Katı Atık Depolama Alanları Yer Seçimi için Coğrafi Bilgi Sistemleri Tabanlı Bir Konumsal Karar Destek Sistemi

27 Eki 2008

Hasan Sarptaş, M. Necdet Alpaslan
Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi,
Çevre Mühendisliği Bölümü

 

Katı atık düzenli depolama tesislerinin planlamasıyla ilgili gerek ülkemizdeki gerekse yurtdışındaki deneyimler, depolama tesisleri yer seçiminin son yıllarda çok daha zor, karmaşık ve zaman alıcı bir süreç haline geldiğini ortaya koymaktadır. Kentsel alanlarda artan nüfus yoğunluğu ve katı atık üretim hızı, farklı arazi kullanım talepleri (yerleşim, endüstriyel, tarımsal vb.) nedeniyle artan alan sıkıntısı, çoğunlukla düzensiz depolama sahalarından kaynaklanan çevresel etkiler nedeniyle katı atık depolama sahalarına karşı oluşan toplumsal tepkiler (Not In My BackYard (NIMBY) sendromu), katı atıkların bertaraf edilmesiyle ilgili yasal mevzuatın gün geçtikçe daha sıkı hale gelmesi ve katı atık depolama sahaları yer seçiminde etkin çok sayıda taraf (paydaş) bulunması katı atık depolama alanları yer seçimini bu denli zor bir süreç haline getiren temel sebeplerdir.
Tüm bu etkenler açısından, uygun katı atık depolama sahası, çevresel, toplumsal ve ekonomik açıdan en az etkiye sahip olmalı, tüm yasal mevzuat ile uyumlu olmalı ve toplum tarafından genel kabul görmelidir. Depolama alanı yer seçiminde etkin çok sayıda faktörün bulunması, herhangi bir alanın depolama tesisi için uygunluğuna karar verirken yerel yöneticilerin yâda katı atık uzmanlarının ilgili tüm tarafların isteklerini karşılamalarını gerekli kılmaktadır. Karar verme sürecinde hangi faktörlerin göz önüne alınacağının ve hangilerinin ise hariç tutulacağının; ya da bu faktörlerin verilecek kararı hangi düzeyde etkileyeceğinin etkin ve tarafsız bir şekilde belirlenmesi, kritik öneme sahiptir. Bu açıdan, birbiriyle çelişen çok sayıda faktörü herhangi bir karar destek sistemi olmaksızın değerlendirmek ve uygun bir sonuca varmak (karar almak) oldukça güçtür.
Bir tür “arazi kullanım planlaması” olan katı atık depolama alanları yer seçimi, farklı arazi kullanım bölgelerine uzaklık (tampon bölge), eğim hesabı ve uygunluk açısından yeniden sınıflandırma gibi pek çok konumsal analiz içerir. Bu anlamda, konumsal özellikteki her tür veriyi işleme ve analiz yeteneğine sahip Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS), uygun depolama alanlarının (alternatif sahaların) tespiti konusunda bir karar destek aracı olarak önemli bir rol üstlenmektedir. CBS, konumsal her tür teknik, ekonomik ve toplumsal koşulun sürece (karara) dâhil edilebilmesine ve değişik koşullar altında oluşacak sonuçların irdelenmesine olanak sağlar. Ancak depolama alanları yer seçimi sürecinde önemli bir başka soru ise, alternatifler arasında en uygun sahanın veya daha uygun sahaların hangileri olduğunun bilinmesidir. Bu amaçla kullanılan Çoklu-Kriter Karar Analizi (ÇKKA), puanlama yoluyla alternatif sahaları karar faktörleri açısından kıyaslama (sıralama) ve en iyi alternatifi belirleme olanağı sağlar (Siddiqui vd., 1996; Allen vd., 2003; Kao, 1996; Lin & Kao, 1998; Baban & Flannagan, 1998).
Yer seçiminin depolama alanları planlamasındaki önemi ve depolama alanı yer seçimi süreci için daha objektif ve bilimsel tekniklerin geliştirilmesine olan ihtiyaç göz önüne alınarak, bu çalışmada katı atık depolama alanları yer seçimi için CBS tabanlı ve ÇKKA destekli bir konumsal karar destek sisteminin geliştirilmesi ve uygulanması amaçlanmıştır.

