Geri Dön

GIS and best-worst method integration for wastewater treatment plant site selection

Atıksu arıtma tesisi yer seçimi için CBS ve en iyi-en kötü yöntem entegrasyonu

PDF İndir

  1. Tez No: 885250
  2. Yazar: ELİF ÇELİKEL
  3. Danışmanlar: PROF. DR. TURAN ERDEN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Coğrafya, Jeodezi ve Fotogrametri, Geography, Geodesy and Photogrammetry
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Bilişim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Bilişim Uygulamaları Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 133

Özet

Günümüzün gelişen dünyasında su kıtlığı, sürdürülebilir kalkınmanın temelleri için bir zorluk teşkil etmektedir. Bu kapsamda Atıksu arıtma tesisleri (AAT) için stratejik yer seçimi, çözümün vazgeçilmez bir bileşeni olarak ortaya çıkmıştır. Bu önemli konu, çevre bilimi, coğrafya ve sürdürülebilir kalkınma unsurlarını yenilikçi bir şekilde birleştiren kapsamlı bir çalışma gerektirmektedir ve buu çalışma ile birlikte arıtılmış atık suyun tarımsal uygulamalarda kullanılmasına öncülük edilmesi ve böylece artan temiz su kaynakları ihtiyacı ile tarımsal üretimin arasında sürdürülebilir bir köprü kurulması amaçlanmaktadır. Araştırmamızın özünde, AAT'ler için en uygun ve çevreye zarar vermeyen yerleri belirleme ve tayin etme gibi temel bir misyon yatmaktadır. Bu misyon beraberinde titiz bir planlama, kapsamlı analiz ve yenilikçi düşünce gerektirmektedir. Metodolojimizde ekolojik bütünlüğün korunması ile tarımsal verimliliğin artırılması arasında bir denge kurmaya çalışan yeni bir yaklaşım benimsedik. Bu denge sadece teorik bir yapı değil, aynı zamanda AAT'lerin yerlerinin mantıklı bir şekilde seçilmesiyle çevreye verilen potansiyel zararın en aza indirilmesini sağlamayı amaçlayan pragmatik bir hedeftir. Bu doğrultuda atık suyun etkili bir şekilde arıtılması ve geri dönüştürülmesi beraberinde tarımsal faaliyetlere olan katkıyı da en üst düzeye çıkaracaktır. Bu hassas dengenin sağlanması, su kıtlığı ve tarımsal sürdürülebilirlik için bir çözümler arayışında vazgeçilmezler arasındadır ve AAT'lerden elde edilen faydaların çevreye zarar vermemesini, dolayısıyla sürdürülebilir kalkınma ilkesinin somutlaştırılmasını sağlamaktadır. AAT'ler için uygun sahaların seçiminde yer alan karmaşık kriterler dizisini etkili bir şekilde yönlendirmek için Coğrafi Bilgi Sistemlerinin gücünden yararlandık. CBS, mekansal veri analizinin kapsamını dönüştüren sofistike bir teknolojik araçtır. Kullanıcılara, ham verilerde hemen görülemeyebilecek kalıpları, ilişkileri ve eğilimleri ortaya çıkaracak şekilde mekansal verileri manipüle etme, analiz etme ve görselleştirme becerisi kazandırır. Coğrafi Bilgi Sistemleri ile farklı veri setlerini kapsamlı ve dinamik bir platforma entegre ederek daha derin bir analitik kavrayış sağlanabilmekte ve böylece daha bilinçli karar alma süreçlerine olanak tanınabilmektedir. Çevre bilimlerinden şehir planlama ve kamu sağlığına kadar çeşitli alanlarda uygulanması, mekansal problem çözme aracı olarak çok yönlülüğünün ve sağlamlığının