Application of Air Pollution Mapping in Land-use Planning of Mobarakeh County

Document Type : Research Paper

Authors

1 MSc, Department of Environment, Faculty of Natural Resources Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran

2 Assistant Professor, Department of Environment, Faculty of Natural Resources Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran

3 Department of Environment, Faculty of Natural Resources Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran

Abstract

Extended Abstract:
Introduction: Unplanned urban expansion related to population growth, economic development, and rural migration to urban areas has led to unsustainable urban, industrial, and agricultural development. One reason is that spatial planning faces various social, economic, and political challenges that hinder proper structural development. Air pollution has emerged as a prominent threat to human health especially in developing countries; therefore, in several studies, unsuitable land use planning was determined as the main factor of air pollution. However, sometimes a new development takes place in an area affected by air pollution. In this case, even if the land use assessment process is accurately implemented with traditional criteria and without considering air pollution, there would be no rational arrangement for sustainable development. Despite these issues, the air pollution criteria have been mostly ignored in land use assessment studies. The west of the Isfahan region, especially Mobarakeh County, is one of the major spots for agricultural and industrial activities in Iran due to the favorable climatic conditions and the presence of the Zayandehrood River as a water source. This area is also the location of mega industries that include Mobarakeh Steel and Isfahan Steel factories. Accordingly, Mobarakeh County has been constantly affected by various air pollutant factors such as PM10 and NOX caused by these large industrial factories. The existence of agricultural and industrial land uses caused various contradictions between them and urban land use. The criterion of air quality should be considered in urban planning because the residents’ health is one of the most important priorities of any region. Therefore, this study aimed to provide a methodology to include the air pollution criteria in the process of land use planning for agricultural, urban, and industrial land uses. Accordingly, the authors conducted the land use planning in two scenarios ‘with’ and ‘without’ considering the air pollution. Finally, we prioritized the optimal areas for the sustainable development of the region.
Methodology: In this study, to evaluate the suitable area for zoning activity (including the agricultural, industrial, and urban), we considered the physical and the ecological criteria with the air pollution ones (including the distribution of PM10 and NOX). Two scenarios were developed as with/without consideration of air pollution criterion. The optimal land use planning was applied for agricultural, urban, and industrial land uses. PM10 and NOX annual dispersion maps were used as air pollution criteria which were simulated by the AERMOD model. Standardization and weighting of the physical, ecological, and socio-economic criteria of the land uses were implemented using the AHP model. Then, to combine the factors, a weighted linear combination technique was applied. The values of this technique ranged from 0 to 1. In this map, higher values represent more desirable areas. After producing six maps from WLC, the suitable areas for each of the zones were combined separately with and without considering the air pollution using the Multi-Objective Land Allocation (MOLA) method. The MOLA method is a multi-purpose method that tries to allocate each land unit to the most appropriate land use. Finally, the optimal land use was selected using the Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution (TOPSIS) approach. Its primary theory is that the preferred option should have the lowest distance from the ideal solution and the farthest from the unpropitious ideal solution.
 
Discussion: The findings of the study confirmed that considering air pollution criteria is helping the zoning of the suitable areas and can change the planning strategies for the development of land use. However, the comparison of the two scenarios showed that nearly 73% of agricultural, 85% of industrial, and 64% of urban areas have remained unchanged in both scenarios. Therefore, 27% of the agricultural land area (292 hectares), 15% of the industrial land area (165 hectares), and 36% of the urban land area (393 hectares) were, in fact, unsuitable for development, which was deemed appropriate due to the lack of air pollution criteria in the traditional approach to land use planning. The 2432 hectares of land use included 802 hectares of agricultural areas, 929 hectares of industrial lands, and 701 hectares of urban areas will not change if the air pollution criteria were considered or not considered. As a result, considering four different land uses (agricultural, urban, industrial, and lands without use) for Mobarakeh county, a maximum of 16 different modes of conversion of land uses to each other can be expected, which just ten conversions identified in the study area and no conflicting conversions in these conversions. As a result, the selection of suitable areas for urban areas compared to other land uses is more impressed by air pollution criteria. On the other hand, more stability of industrial lands is related to the fact that the permissible air pollution levels for this land use were different from the other lands. The reason for these changes was twofold: first, the inadmissibility of air pollution limit for each land use; second, the allocation of suitable areas in terms of air pollution in which there was the minimum health effect.
Conclusion: The purpose of this study was to evaluate suitable sites for developing land uses as well as agricultural, industrial, and urban towards achieving sustainable development in one of the most significant places in terms of the environment. According to the results of this study, to evaluate the potential of agricultural, industrial, and urban land uses, in addition to traditional criteria, air pollution criteria such as PM10 and NOX should be considered.
 
Keywords: AERMOD, Evaluation, GIS, MOLA, Mobarakeh County.
 
References:
- Ajtai, N., Stefanie, H., Botezan, C., Ozunu, A., Radovici, A., Dumitrache, R., Iriza-Burcă, A., Diamandi, A., & Hirtl, M. (2020). Support Tools for Land Use Policies Based on High Resolution Regional Air Quality Modelling. Journal of Land Use Policy, 95, 1-13. ‏
- Arefiev, N., Terleev, V., & Badenko, V. (2015). GIS-Based Fuzzy Method for Urban Planning.Journal of Procedia Engineering, 117(1), 39-44.
- Bartkowski, B., Beckmann, M., Drechsler, M., Kaim, A., Liebelt, V., Müller, B., Witing, F., & Strauch, M. (2020). Aligning Agent-Based Modelling with Multi-Objective Land-Use Allocation: Identification of Policy Gaps and Feasible Pathways to Biophysically Optimal Landscapes. Journal of Frontiers in Environmental Science, 8(103), 1-15.
- Chatterjee, P., & Stević, Ž. (2019). A Two-Phase Fuzzy AHP-Fuzzy TOPSIS Model for Supplier Evaluation in Manufacturing Environment. Journal of Operational Research in Engineering Sciences Theory and Applications, 2(1), 72-90.
- Dağdeviren, M., Yavuz, S., & Kılınç, N. (2009). Weapon Selection Using the AHP and TOPSIS Methods under Fuzzy Environment. Journal of Expert Systems with Applications, 36(4), 8143-8151. ‏
- Emovon, I., & Oghenenyerovwho, S. (2020). Application of MCDM Method in Material Selection for Optimal Design: A Review. Journal of Results in Materials, 7, 1-21.
- Halim, N. D. A., Latif, M. T., Mohamed, A. F., Maulud, K. N. A., Idrus, S., Azhari, A., Othman, M., & Sofwan, N. M. (2020). Spatial Assessment of Land Use Impact on Air Quality in Mega Urban Regions, Malaysia. Journal of Sustainable Cities and Society, 63, 1-13. ‏
- Han, L., Zhao, J., Gao, Y., Gu, Z., Xin, K., & Zhang, J. (2020).Spatial Distribution Characteristics of PM2.5 and PM10 in Xi’an City Predicted by Land Use Regression Models. Journal of Sustainable Cities and Society, 61, 1-16. ‏
- Khavarian-Garmsir, A. R., & Rezaei, M. R. (2015). Selection of Appropriate Locations for Industrial Areas Using GIS-Fuzzy Methods. A Case Study of Yazd Township, Iran. Journal of Settlements and Spatial Planning, 6(1), 19-25.
- Kleemann, J., Inkoom, J. N., Thiel, M., Shankar, S., Lautenbach, S., & Furst, C. (2017). Peri-Urban Land Use Pattern and Its Relation to Land Use Planning in Ghana, West Africa. Journal of Landscape and Urban Planning, 165, 280-294.
- Kuo, Y. C., Lu, S. T., Tzeng, G. H., Lin, Y. C., & Huang, Y. S. (2013). Using Fuzzy Integral Approach to Enhance Site Selection Assessment a Case Study of the Optoelectronics Industry. Journal of Procedia Computer Science, 17, 306-313.
- Liu, R., Zhang, K., Zhang, Z., & Borthwick, A. G. (2014). Land-Use Suitability Analysis for Urban Development in Beijing. Journal of Environmental Management, 145, 170-179. ‏
- Lu, D., Xu, J., Yue, W., Mao, W., Yang, D., & Wang, J. (2020). Response of PM2.5 Pollution to Land Use in China. Journal of Cleaner Production, 244, 1-25. ‏
- Memarbashi, E., Azadi, H., Barati, A. A., Mohajeri, F., Passel, S. V., & Witlox, F. (2017). Land-Use Suitability in Northeast Iran: Application of AHP-GIS Hybrid Model. ISPRS International Journal of Geo-Information, 6(12), 1-15. ‏
- Sarwar, M. T., & Maqbool, A. (2019). Causes and Control Measures of Urban Air Pollution in China. Journal of Environment and Ecosystem Science (EES), 3(1), 35-36. ‏
- Shi, Y., Bilal, M., Ho, H. C., & Omar, A. (2020). Urbanization and Regional Air Pollution across South Asian Developing Countries–A Nationwide Land Use Regression for Ambient PM2.5 Assessment in Pakistan. Journal of Environmental Pollution, 266, 1-33. ‏
 
 

Keywords

Main Subjects

Full Text

مقدمه

رشد جمعیت و توسعة اقتصادی به گسترش سریع مراکز شهری انجامیده است. یک دلیل آن این است که برنامه‌ریزی فضایی شهری با چالش‌های مختلف اجتماعی‌اقتصادی و سیاسی روبه‌روست که مانع از توسعة ساختاری و برنامه‌ریزی شهری می‌شود (Kleemann et al., 2017: 280). برنامه‌ریزی فضایی به‌دنبال یک نظم فضایی ارگانیک است که در آن هر جامعه و سرزمین براساس جایگاه و مرتبه‌ای که دارد در فرایند توسعه، فعالیت‌ها و کارکردها نقش داشته باشد (رومیانی و همکاران، 1398: 118)؛ از سوی دیگر، برنامه‌ریزی فضایی کوششی است برای رسیدن به بهترین الگوی فضایی در مسیر توسعة پایدار و درخور برای هر منطقه از سرزمین که با توجه به توان آن سرزمین و سیاست‌های کلان آن منطقه انجام می‌شود (بهنام مرشدی و همکاران، 1395: 278).

