Podstawą metody AHP jest budowa modelu w postaci drzewa hierarchicznego, co pozwala łatwo opisać strukturę decyzyjną problemu. W metodzie tej realizacja celu głównego przez każdy z wariantów wynika ze spełnienia celów pośrednich, wyrażonych przez odpowiadające im kryteria. W związku z tym, w pracy wykonano najpierw dekompozycję problemu decyzyjnego, przedstawiając go w postaci hierarchicznej struktury decyzyjnej, w której zostały wyznaczone:
cel nadrzędny (wybór najlepszego zastosowania dla wybranej struktury geologicznej),
struktury geologiczne możliwe do wykorzystania, cele pośrednie (kryteria główne oceny struktur), czynniki cząstkowe (podkryteria),
warianty decyzyjne (możliwe zastosowania).
Celem nadrzędnym rozważanego problemu decyzyjnego jest wskazanie najlepszego (optymalnego) wykorzystania danej struktury geologicznej.
Strukturę geologiczną, według Dadleza i Jaroszyńskiego (1994) w najszerszym znaczeniu definiujemy, jako obiekt utworzony przez procesy tektoniczne, czyli składnik budowy tektonicznej dający się wyodrębnić na podstawie pewnego zespołu cech. W węższym ujęciu struktura geologiczna jest synonimem budowy tektonicznej lub w geologii naftowej − jako elewacyjne formy budowy tektonicznej mogące stanowić pułapki dla węglowodorów. Powyższe definicje determinują dobór struktur geologicznych rozważanych w niniejszej pracy do struktur w poziomach wodonośnych, złóż ropy naftowej oraz złóż gazu ziemnego.
Kolejnym elementem jest wskazanie kryteriów decyzyjnych, zarówno głównych, jak i podkryteriów wykorzystanych w rozpatrywanym problemie decyzyjnym. Doboru ostatecznych kryteriów charakteryzujących struktury geologiczne, dokonano, uwzględniając uwarunkowania i specyfikę poziomów wodonośnych oraz złóż węglowodorów.
Zastosowane w systemie decyzyjnym kryteria zostały opracowane na podstawie przeglądu literatury dotyczącej typowania struktur geologicznych na magazyny i składowiska. Przeanalizowano bibliografię dotyczącą kryteriów typowania struktur odpowiednich do składowania dwutlenku węgla (Bachu, 2000; 2003; Chadwick i in., 2008; Gibson-Poole i in., 2008; Kaldi i Gibson-Poole (red), 2008; IEA GHG, 2010;
NETL, 2013), odpadów (Bergstrom, 1968; Johnson, 1980; Drury, 1998; Ślizowski, 2002; Ślizowski i in., 2004; Zawisza i Macuda, 2006; Lewkiewicz-Małysa i Winid 2009; Brasser, 2010) oraz magazynów gazu (Katz i Tek, 1981; Bennion i in., 2000; Evans, 2008; Okwananke i in., 2011). Wskazane przez tych autorów kryteria dotyczą:
uwarunkowań geologicznych (typu i rozmiaru struktury, głębokości zalegania i miąższości poziomu zbiornikowego, litologii i miąższości nadkładu, zaangażowania tektonicznego),
właściwości petrofizycznych (porowatości i przepuszczalności),
warunków hydrogeologicznych (mineralizacja i szybkość przepływu wód podziemnych).
Dodatkowo, w opracowanym systemie decyzyjnym uwzględniono czynniki: środowiskowe (lokalizacja obszarów chronionych i stref ochronnych ujęć), prawne (zgodność z MPZP), społeczne (akceptacja społeczna) oraz techniczne (transport, emitent dwutlenku węgla). Zestaw zastosowanych kryteriów jest zależny od rodzaju analizowanej struktury geologicznej (inny zestaw zaproponowano dla struktur w poziomach wodonośnych, odmienny dla złóż węglowodorów). W grupie kryteriów dla struktur w poziomach wodonośnych wskazano 5 kategorii (rys. 5.1):
kryterium środowiskowe,
kryterium społeczno − polityczne, kryterium geologiczne,
kryterium techniczne, kryterium prawne.
W ramach pierwszego kryterium wydzielono trzy podkryteria: lokalizacja poza obszarami chronionymi, lokalizacja poza siecią NATURA 2000 oraz lokalizacja poza obszarami ochrony ujęć. Kryteria te zostały połączone w jedno podkryterium o nazwie „lokalizacja w stosunku do obszarów chronionych”.
W kryterium społeczno−politycznym znajdują się zagadnienia związane ze świadomością i akceptacją społeczną. Stanowią one jedno podkryterium o nazwie „akceptacja i świadomość społeczna”.
W dalszej kolejności budując architekturę drzewa hierarchii w kryterium geologicznym, wyróżniono najwięcej, bo aż dziesięć podkryteriów:
typ struktury tektonicznej,
uszczelnienie struktury, które dzielimy na dwa podkryteria: „litologia nadkładu” i „miąższość uszczelnienia struktury”,
zaangażowanie tektoniczne, głębokość,
wielkość przestrzeni porowej, którą dzielimy na dwa podkryteria: „miąższość przestrzeni porowej” i „objętość przestrzeni porowej”,
właściwości petrofizyczne, które dzielimy na dwa podkryteria: „przepuszczalność” i „porowatość”,
mineralizacja wód,
warunki hydrodynamiczne (szybkość przepływu wód), występowanie złóż surowców,
kontakt hydrauliczny z wodami pitnymi.