bir kanıtıdır. Sadece bir haritalama aracı değil, aynı zamanda karmaşık mekansal sorguları ele alabilen, karmaşık hesaplamalar yapabilen ve anlayışlı görselleştirmeler üretebilen güçlü bir analitik makinedir. Su kaynakları yönetimi ve atık su arıtma tesisleri için yer seçimi bağlamında CBS, temel mekansal perspektifi sağlar, kalıpları vurgular ve bu gelişmiş teknolojinin yardımı olmadan kolayca görülemeyecek çözümler sunar. Dolayısıyla, Coğrafi Bilgi Sistemlerinin bu çalışmadaki önemi yadsınamaz. CBS ile birlikte, Best-Worst Method (En İyi-En Kötü Yöntemi) olarak bilinen ve nispeten yeni ortaya çıkmış bir çok kriterli karar verme aracını kullandık. Bu metodoloji, ÇKKV'de sıklıkla gerekli olan kapsamlı ikili karşılaştırmaları azaltma, böylece karar verme sürecini kolaylaştırma ve karşılaştırmaların güvenilirliğini artırma becerisiyle öne çıkmaktadır. BWM, en iyi ve en kötü kriterlerin belirlenmesiyle başlar ve bu kriterler daha sonra göreceli önemlerini belirlemek için diğer kriterlerle karşılaştırılır. Bir dizi ikili karşılaştırma yoluyla, yöntem her kriter için bir dizi ağırlık oluşturur. Bu süreç geleneksel ÇKKV yöntemlerine göre hem daha hızlı hem de daha sezgiseldir, çünkü öncelikle en önemli ve en önemsiz kriterlere odaklanarak karar verme sürecini daha verimli hale getirir. Kriterlerin ağırlıklandırılması BWM'nin özellikle önemli bir yönüdür ve bu yöntem her bir kritere ağırlık atayarak, karar verme sürecinde en önemli faktörlerin önceliklendirilmesine yardımcı olmaktadır. BWM, atıksu arıtma tesisleri için en uygun ve sürdürülebilir konumların belirlenmesinde en kritik kriterlere öncelik vermemizi sağladığından, methodun bu yönü bizim çalışmamızda özellikle önem arz etmektedir. Best Worst Method'u dahil ederek karar verme sürecimizin verimliliğini ve güvenilirliğini arttırarak, daha kesin ve doğru sonuçlar elde etmekteyiz. Bununla beraber CBS ve BWM'yi çalışmalarımıza entegre etmenin dönüştürücü gücü, bu yenilikçi metodolojilerin su kıtlığı ve tarımsal sürdürülebilirlik gibi acil zorlukları ele alma potansiyelinin altını çizmektedir. Bu çalışma kapsamında yer seçimi için; eğim, yükseklik, yol ağına uzaklık, arazi kullanımı, su kaynaklarına uzaklık, yerleşim alanlarına uzaklık ve toprak tipi olmak üzere yedi kriter temel alınarak bir değerlendirme yapılmıştır. Değerlendirme sürecinde en yüksek doğruluğu sağlamak için, bu kriterlerin her birine uygun ağırlıkları atamak üzere uzman görüşüne aktif olarak başvurulmuştur. Bu, çok ölçütlü karar vermede yaygın olarak tanınan ve bilimsel olarak sağlam bir yaklaşım olan En İyi En Kötü Yönteminin yapılandırılmış çerçevesi içinde yapılmıştır. Dikkatli bir analiz ve karşılaştırma sonucunda, su kaynaklarına olan mesafenin en önemli kriter olarak öne çıktığı ve en yüksek ağırlığı taşıdığı görülmüştür. Hemen ardından gelen yerleşim yerlerine uzaklık kriteri ise ikincil ancak yer seçimi sürecinde önemli bir faktör olarak ortaya çıkmıştır. Öte yandan, arazi kullanımıyla ilgili kriterin diğer kriterlere kıyasla en az ağırlığa sahip olduğu tespit edilmiştir. Düşük