امروزه یافتن مکان‌های مناسب برای ایجاد فعالیت در یک حوزة جغرافیایی معین، جزو مراحل مهم پروژه‌های اجرایی به‌ویژه در سطح کلان و ملی است. مکان‌های انتخابی باید در حد امکان شرایط لازم را چه ازلحاظ توان اکولوژیک و چه ازلحاظ اقتصادی‌اجتماعی داشته باشند (فتحی، 1395: 3)؛ درواقع آمایش سرزمین، ارزیابی سیستماتیک توان محیط‌زیست برای کاربری‌های مختلف است که هدف آن، انتخاب بهترین کاربری ممکن و پیشنهاد اجرای آن با توجه به شرایط اقتصادی‌اجتماعی است؛ به نحوی که کاربری انتخاب‌شده نیازهای جاری مردم را به بهترین شکل در نظر گیرد و همزمان منابع را برای آینده حفظ کند (رحیمی و همکاران، 1398: 49)؛ با این حال در مواقعی هم استقرار یک توسعة جدید در مکانی متأثر از آلودگی هوا صورت می‌گیرد. در این شرایط حتی اگر فرایند ارزیابی کاربری اراضی به‌طور دقیق، اما با معیارهای سنتی و بدون لحاظ آلودگی هوا (برای کنارگذاشتن مناطق با آلودگی زیاد) انجام شود، چیدمانی منطقی در مسیر توسعة پایدار حاصل نخواهد شد؛ با ‌وجود این کاربرد معیار آلودگی هوا در مطالعات ارزیابی کاربری اراضی چندان معمول نیست.

در مطالعه‌ای شفیعی‌زاده (1398) برنامه‌ریزی سیمای سرزمین را در یکی از مناطق ساحلی جنوب ایران (ساحل مکران) مدنظر قرار داده است. در این پژوهش وی علاوه بر معیارهای معمول، معیارهای فیزیکی پویا را نیز در نظر گرفته است. درواقع نتایج این پژوهش نشان داد مؤلفه‌های پویای سرزمین نقشی بسیار کلیدی در تعیین چیدمان بهینة کاربری‌ها، هم ازنظر موقعیت مکانی و هم ازنظر ساختار و شکل لکه‌ها دارد. معیار فیزیکی پویایی که وی در نظر گرفته بود، به تأثیرگذاری گرد و غبار در مدل‌سازی توسعة شوره‌زارها مربوط بوده، با این حال برای استفاده از معیار آلودگی هوا در برنامه‌ریزی کاربری اراضی منطقة مدنظر بسیار الهام‌بخش است.

آلودگی هوا در چندین دهة اخیر با توسعة صنعتی و زندگی شهری همراه بوده است. وجود منابع متنوع آلودگی هوا اعم از متحرک، صنعتی و طبیعی و همچنین تنوع وسیع آلاینده‌های آلی و شیمیایی باعث پیچیدگی هرچه بیشتر این پدیده شده و نحوة مدیریت آلودگی هوا، کنترل و ارزیابی خسارات را دشوارتر از پیش کرده است (اسماعیل‌زاده و همکاران، 1392: 78).

براساس قانون مصوب ایران (مصوبة 26/04/1359 دربارة قانون استقرار صنایع خارج از شعاع ۵۰کیلومتری اصفهان)، توسعة صنعتی در شعاع 50کیلومتری شهر اصفهان ممنوع است؛ بنابراین بسیاری از صنایع بزرگ در دهه‌های اخیر در شهرهای اطراف اصفهان نظیر مبارکه استقرار یافته است؛ با این حال در شروع دورة توسعة اخیر در منطقه، مطالعة ارزیابی توان اکولوژیک شهرستان مبارکه برای کاربری‌های کشاورزی، حفاظت، گردشگری، توسعة شهری و صنعتی (البته بدون در نظر گرفتن معیار آلودگی هوا) انجام شده که هدف آن، دستیابی به مکان‌یابی یک شهر جدید برای آمایش سرزمین اطراف مجتمع صنعتی فولاد مبارکه بوده است (مخدوم، 1378: 256)؛ درواقع ضرورت و اهمیت دخیل کردن معیار آلودگی هوا در آمایش سرزمین از آنجا ناشی می‌شود که در بیشتر مطالعات برنامه‌ریزی و کاربری اراضی دریافته‌اند روش ارزیابی چندمتغیره براساس منطق فازی[1]با استفاده از نرم‌افزار GIS[2] نتیجة قابل قبولی در پی خواهد داشت؛ ازجمله در مطالعه‌ای که آرفه و همکاران[3] (2015) در روسیه برای برنامه‌ریزی مناطق شهری انجام داده‌اند. در این مطالعه آنها چهار معیار تکنولوژیک، اقتصادی، محیط‌زیستی و اجتماعی را بدون در نظر گرفتن معیار آلودگی هوا بررسی کرده و به این نتیجه رسیده‌اند که معیارهای اقتصادی و محیط‌زیستی هیچ‌کدام برتری‌ای بر دیگری ندارند.

محمودزاده و همکاران (1398) در پژوهش خود کاربرد روش چندهدفة تخصیص زمین با رویکرد آمایش سرزمین در شهرستان همدان را مطالعه کردند. آنها برای تخصیص چندهدفة اراضی شهرستان همدان نقشه‌های پایة منابع اکولوژی پایدار را تهیه کردند و مدیریت کاربری‌های متضاد مانند کشاورزی آبی، کشاورزی دیم، کاربری شهری و مرتع‌داری را مدنظر قرار دادند. در این پژوهش معیار آلودگی هوا به‌مثابة یکی از مهم‌ترین معیارهای پویای سرزمین در نظر گرفته نشده بود.

در دهه‌های اخیر پژوهشگران متعددی برنامه‌ریزی کاربری اراضی را برای مکان‌یابی و چیدمان بهینة اراضی بررسی کرده‌اند. در این پژوهش‌ها روش ارزیابی چندمتغیره براساس منطق فازی بیشترین استفاده را داشته است؛ با این حال در بیشتر آنها معیار آلودگی هوا به‌مثابة یک متغیر تأثیرگذار در نظر گرفته نشده است (Khavarian-garmsir and Rezaei, 2015: 19; Memarbashi et al., 2017: 12; Chatterjee and Stević, 2019: 72; Bartkowski et al., 2020: 10; Emovon and Oghenenyerovwho, 2020: 16)؛ از سوی دیگر پدیدة آلودگی هوا در بسیاری از مناطق توسعه یافتة زمین به‌ویژه در کشورهای در حال توسعه مسئله‌ای جدی است؛ به طوری که مشکلات زیادی برای سلامتی انسان به وجود آورده است (Shi et al., 2020: 2)؛ بنابراین در بسیاری از مطالعات مکان‌یابی نامناسب، منشأ آلودگی هوا (صنایع یا شهرها) را عامل ایجاد وضعیت حاد آلودگی می‌دانند (Sarwar and Maqbool, 2019: 35; Halim et al., 2020: 1)؛ برای نمونه در پژوهش تعیین نوع استفاده از سرزمین با دخیل‌کردن آلودگی هوا در بخارست از آلاینده‌های PM10، SO2 و NOX استفاده شده است. هدف از این مطالعه، ایجاد یک چهارچوب روش‌شناختی برای درج داده‌های کیفیت هوا در سیاست‌های مربوط به توسعة شهری و تغییر کاربری زمین است. نتایج این روش حاکی است در نظر گرفتن شاخص‌های آلودگی هوا به تصمیمات آگاهانه‌تری دربارة تعیین نوع استفاده از سرزمین منجر می‌شود (Ajtai et al., 2020: 11).

همچنین در دو مطالعه پژوهشگران دریافته‌اند (Han et al., 2020: 15; Lu et al., 2020: 18) نوع استفاده از سرزمین تأثیر بسزایی در میزان آلودگی هوای آن منطقه دارد. نتایج پژوهش آنها نشان می‌دهد توزیع فضایی آلاینده‌هایی مانند PM2.5 و PM10 ارتباط نزدیکی با محل استقرار مناطق صنعتی تولیدکنندة آلودگی هوا دارد.

