Από RemoteSensing Wiki

Πρωτότυπος Τίτλος: Suitability Analysis in Determining Optimal Landfill Location Using Multi-Criteria Evaluation (MCE), GIS & Remote Sensing.

Συγγραφείς: Olusina J. O. , Shyllon D. O.

Λέξεις Κλειδιά: Στερεά Απόβλητα, Χώρος Υγειονομικής Ταφής Απορριμμάτων (ΧΥΤΑ), Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (ΓΠΣ), Τηλεπισκόπηση, Πολυκριτηριακή Μέθοδος Αξιολόγησης

Πηγή: International Journal of Computational Engineering Research, 2014, 4(6):2250-3005

Εισαγωγή

Στη Νιγηρία, όπως και σε άλλες αναπτυσσόμενες χώρες, το ζήτημα της διαχείρισης των απορριμμάτων απασχολεί τις διάφορες τοπικές αρχές, καθώς θέτει καθημερινά σε κίνδυνο την ανθρώπινη υγεία και το περιβάλλον. Η συγκεκριμένη μελέτη θα ασχοληθεί με το Λάγος (Έκο στην τοπική διάλεκτο) που αποτελεί ένα ταχύτατα αναπτυσσόμενο εμπορικό κέντρο της Νιγηρίας και αντιμετωπίζει σοβαρό πρόβλημα με τη διαχείριση τόσο των αστικών όσο και των βιομηχανικών αποβλήτων. Η παρούσα έρευνα αποσκοπεί, πρώτον στην εύρεση κατάλληλης θέσης για τη χωροθέτηση ΧΥΤΑ στο Λάγος και δεύτερον στο σχεδιασμό της βέλτιστης διαδρομής για την αποκομιδή των απορριμμάτων με τη χρήση Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών (GIS), τηλεπισκοπικών μεθόδων και μεθόδων πολυκριτηριακής ανάλυσης. Για την επίτευξη των παραπάνω λαμβάνονται υπόψη οι υφιστάμενοι χώροι ανεξέλεγκτης διάθεσης απορριμμάτων (ΧΑΔΑ) και εξετάζονται δεκατέσσερα κριτήρια καταλληλότητας και μη καταλληλότητας, αυτά είναι η γεωμορφολογία, το βάθος των υπόγειων υδάτων, οι υγρότοποι, τα επιφανειακά ύδατα, τα δάση, η βλάστηση και η μαγκρόβια βλάστηση, τα ποτάμια, οι χρήσεις γης, το δίκτυο αποχέτευσης, οι κλίσεις του εδάφους, το οδικό δίκτυο, οι οικισμοί και το αεροδρόμιο.

Περιοχή Μελέτης

Η πόλη του Λάγος βρίσκεται στη νοτιοδυτική Νιγηρία, εκτείνεται στον κόλπο της Γουινέας και βρέχεται από τον Ατλαντικό Ωκεανό. Συνιστά την οικονομική πρωτεύουσα της Νιγηρίας, καταλαμβάνει έκταση 3.345 km2, κατατάσσεται 7η μεταξύ των ραγδαία αναπτυσσόμενων πόλεων στον κόσμο και αποτελεί το δεύτερο πιο πυκνοκατοικημένο αστικό κέντρο της Αφρικής με πληθυσμό 7.937.932 κατοίκους.

Παραγωγή & Διαχείριση Αποβλήτων

Βασικά δεδομένα για το σχεδιασμό και τη λειτουργία του συστήματος διαχείρισης στερεών αποβλήτων αποτελούν οι πηγές παραγωγής, οι τύποι, η ποιοτική και ποσοτική τους σύνθεση (Πίνακας 1 & 2).

Πίνακας 1 Πηγές και τύποι στερεών αποβλήτων που προέρχονται από μία κοινότητα.

Πίνακας 2 Παραγωγή και διαχείριση αποβλήτων στο Λάγος.