Yer Seçimi Kriterleri
Yer seçimi sürecinin ve uygulanacak sistemin en temel unsuru esas alınacak kriterlerdir. CBS destekli yer seçimi çalışmalarında kullanılan kriterler, bir sahanın uygunluğunu tanımlaması açısından iki çeşittir: 1- Kısıtlar; 2- Karar Faktörleri.
Kısıtlar, değerlendirilen sahaların uygun (1) veya uygun olmadığını (0) kesin olarak belirleyen sınırlamalardır (Eastman, 2003; Klein & Methlie, 1995). Örneğin, yerleşim alanları, tarımsal alanlar veya yüzeysel su bulunan alanlara depolama sahası yapılması mümkün olmadığı için, bu değerlendirmeler birer kısıttır. Bununla birlikte, Katı Atıkların Kontrolü Yönetmeliği’ne (KAKY) göre depolama sahasının yerleşim alanlarına en az 1000 m uzaklıkta olması gerekliliği de kesin bir sınırlama ifade ettiği için bir kısıt olarak dikkate alınmalıdır. Bu şekilde yapılan değerlendirmeler, yalnızca uygun ve uygun değil şeklinde sonuçlar üretirler.

Karar faktörleri ise, puanlama yoluyla alternatiflerin uygunluğunu arttıran (yüksek puan ile) veya azaltan (düşük puan ile) kriterlerdir (Eastman, 2003). Bir diğer ifadeyle, faktörler, saha analizinde belirlenen en düşük uygunluk sınırlaması ile o faktör için belirlenen en üst uygunluk sınırı arasında dereceli bir uygunluk tanımlar. Örneğin, yerleşim alanlarına uzaklık faktörü ile 1000 m uzaklık en az uygun durum olarak 0 puan; 5000 m ve daha uzak mesafeler ise en uygun durum olarak 1 puan ile tanımlanabilir. Buna göre, 1000 m ile 5000 m arasında kalan sahalar ise 0 ile 1 arasında puan alırlar. Katı atık depolama sahaları yer seçiminde uygulanacak kriterler, projeden projeye farklılıklar gösterse de tüm projelerde uygulanabilecek genel kriterleri ortaya koymak ve ele alınması gereken unsurları belirlemek için, yer seçimi kriterleri için genel bir liste hazırlanmıştır. Bu kapsamda tespit edilen kriterler ve bu kriterler için yasal mevzuatta ve ilgili literatürde yer alan sınır değerleri şunlardır (Alpaslan, 2005; Sarptaş, 2006):

  • Alan mevcudiyeti: En az 5-10 ha veya en az 5-10 yıl hizmet edebilecek büyüklükte,
  • Arazi kullanımının uygunluğu: Yerleşim bölgeleri, tarımsal ve endüstriyel alanlar  gibi mevcut kullanım olan bölgeler ve yüzeysel sular hariç,
  • Arazi kullanım kabiliyet sınıfları:  Sınıf I, II, II ve IV hariç,
  • Yerleşim bölgelerine uzaklık: En az 1000 m,
  • Endüstriyel bölgelere uzaklık: En az     500 m,
  • Tarımsal alanlara uzaklık: En az 500 m,
  • Toprak bünyesi açısından uygunluk: Kumlu ve tınlı topraklar hariç,
  • Eğim: En fazla % 15 - % 20,
  • Taşıma mesafesi: En fazla 10- 30 km (yerleşim büyüklüğüne göre),
  • Ana ulaşım ağına uzaklık (Karayolları     ve demiryolları): En az 200-300 m,
  • Yüzeysel su kaynaklarına uzaklık: En az 300-500 m,
  • İçme suyu temin edilen kuyulara  uzaklık: En az 100-200 m,
  • Yeraltı suyu tablasının derinliği: En az 30-50 m,
  • Taşkın bölgelerinden uzaklık: 100-500 yıllık taşkın bölgeleri hariç,
  • Fay hatlarından uzaklık: En az 60-80 m,
  • Askeri alanlar ve sit ve koruma  alanlarına uzaklık: En az 100-500 m