همان‌گونه که بیان شد در بیشتر پژوهش‌های انجام‌شده درزمینة برنامه‌ریزی کاربری اراضی، مؤلفه‌های فیزیکی پویا ازجمله آلودگی هوا به‌مثابة یک معیار محدودکننده نادیده گرفته شده است.

غرب استان اصفهان (به‌ویژه شهرستان مبارکه) به دلیل شرایط اقلیمی مناسب و حضور رودخانة زاینده‌رود، یکی از قطب‌های اصلی کشاورزی و صنعتی کشور و همزمان محل استقرار کارخانه‌های بزرگ ذوب‌آهن و فولاد است؛ بنابراین شهرستان مبارکه تحت تأثیر آلاینده‌های مختلفی ازجمله PM10 و NOX ناشی از این صنایع قرار دارد. وجود دو کاربری کشاورزی و صنعتی باعث به‌وجودآمدن تضادهای مختلفی بین آنها به همراه کاربری شهری شده است. با توجه به اینکه یکی از مهم‌ترین خواسته‌های شهروندان یک منطقه تأمین سلامتی است، می‌باید موضوع آلودگی هوا در مکان‌یابی و چیدمان بهینة اراضی این‌گونه مناطق با لحاظ معیار آلودگی هوا لحاظ شود؛ بر این اساس این پژوهش اهدافی را دنبال می‌کند؛ شامل ارائة مدلی برای لحاظ معیار آلودگی هوا در فرایند ارزیابی برنامه‌ریزی کاربری اراضی برای کاربری‌های کشاورزی، شهری و صنعتی، مقایسة چیدمان کاربری‌ها در دو روند «با» و«بدون» لحاظ آلودگی هوا و رتبه‌بندی و تعیین بهترین لکة هر کاربری برای توسعة پایدار منطقه.

 

روش‌شناسی پژوهش

روندنما

مراحل انجام کار در این پژوهش به‌طور کلی بر دو گام اساسی (یکی از آنها با توجه به آلودگی هوا و دیگری بدون توجه به آلودگی هوا) استوار است. تمام زیربخش‌های این دو گام در مدل مفهومی موجود در شکل 1 آورده شده است.

 

شکل 1. مدل مفهومی کلی روش کار (نویسندگان، 1400)

Figure 1. Conceptual Model of the Method (Authors, 2021)

 

محدودة پژوهش

شهرستان مبارکه، یکی از شهرستان‌های بسیار مهم صنعتی و کشاورزی در استان اصفهان، شامل کارخانه‌های فولاد مبارکة سپاهان، سیمان سپاهان، قند نقش جهان و پلی‌اکریل ایران است. مرکز این شهرستان، شهر مبارکه است. این شهرستان در فاصلۀ 50کیلومتری جنوب غربی اصفهان واقع شده و در موقعیت 32 درجه و 3 دقیقه تا 32 درجه و 28 دقیقه عرض شمالی از خط استوا و 51 درجه و 13 دقیقه تا 51 درجه و 48 دقیقه طول شرقی از نصف‌النهار گرینویچ قرار گرفته است. ارتفاع این شهرستان از سطح آب‌های آزاد 1670 متر، شیب عمومی زمین منطقه از سمت جنوب به شمال و از غرب به شرق و میانگین دمای آن 12 درجۀ سانتی‌گراد است. این شهرستان درمجموع 109400 هکتار از مساحت استان اصفهان را شامل می‌شود که در شکل 2 قابل مشاهده است. جمعیت این شهرستان حدوداً برابر با 204436 نفر است (ولی و همکاران، 1398: 78).

 

شکل 2. موقعیت جغرافیایی شهرستان مبارکه در ایران و اصفهان (نویسندگان، 1400)

Figure 2. Geographical location of Mobarakeh County in Iran and Isfahan (Authors, 2021)

 

تعیین معیارها و زیرمعیارهای استفاده‌شده

برای ارزیابی تأثیرگذار بودن یا نبودن آلودگی هوا در آمایش سرزمین، معیارهای فیزیکی، اکولوژیک و اقتصادی‌اجتماعی مختلفی مانند شیب، جهت، ارتفاع، بافت خاک، منابع آبی، مناطق حفاظت‌شده، شهرها و روستاها و دیگر عوامل تأثیرگذار ارزیابی می‌شوند. مشخص‌کردن نوع معیارها و زیرمعیارهای استفاده‌شده بر عهدة کارشناسان، دانش تجربی و پژوهش‌های مرتبط گذشته است و با توجه به ویژگی‌های منطقة مطالعه‌شده تعیین می‌شود؛ به این صورت که کارشناسان براساس میزان اهمیت موضوع، بعضی از عوامل تعیین‌کنندة استعداد واقعی منطقه را انتخاب می‌کنند و آنها را ملاک تصمیم‌گیری در سامانة اطلاعات جغرافیایی قرار می‌دهند (محمودزاده و همکاران، 1398: 222).

در این پژوهش براساس نظر کارشناسان، پژوهش‌ها و کتاب‌های مربوط به شهرستان مبارکه برمبنای جدول 1 معیارها، زیرمعیارها و شاخص‌های کاربری کشاورزی همراه با حدود معیارهای آن و در جدول 2 معیارها، زیرمعیارها و شاخص‌های کاربری‌های صنعتی و شهری همراه با حدود معیارهای آنها مشخص شد؛ در ادامه پس از اخذ داده‌های لازم دربارة آنها از سازمان‌ها و ادارات مرتبط، نقشه‌های پایة آنها در محیط ARC GIS 10/3 تهیه شد. منابع همة این مؤلفه‌ها با استفاده از نظر خبرگان و مرور منابع مختلف انتخاب شده که در جدول 3 به‌طور کامل شرح داده شده است.

جدول 1. معیارها و زیرمعیارهای مربوط به کاربری کشاورزی (نویسندگان، 1400)

Table 1. Criteria and sub-criteria related to agricultural landuse (Authors, 2021)

حدود معیارهای کاربری کشاورزی

نوع تابع

نوع شاخص

زیرمعیارها

معیارها

˚0 تا ˚8 = 1، ˚8< x= 0

رتبه‌ای

شیب

توپوگرافی

فیزیکی

x< (ds/m)4=1، 4-8= 8/0، 8-16= 6/0، 16-32= 3/0، x>32=0

رتبه‌ای

شوری خاک

خاک‌شناسی

x<(m) 120= 1، 80-120= 8/0، 50-80= 6/0، 25-50= 4/0، 10-25= 2/0، 10> x=0

عمق خاک

براساس کلاس‌های مناسب

توان کشت اراضی

براساس کلاس‌های مناسب

فرسایش خاک

براساس کلاس‌های مناسب

زهکش خاک

براساس کلاس‌های مناسب

بافت خاک

0 تا 7/0= 0، 7/0 تا 1= 1>x>0

فازی افزایشی

PM10

آلودگی هوا

NOX

1

رتبه‌ای

 

مرتع درجه سه

پوشش زمین

اکولوژیک

8/0

مرتع درجه دو

0

مرتع درجه یک

1

مناطق کشاورزی

1

زمین بایر

0

رتبه‌ای

منطقة حفاظت‌شده

مناطق چهارگانه

0

رتبه‌ای

مناطق انسان‌ساز

کاربری اراضی

اقتصادی و اجتماعی

0 تا بیشترین فاصله (km)= 1>x>0

فازی کاهشی

مزارع

 

جدول 2. معیارها و زیرمعیارهای مربوط به کاربری‌های صنعتی و شهری (نویسندگان، 1400)

Table 2. Criteria and sub-criteria related to industrial and urban landuses (Authors, 2021)

