Applying the Analytical Hierarchy Process (AHP) into the effects assessment of river training works

• Autorzy: Hachoł J. , Hämmerling M. , Bondar-Nowakowska E.

Identyfikatory

DOI

10.1515/jwld-2017-0069

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie metody AHP (Analytical Hierarchy Process) do oceny skutków regulacji rzek

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the following study was to compare a few methods of river regulations and indicate the one which fully meets technical regulative standard and concurrently ensures protection of the watercourse ecosystem. According to the sustainable development rules it is of the most importance in every human activity to compromise between developmental and environmental needs of current and future generations. Therefore, both technical criteria related to flood safety and environmental ones were taken into consideration in the analysis. Field study was conducted in vegetation stage between 2008 and 2014 in small and medium lowland watercourses in Lower Silesia. The research comprised of measurements and descriptions of selected technical and environmental elements of a complex system of the watercourse river bed. Basing on obtained results a multicriterial assessment of the effects of the works was conducted. In order to assess the results an Analytic Hierarchy Process (AHP) was used in the study. It facilitated the creation of linear ranking of river beds and indicate the most optimal solution in terms of sustainable development. Such methods have not been applied in solving problems connected with river regulation. That’s why this study aims also at checking the utility of this method in decision making in both planning and regulation works realization. Results of the study indicate high usefulness of AHP method in the decision-making process.

PL

Celem pracy było porównanie kilku metod regulacji rzek oraz wskazanie tej, która w maksymalnym stopniu spełnia wymagania techniczne regulacji i równocześnie zapewnia ochronę ekosystemu koryta cieku. Zgodnie z zasadami zrównoważonego rozwoju w każdej działalności człowieka bardzo ważne jest znalezienie kompromisu między rozwojowymi i środowiskowymi potrzebami obecnych i przyszłych pokoleń. Dlatego w analizie uwzględniono zarówno kryteria techniczne, związane z bezpieczeństwem powodziowym, jak i przyrodnicze. Badania terenowe wykonano w okresach wegetacyjnych w latach 2008–2014 w małych i średnich ciekach nizinnych na Dolnym Śląsku. Badania obejmowały pomiar i opis wybranych technicznych i przyrodniczych elementów złożonego systemu koryta cieku. Na podstawie wyników badań dokonano wielokryterialnej oceny skutków robót. W tym celu zastosowano metodę analizy hierarchicznej problemu (Analytic Hierarchy Process, AHP). Umożliwiło to utworzenie liniowego rankingu koryt rzecznych oraz wskazanie najbardziej optymalnego rozwiązania w aspekcie zrównoważonego rozwoju. Metody tego typu nie były dotychczas stosowane w rozwiązywaniu problemów związanych z regulacją rzek. W związku z tym praca ma również na celu sprawdzenie przydatności tej metody do podejmowania decyzji na etapie planowania i realizacji robót regulacyjnych. Wyniki badań wskazały na dużą przydatność metody AHP w procesie decyzyjnym.

Słowa kluczowe

EN

analytic hierarchy process (AHP); multicriterial analysis; river training works; sustainable development

PL

analiza wielokryterialna; Analytic Hierarchy Process; regulacja rzek; rozwój zrównoważony

• Wydawca: Wydawnictwo ITP
• Czasopismo: Journal of Water and Land Development
• Rocznik: 2017
• Tom: no. 35
• Strony: 63--72
• Opis fizyczny: Bibliogr. 43 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Hachoł J.

• Wrocław University of Environmental and Life Sciences, Faculty of Environmental Engineering and Geodesy, Institute of Environmental Protection and Development, pl. Grunwaldzki 24, 50-363 Wrocław, Poland

autor

Hämmerling M.

• Poznań University of Life Sciences, Faculty of Land Reclamation and Environmental Engineering, Department of Hydraulic and Sanitary Engineering, Poznań, Poland

autor

Bondar-Nowakowska E.