önemine rağmen, yine de yer seçimi için kapsamlı değerlendirme sürecinin ayrılmaz bir parçasını oluşturmuştur. Çalışmanın odak noktası ise Türkiye'nin tarımsal faaliyetlerine önemli katkısı nedeniyle büyük önem taşıyan ama sınırlı su kaynaklarıyla tam bir zıtlık oluşturan Konya Kapalı Havzası'dır. Konya Kapalı Havzası'nın kendine has özellikleri ve karşılaştığı zorluklar, bu bölgeyi araştırmamızı yürütmek için en uygun yer haline getirmektedir. Bu bölge, sadece araştırmamızı gerçek dünya bağlamında incelememize değil, aynı zamanda tarımsal açıdan yoğun bir bölgede kıt su kaynaklarını yönetmenin getirdiği karmaşıklıkları daha derinlemesine incelememize de olanak tanımaktadır. Bu çalışmadan elde edilen bilgiler, Konya Kapalı Havzası sınırları içinde hem yeni tesislerin kurulması hem de mevcut atık su arıtma tesisi (AAT) konumlarının değerlendirilmesi söz konusu olduğunda faydalı olacaktır. Bu hususları inceleyerek, su yönetimi ile ilgili daha iyi karar alma süreçlerini kolaylaştırmayı ve böylece bölgede daha sürdürülebilir uygulamalara katkıda bulunmayı amaçladık. Bu araştırma, Konya Kapalı Havzası'nın ötesinde benzer zorluklarla karşılaşan diğer bölgelerdeki politika oluşturma süreçlerini de etkileyebilmektedir. Yapılan uygunluk analizinin sonuçları ise Konya Kapalı Havzası'nın atıksu arıtma tesisi (AAT) inşaatı için, alanın %27,9'unun uygun olmadığını, %42,5'inin orta derecede uygun olduğunu ve %19,5'inin yüksek derecede uygun olduğunu ortaya koymaktadır. Uygun olmayan alanlar öncelikle Tuz Gölü ve Beyşehir Gölü çevresinde yoğunlaşmaktadır. Analiz sonuçları ayrıca alanda mevcut olan 24 atıksu arıtma tesisinden sadece üçünün son derece uygun alanlarda, onunun ise uygun olmayan alanlarda inşa edildiğini göstermektedir. Gelecekteki yer seçimi, potansiyel sulama kullanımı için tarım arazilerine yakınlığı göz önünde bulundurarak yüksek veya orta uygunluktaki alanlara odaklanmalı ve kirlenmeyi önlemek için etkili arıtma sağlamalıdır. Bu çalışma sayesinde, atık su arıtma tesislerinin verimli bir şekilde kurulması, işletilmesi ve değerlendirilmesi için sağlam ve kapsamlı bir yol haritasından daha fazlasını sunmayı başardık. Çalışmamız, modern çevre yönetimi uygulamalarında Coğrafi Bilgi Sistemi (CBS) ve En İyi-En Kötü Yöntemi entegrasyonunun dönüştürücü potansiyelini ve geniş kapsamlı etkilerini vurgulayarak gelecekteki girişimler için bir plan görevi görmektedir. Bu entegrasyon, günümüzde karşılaştığımız en acil ve önemli çevresel zorluklardan bazılarının ele alınmasında inovasyonun ve en son teknolojinin gücünün bir kanıtıdır. CBS ve BWM'yi bir araya getirerek süreçleri kolaylaştırabilir, doğruluğu artırabilir ve nihayetinde atık su yönetiminin etkinliğini artırabiliriz. Bunu yaparken, su kıtlığı gibi sorunların artık yaklaşan bir tehdit olmaktan çıkıp tarihe karıştığı daha sürdürülebilir bir geleceğe doğru yol gösterici bir ışık sağlıyor. Suyun bol ve herkes için erişilebilir olduğu bu gelecek vizyonu, elimizin altında olduğuna inandığımız ve bu çalışmanın bizi ulaşmaya bir adım daha yaklaştırdığı bir hedeftir.