حدود معیارهای کاربری شهری

نوع تابع

حدود معیارهای کاربری صنعتی

نوع تابع

نوع شاخص

زیرمعیارها

معیارها

˚0 تا ˚9 = 1>x>0، ˚9< x= 0

فازی کاهشی

˚0 تا ˚9 = 1>x>0، ˚9< x= 0

فازی کاهشی

شیب

توپوگرافی

فیزیکی

0 تا (km)2= 0، 2 تا 10= 1>x>0، 10< x= 1

فازی افزایشی

0 تا (km)2= 0، 2 تا 10= 1>x>0، 10< x= 1

فازی افزایشی

گسل

زمین‌شناسی

براساس کلاس‌های مناسب

رتبه‌ای

براساس کلاس‌های مناسب

رتبه‌ای

بافت خاک

خاک‌شناسی

0 تا 8/0= 0، 8/0 تا 1= 1>x>0

فازی افزایشی

0 تا 6/0= 0، 6/0 تا 1= 1>x>0

فازی افزایشی

PM10

آلودگی هوا

NOX

0 تا (km)5= 1>x>0، 5<x= 0

فازی کاهشی

0 تا (km)2= 0، 2 تا 10= 1>x>10،0< x= 1

فازی افزایشی

رودخانه

منابع آب

-

-

0 تا (km)2= 0، 2 تا 5= 1>x>0، 5< x= 1

چاه، چشمه و قنات

تراکم 0 تا 30%= 1

رتبه‌ای

تراکم 0 تا 30%= 1

رتبه‌ای

مرتع درجه سه

پوشش زمین

اکولوژیک

تراکم 30 تا 60%= 5/0

تراکم 30 تا 60%= 5/0

مرتع درجه دو

تراکم 60 تا 100%= 0

تراکم 60 تا 100%= 0

مرتع درجه یک

0

0

مناطق کشاورزی

1

1

زمین بایر

8/0

1

شوره‌زار

0 تا (km)1= 0، 1 تا 3= 1>x>0، 3< x= 1

فازی افزایشی

0 تا (km)1= 0، 1 تا 3= 1>x>0، 3< x= 1

فازی افزایشی

منطقة حفاظت‌شده

مناطق چهارگانه

0 تا (km) 5 = 1>x>0، 5<x= 0

فازی کاهشی

a= (km)0، b = 3، c= 4، d= 7

فازی متقارن

راه اصلی

راههای ارتباطی

اقتصادی و اجتماعی

0 تا (km) 10 = 1>x>0، 10<x= 0

a= (km)0، b = 1، c= 2، d= 3

راه فرعی

-

-

a= (km)0، b = 3، c= 4، d= 7

راه‌آهن

0 تا (km)5/2 = 1، 5/2 تا 5= 1>x>0، 5<x= 0

فازی کاهشی

0 تا (km)5/2= 0، 5/2 تا 5 = 1>x>0، 5<x= 1

فازی افزایشی

شهرها

کاربری اراضی

0 تا (km)5 = 1، 5 تا 10= 1>x>0، 10<x= 0

0 تا (km)5/1= 0، 5/1 تا 3 = 1>x>0، 3<x= 1

روستاها

0 تا (km)5/2 = 0، 5/2 تا 5= 1>x>0، 5<x= 1

فازی افزایشی

0 تا بیشترین فاصله (km)= 1>x>0

فازی کاهشی

صنایع و معادن

 

جدول 3. منابع معیارها و زیرمعیارهای مربوط به پژوهش حاضر (نویسندگان، 1400)

Table 3. Sources of criteria and sub-criteria related to the present study (Authors, 2021)

منبع داده و حدود معیار

نام لایه یا زیرلایه

ردیف

منبع داده و حدود معیار

نام لایه یا زیرلایه

ردیف

کتاب آلودگی محیط‌زیست (آب، خاک و هوا) (1385) و سازمان هواشناسی کشور

PM10

9

کتاب شالودة آمایش سرزمین (1378)

شیب

1

NOX

10

رسالة دکتری شفیعی‌زاده (1398)

گسل

2

کتاب قانون، مقررات، ضوابط و استانداردهای محیط‌زیست انسانی (1391)

منابع آبی

11

گزارش آمایش سرزمین و سند راهبردی توسعة استان اصفهان (1391) و مرکز تحقیقات کشاورزی استان اصفهان

شوری خاک

3

مناطق چهارگانه

12

عمق خاک

4

کتاب شالودة آمایش سرزمین (1378)

پوشش زمین

13

توان کشاورزی

5

رسالة دکتری شفیعی‌زاده (1398)

راههای ارتباطی

14

فرسایش خاک

6

کتاب قانون، مقررات، ضوابط و استانداردهای محیط‌زیست انسانی (1391)

مناطق انسان‌ساز (شهر، روستا، صنایع و معادن)

15

زهکش خاک

7

رسالة دکتری شفیعی‌زاده (1398)

مزارع

16

بافت خاک

8

تهیة نقشة آلودگی هوا

داده‌های استفاده‌شده در این پژوهش اطلاعات دودکش‌های مجتمع فولاد مبارکة سپاهان و ذوب‌آهن اصفهان از قبیل دما، دبی، ارتفاع، قطر و سرعت خروجی گاز دودکش، ارتفاع از سطح دریا و غلظت آلاینده‌های PM10 و NOX است؛ همچنین برای بخش AERMET از اطلاعات هواشناسی ایستگاه زرین‌شهر از تاریخ 01/01/1396 تا 29/12/1396 شمسی استفاده شده است که براساس DEM حاصل از AERMAP با نوع نقشة SRTM 90m به دست آمد. اطلاعات هواشناسی شامل عوامل مختلفی ازجمله ابرناکی، جهت باد، سرعت باد، نقطة شبنم، بارندگی یک‌ساعته، رطوبت نسبی و دمای خشک بوده است.

 

تعیین مطلوبیت اراضی منطقه

پس از استانداردسازی و وزن‌دهی شاخص‌های هر کاربری برای به‌دست‌آوردن مطلوبیت اراضی هر کدام از آنها از روش ترکیب خطی وزن‌دار[4] استفاده شده است. در نقشة نهایی این روش به‌صورت مناطق مطلوب بین 0 تا 1 قرار می‌گیرند و هرچه به 1 نزدیک‌تر باشند، مطلوبیت بیشتر است. معادلة روش ترکیب خطی وزن‌دار به‌صورت زیر است:

(1)

  

در آن S: تناسب برای هر کاربری، Wi: وزن فاکتور i که با استفاده از روش AHP تعیین می‌شود، Xi: فاکتور i شامل فاکتورهای بررسی‌شده و Cj: لایه‌های محدودیت شامل نقشه‌های بولین[5] است (سلمان ماهینی و کامیاب، 1390: 226).

 

تلفیق مناطق مطلوب کاربری‌های کشاورزی، شهری و صنعتی

پس از به‌دست‌آوردن شش نقشة حاصل از WLC مناطق مطلوب هر سه کاربری یک‌بار با توجه به آلودگی هوا و بار دیگر بدون توجه به آلودگی هوا با استفاده از روش MOLA تلفیق شد. روش تخصیص چندهدفة اراضی[6] یک رویة تصمیم‌گیری با هدف ایجاد راه‌حل بهینه در تخصیص مکانی به کاربری‌های چندگانه و ناسازگار است. در این روش با واردسازی نقشه‌های مطلوبیت برای هر نوع کاربری، مدل عملیاتی تکرارشونده برای ترکیب نقشه‌های رتبه‌بندی‌شده براساس وزن هریک از آنها انجام می‌شود (همان، 258). با توجه به هدف نهایی این پژوهش که حل تعارضات کاربری‌های مختلف برای توسعة پایدار سرزمین است، وزن‌های کاربری‌های مختلف یکسان و برابر با 1 در نظر گرفته شد. در مطالعات پیشین مانند پژوهش ولی و همکاران (1398) با موضوع تغییرات کاربری‌های مختلف در بازة زمانی 30 ساله (1985 تا 2015 میلادی) در شهرستان مبارکه، پیشرفت مساحت هر کاربری حدوداً برابر با %1 از مساحت شهرستان مبارکه برآورد شده است؛ درنتیجه در این پژوهش نیز با اقتباس از پژوهش یادشده، پیشرفت مساحت هر کاربری برابر با %1 (حدوداً 1100 هکتار) از مساحت کل شهرستان مبارکه در نظر گرفته شده است.

مقایسة دو نقشة کاربری (یک‌بار با توجه به آلودگی هوا و بار دیگر بدون توجه به آلودگی هوا) حاصل از روش MOLA

در این مرحله با توجه به نتیجة مراحل قبل (MOLA) تأثیرگذار بودن یا نبودن آلودگی هوا در ارزیابی و آمایش سرزمین تشخیص داده شد. این مرحله از پژوهش تأثیر بسیار زیادی در تعیین میزان تأثیرگذاری آلودگی هوا در ارزیابی و آمایش سرزمین دارد. برای انجام این قبیل مقایسه‌ها از نرم‌افزار IDRISI TerrSet استفاده شد.

 

انتخاب بهترین لکة هر کاربری

در آخرین مرحله بهترین کاربری براساس تشابه به راه‌حل ایدئال[7] انتخاب شد. روش TOPSIS، یکی از روش‌های تصمیم‌گیری چند معیاره است که هوانگ و یون[8] (1981) آن را ایجاد کردند. در این روش گزینه‌ای مناسب است و اولویت بیشتری دارد که کمترین فاصله را با راه‌حل ایدئال مثبت و بیشترین فاصله را با راه‌حل ایدئال منفی داشته باشد (Dağdeviren et al., 2009: 8145).