Katı Atık Depolama Sahası Yer Seçimi Karar Destek Sistemi

Katı atık depolama alanları yer seçimi için geliştirilen CBS ve ÇKKA destekli konumsal karar destek sistemi temel olarak iki analiz aşamasından oluşmaktadır (Sarptaş, 2006):

• Saha uygunluk analizi, CBS analizleriyle uygun olmayan alanların elenmesi ve
• Karar analizi, Puanlama yöntemiyle alternatif sahaların kıyaslanması ve en uygun sahanın tespiti.

Saha uygunluk analizi aşamasında, belirlenen kısıtlar dikkate alınarak, tampon bölge oluşturma, yeniden sınışandırma ve bindirme analizleri gibi CBS araçları kullanılarak katı atık depolama sahası için uygun olmayan alanlar elenir ve böylece uygun alanlar (alternatif sahalar) tespit edilir. Alternatişerin her bir karar faktörü açısından kıyaslanmasına ve böylece en uygun sahanın belirlenmesine olanak sağlayan karar analizi ÇKKA, temel olarak iki aşamada uygulanır:

• Saha uygunluk analizinde belirlenen alternatişerin karar faktörlerine bağlı olarak puanlanması ve
• Karar faktörlerinin karar üzerindeki etki derecelerinin (faktör ağırlıklarının) tespiti.

 

Bu yaklaşımda temel hedef, her bir alternatife tüm faktörler açısından puan vermek ve daha sonra faktörlerin karar üzerindeki etki derecelerini esas alarak alternatiflerin nihai puanlarını belirlemektir. 
İlk aşama olan puanlamada, karar faktörlerinde verilen sınırlamalara göre alternatiflere puan verilir. Geliştirilen karar destek sistemi CBS destekli bir sistem olduğu için, puanlama alternatif sahalar bazında değil; CBS ortamındaki uygun her hücre (grid) bazında yapılmaktadır. Örneğin, yerleşim alanlarına uzaklık faktörü için uygunluk, 1000 m ile 5000 m arasında değişiyor ise, saha uygunluk analizinde uygun olarak belirlenen her hücre yerleşim alanlarına uzaklığına göre, 0 – 1 arasında puan alır. İkinci aşamada, değerlendirmeye esas olan her bir faktörün karardaki etki derecesi Saaty tarafından geliştirilen ve ikili kıyaslama esasına dayanan Analitik Hiyerarşi Prosesi (AHP) ile belirlenir. AHP tekniği faktörler hakkında kişisel bakış açısı ile yapılan (sübjektif) değerlendirmeleri dengeleyen bir yönteme dayanır. Faktör ağırlıklarının belirlenmesinde, karar vericiler (yerel yöneticiler, katı atık uzmanları) ve ilgili taraflardan (sivil toplum örgütleri vb.) oluşturulabilecek özel bir grup ikili kıyaslama matrisi adı verilen matristeki olası her ikiliyi değerlendirerek puan verirler. AHP yöntemi ile, matristeki değerlendirmeleri esas alınarak faktörlerin ağırlıkları tespit edilir.
Katı atık depolama alanları yer seçimi karar destek sisteminin son aşamasında, saha uygunluk analizinde elde edilen uygunluk haritası ve karar analizinde elde edilen nihai puanlamalar kullanılarak Ağırlıklı Doğrusal Birleştirme (Weighted Linear Combination) yöntemi ile her bir alternatif için uygunluk indeksleri hesaplanır.

