Applying ER-MCDA and BF-TOPSIS to Decide on Effectiveness of Torrent Protection

International audienceExperts take into account several criteria to assess the effectiveness of torrential flood protection systems. In practice, scoring each criterion is imperfect. Each system is assessed choosing a qualitative class of effectiveness among several such classes (high, medium, low, no). Evidential Reasoning for Multi-Criteria Decision-Analysis (ER-MCDA) approach can help formalize this Multi-Criteria Decision-Making (MCDM) problem but only provides a coarse ranking of all systems. The recent Belief Function-based Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution (BF-TOPSIS) methods give a finer ranking but are limited to perfect scoring of criteria. Our objective is to provide a coarse and a finer ranking of systems according to their effectiveness given the imperfect scoring of criteria. Therefore we propose to couple the two methods using an intermediary decision and a quantification transformation step. Given an actual MCDM problem, we apply the ER-MCDA and its coupling with BF-TOPSIS, showing that the final fine ranking is consistent with a previous coarse ranking in this case

Multi-criteria decision making in a function of soil and water resources conservation in hilly- mountainous areas of central Serbia

Примена метода вишекритеријумског одлучивања у области заштите од ерозије и бујица, са циљем конзервације земљишних и водних ресурса брдско-планинских подручја централне Србије представља предмет ове дисертације. Географско подручје истраживања представљају слив Топчидерске реке, слив реке Топлице и слив реке Расине, који су класификовани у систем подсливова. Вредности критеријума за процену ерозије земљишта: начина коришћења земљишта, еродибилности земљишта, кишног фактора и топографског фактора (RUSLE метода), као и вредности 10 морфометријских параметара коришћених за процену опасности од бујичних поплава (површина подслива, релативни пад тока, средњи пад подслива, коефицијент ерозионе енергије рељефа, геоморфолошко-ерозиони коефицијент итд.) су утврђени анализом одговарајућих подлога уз примену GIS-а. У раду су примењене методе вишекритеријумске анализе: AHP, WSM, ELECTRE II и PROMETHEE II. Помоћу ових метода су одређене тежине критеријума и рангирани подсливови према угрожености ерозијом и према угрожености од бујичних поплава. Издвојени су подсливови првог ранга, где је потребно применити конзервационе мере и радове. Поменуте методе вишекритеријумске анализе су примењене и за: избор бујичних сливова где ће се градити преграде (као технички радови у кориту бујичних водотокова), избор најприхватљивије комбинације преграда, као и профила за њихову изградњу. На терену су регистрована оштећења преграда и предложена је формула за приоритизацију њиховог санирања. Методе вишекритеријумске оптимизације (метода ограничења и метода тежинских коефицијената) су примењене за избор оптималне структуре начина коришћења земљишта, као и оптимизацију подизања тераса као конзервационе мере. Предложен је модел интегралног уређења слива, где би примена метода вишекритеријумске анализе омогућила избор најприхватљивије комбинације мера и радова за редукцију/превенцију ерозије и бујица.Application of multi-criteria decision-making in the field of soil erosion protection and torrents control, with the aim of conservation of soil and water resources in hilly-mountainous areas of central Serbia, represents the subject of the thesis. Тhe geographical area of research includes: Topciderska River, Toplica River and Rasina River Watershed, which are classified in the sub-watershed system. Тhe values of criteria for estimating soil erosion are: land use, soil erodibility, rainfall erosivity factor and topographical factor (RUSLE method), as well as the value of 10 morphometric parameters used to estimate the risk of torrential floods (sub-watershed area, relative slope of the river bed, the mean sub-watershed slope, the coefficient of erosion energy of relief, geomorphological-erosion coefficient) are established by using relevant maps and GIS technique. In the paper, there have been applied various methods of multi-criteria analysis, such as: AHP, WSM, ELECTRE II PROMETHEE II. Using these methods, criteria weights are determined, and sub-watershed ranking is performed according to the vulnerability to erosion and torrential flooding. The first order sub-watershed, represents the area where implementation of conservation measures should be urgently performed. The above-mentioned multi-criteria analysis methods have been applied for: selection of watersheds for check dam construction (such a technical work in the bed of torrential streams), then, a selection of the most appropriate combination of check dams, as well as profiles for their construction. In the field are registered damage of check dam, and based on this, the formula for prioritizing the rehabilitation of check dams is proposed. Multi-criteria optimization methods (Constrained method and Method of weight coefficients) have been used for the selection of the optimal structure of land use in the sub-watershed, as well as the optimization of terrace construction as a conservation measure. A model of integrated watershed management has been proposed, where the application of the multi-criteria analysis method, would provide a selection of the most appropriate combination of measures and works for the reduction / prevention of erosion and torrents