 

 یافته‌های پژوهش و تجزیه و تحلیل آنها

پراکنش حاصل از آلاینده‌های PM10 وNOx

نتایج حاصل از بررسی میزان انتشار برحسب گرم بر ثانیه با توجه به سرعت خروجی آلاینده، دبی خروجی و غلظت PM10 و NOx در بازة زمانی یک‌ساله و ماهانه برای دو کارخانة فولاد مبارکة سپاهان و ذوب‌آهن اصفهان شبیه‌سازی شد؛ در شکل 3-الف و 3-ب منحنی هم‌تراز پراکنش سالانة PM10 و NOx به‌ترتیب برحسب ug/m3 نشان داده شده است؛ همچنین نمودار 1 نتایج بیشینة پراکنش حاصل از PM10 و NOx را در ماههای مختلف سال 1396 نشان می‌دهد. در جدول 4 نیز بعضی از مهم‌ترین نتایج پراکنش حاصل از این دو آلاینده آورده شده است. در این پژوهش از نقشة پراکنش سالیانة آلودگی هوا استفاده شد. دلیل اصلی این انتخاب، استفاده از سرعت و جهت میانگین سالیانة باد است. اصولاً مدیریت تخصیص کاربری اراضی و آمایش سرزمین جزو برنامه‌ریزی‌های بلندمدت محسوب می‌شود. درنتیجه دخیل‌کردن نقشة پراکنش ماهیانه یا حتی فصلی آلودگی هوا در آمایش سرزمین باعث ایجاد خطا در مدیریت اراضی می‌شود. از طرفی دلیل محاسبة وضعیت آلودگی هوا در ماههای مختلف سال، مشخص‌کردن میزان آلوده‌بودن منطقة بررسی‌شده در بیشتر طول سال در مقایسه با استانداردهای هوای پاک است.

 

شکل 3. الف. پراکنش آلودگی حاصل از PM10 در شهرستان مبارکه؛ ب. پراکنش آلودگی حاصل از NOx در شهرستان مبارکه (نویسندگان، 1400)

Figure 3. (A) Distribution of PM10 pollution in Mobarakeh County, (B) Distribution of NOx pollution in Mobarakeh County (Authors, 2021)

 

 

نمودار 1. نمودار غلظت ماهانة PM10 و NOx حاصل از فولاد مبارکه و ذوب‌آهن اصفهان (نویسندگان، 1400)

Graph 1. Graph of monthly concentration of PM10 and NOX obtained from Mobarakeh Steel and Isfahan Steel (Authors, 2021)

 

جدول 4. نتایج پراکنش سالانة PM10 و NOx حاصل از ذوب‌آهن و فولاد مبارکه در منطقة مطالعه‌شده (نویسندگان، 1400)

Table 4. Results of annual emission of PM10 and NOX from Mobarakeh Steel and Isfahan Steel in the study area (Authors, 2021)

آلاینده

بیشینة غلظت (mg/m3)

جهت رخداد بیشینة غلظت

استاندارد هوای پاک (mg/m3)

فاصلة بیشینة غلظت از نزدیک‌ترین کارخانه

فاصلة بیشینة غلظت از نزدیک‌ترین مرکز جمعیتی

طول جغرافیایی نقطة بیشینة غلظت

عرض جغرافیایی نقطة بیشینة غلظت

PM10

1/26

شمال شرق ذوب‌آهن

20

4000 متر

5000 متر

63/534078

49/3589121

NOx

7/67

جنوب فولاد مبارکه

40

2000 متر

7500 متر

63/540078

49/3567221

ضریب اهمیت زیرمعیارها به روش تحلیل سلسله‌مراتبی[9]

در این مطالعه به‌‌منظور تلفیق نقشه‌سازی آلودگی هوا در برنامه‌ریزی کاربری اراضی با توجه به نظرات 10 نفر از متخصصان و کارشناسان محیط‌زیست، وزن‌های مربوط به معیارها و زیرمعیارهای هر کاربری مشخص و سپس وزن نهایی هرکدام (یک‌بار با توجه به آلودگی هوا و بار دیگر بدون توجه به آلودگی هوا) محاسبه شد. برای محاسبة وزن نهایی «با» و«بدون» لحاظ آلودگی هوا برای هر کاربری از روش AHP استفاده شده است. در این روش در سطر و ستون یک ماتریس، معیارها بررسی و اهمیت معیار موجود در سطر نسبت به فاکتور موجود در ستون با ارزش‌هایی در محدودة بین 1 تا 9 مشخص می‌شود. در این ماتریس میزان سازگاری[10] باید کمتر از 1/0 باشد تا AHP پذیرفته شود (سالمی و همکاران، 1398: 40). پس از محاسبة وزن اولیة معیارها و زیرمعیارها، این وزن‌ها وارد بستة نرم‌افزاری Expert choice و وزن نهایی هریک از معیارها و زیرمعیارها برآورد شد. وزن نهایی هریک از معیارها و زیرمعیارها به ترتیب اهمیت آ‌نها بین 0 و 1 نمره‌دهی شده است؛ به طوری که هرچه یک زیرمعیار عدد بزرگ‌تری داشته باشد، شاخص مهم‌تری برای آن کاربری است؛ همچنین جمع تمام وزن‌های تعلق‌گرفته به هر کاربری برابر یک است؛ در جدول‌های 5، 6 و 7 وزن نسبی هر کاربری (یک‌بار با توجه به آلودگی هوا و بار دیگر بدون توجه به آلودگی هوا) آورده شده است؛ همچنین میزان ناسازگاری مناطق شهری و صنعتی «با» و «بدون» لحاظ آلودگی هوا 01/0 و میزان ناسازگاری مناطق کشاورزی با توجه به آلودگی هوا 03/0 و بدون توجه به آلودگی هوا 04/0 است.

جدول 5. وزن‌های مربوط به فاکتورهای کاربری صنعتی (نویسندگان، 1400)

Table 5. Weights related to industrial landuse factors (Authors, 2021)

فاکتورها

وزن فاکتور (با توجه به آلودگی)

وزن فاکتور (بدون توجه به آلودگی)

فاکتورها

وزن فاکتور (با توجه به آلودگی)

وزن فاکتور (بدون توجه به آلودگی)

شیب

241/0

282/0

مناطق کشاورزی

070/0

071/0

گسل

098/0

114/0

زمین بایر

009/0

009/0

بافت خاک

040/0

046/0

شوره‌زار

006/0

006/0

PM

060/0

-

منطقة حفاظت‌شده

010/0

010/0

NOx

030/0

-

راه اصلی

106/0

106/0

رودخانه

121/0

141/0

راه فرعی

013/0

013/0

چاه، چشمه و قنات

024/0

028/0

راه‌آهن

026/0

026/0

مرتع درجه سه

015/0

015/0

شهر

035/0

035/0

مرتع درجه دو

026/0

026/0

روستا

018/0

018/0

مرتع درجه یک

043/0

043/0

صنایع و معادن

009/0

009/0

جدول 6. وزن‌های مربوط به فاکتورهای کاربری شهری (نویسندگان، 1400)

Table 6. Weights related to urban landuse factors (Authors, 2021)

فاکتورها

وزن فاکتور (با توجه به آلودگی)

وزن فاکتور (بدون توجه به آلودگی)

فاکتورها

وزن فاکتور (با توجه به آلودگی)

وزن فاکتور (بدون توجه به آلودگی)

شیب

325/0

370/0

مناطق کشاورزی

042/0

048/0

گسل

132/0

150/0

زمین بایر

005/0

006/0

بافت خاک

053/0

061/0

شوره‌زار

003/0

004/0

PM

081/0

-

منطقة حفاظت‌شده

008/0

009/0

NOx

041/0

-

راه اصلی

068/0

077/0

رودخانه

162/0

185/0

راه فرعی

008/0

010/0

مرتع درجه سه

009/0

010/0

شهر

014/0

015/0

مرتع درجه دو

015/0

017/0

روستا

006/0

007/0

مرتع درجه یک

025/0

028/0

صنایع و معادن

003/0

003/0

 

جدول 7. وزن‌های مربوط به فاکتورهای کاربری کشاورزی (نویسندگان، 1400)

Table 7. Weights related to agricultural landuse factors (Authors, 2021)

فاکتورها

وزن فاکتور (با توجه به آلودگی)

وزن فاکتور (بدون توجه به آلودگی)

فاکتورها

وزن فاکتور (با توجه به آلودگی)

وزن فاکتور (بدون توجه به آلودگی)

شیب

033/0

041/0

مرتع درجه سه

021/0

019/0

شوری خاک

136/0

168/0

مرتع درجه دو

007/0

007/0

عمق خاک

101/0

125/0

مرتع درجه یک

004/0

004/0

قابلیت کشت اراضی

267/0

331/0

مناطق کشاورزی

045/0

041/0

فرسایش خاک

015/0

019/0

زمین بایر

034/0

032/0

زهکش خاک

022/0

027/0

منطقة حفاظت‌شده

015/0

014/0

بافت خاک

060/0

074/0

مناطق انسان‌ساز

018/0

017/0

PM

089/0

-

مزارع

089/0

083/0

NOx

045/0

-

-

 