Özet (Çeviri)

In today's evolving world, water scarcity poses a profound challenge to the underpinnings of sustainable existence and development. The strategic selection of locations for wastewater treatment plants (WWTPs) has surfaced as an indispensable component of the solution. This salient issue demands a comprehensive study that innovatively combines elements of environmental science, geography, and sustainable development. This study aims to pioneer the application of treated wastewater in agricultural practices, thereby offering a sustainable bridge between the escalating need for clean water resources and the relentless demands of agricultural production. At the core of our research lies a fundamental mission to identify and designate the most suitable and environmentally benign locations for WWTPs. Such a mission requires meticulous planning, comprehensive analysis, and innovative thinking. We have adopted a novel approach in our methodology that strives to strike a balance between maintaining ecological integrity and fostering agricultural productivity. This balance is not merely a theoretical construct, but a pragmatic goal aimed at ensuring that potential harm to the environment is minimized by the judicious selection of locations for the WWTPs. Simultaneously, their contribution to agricultural activities is maximized through the effective treatment and recycling of wastewater. This balance is indispensable in the relentless pursuit of sustainable solutions for water scarcity and agricultural sustainability. It ensures that the benefits derived from the WWTPs do not come at the expense of the environment, hence embodying the principle of sustainable development. In order to effectively navigate the intricate array of criteria involved in the selection of suitable sites for WWTPs, we leverage the power of Geographic Information Systems. Geographic Information Systems, commonly referred to as GIS, is a sophisticated technological tool that has transformed the scope of spatial data analysis. It empowers users with the ability to manipulate, analyze, and visualize spatial data in ways that reveal patterns, relationships, and trends that might not be immediately apparent in the raw data. By integrating diverse data sets into a comprehensive, dynamic platform, GIS facilitates a greater depth of analytical insight, thereby enabling more informed decision-making processes. Its application in a variety of fields, ranging from environmental sciences to urban planning and public health, is a testament to its versatility and robustness as a tool for spatial problem-solving. It is not just a mapping tool, but a powerful analytical machine that can handle complex spatial queries, perform intricate computations, and generate insightful visualizations. In the context of water resource management and site selection for wastewater treatment plants, GIS provides the essential spatial perspective, highlighting patterns, and offering solutions that may not have been readily apparent without the assistance of this advanced technology. Thus, the importance of Geographic Information Systems in this study cannot be overstated. Alonge with GIS, we employ a novel multi-criteria decision-making (MCDM) tool known as the Best-Worst Method (BWM). This methodology stands out for its ability to reduce the extensive pairwise comparisons often required in MCDM, thereby streamlining the decision-making process, and enhancing the reliability of comparisons. The BWM begins by identifying the best and worst criteria, which are then compared with other criteria to determine their relative importance. Through a series of pairwise comparisons, the method generates a set of weights for each criterion. This process is not only faster but also more intuitive than conventional MCDM methods, as it focuses on the most and least important criteria first, making the decision-making process more efficient. The weighting of criteria is a particularly important aspect of BWM. By assigning weights to each criterion, the method helps to prioritize and focus on the most important factors in the decision-making process. This aspect of BWM is particularly crucial in our work, as it enables us to assign priority to the most critical criteria in determining the most suitable and sustainable locations for wastewater treatment plants. By incorporating the Best-Worst Method, we are able to increase the efficiency and reliability of our decision-making process, leading to more precise and accurate outcomes. The transformative power of integrating GIS and BWM in our work underscores the potential of these innovative methodologies in addressing the pressing challenges of water scarcity and agricultural sustainability. Within the scope of this comprehensive study, an evaluation for site selection was conducted based on seven criteria: slope, elevation, distance from road network, land use, distance from water resources, distance from settlement areas, and soil type. To ensure the utmost accuracy in the evaluation process, the expert opinion was actively sought to assign appropriate weights to each of these criteria. This was done within the structured framework of the Best Worst Method, a widely recognized and scientifically sound approach to multicriteria decision making. Upon careful analysis and comparison, it was discovered that the distance to water resources stood out as the most important criterion, carrying the highest weight. Following closely was the criterion related to the distance from settlements, which emerged as a secondary yet significantly important factor in the site selection process. On the other hand, the criterion related to land use was ascertained to carry the least weight when compared to the other criteria. Despite its lower importance, it still formed an integral part of the comprehensive evaluation process for site selection. The focus of this study is the Konya Closed Basin, a region of substantial importance due to its considerable contribution to Turkey's agricultural activity, which stands in stark contrast to its limited water resources. The Konya Closed Basin's distinctive characteristics, coupled with the challenges it presents, render it an optimal locale for conducting our research. This region not only allows us to examine our theoretical constructs in a tangible, real-world context, but also to delve deeper into the complexities that come with managing scarce water resources in an agriculturally intensive area.The insights gleaned from this study will be useful when it comes to both the establishment of new facilities and the evaluation of existing wastewater treatment plant (WWTP) locations within the confines of the Konya Closed Basin. By scrutinizing these aspects, we aim to facilitate better decision-making processes related to water management, and thus contribute to more sustainable practices in the region. This research could very well echo beyond the Konya Closed Basin and potentially influence policymaking in other regions facing similar challenges. As a result, the suitability analysis of the Konya Closed Basin for wastewater treatment plant (WWTP) construction reveals that 27.9% of the area is unsuitable, while 42.5% is moderately suitable and 19.5% highly suitable. The unsuitable areas are primarily concentrated around Tuz Lake and Beyşehir Lake. The analysis also shows that of the 24 existing WWTPs, only three are in highly suitable areas, while ten are in unsuitable areas. Future site selection should focus on high or moderate suitability areas, considering proximity to agricultural lands for potential irrigation use, while ensuring effective treatment to avoid contamination. Through this pioneering study, we have managed to provide more than just a robust and comprehensive roadmap for the efficient establishment, operation, and assessment of wastewater treatment plants. Our work serves as a blueprint for future initiatives, highlighting the transformative potential and far-reaching implications of integrating Geographic Information System (GIS) and Best-Worst Method (BWM) in modern environmental management practices. This integration stands as a testament to the power of innovation and cutting-edge technology in addressing some of the most pressing and significant environmental challenges we face today. By incorporating GIS and BWM, we are able to streamline processes, improve accuracy, and ultimately, enhance the effectiveness of wastewater management. In doing so, it provides a guiding light towards a more sustainable future where issues like water scarcity are no longer a looming threat but are instead relegated to the annals of history. This vision of the future, one where water is abundant and accessible to all, is a goal we believe is within our grasp, and one that this study brings us one step closer to achieving.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    692535