• Wrocław University of Environmental and Life Sciences, Faculty of Environmental Engineering and Geodesy, Institute of Environmental Protection and Development, pl. Grunwaldzki 24, 50-363 Wrocław, Poland

Bibliografia

• ALCÁNTARA-AYALA I. 2002. Geomorphology, natural hazards, vulnerability and prevention of natural disasters in developing countries. Geomorphology. No. 47 p. 107–124.
• BOJARSKI A., JELEŃSKI J., JELONEK M., LITEWKA T., WYŻGA B., ZALEWSKI J. 2005. Zasady dobrej praktyki w utrzymaniu rzek i potoków górskich [Good practices in maintaining of mountain rivers and streams]. Warszawa. Ministerstwo Środowiska. ISBN 83-920309-2-3 pp. 143.
• BONDAR-NOWAKOWSKA E., HACHOŁ J. 2010. Zmiany w składzie gatunkowym naczyniowych roślin wodnych po konserwacji cieków [Changes by the aquatic plant species composition after the maintenance works on water courses]. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 10. Z. 3(31) p. 41–48.
• BYLAK A., KUKUŁA K., KUKUŁA E. 2009. Influence of regulation on ichthyofauna and benthos of the Różanka stream. Ecohydrology and Hydrobiology. No. 9 p. 211–223.
• CORTES R.M.V, VARANDAS S., HUGHES S.J., FERREIRA M.T. 2008. Combining habitat and biological characterization: Ecological validation of the river habitat survey. Limnetica. No. 27(1) p. 39–56.
• DOWNAROWICZ O., KRAUSE J., SIKORSKI M., STACHOWSKI W. 2000. Zastosowanie metody AHP do oceny i sterowania poziomem bezpieczeństwa złożonego obiektu technicznego. W: Wybrane metody ergonomii i nauki o eksploatacji [Application of AHP method for evaluation and safety control of a complex technical system. In: Selected methods of ergonomics and exploitation science]. Ed. O. Downarowicz. Gdańsk. Wydaw. PG p. 7–42.
• DUSZYŃSKI R. 2007. Ekologiczne techniki ochrony brzegów i rewitalizacji rzek [Ecological techniques of river bank protection and river revitalization]. Inżynieria Morska i Geotechnika. No. 6 p. 341–351.
• ERSKINE W.D. 1990. Hydrogeomorphic effects of river training works: the case of the Allyn River, NSW. Geographical Research. Vol. 28. Iss. 1 p. 62–76.
• GARBEY C., THIÉBAUT G., MULLER S. 2006. An experimental study of the plastic responses of Ranunculus peltatus Schrank to four environmental parameters. Hydrobiologia. No. 570 p. 41–46.
• GILVEAR D.J., WINTERBOTTOM S.J. 1992. Channel change and flood events since 1783 on the regulated river Tay, Scotland: Implications for flood hazard management. Regulated Rivers: Research & Management. Vol. 7. Iss. 3 p. 247–260.
• GRINBERGA L. 2010. Environmental factors influencing the species diversity of macrophytes in middle-sized streams in Latvia. Hydrobiologia. No. 656 p. 233–241.
• GRINBERGA L. 2011 Macrophyte species composition in streams of Latvia under different flow and substrate conditions. Estonian Journal of Ecology. Vol. 60. Iss. 3 p. 194–208.
• HACHOŁ J., BONDAR-NOWAKOWSKA E. 2016. Wielokryterialna ocena skutków regulacji rzek. W: Interdyscyplinarne zagadnienia w inżynierii i ochronie środowiska [Multi-criteria evaluation of the effects of river regulation. In: Interdisciplinary issues in engineering and environmental protection]. T. 8. Ed. B. Kaźmierczak, A. Kotowski, K. Piekarska. Wrocław. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej p. 108–119.
• JANAUER G.A., SCHMIDT-MUMM U., SCHMIDT B. 2010. Aquatic macrophytes and water current velocity in the Danube River. Ecological Engineering. No. 36 p. 1138–1145.