Στις αναπτυγμένες χώρες έχουν εδραιωθεί διάφορες μέθοδοι και τεχνικές διαχείρισης απορριμμάτων, ωστόσο αυτές δεν μπορούν να εφαρμοστούν στις αναπτυσσόμενες χώρες, καθώς λόγω της διαφορετικής φύσης των προβλημάτων που σχετίζονται με τη διαχείριση των αστικών αποβλήτων. Οι αναπτυσσόμενες χώρες βρίσκονται στο μεταβατικό στάδιο για μία καλύτερη διαχείριση απορριμμάτων, καθώς η ανεξέλεγκτη διάθεση σε ξηρά και θάλασσα, η αποτέφρωση και η μακροχρόνια αποθήκευση σε ασφαλισμένους χώρους, αποτελούν ακόμη τις κυρίαρχες μεθόδους. Στην πόλη του Λάγος υπάρχουν τρεις μεγάλες χωματερές και τρεις προσωρινές θέσης απόθεσης απορριμμάτων (Πίνακας 3 & Εικόνα 1).

Πίνακας 3 Οι τρεις μεγάλοι ΧΑΔΑ του Λάγος και χωρητικότητες τους.

Εικόνα 1 Φωτογραφική απεικόνιση των τριών μεγάλων ΧΑΔΑ του Λάγος.

Μεθοδολογία

Εικόνα 2 Οι τρεις εικόνες Landsat που καλύπτουν όλη την Πολιτεία του Λάγος.

Εικόνα 3 Στα αριστερά παρουσιάζεται ο χάρτης χρήσεων γης του Λάγος και στα δεξιά η επικάλυψη της ταξινόμησης που προέκυψε από την επεξεργασία των εικόνων Landsat με αυτόν.

Αρχικά, συλλέχθηκαν πρωτογενή και δευτερογενή δεδομένα, τα οποία επεξεργάστηκαν και απεικονίστηκαν σε περιβάλλον GIS. Χρησιμοποιήθηκαν εικόνες Landsat (Εικόνα 2) και ταξινομήθηκαν με βάση τις χρήσεις γης (Εικόνα 3). Για καλύτερα αποτελέσματα οι εικόνες αυτές επικαλύφθηκαν από το χάρτη χρήσεων γης της Πολιτείας του Λάγος και προέκυψαν 5 διακριτές κατηγορίες. Στην πρώτη φάση καθορίστηκαν οι περιοχές εκπαίδευσης βάσει των 5 κατηγοριών και πραγματοποιήθηκε επιβλεπόμενη ταξινόμηση. Στην δεύτερη φάση πραγματοποιήθηκε μεταταξινόμηση και εξήχθηκαν διανύσματα για την κάθε κατηγορία χρήσεων γης. Στην τρίτη και τελευταία φάση, οι τρεις εικόνες Landsat συγχωνεύτηκαν μέσω της τεχνικής edge - matching και επικαλύφθηκαν με τον χάρτη ορίων της Πολιτείας του Λάγος.

Στη συνέχεια, συλλέχθηκαν και επεξεργάστηκαν από το Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) δεδομένα που αφορούσαν τις ισοϋψείς του Λάγος (Εικόνα 4). Επιπλέον, καθορίστηκαν τα κριτήρια και οι παράμετροι καταλληλότητας και περιορισμού για τη βέλτιστη χωροθέτηση του ΧΥΤΑ (Πίνακας 4).

Εικόνα 4 SRTM δεδομένα για την Πολιτεία του Λάγους και τμήματος του Ατλαντικού Ωκεανού.

Πίνακας 4 Κριτήρια και παράμετροι περιορισμού χωροθέτησης ΧΥΤΑ.

Τέλος, χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος της πολυκριτηριακής ανάλυσης που αποτελείται από 4 στάδια. Την δημιουργία κριτηρίων, την τυποποίηση των παραγόντων, τον καθορισμό βαρών στους παράγοντες και το σταθμισμένο γραμμικό συνδυασμό με τον οποίο συνενώνονται όλοι οι παράγοντες με τα αντίστοιχα βάρη τους και εξάγεται ο χάρτης καταλληλότητας (Διάγραμμα 1).

