublished master’s thesis). Zanjan University, Zanjan, Iran

Ziari, K., Mosa kahno, K., & Abazarlo, S. (2012). مکان­یابی دفن پسماند با استفاده از مدل AHP (محدوده مورد مطالعه: شهرستان جلفا) [Locating waste landfill using AHP model (study area: Jolfa city)]. Geography and Environmental, 1(3), 14-28.

 References: (In English)

Aderoju, O. M., Dias, G. A., & Gonçalves, A. J. (2020). A GIS-based analysis for sanitary landfill sites in Abuja, Nigeria. Environment, Development and Sustainability, 22(1), 551-574.

Alkaradaghi, K., Ali, S. S., Al-Ansari, N., Laue, J., & Chabuk, A. (2019). Landfill site selection using MCDM methods and GIS in the Sulaimaniyah governorate, Iraq. Sustainability, 11(17), 1- 22.

Asefi, H., Zhang, Y., Lim, S., & Maghrebi, M. (2020). An integrated approach to suitability assessment of municipal solid waste landfills in New South Wales, Australia. Australasian Journal of Environmental Management, 27(1), 63-83.

Askarian, M., Vakili, M., & Kabir, G. (2004). Hospital waste management status in university hospitals of the Fars province, Iran. International Journal of Environmental Health Research, 14(4), 295-305.

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), 1- 13.

Barredo, J. I., & Demicheli, L. (2003). Urban sustainability in developing countries’ megacities: modelling and predicting future urban growth in Lagos. Cities, 20(5), 297-310.

Çeliker, M., Yıldız, O., & Koçer, N. N. (2019). Evaluating solid waste landfill site selection using multi-criteria decision analysis and geographic information systems in the city of Elazığ, Turkey. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri DerGISi, 25(6), 683-691.

Chauhan, A., & Singh, A. (2016). A hybrid multi-criteria decision making method approach for selecting a sustainable location of healthcare waste disposal facility. Journal of Cleaner Production, 139, 1001-1010

Dadashpoor, H., Azizi, P., & Moghadasi, M. (2019). Analyzing spatial patterns, driving forces and predicting future growth scenarios for supporting sustainable urban growth: Evidence from Tabriz metropolitan area, Iran. Sustainable Cities and Society, 47, 101502.

Ghiani, G., Manni, A., Manni, E., & Toraldo, M. (2014). The impact of an efficient collection sites location on the zoning phase in municipal solid waste management. Waste management, 34(11), 1949-1956.

Hussien, K., & Meaza, H. (2020). A GIS-based multi-criteria evaluation approach location suitability modeling for solid waste disposal: Dire Dawa City, East Hararghe, Ethiopia. Papers in Applied Geography, 5(4), 1-22.

Kabir, Z., & Khan, I. (2020). Environmental impact assessment of waste to energy projects in developing countries: General guidelines in the context of Bangladesh. Sustainable Energy Technologies and Assessments, 37, 100619.

Karimi, H., Amiri, S., Huang, J., & Karimi, A. (2019). Integrating GIS and multi-criteria decision analysis for landfill site selection, case study: Javanrood County in Iran. International Journal of Environmental Science and Technology, 16(11), 7305-7318.

Lokhande, T., Kote, A., & Mali, S. (2020). Integration of GIS and AHP-ANP Modeling for landfill site selection for Nagpur City, India. Paper presented at Recent developments in waste management. Singapore: Springer.

Majumdar, S., & Sivaramakrishnan, L. (2020). Mapping urban growth dynamics in Kolkata Metropolitan Area: A geospatial approach. Paper presented at Urbanization and regional sustainability in South Asia (pp. 9-24). Cham: Springer.

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

Nations, U. (2014). World urbanization prospects: The 2014 revision, highlights. Department of Economic and Social Affairs.

Pasalari, H., Nodehi, R. N., Mahvi, A. H., Yaghmaeian, K., & Charrahi, Z. (2019). Landfill site selection using a hybrid system of AHP-Fuzzy in GIS environment: A case study in Shiraz city, Iran. MethodsX, 6, 1454-1466.

Sharholy, M., Ahmad, K., Vaishya, R. C., & Gupta, R. D. (2007). Municipal solid waste characteristics and management in Allahabad, India. Waste management, 27(4), 490-496.

Soltani, A., Hewage, K., Reza, B., & Sadiq, R. (2015). Multiple stakeholders in multi-criteria decision-making in the context of municipal solid waste management: A review. Waste Management, 35, 318-328.

Yaakup, A., Ludin, A. N. M., Sulaiman, S., & Bajuri, H. (2005). GIS in urban planning and management: Malaysian experience. Paper presented at International Symposium & Exhibition on Geo information, Geospatial Solutions for Managing the Borderless World, Pulau Pinang.