Örnek Bir Uygulama - TORBALI
Çalışma Bölgesi

Katı atık depolama alanları yer seçimi için geliştirilen karar destek sistemini sınamak amacıyla İzmir İli Torbalı İlçesi çalışma bölgesi olarak seçilmiştir. İlçenin 2002 yılında toplam nüfusu 100.000 kişiyi aşmıştır. Nüfus ve katı atık miktarı ile ilgili belediye tarafından yapılan tahminlere göre, 2030 yılında ilçe nüfusunun 250.000 kişiye ulaşacağı ve yıllık katı atık üretiminin ise 250.000 ton/yıl mertebesinde olacağı öngörülmektedir (Şimşek, 2002).

Veritabanı Hazırlama
Çalışma kapsamında kullanılan veriler, üç farklı kaynaktan temin edilmiştir. Saha topografyasını gösteren sayısal yükseklik haritası ABD Jeolojik Araştırmalar (USGS) Veri Merkezi’nin ürettiği 90 m çözünürlüklü “Shuttle Radar Topography Mission” (SRTM) verileri kullanılarak üretilmiştir. Arazi kullanım, arazi kullanım kabiliyet sınıfları, toprak bünye tipleri, idari sınırlar, ulaşım ağı (otoyol ve demiryolları), yüzeysel sular ile ilgili veriler ise, Özen (2004) tarafından gerçekleştirilen araştırma çalışması kapsamında üretilen verilerden yararlanılarak veritabanına dahil edilmiştir. Sahadaki yeraltı suyu tablası derinlikleri ve hidrolik iletkenlik değerleri ise, Şimşek (2002) tarafından Torbalı İlçesi katı atık depolama sahası için gerçekleştirilen hidrojeolojik inceleme çalışmasından elde edilmiştir.
Veritabanı hazırlama kapsamında son olarak, hazırlanan tüm tematik haritalar UTM koordinat sistemine (UTM-35N) çevrilmiş ve çalışma grid tabanlı olacağından tüm haritalar raster formatına dönüştürülmüştür.

Yer Seçimi Kriterleri
Örnek çalışmada alternatif depolama sahalarını belirlemek için esas alınan kısıtlar Çizelge 1’de ve alternatifleri kıyaslamak için belirlenen faktörler ise Çizelge 2’de verilmiştir. Bu matristeki verileri esas alarak AHP yöntemi ile hesaplanan bağıl faktör ağırlıkları Çizelge 3’ün son sütununda verilmiştir. Buradaki faktör ağırlıkları incelendiğinde, örnek çalışma için yapılan değerlendirmede, zemin geçirgenliğinin bir göstergesi olan toprak bünye tipi en önemli faktör olarak belirlenmiştir.

 

Bulgular ve Tartışma
Karar destek sisteminin ilk aşaması olan saha uygunluk analizinde, Çizelge 1’de verilen kısıtlar ile depolama sahası büyüklüğü için en az 5 ha alan sınırlaması esas alınmıştır. Karar destek sistemi için geliştirilen model ile her kriter açısından uygun olmayan alanlar, kriter veri yapısına göre tampon bölge oluşturma (Buffer) ve yeniden sınıflandırma (Reclass) analizleri gibi farklı CBS analizleri uygulanarak tespit edilmiş ve elenmiştir. Hazırlanan konumsal veri tabakaları kullanılarak gerçekleştirilen ilk saha uygunluk analizinde, uygun olmayan alanlar elendiğinde en küçüğü 7 ha ve en büyüğü 587 ha olan 10 alternatif saha elde edilmiştir. Bu aşama sonucu elde edilen alternatif depolama sahalarını gösteren saha uygunluk haritası Şekil 1’de görülmektedir.