Διάγραμμα 1 Διάγραμμα ροής μεθόδου πολυκριτηριακής ανάλυσης.

Αποτελέσματα & Ανάλυση

Το πρώτο βήμα της ανάλυσης αφορούσε τη δημιουργία χαρτών που περιλαμβάνουν όλους τους προαναφερθέντες παράγοντες, στους οποίους έχουν προσδοθεί βάρη μέσω της διαδικασίας αναλυτικής ιεράρχησης (AHP). Ειδικότερα, για τους βιοφυσικούς παράγοντες προσδόθηκαν τα εξής βάρη:

Εικόνα 5 Μερικοί χάρτες βιοφυσικών παραγόντων.

Εικόνα 6 Μερικοί χάρτες κοινωνικοοικονομικών παραγόντων.

• Γεωμορφολογία = 0,595
• Βάθος Υπόγειων Υδάτων = 0,246
• Υγρότοποι = 0,099
• Μαγκρόβια Βλάστηση = 0,059
• Eigen Value
  • Average = 4,192
  • CI = 0,061
  • Consistency Ratio = 0,071

Στα κριτήρια εγγύτητας προσδόθηκαν τα εξής βάρη:

• Εγγύτητα σε Ρέμα = 0,724
• Εγγύτητα σε Αστικό Ιστό = 0,193
• Εγγύτητα σε Οδικό Δίκτυο = 0,083.
• Eigen Value
  • Average = 3,066
  • CI = 0,033
  • Consistency Ratio = 0,057

Όλοι οι παραπάνω παράγοντες χρησιμοποιήθηκαν για την εξαγωγή χαρτών που αφορούν σε γεωλογικά κριτήρια, υγροτόπους, μαγκρόβια βλάστηση, αποχετευτικό δίκτυο, επιφανειακά ύδατα, δάση και άλλα είδη βλάστησης, κλίσεων, οδικό δίκτυο, οικιστικό ιστό, αεροδρόμια και σιδηρόδρομους (Εικόνα 5 & Εικόνα 6).

Εικόνα 7 Μερικές ζώνες αποκλεισμού.

Το δεύτερο βήμα αφορούσε στην επεξεργασία των χαρτών παραγόντων που προέκυψαν και στον καθορισμό των ακατάλληλων θέσεων χωροθέτησης ΧΥΤΑ με την επιβολή κριτηρίων σε περιβάλλον GIS δημιουργώντας τις αντίστοιχες ζώνες αποκλεισμού (Εικόνα 7). Σύμφωνα λοιπόν με τα παραπάνω καθορίστηκε ότι:

• Οι υγρότοποι και οι περιοχές μαγκρόβιας βλάστησης είναι ακατάλληλες για χωροθέτηση ΧΥΤΑ.
• Πρέπει να υπάρχει μία ζώνη ασφαλείας 100 μέτρων από το υφιστάμενο αποχετευτικό δίκτυο.
• Περιοχές επιφανειακών υδάτων πρέπει να απέχουν 100 μέτρα από ΧΥΤΑ.
• Τα δάση και περιοχές με διαφορετικά είδη βλάστησης είναι ακατάλληλες για χωροθέτηση ΧΥΤΑ.
• Απαιτούνται χαμηλές κλίσεις.
• Η βέλτιστη απόσταση από το οδικό δίκτυο είναι τα 100 μέτρα.
• Ο ΧΥΤΑ πρέπει να απέχει 500 μέτρα από τον οικιστικό ιστό.
• Ο ΧΥΤΑ πρέπει να απέχει 3 χιλιόμετρα από αεροδρόμια.
• Ο ΧΥΤΑ πρέπει να απέχει 100 μέτρα από το σιδηροδρομικό δίκτυο.
• Οι περιοχές ιζηματογενών σχηματισμών δεν είναι κατάλληλες για χωροθέτηση ΧΥΤΑ.

Εικόνα 8 Αποκλείοντας τις ζώνες ακαταλληλότητας από το χάρτη της Πολιτείας του Λάγος.