• JERMACZEK A., PAWLACZYK P., PRZYBYLSKA J. 2014. Ochrona i odtwarzanie naturalnego charakteru rzek i dolin rzecznych na przykładzie rzeki Stobrawy [Protection and restoration of the natural character of rivers and river valleys on the example of the Stobrawa River]. Opole. Wydaw. UM Województwa Opolskiego. ISBN 9788360455654 pp. 96.
• KARANIK M., WANDERER L., GOMEZ-RUIZ J.A., PELAEZ J.I. 2016. Reconstruction methods for AHP pairwise matrices: How reliable are they? Applied Mathematics and Computation. No. 279 p. 103–124.
• KOHLER A. 1978. Methoden der Kartierung von Flora und Vegetation von Süβwasserbiotopen [Methods of mapping the flora and vegetation of freshwater habitats]. Landschaft und Stadt. Vol. 10(2) p. 73–85.
• KOLENDO M., KOLENDO Ł. 2013. Model decyzyjny wielokryterialej metody hierarchii analitycznej (AHP) we wspomaganiu wyboru lokalizacji składowiska odpadów komunalnych (na przykładzie wybranej części powiatu białostockiego) [Analytic Hierarchy Process (AHP) decision model to support municipal landfill site selection (using as an example a selected part of district of Białystok)]. Ekonomia i Środowisko. No. 3 (46) p. 228–236.
• KOZIOŁ W., PIOTROWSKI Z., POMYKAŁA R., MACHNIAK Ł., BAIC I., WITKOWSKA-KITA B., LUTYŃSKI A., BLASCHKE W. 2011. Zastosowanie analitycznego procesu hierarchicznego (AHP) do wielokryterialnej oceny innowacyjności technologii zagospodarowania odpadów z górnictwa kamiennego [Application of Analytic Hierarchy Process (AHP) for multicriteria assessment of the technologies of waste from coal mining management innovation]. Rocznik Ochrona Środowiska. No. 13 p. 1619–1634.
• KÖHLER J., HACHOŁ J., HILT S. 2010. Regulation of submersed macrophyte biomass in a temperate lowland river: Interactions between shading by bank vegetation, epiphyton and water turbidity. Aquatic Botany. Vol. 92. Iss. 2 p. 129–136.
• LENAR-MATYAS A., WOLAK A. 2009. Budowle regulacyjne – ich wpływ na makrofaunę wodną [Regulatory structures – their influence on aquatic macrofauna]. Monografie Komitetu Inżynierii Środowiska Polskiej Akademii Nauk. No. 56 p. 251–260.
• LORENZ A.W., KORTE T., SUNDERMANN A., JANUSCHKE K., HAASE P. 2012. Macrophytes respond to reach-scale river restorations. Journal of Applied Ecology. No. 49 (1) p. 202–212.
• NEUHOLD C., STENZEL P., NACHTNEBEL H.P. 2009. Incorporating river morphological changes to flood risk assessment: uncertainties, methodology and application. Natural Hazards and Earth System Sciences. Vol. 9. Iss. 3 p. 789–799.
• O’HARE J.M., O’HARE M.T., GURNELL A.M., DUNBAR M.J., SCARLETT P.M., LAIZÉ C. 2011. Physical constraints on the distribution of macrophytes linked with flow and sediment dynamics in British rivers. River Research and Applications. No. 27 p. 671–683.
• PETERSEN R.C., GISLASON G.M. 1995. Rivers of the nordic countries. In: River and stream ecosystems. Ed. C.E. Cushing, K.W. Cummins, G.W. Minshall. Amsterdam. Elsevier p. 295–341.
• RADECKI-PAWLIK A., SKALSKI T. 2008. Bankfull discharge determination using the new Invertebrate Bankfull Assessment Method. Journal of Water and Land Development. No. 12 p. 145–153.
• RAMBAUD M., COMBROUX I., HAURY J., MORET J., MACHON N., ZAVODNA M., PAVOINE S. 2009. Relationships between channelization structures, environmental characteristics, and plant communities in four French streams in the Seine–Normandy catchment. Journal of the North American Benthological Society. Vol. 28. Iss. 3 p. 596–610.
• RIIS T., SUREN A.M., CLAUSEN B., SAND-JENSEN K. 2008. Vegetation and flow regime in lowland streams. Freshwater Biology. No. 53 p. 1531–1543.