چیدمان نهایی کاربری‌های کشاورزی، صنعتی و شهری

شکل‌های 4-الف، 4-ب و 4-ج نقشة مطلوبیت نهایی منطقة پژوهش را برای توسعة مناطق کشاورزی، صنعتی و شهری با توجه به آلودگی هوا و شکل‌های 4-د، 4-ذ و 4-ل نقشة مطلوبیت نهایی منطقه را برای توسعة مناطق کشاورزی، صنعتی و شهری بدون توجه به آلودگی هوا به ترتیب نشان می‌دهند. در این تصاویر میزان مطلوبیت هر پیکسل از منطقه با مقداری بین 0 تا 1 مشخص شده است. به طور کلی هرچه مناطق به 1 نزدیک‌تر باشند، مطلوبیت بیشتری برای آن کاربری و هرچه به صفر نزدیک‌تر باشند، مطلوبیت کمتری برای آن کاربری دارند. نتایج روش MOLA به‌ترتیب در شکل‌های 4-م و 4-ن آورده شده است. در شکل 4-م کاربری‌ها با توجه به آلودگی هوا و در شکل 4-ن کاربری‌ها بدون توجه به آلودگی هوا تلفیق شدند و مساحت حدوداً 1100 هکتاری برای هر کاربری به دست آمد. در شکل 4-ی نقشة چیدمان نهایی کاربری‌ها برپایة معیارهای معمول و با توجه به معیار آلودگی هوا با نقشة چیدمان نهایی کاربری‌ها با معیارهای معمول و بدون توجه به معیار آلودگی هوا مقایسه شد. ردیف اول در راهنمای نقشه به کاربری‌های حاصل از MOLA با توجه به آلودگی هوا و ردیف دوم در راهنمای نقشه به کاربری‌های حاصل از MOLA بدون توجه به آلودگی هوا مربوط است. شکل 4-ی نشان می‌دهد لحاظ معیار آلودگی هوا به‌طور مؤثری نتیجة برنامه‌ریزی کاربری اراضی را دستخوش تغییر می‌کند؛ به طوری که از توسعة 1100هکتاری هریک از کاربری‌ها، 292 هکتار از کاربری کشاورزی، 165 هکتار از کاربری صنعتی و 393 هکتار از کاربری شهری به مناطق بدون کاربری تبدیل شده‌اند؛ به بیان دیگر %27 از مساحت کاربری کشاورزی، %15 از مساحت کاربری صنعتی و %36 از مساحت کاربری شهری در واقعیت برای توسعه نامناسب بوده است که به دلیل لحاظ‌نشدن معیار آلودگی هوا در رویکرد سنتی برنامه‌ریزی کاربری اراضی، مناسب تشخیص داده شده بود. باقی‌ماندة مساحت کاربری‌ها یعنی 802 هکتار از مناطق کشاورزی، 929 هکتار از مناطق صنعتی و 701 هکتار از مناطق شهری، چه معیار آلودگی هوا اعمال شود و چه اعمال نشود، ثابت می‌مانند. با در نظر گرفتن چهار کاربری مختلف (کشاورزی، شهری، صنعتی و اراضی بدون استفاده) برای شهرستان مبارکه، حداکثر 16 حالت متفاوت از تبدیل کاربری‌ها به یکدیگر ‌انتظار می‌رود که فقط 10 تبدیل در منطقة مدنظر مشاهده شد و هیچ تبدیل متعارضی در این تبدیلات وجود ندارد؛ برای نمونه هیچ منطقة کشاورزی‌ای به منطقة صنعتی یا شهری یا برعکس آن تبدیل نشده است؛ این امر در جدول 8 قابل مشاهده است.

تاکنون پژوهش‌های متعددی دربارة ارزیابی توان انواع کاربری‌ها و برنامه‌ریزی کاربری اراضی در مناطق مختلف بدون لحاظ معیار آلودگی هوا انجام شده است؛ برای نمونه در مطالعة انتخاب مکان‌های مناسب برای مناطق صنعتی با بهره‌گیری از روش‌های GIS-fuzzy از معیارها و زیرمعیارهای معمول فیزیکی، اکولوژیک و اقتصادی‌اجتماعی استفاده شده است. نتایج حاصل از پژوهش نشان داد مناسب‌ترین مناطق، قسمت‌های شرقی، شمال شرقی و جنوب شرقی شهر یزد است (Khavarian-garmsir and Rezaei, 2015: 24).

در پژوهش دیگری در حوزة مکان‌یابی مناطق صنعتی نویسندگان با استفاده از رویکرد انتگرال فازی سایت‌های صنعتی را انتخاب کرده و به این نتیجه رسیده‌اند که این روش گذشته از تسهیل فرایند انتخاب برای تصمیم‌گیرندگان، در واقعیت هم روش مؤثری است (Kuo et al., 2013: 312).

در این دو پژوهش، پژوهشگران از معیارهای معمول اکولوژیک، فیزیکی، اقتصادی و اجتماعی صرفاً برای مکان‌یابی مناطق صنعتی بدون در نظر گرفتن تأثیرات متقابل این نوع کاربری و دیگر کاربری‌ها و معیار آلودگی هوا استفاده کرده‌اند؛ به بیانی تعارضات کاربری صنعتی و آلودگی حاصل از آن با سایر کاربری‌های موجود در منطقه در نظر گرفته نشده است؛ اما وجه تشابه این پژوهش با دو پژوهش بررسی‌شده در حوزة مکان‌یابی مناطق صنعتی این بود که برای مکان‌یابی این مناطق از روش‌های MCE[11] و منطق فازی استفاده شده است.

در پژوهش‌های مربوط به مکان‌یابی مناطق شهری دو مقاله بررسی شد؛ در پژوهش اول مناسب‌بودن کاربری زمین برای توسعة شهری در شهر پکن تجزیه و تحلیل شد؛ پژوهشگران برای تجزیه و تحلیل مؤلفه‌های مختلف مانند آلودگی هوا از روش ارزیابی چندمعیاره (MCE) و برای وزن‌دهی به آنها از روش میانگین وزنی منظم (OWA[12]) استفاده کرده‌اند. نتایج این پژوهش نشان داد حدود %28 از کل مساحت زمین شهر پکن برای توسعة شهری مناسب و حدود %70 از زمین‌های توسعه‌یافته عمدتاً برای این کاربری نامناسب است (Liu et al., 2014: 178). در دیگر مطالعة بررسی‌شده دربارة تحلیل تصمیم چندمعیاره برای نقشه‌برداری مناسب زمین در یک منطقة روستایی در جنوب ایتالیا، با استفاده از روش‌های ترکیب خطی وزنی (WLC) و میانگین وزنی منظم (OWA) مکان‌های مناسب شناسایی شدند. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد هم روش WLC و هم روش OWA با ریسک کم جزو روش‌هایی هستند که نقشه‌برداری دقیق‌تری از مناطق مناسب ارائه می‌دهند؛ اما روش OWA با ریسک کم در مقابله با روش WLC بهترین نتیجه را ارائه می‌دهد (Romano et al., 2015: 138). در پژوهش دوم برخلاف پژوهش اول، مبحث آلودگی هوا به‌مثابة یک معیار مهم در نظر گرفته نشده است.

در پژوهش حاضر فقط از روش ترکیب خطی وزنی (WLC) استفاده شده، اما در دو پژوهش یادشده روش میانگین وزنی منظم (OWA) نیز به کار گرفته شده است؛ دلیل استفاده از روش ترکیب خطی وزنی (WLC) در این پژوهش، همگن‌بودن شاخص‌های استفاده‌شده و حذف شاخص‌های ناهمگن با منطق بولین است که در معادلة این روش موجود است.

در دو مطالعة دیگر نیز که در آنها به مکان‌یابی اراضی کشاورزی اشاره شده، همانند پژوهش حاضر با استفاده از نرم‌افزار (GIS) اراضی مناسب مکان‌یابی شده است (El Baroudy, 2016: 103; Memarbashi et al., 2017: 12). در این دو پژوهش نیز تداخل حاصل از دیگر کاربری‌ها دخیل نشده است؛ درنتیجه با این رویکرد (نادیده‌گرفتن معیار آلودگی هوا) نمی‌توان گامی مؤثر و درخور در مسیر توسعة پایدار برداشت؛ در حالی که یافته‌های پژوهشگرانی مانند (2014)Liu et al.  و (2020)  Ajtai et al.مؤید این موضوع است که در نظر گرفتن معیارهای فیزیکی پویا مانند معیار آلودگی هوا نتایج بهتری را نسبت به ارزیابی توان یک منطقه بدون در نظر گرفتن آنها نشان می‌دهد.

در این پژوهش با الهام‌گرفتن از پژوهش‌های یادشده، کاربری‌های کشاورزی، شهری و صنعتی در شهرستان مبارکه تخصیص داده شد. براساس نتایج حدوداً %73 از مناطق کشاورزی، %85 از مناطق صنعتی و %64 از مناطق شهری در هر دو روند ثابت می‌مانند؛ درنتیجه کاربری شهری بیشترین تغییر و کمترین ثبات و کاربری صنعتی کمترین تغییر و بیشترین ثبات را داشته است؛ این امر نشان‌دهندة اثر بیشتر آلودگی هوا بر کاربری شهری نسبت به سایر کاربری‌هاست؛ از سویی ثبات بیشتر کاربری صنعتی به دلیل کم‌بودن اثر آلودگی هوا در آن مناطق نیست؛ بلکه حد مجاز آلودگی هوا برای این نوع کاربری متفاوت بوده و باعث تغییرات کم در آن شده است. این تغییرات دو دلیل دارد؛ اول مجازنبودن حد آلودگی هوا برای هر کاربری و دوم تخصیص مناطق بهتر ازلحاظ آلودگی هوا که کمترین اثر بهداشتی در آن وجود داشته است.