Με την εφαρμογή των παραπάνω κριτηρίων αποκλεισμού, την τυποποίηση και στάθμιση των παραγόντων μέσω της χρήσης μεθόδων πολυκριτηριακής ανάλυσης για την εύρεση της κατάλληλης θέσης χωροθέτησης ΧΥΤΑ και το σταθμισμένο γραμμικό συνδυασμό εκδόθηκε ο συνολικός χάρτης καταλληλότητας (Εικόνα 8). Ωστόσο, η εύρεση της βέλτιστης θέσης για τη χωροθέτηση ενός ΧΥΤΑ εξαρτάται και τους στόχους που έχει η εκάστοτε μελέτη. Στη συγκεκριμένη περίπτωση μας αφορούν η εύρεση πιθανής θέσης αλλά και η αποκομιδή των απορριμμάτων.

Το επόμενο και τελευταίο βήμα της μελέτης αφορά στο σχεδιασμό των δρομολογίων για την αποκομιδή των απορριμμάτων, ο οποίος αποτελεί και τον καθοριστικό παράγοντα για τη χωροθέτηση του ΧΥΤΑ. Δεδομένου ότι η ποσότητα των απορριμμάτων εξαρτάται από την απόσταση μεταξύ των κάδων/ στάσεων, το χρόνο φόρτωσης, τον κυκλοφοριακό φόρτο και τη μέθοδο συλλογής, καθορίζονται οι κανόνες που πρέπει να τηρούνται κατά την αποκομιδή:

Εικόνα 10 Απεικόνιση των τριών κατάλληλων θέσεων χωροθέτησης ΧΥΤΑ.

Εικόνα 9 Απεικόνιση υπολογισμού συντομότερης διαδρομής και εφαρμογή στην Πολιτεία του Λάγος.

• Οι διαδρομές δεν πρέπει να είναι κατακερματισμένες ούτε να αλληλεπικαλύπτονται.
• Οι διαδρομές πρέπει να σχεδιάζονται κατά τέτοιο τρόπο, ώστε να αποφεύγουν πολυσύχναστους δρόμους και μονόδρομους.
• Η αποκομιδή δεν πρέπει να γίνεται ώρες κυκλοφοριακής αιχμής.
• Οι διαδρομές πρέπει να προγραμματίζονται έτσι, ώστε να καλύπτουν στο μέγιστο τη χωρητικότητα των οχημάτων.
• Θα πρέπει να τηρείται ένα σταθερό πρόγραμμα ωρών και συχνότητας αποκομιδής των απορριμμάτων, ώστε να εξυπηρετούνται καλύτερα οι πολίτες.

Στην παρούσα έρευνα ο υπολογισμός των διαδρομών πραγματοποιήθηκαν μέσω του αλγόριθμου συντομότερης διαδρομής (Εικόνα 9).

Τέλος, προέκυψε ο τελικός χάρτης καταλληλότητας στον οποίο απεικονίζονται τέσσερις κατηγορίες (Εικόνα 10): ακατάλληλη θέση χωροθέτησης ΧΥΤΑ (96%), λίγο κατάλληλη θέση χωροθέτησης ΧΥΤΑ (0,4%), μέτρια κατάλληλη θέση χωροθέτησης ΧΥΤΑ (1,0 %) και κατάλληλη θέση χωροθέτησης ΧΥΤΑ (2,6%).

Συμπεράσματα

Στη συγκεκριμένη μελέτη η χρήση Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών, Τηλεπισκόπησης και Πολυκριτηριακής Ανάλυσης, αποδείχθηκαν κατάλληλα εργαλεία για τον εντοπισμό βέλτιστης θέσης χωροθέτησης ΧΥΤΑ στην περιοχή του Λάγος. Ιδιαίτερα κατάλληλες θέσεις προσδιορίστηκαν βάσει καθορισμένων παραγόντων και του συστήματος αποκομιδής των απορριμμάτων. Οι επιλεγμένες με τον παραπάνω τρόπο θέσεις αναμένεται να ελαχιστοποιήσουν τις περιβαλλοντικές, κοινωνικές και οικονομικές επιπτώσεις.