Daha önce de belirtildiği gibi, saha uygunluk analizinde en önemli konulardan biri, uygulanacak kısıtların seçimi ve bu kısıtlarla ilgili değerlendirmelerin yapılmasıdır. Çünkü elde edilecek sonuç, doğrudan seçilen kriterlerin bir yansımasıdır. Yer seçiminde esas alınan kriterlerin sonuca etkisini analiz etmek için, taşıma mesafesi kriteri örnek olarak ele alınmıştır. Taşıma mesafesi, işletme açısından, depolama sahaları planlamasında en önemli kararlardan biridir. Çünkü daha büyük taşıma mesafeleri taşıma maliyetlerini ciddi oranda arttırmaktadır. Bu kapsamda, taşıma mesafesi değeri 10 km yerine 7,5 km’ye düşürülerek analiz tekrar edilmiş ve Şekil 2’deki saha uygunluk haritası elde edilmiştir. Bu durumda alternatif saha sayısı 5’e düşmüş olup bu sahaların büyüklükleri 587 ha, 79 ha, 35 ha, 8 ha ve 6 ha’dır.
Yerleşim alanına göre yüksek kotlu noktalara taşıma, hem ulaşım güçlüğü hem de taşıma maliyeti açısından önemli bir dezavantaj oluşturmaktadır. Bu nedenle, taşıma mesafesi için yapılan analizden sonra arazi kotu kriteri de sürece dâhil edilmiştir. Torbalı İlçesi ortalama olarak 40- 50 m kotlarında yer aldığı için depolama sahası arazi kotunun en fazla 100 m olması öngörülerek bu kriterin sonuç üzerindeki etkisi incelenmiştir (Şekil 3). Bu durumda elde edilen alternatif saha sayısı sadece 2 olup bu sahaların alanları 143 ha ve 29 ha’dır. Bu sonuçlar, önceki aşamalarda uygun saha olarak belirlenen alanların önemli bir kısmının yüksek kotlu bölgelerde yer aldığını göstermektedir.



Karar destek sisteminin ikinci aşaması olan ÇKKA aşamasında, ilk saha uygunluk analizinde elde edilen tüm aday sahalar (10 saha) için puanlama uygulanmasına karar verilmiştir. Bu amaçla, Çizelge 2’de verilen faktörler esas alınarak sistem ile öncelikle faktör haritaları (puanlamalar) oluşturulmuştur. Bu haritalar AHP aşamasında belirlenen faktör ağırlıkları esas alınarak ve saha uygunluk analizinde elde edilen uygunluk haritası ile birleştirilerek nihai saha uygunluk haritası elde edilmiştir (Şekil 4). 0-100 aralığında yapılan puanlamalara göre, alternatif alanların uygunluk indekslerinin 32-70 arasında değiştiği saptanmıştır. Gerek taşıma mesafesi ve arazi kotu açısından uygun alternatiflerden biri olduğu için (Şekil 3) gerekse puanlama sonucu en yüksek puana sahip bölgelerden biri olduğu için Şekil 4’te gösterilen saha bu örnek çalışmada kabul edilen kriterler ve yapılan puanlama açısından en uygun saha olarak belirlenmiştir.

 

Sonuçlar
Bu çalışma kapsamında, ulusal ve uluslararası mevzuatlar ve bilimsel bilgi birikimi esas alınarak, katı atık depolama sahaları yer seçiminde etkin teknik ve ekonomik kriterler belirlenmiş ve uygulamada esas alınabilecek olası sınırlamalar saptanmıştır.
Çok disiplinli bir çalışma olan katı atık depolama sahaları yer seçimi, farklı alanlardan (çevresel, jeolojik, ekonomik, toplumsal vb.) çok sayıda ve çoğunluğu konumsal olan verilerin toplanması, saklanması, yönetimi ve işlenmesini gerekli kılmaktadır. Bu anlamda CBS, konumsal verileri analiz edebilme ve görselleştirme yetenekleri ile yer seçimi sürecinde etkin şekilde kullanılabilecek bir araçtır.
Bu çalışma sonunda elde edilen bulgular, katı atık depolama alanları yer seçimi sürecinde en önemli aşamanın yer seçimi kriterlerini tespit etmek olduğunu ortaya koymaktadır. CBS destekli saha uygunluk analizi ile elde edilen sonuç, doğrudan seçilen kriterlerin bir yansımasıdır. Farklı kriter setleri ile veya bu çalışmada taşıma mesafesi için örneği verildiği gibi aynı kriter için farklı değerlendirmeler ile farklı yer ve büyüklükte alternatif sahalar elde etmek mümkündür. Ayrıca, alternatif depolama sahaları arasından en uygun sahayı belirlemek için kullanılacak faktörlerin ve bu faktörlerin etki derecelerinin de nihai karar üzerinde önemli bir etkisi olduğu saptanmıştır. Bu anlamda, karar destek sisteminde kullanılan AHP, karar verme sürecinde oluşabilecek taraflı sonuçları engellemek yani tarafsız bir sonuç elde edebilmek için önemli bir destek sağlamaktadır.
Geliştirilen karar destek sistemi, farklı kriter setleri için tekrar edilmesi yoluyla katı atık bertaraf sistemi ve depolama sahası planlaması ile ilgili farklı yönetim seçeneklerinin (senaryoların) irdelenmesine ve böylece en uygun bertaraf sisteminin geliştirilmesine olanak sağlar.