 

شکل 4. نقشة مطلوبیت کاربری‌های «الف. کشاورزی، ب. صنعتی، ج. شهری با توجه به آلودگی هوا» و «د. کشاورزی، ذ. صنعتی، ل. شهری بدون توجه به آلودگی هوا»؛ م. چیدمان کاربری‌ها با توجه به آلودگی هوا، ن. چیدمان کاربری‌ها بدون توجه به آلودگی هوا؛ ی. مقایسة دو نقشة چیدمان کاربری‌ها (نویسندگان، 1400)

Figure 4. (A) suitability of agriculture landuse considering air pollution, (B) suitability of industrial landuse considering air pollution, (C) suitability of urban landuse considering air pollution, (D) suitability of agriculture landuse without considering air pollution, (E) suitability of industrial landuse without considering air pollution, (F) suitability of urban landuse without considering air pollution, (G) spatial landuse distribution considering air pollution, (H) spatial landuse distribution without considering air pollution, (I) comparison of the two landuse distribution scenarios (Authors, 2021)

جدول 8. تغییرات کاربری در صورت دخیل‌شدن معیار آلودگی هوا (نویسندگان، 1400)

Table 8. Landuse changes if air pollution criteria are included (Authors, 2021)

اگر آلودگی هوا دخیل شود (مساحت برحسب هکتار)

نوع تبدیل‌ها

دلیل تبدیل‌ها

105269

از مناطق بدون کاربری ثابت می‌ماند.

بدون تغییر

802

از کاربری کشاورزی ثابت است.

بدون تغییر

929

از کاربری صنعتی ثابت است.

بدون تغییر

701

از کاربری شهری ثابت است.

بدون تغییر

292

از کاربری کشاورزی به بدون کاربری تبدیل می‌شود.

آلودگی زیاد یا بیش از حد مجاز برای کاربری کشاورزی

از بدون کاربری به کاربری کشاورزی تبدیل می‌شود.

آلودگی مجاز یا کمتر برای کاربری کشاورزی

165

از کاربری صنعتی به بدون کاربری تبدیل می‌شود.

آلودگی زیاد یا بیش از حد مجاز برای کاربری صنعتی

از بدون کاربری به کاربری صنعتی تبدیل می‌شود.

آلودگی مجاز یا کمتر برای کاربری صنعتی

393

از کاربری شهری به بدون کاربری تبدیل می‌شود.

آلودگی زیاد یا بیش از حد مجاز برای کاربری شهری

از بدون کاربری به کاربری شهری تبدیل می‌شود.

آلودگی مجاز یا کمتر برای کاربری شهری

 

اولویت‌بندی بهترین گزینه برای هر کاربری

نتایج حاصل از روش TOPSIS برای کاربری‌های کشاورزی، صنعتی و شهری در جدول 9 آورده شده است. در این جدول هرچه وزن گزینه بیشتر باشد، نشان از برتری آن گزینه برای توسعة کاربری مدنظر دارد؛ همچنین جمع وزن تمام گزینه‌های هر کاربری برابر با یک است.

براساس مطالعات پیشین مناطق کشاورزی، شهری و صنعتی در بازة زمانی 30ساله (1985 تا 2015 میلادی) در شهرستان مبارکه توسعة حدوداً یک درصدی داشته‌اند (ولی و همکاران، 1398: 82). توسعة یک درصدی در این شهرستان حدوداً برابر با 1100 هکتار برای هر کاربری به‌طور جداگانه است. این مطالعه به دلیل هزینه‌های زیاد حاصل از جابه‌جایی یا تغییر کاربری به هیچ‌وجه توصیه نمی‌کند که کاربری‌های موجود دستخوش تغییرات شوند؛ اما کاملاً بر این نکته تاًکید می‌کند که اگر قرار است در سال‌های آتی پیشرفت و توسعه‌ای در هر کدام از کاربری‌های کشاورزی، شهری و صنعتی در سطح شهرستان مبارکه حاصل شود، بهتر است در لکه‌های پیشنهادی باشد که در شکل 5 مشخص شده‌اند. برای انتخاب و رتبه‌بندی این لکه‌ها پنج زیرمعیار مهم در نظر گرفته شده است: نزدیکی به منابع آب، اندازة لکه‌ها براساس کیلومترمربع، یکپارچگی لکه‌ها، معیار دوری از مناطق مهم زیستی و لایة دسترسی به خطوط ارتباطی.

جدول 9. اولویت‌بندی لکه‌های کاربری‌های کشاورزی، صنعتی و شهری (نویسندگان، 1400)

Table 9. Prioritization of agricultural, industrial and urban landuse patches (Authors, 2021)

نوع کاربری

وزن گزینه‌ها در اولویت‌بندی بدون توجه به آلودگی هوا

وزن گزینه‌ها دراولویت‌بندی با توجه به آلودگی هوا

کشاورزی

گزینة اول 42/0 و گزینة دوم 58/0

گزینة اول 23/0، گزینة دوم 42/0 و گزینة سوم 35/0

صنعتی

گزینة اول 37/0 و گزینة دوم 63/0

گزینة اول 24/0، گزینة دوم 19/0، گزینة سوم 43/0 و گزینة چهارم 14/0

شهری

گزینة اول 18/0، گزینة دوم 16/0، گزینة سوم 33/0 و گزینة چهارم 33/0

گزینة اول 05/0، گزینة دوم 21/0، گزینة سوم 1/0، گزینة چهارم 1/0، گزینة پنجم 27/0، گزینة ششم 09/0، گزینة هفتم 07/0 و گزینة هشتم 11/0

 

 

شکل 5. نقشة اولویت‌بندی گزینه‌های الف. کشاورزی بدون توجه به آلودگی هوا، ب. صنعتی بدون توجه به آلودگی هوا، ج. شهری بدون توجه به آلودگی هوا؛ د. کشاورزی با توجه به آلودگی هوا، ذ. صنعتی با توجه به آلودگی هوا، ل. شهری با توجه به آلودگی هوا (نویسندگان، 1400)

Figure 5. Prioritization map of options "(A) agriculture without air pollution, (B) industrial without air pollution, (C) urban without air pollution, (D) agriculture with air pollution, (E) industrial with air pollution, (L) Urban with air pollution" (Authors, 2021)

 

نتیجه‌گیری

براساس نتایج پژوهش حاضر، به‌منظور ارزیابی توان کاربری‌های کشاورزی، صنعتی و شهری علاوه بر عوامل معمول، بهتر است مؤلفه‌های آلودگی هوا ازجمله PM10 و NOXنیز در نظر گرفته شوند. معیار آلودگی هوا از یک‌سو نقش مؤثری در چیدمان بهینة کاربری‌ها دارد و از سوی دیگر ساختار و پیکربندی لکه‌های توسعه را دستخوش تغییرات گسترده می‌کند. با توجه به موقعیت مکانی شهرستان مبارکه و در نظر گرفتن سه کاربری اصلی این شهرستان (کشاورزی، شهری و صنعتی) و تعارضات ناشی از آلودگی هوای منطقه به دلیل وجود صنایع فولاد و رشد جمعیت، بهتر است برای طرح‌های آمایشی این‌گونه مناطق مؤلفه‌های آلودگی هوا نیز با وزن زیاد دخیل شوند. خلاصه آنکه بهبودهای بیان‌شده در این پژوهش ارتباطی به زمان یا مکان معینی ندارد و قابلیت استفاده در هر منطقه‌ای از زمین را دارد.

با توجه به ارزیابی توان انواع کاربری‌ها و برنامه‌ریزی کاربری اراضی در مناطق مختلف ایران (مخدوم، 1378؛ شفیعی‌زاده، 1398؛ محمودزاده و همکاران، 1398) و دیگر کشورها (Kuo et al., 2013; Arefiev et al., 2015; Khavarian-garmsir and Rezaei, 2015; Romano et al., 2015; El Baroudy, 2016; Memarbashi et al., 2017; Sarwar and Maqbool, 2019) به نظر می‌رسد این پژوهش، یکی از پژوهش‌های پیشگام در تلفیق معیار آلودگی برای برنامه‌ریزی کاربری اراضی و مکان‌یابی کاربری‌های مختلف است. مطالب بیان‌شده نشان می‌دهد به‌منظور دستیابی به توسعة پایدار و درخور بهتر است همراه با استفاده از معیارهای اکولوژیک، اقتصادی‌اجتماعی و فیزیکی پایدار در یک منطقه، از مؤلفه‌های فیزیکی پویا مانند آلودگی هوا نیز استفاده شود تا نتایج قابل قبول‌تر با کمترین خسارت به محیط‌زیست به دست آید.


[1]. Fuzzy Logic

[2]. Geographic Information System (GIS)

[3]. Arefiev et al.