    Bir kentsel ulaşım biçimi olarak hafif raylı sistemler ve CBS destekli olarak güzergâh tayini

    A light rail transit as a urban transportation system and corridor identification by geographic information system

    ÖMER MURAT URHAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    UlaşımGebze Teknik Üniversitesi

    Şehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ TAYFUN SALİHOĞLU

  2. Tez No

    768748

    GIS-based multi-criteria decision analysis for optimal urban emergency facility planning

    Kentsel optimal acil durum tesis planlaması için CBS tabanlı çok kriterli karar analizi

    PENJANI HOPKINS NYIMBILI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Coğrafyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Geomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. TURAN ERDEN

  3. Tez No

    783568

    Coğrafi bilgi sistemleri (CBS) ve en iyi-en kötü yöntemi ile Beykoz ilçesi için kentsel dayanıklılık modeli oluşturulması

    Creating an urban resilience model for Beykoz district by using geographic information systems (GIS) and best worst method (BWM)

    MUHAMMET ÇAKIR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik Üniversitesi

    Geomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. TURAN ERDEN

  4. Tez No

    755244

    Optimal site selection of wind power plants using geographic information systems and best worst method: A case study in İzmir

    Coğrafi bilgi sistemleri ve en iyi-en kötü yöntemi kullanılarak rüzgar enerjisi santralleri için optimal yer seçimi: İzmir örneği

    ABDULLAH DORUK GÖKKAYA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik Üniversitesi

    Geomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. TURAN ERDEN

  5. Tez No

    886691

    Analitik hiyerarşi prosesi ve en iyi-en kötü yöntemi kullanılarak güneş enerjisi santralleri için uygun yer seçimi: Antalya ili örneği

    Selection of suitable locations for solar power plants using analytical hierarchy process and best-worst method: The case of Antalya province

    KÜBRA DINGIRDAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    CoğrafyaYıldız Teknik Üniversitesi

    Harita Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET ALKAN

Geri Dön