• SAATY T.L. 1980. The analytic hierarchy process. New York. McGraw-Hill. ISBN 0-07-054371-2 pp. 296.
• SAATY T.L. 1990. How to make a decision: The analytic hierarchy process. European Journal of Operational Research. No. 48 p. 9–26.
• SCHAUMBURG J., SCHRANZ C., STELZER D., HOFMANN G., GUTOWSKI A., FOERSTER J. 2006. Instruction protocol for the ecological assessment of running waters for implementation of the EC Water Framework Directive: Macrophytes and phytobenthos. München. Bavarian Environment Agency. ISBN 3-937911-02-2 pp. 245.
• SIMONS J.H.E.J., BAKKER J.P., SCHROPP M.H.I., JANS L.H., KOK F.R., GRIFT R.E. 2001. Manmade secondary channels along the River Rhine (the Netherlands); results of post-project monitoring. Regulated Rivers-Research & Management. No. 17 p. 473–491.
• SOJDA A., WOLNY M. 2012. Zastosowanie metody AHP w ocenie projektów inwestycyjnych kopalni węgla kamiennego [AHP approach to evaluation of investment projects in hard coal mine]. Materiały konferencji „Innowacje w finansach i ubezpieczeniach. Metody matematyczne, ekonometryczne i komputerowe”. Konferencja im. dr. hab. prof. AE Piotra Chrzana”. Katowice. UE p. 212–222.
• SZOSZKIEWICZ K., ZGOŁA T., JUSIK S., HRYC-JUSIK B., DAWSON F.H., RAVEN P. 2008. Hydromorfologiczna ocena wód płynących. Podręcznik do badań terenowych według metody River Habitat Survey w warunkach Polski [Hydromorphological assessment of flowing waters. Field Survey Guidance Manual]. Poznań–Warrington. Wydaw. Naukowe Bogucki. ISBN 978-83-60247-87 pp. 125.
• TOCKNER K., SCHIEMER F., WARD J.V. 1998. Conservation by restoration: The management concept for a riverflood-plain system on the Danube River in Austria. Aquatic conservation: Marine and Freshwater Ecosystems. Vol. 8. Iss. 1 p. 71–86.
• TYMIŃSKI T. 2008. Charakterystyczne parametry do opisu gęstości roślin w korytach rzecznych [Characteristic parameters for vegetation density description in river beds]. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich. No. 7 p. 153–165.
• Ustawa z dnia 18 lipca 2001 r. Prawo wodne [Act of July 18, 2001 – Water Law]. Dz.U. 2005. Nr 239 poz. 2019.
• WĄTRÓBSKI J., GARNYSZ A. 2009. Model systemu wspomagania decyzji o lokalizacji odnawialnych źródeł energii [MCDA model approach for localization renewable energy sources]. Polskie Stowarzyszenie Zarządzania Wiedzą. Ser. Studia i Materiały. No. 18 p. 201–214.
• WIEGLEB G., BRÖRING U., FILETTI M., BRUX H., HERR W. 2014. Long-term dynamics of macrophyte dominance and growth-form types in two north-west German lowland streams. Freshwater Biology. No. 59 p. 1012–1025.
• WOŁOSZYN J., CZAMARA W., ELIASIEWICZ R., KRĘŻEL J. 1994. Regulacja rzek i potoków [River and stream regulation]. Wrocław. Wydaw. AR we Wrocławiu. ISBN 83-85582-45-2 pp. 549.
• WYŻGA B., AMIROWICZ A., RADECKI-PAWLIK A., ZAWIEJSKA J. 2009. Hydromorphological conditions, potential fish habitats and the fish community in a 24 mountain river subjected to variable human impacts, the Czarny Dunajec, Polish Carpathians. River Research and Applications. No. 25 p. 517–536.
• ZAWILSKI M., SAKSON G. 2013. Wybór metody modernizacji systemu kanalizacyjnego przy wykorzystaniu metody AHP [The selection of the method for sewerage system modernisation employing the AHP method of multicriterail optimization]. Ekonomia i Środowisko. Nr 4(47) p. 10–23.
• ŻELAZO J., POPEK Z. 2002. Podstawy renaturyzacji rzek [The basics of renaturation of rivers]. Warszawa. Wydaw. SGGW. ISBN 83-7244-298-3 pp. 319.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).