[4]. Weighted Linear Combination (WLC)

[5]. Boolean Logic

[6]. Multi Objective Land Allocation (MOLA)

[7]. Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution (TOPSIS)

[8]. Hwang and Yoon

[9]. Analytic Hirarchy Process (AHP)

[10]. Consistency Ratio

[11]. Multi Criteria Evaluation (MCE)

[12]. Ordered Weighted Average (OWA)

References

منابع
اسماعیل‌زاده، محمد، بذرافشان، ادریس، نصرآبادی، مهناز، (1392). مدل‌سازی انتشار گازهای SO2وNOX خروجی از دودکش نیروگاه گازی توس مشهد، مجلة سلامت و محیط، دورة 6، شمارة 1، 77-90.
بهنام مرشدی، حسن، فرجی سبکبار، حسنعلی، رضوانی، محمدرضا، محمدیان، زهرا، (1395). برنامه‌ریزی فضایی خدمات گردشگری؛ مطالعة موردی: استان فارس، مجلة پژوهش‌های جغرافیای انسانی، دورة 48، شمارة 2، 277-295.
دانشگاه صنعتی اصفهان، دانشکدة منابع طبیعی، (1391). آمایش سرزمین و سند راهبردی توسعة استان اصفهان با عنوان گزارش ارزیابی توان محیطی سرزمین، اصفهان، 201 صفحه.
رحیمی، هادی، سلمان ماهینی، عبدالرسول، کامیاب، حمیدرضا، (1398). مقایسة روش فرایند تحلیل شبکه‌ای (ANP) و فرایند تحلیل سلسله‌مراتبی (AHP) در آمایش سرزمین به روش اختصاص چندهدفة زمین (MOLA)، نشریة سنجش از دور و سامانة اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، دورة 10، شمارة 2، 48-62.
رومیانی، احمد، شایان، حمید، سجاحی قیداری، حمدالله، رضوانی، محمدرضا، (1398). تحلیل تطبیقی برنامه‌ریزی فضایی توسعة مقصدهای گردشگری روستایی در کشورهای ایران، پرتغال، صربستان و ترکیه، فصلنامة علمی مطالعات مدیریت گردشگری، دورة 14، شمارة 48، 117-148.
سالمی، مهدی، سیاحی، زهرا، جوزی، سید علی، (1398). ارزیابی توان منطقة حفاظت‌شدة میش داغ برای کاربری گردشگری با روش‌های ANP، AHP، PROMETTEE در محیط GIS، محیط‌زیست و توسعه، دورة 10، شمارة 19، 35-46.
سلمان ماهینی، عبدالرسول، کامیاب، حمیدرضا، (1390). سنجش از دور سامانه‌های اطلاعات جغرافیایی کاربردی با نرم‌افزار ایدریسی، چاپ دوم، تهران، انتشارات مهر مهدیس، 596 صفحه.
شفیعی‌زاده، محمد، (1398). برنامه‌ریزی سیمای سرزمین در منطقة ساحلی مکران، رسالة دکتری آمایش و محیط زیست، استادان راهنما: مرادی، حسین، فاخران، سیما، دانشگاه صنعتی اصفهان، دانشکدة منابع طبیعی.
عرفان‌منش، مجید، افیونی، مجید، (1385). آلودگی محیط‌زیست (آب، خاک و هوا)، چاپ چهارم، اصفهان، انتشارات ارکان دانش، 318 صفحه.
فتحی، محسن، (1395). مکان‌یابی شهرک صنعتی شهرستان سلسله در استان لرستان با استفاده از روش‌های  MCEو الگوریتم تکاملی، پایان‌نامة کارشناسی ارشد، استادان راهنما: سفیانیان، علیرضا، پورمنافی، سعید، دانشگاه صنعتی اصفهان، دانشکدة منابع طبیعی.
محمد شاعری، علی، رحمتی، علیرضا، (1391). قانون، مقررات، ضوابط و استانداردهای محیط‌زیست انسانی، چاپ اول، تهران، انتشارات حک، 332 صفحه.
محمودزاده، حسن، پناهی، سودابه، هریسچیان، مهدی، (1398). کاربرد روش چندهدفة تخصیص زمین با رویکرد آمایش سرزمین؛ مطالعة موردی: شهرستان همدان، نشریة تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، دورة 19، شمارة 52، 211-234.
مخدوم، مجید، (1378). شالودة آمایش سرزمین، چاپ سوم، تهران، انتشارات دانشگاه تهران، 289 صفحه.
ولی، عباسعلی، موسوی، سید حجت، عباسی، هاجر، (1398). تحلیل و ارزیابی روند تغییرات کاربری اراضی مبارکه در راستای تحقق توسعۀ پایدار، جغرافیای اجتماعی شهری، دورة 6، شمارة 2، 73-86.
Ajtai, N., Stefanie, H., Botezan, C., Ozunu, A., Radovici, A., Dumitrache, R., Iriza-Burcă, A., Diamandi, A., Hirtl, M., (2020). Support tools for land use policies based on high resolution regional air quality modelling, Land Use Policy, Volume 95, Pp 1-13.‌
Arefiev, N., Terleev, V., Badenko, V., (2015). GIS-based fuzzy method for urban planning,Procedia Engineering, Volume 117, Issue 1, Pp 39-44.
Bartkowski, B., Beckmann, M., Drechsler, M., Kaim, A., Liebelt, V., Müller, B., Witing, F., Strauch, M., (2020). Aligning agent-based modelling with multi-objective land-use allocation: Identification of policy gaps and feasible pathways to biophysically optimal landscapes, Frontiers in Environmental Science, Vol ume 8, Issue 103, Pp 1-15.
Chatterjee, P., Stević, Ž., (2019). A two-phase fuzzy AHP-fuzzy TOPSIS model for supplier evaluation in manufacturing environment, Operational Research in Engineering Sciences Theory and Applications, Volume 2, Issue 1, Pp 72-90.
Dağdeviren, M., Yavuz, S., Kılınç, N., (2009). Weapon selection using the AHP and TOPSIS methods under fuzzy environment, Expert systems with applications, Volume 36, Issue 4, Pp 8143-8151.‌
Emovon, I., Oghenenyerovwho, S., (2020). Application of MCDM method in material selection for optimal design: A review, Results in Materials, Volume 7, Pp 1-21.
El Baroudy, A.A., (2016). Mapping and evaluating land suitability using a GIS-based model, Catena, Volume 140, Pp 96-140.
Halim, N.D.A., Latif, M.T., Mohamed, A.F., Maulud, K.N.A., Idrus, S., Azhari, A., Othman, M., Sofwan, N.M., (2020). Spatial assessment of land use impact on air quality in mega urban regions, Malaysia, Sustainable Cities and Society, Volume 63, Pp 1-13.‌
Han, L., Zhao, J., Gao, Y., Gu, Z., Xin, K., Zhang, J., (2020). Spatial distribution characteristics of PM2.5 and PM10 in Xi’an City predicted by land use regression models, Sustainable Cities and Society, Volume 61, Pp 1-16.‌
Hwang, C.L., Yoon, K., (1981). Methods for multiple attribute decision making.Berlin: Springer.
Khavarian-Garmsir, A.R., Rezaei, M.R., (2015). Selection of appropriate locations for industrial areas using GIS-fuzzy methods. A case study of Yazd Township, Iran, Journal of Settlements and Spatial Planning, Volume 6, Issue 1, Pp 19-25.
Kleemann, J., Inkoom, J., Thiel, M., Shankar, S., Lautenbach, S., Furst, C., (2017). Peri-urban land use pattern and its relation to land use planning in Ghana, West Africa, Landscape and Urban Planning, Volume 165, Pp 280-294.
Kuo, Y.C., Lu, S.T., Tzeng, G.H., Lin, Y.C., Huang, Y.S., (2013). Using fuzzy integral approach to enhance site selection assessment a case study of the optoelectronics industry, Procedia Computer Science, Volume 17, Pp 306-313.
Liu, R., Zhang, K., Zhang, Z., Borthwick, A.G., (2014). Land-use suitability analysis for urban development in Beijing, Journal of environmental management, Volume 145, Pp 170-179.‌
Lu, D., Xu, J., Yue, W., Mao, W., Yang, D., Wang, J., (2020). Response of PM2.5 pollution to land use in China, Journal of Cleaner Production, Volume 244, 1-25.‌
Memarbashi, E., Azadi, H., Barati, A.A., Mohajeri, F., Passel, S.V., Witlox, F., (2017). Land-use suitability in Northeast Iran: application of AHP-GIS hybrid model, ISPRS International Journal of Geo-Information, Volume 6, Issue 12, Pp 1-15.‌
Romano, G., Dal Sasso, P., Liuzzi, G. T., Gentile, F., (2015). Multi-criteria decision analysis for land suitability mapping in a rural area of Southern Italy, Land Use Policy, Volume 48, Pp 131-143.
Sarwar, M.T., Maqbool, A., (2019). Causes and control measures of urban air pollution in China, Environment & Ecosystem Science (EES), Volume 3, Issue 1, Pp 35-36.‌
Shi, Y., Bilal, M., Ho, H.C., Omar, A., (2020). Urbanization and regional air pollution across South Asian developing countries–A nationwide land use regression for ambient PM2.5 assessment in Pakistan, Environmental Pollution, Volume 266, Pp 1-33.‌
 
 

Files

History

  • Receive Date: 07 January 2021
  • Revise Date: 10 May 2021
  • Accept Date: 19 May 2021

Share

How to cite

Statistics