W kryterium technicznym wyróżniono cztery podkryteria: istniejąca infrastruktura transportowa, istniejąca infrastruktura do zatłaczania, lokalizacja w pobliżu dużego emitenta lub rurociągu oraz sposób użytkowania terenu.
W ostatnim kryterium − prawnym, wyróżniono jedno podkryterium zgodność z miejscowym planem zagospodarowania przestrzennego, w skrócie: zgodność z MPZP.
W sumie otrzymano 20 podkryteriów dla poziomów wodonośnych. Są to kryteria ilościowe, jak na przykład porowatość, miąższość uszczelnienia czy mineralizacja wód, jak również kryteria w postaci jakościowej:
rozbudowanej lingwistycznej (na przykład kryterium „lokalizacja w stosunku do obszarów chronionych”, w którym wyróżniamy następujące możliwości: na terenie parków narodowych, na terenie parków krajobrazowych, na terenie obszarów chronionego krajobrazu i otulin PK, na terenie sieci NATURA 2000, poza obszarami ochrony),
„zero − jedynkowej” (na przykład kryterium „akceptacja i świadomość społeczna”, w którym wyróżniamy możliwości: tak/nie).
Rys. 5.1 Architektura drzewa hierarchicznego dla oceny struktur w poziomach wodonośnych pod kątem możliwości ich wykorzystania
W grupie kryteriów dla złóż węglowodorów również wytypowano 5 głównych kategorii (rys. 5.2):
kryterium środowiskowe,
kryterium społeczno − polityczne, kryterium geologiczne,
kryterium techniczne, kryterium prawne.
W ramach pierwszego kryterium, analogicznie jak w przypadku struktur w poziomach wodonośnych, wydzielono trzy podkryteria: lokalizacja poza obszarami chronionymi, lokalizacja poza siecią NATURA 2000 oraz lokalizacja poza obszarami ochrony ujęć. Kryteria te zostały połączone w jedno podkryterium o nazwie „lokalizacja w stosunku do obszarów chronionych”.
Kryterium społeczno − polityczne obejmuje zagadnienia dotyczące świadomości i akceptacji społecznej, stanowiące jedno podkryterium „akceptacja i świadomość społeczna”.
W architekturze drzewa hierarchii dla złóż węglowodorów w obrębie kryterium geologicznego, wyróżniono sześć podkryteriów:
typ złoża węglowodorów,
miąższość uszczelnienia struktury, zaangażowanie tektoniczne, głębokość zalegania złoża,
wielkość przestrzeni porowej, którą dzielimy na dwa podkryteria: „miąższość przestrzeni porowej” i „zasoby geologiczne”,
właściwości petrofizyczne, które dzielimy na dwa podkryteria: „przepuszczalność” i „porowatość”.
Kryterium techniczne obejmuje cztery podkryteria: istniejąca infrastruktura transportowa, istniejąca infrastruktura do zatłaczania, lokalizacja w pobliżu dużego emitenta lub rurociągu oraz sposób użytkowania terenów.
W kryterium prawnym, wyróżniono jedno podkryterium, czyli zgodność z miejscowym planem zagospodarowania przestrzennego, w skrócie: zgodność z MPZP.
W sumie dla złóż węglowodorów otrzymano 15 podkryteriów. Są to kryteria ilościowe, na przykład porowatość, miąższość uszczelnienia czy głębokość zalegania złoża. Analogicznie jak dla struktur w poziomach wodonośnych są to również kryteria w postaci jakościowej.
Rys. 5.2 Architektura drzewa hierarchicznego dla oceny złóż węglowodorów pod kątem możliwości ich wykorzystania
Ostatnim elementem w hierarchicznej strukturze decyzyjnej są warianty decyzyjne. W niniejszej pracy uwzględniono cztery warianty możliwości wykorzystania danej struktury geologicznej, mianowicie:
magazynowanie gazu ziemnego, składowanie dwutlenku węgla składowanie odpadów
struktura nie nadaje się do wykorzystania do żadnego z powyższych celów. Proces dochodzenia do rozwiązania w opracowanym systemie komputerowym przebiega według następujących etapów:
etap I: zidentyfikowanie problemu z ustaleniem celu nadrzędnego (kryterium głównego),
etap II: budowa modelu hierarchicznego − stworzenie drzewa, w którym ujęte są poszczególne poziomy hierarchii,
etap III: wyznaczanie macierzy ocen poprzez porównania elementów drzewa parami (podanie przez eksperta relacji ważności elementów hierarchii poprzez porównywanie parami, co prowadzi do powstania macierzy ocen),
etap IV: obliczanie priorytetów na podstawie macierzy ocen, reprezentujących rozkład ważności danego elementu hierarchii względem elementów znajdujących się poniżej,
etap V: uszeregowanie decyzji w ranking.
Program komputerowy do oceny potencjału struktur geologicznych został opracowany na podstawie wyżej opisanych etapów rozwiązania postawionego problemu, przy wykorzystaniu metody AHP (rys. 5.3).
Rys. 5.3 Schemat systemu komputerowego do oceny możliwości zagospodarowania struktur geologicznych