Kaynaklar

  • Allen, A.; Brito, G.; Caetano, P.; Costa, C.; Cummins, V.; Donnelly, J.; Koukoulas, S.; O’Donnell, V.; Robalo, C.; Vendas, D. (2003). A Landfill Site Selection Process Incorporating GIS Modelling. Proceedings of the Ninth International Waste Management and Landfill Symposium, Sardinia 2003, Cagliari, Italy.
  • Alpaslan; M. N. (2005). Düzenli Depolama Sahalarının Planlanması, Alpaslan, M.N. (Editör) Katı Atıkların Yönetimi Semineri, TMMOB Çevre Mühendisleri Odası İzmir Şubesi, İzmir.
  • Baban M. J. S. & Flannagan J. (1998). Developing and Implementing GIS-assisted Constraints. Planning Practice & Research, 13 (2), 139-151.
  • Eastman J. R. (2003). IDRISI - Guide to GIS and Image Processing. Clark Labs, Clark University, USA.
  • Kao, J. J. (1996). A Raster-based C Program for Siting a Landfill with Optimal Compactness. Computers & Geoscience, 22 (8), 837-847.
  • Klein, M. & Methlie, L. B. (1995). Knowledge-based Decision Support Systems with Applications in Business. John Wiley & Sons.
  • Lin, H. Y. & Kao, J. J. (1998). A Vector-based Spatial Model for Landfill Siting. Journal of Hazardous Materials, 58, 3-14.
  • Özen F. (2004). İzmir – Torbalı İlçesi Arazi Kullanım Planlaması Kararlarının Uzaktan Algılama Tekniği ve Coğrafi Bilgi Sistemleri Yardımıyla Üretilmesi Üzerine Bir Araştırma. Yüksek Lisans Tezi, Ege Üniversitesi, Ziraat Fak., İzmir.
  • Sarptaş, H. (2006). Implementation of Decision Support System for Landfill Sites. Dokuz Eylül Üniver sitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Çevre Mühendisliği, Çevre Teknolojisi, Doktora Tezi, Danışman: Prof. Dr. Necdet ALPASLAN.
  • Siddiqui, M.Z.; Everett, J.W.; Vieux, B.E. (1996). Landfill Siting using Geographic İnformation Systems: A Demonstration. Journal of Environmental Eng., 122 (6),  515-523.
  • Şimşek, C. (2002). Torbalı Ovası’nın Katı Atık Depolama Tesisleri Yer Seçimine Yönelik Hidrojeoloji İncelemesi. Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Jeoloji Mühendisliği, Uygulamalı Jeoloji, Doktora Tezi, Danışman: Prof. Dr. Şevki FİLİZ.
  • TÜİK (2005). Belediye Katı Atık İstatistikleri 2004. Türkiye İstatistik Kurumu, http://www.tuik.gov.tr/
  • TÜİK (2006). Atık Bertaraf ve Geri Kazanım Tesisleri İstatistikleri 2005. Türkiye İstatistik Kurumu, http://www.tuik.gov.tr/