城市垃圾中轉(zhuǎn)站選址研究

1城市垃圾中轉(zhuǎn)站選址的重要性
近年來垃圾包圍城市的問題越來越突出，為了解決這一難題，中國許多大中城市投資興建垃圾填埋場和焚燒場。但隨之產(chǎn)生原有收運(yùn)系統(tǒng)與其不配套的問題，如垃圾處理場遠(yuǎn)離市區(qū)；城市垃圾收運(yùn)車噸位又比較小，不適宜遠(yuǎn)途運(yùn)輸?shù)取榻鉀Q這些問題，垃圾中轉(zhuǎn)站就應(yīng)運(yùn)而生[1]。
那么城市垃圾中轉(zhuǎn)站建在什么地方更合理呢?現(xiàn)在垃圾的轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)在廢棄物處理成本中占有相當(dāng)大的比例。如Wilson指出美國每年的固體廢棄物處理費(fèi)用總額約在200億美元左右，其中收集費(fèi)用已經(jīng)超100億美元[2]。在各種廢棄物回收物流系統(tǒng)的運(yùn)作方式中，較為先進(jìn)的是：通過中轉(zhuǎn)站將廢棄物收集和運(yùn)輸分開，用帶壓縮裝置的收集車輛來收集廢棄物，而采用大容量的運(yùn)輸車輛將廢棄物運(yùn)到處理廠[3]。所以為了節(jié)省收集成本，垃圾中轉(zhuǎn)站的選址是關(guān)鍵[4]。
2垃圾中轉(zhuǎn)站選址的限制因素
2.1中轉(zhuǎn)站選址應(yīng)符合城市建設(shè)總體規(guī)劃
垃圾中轉(zhuǎn)站的選址應(yīng)與城市建設(shè)的總體規(guī)劃相一致。絕不能因選址不當(dāng)而影響了城市建設(shè)用地布局、功能分區(qū)和各項建設(shè)的總體部署，阻礙城市的社會、經(jīng)濟(jì)和文化的發(fā)展。在老城區(qū)的選址尤其要注意，在已經(jīng)建設(shè)好的城區(qū)選址更為困難。新城區(qū)垃圾中轉(zhuǎn)站的選址規(guī)劃必須要有環(huán)衛(wèi)專業(yè)規(guī)劃。只有這樣，才能保證衛(wèi)生垃圾中轉(zhuǎn)站建設(shè)獲得良好的環(huán)境效益和社會效益，才不會影響城市面貌，才能真正發(fā)揮其為城市服務(wù)的功能[5]。
2.2中轉(zhuǎn)站選址應(yīng)具有良好的自然地理與地質(zhì)條件
良好的選址就是要保證城市大氣、地下水及地表水的環(huán)境不受污染。雖然垃圾在中轉(zhuǎn)站中的停留時間不長，但其對環(huán)境的影響不容忽視。有機(jī)垃圾在很短的時間內(nèi)會發(fā)生好氧和厭氧反應(yīng)，會產(chǎn)生有毒氣體和有機(jī)物含量很高的污水。所以中轉(zhuǎn)站的場址要選擇在地理和地質(zhì)條件良好的地方，如下風(fēng)向，地下水位較深的地方。
2.3場址應(yīng)滿足轉(zhuǎn)運(yùn)量的要求
中轉(zhuǎn)站建設(shè)需要滿足一定的服務(wù)年限的要求。一般垃圾中轉(zhuǎn)站服務(wù)年限不應(yīng)少于10年，較大規(guī)模的垃圾中轉(zhuǎn)站不應(yīng)少于20年。對于一般規(guī)模的垃圾中轉(zhuǎn)站，其服務(wù)年限10～26年較為合適。建立服務(wù)年限過長的垃圾中轉(zhuǎn)站的初期投資大，對于一些小城市則難以承受。隨著時間的推移和經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，垃圾產(chǎn)生量將會發(fā)生很大的變化。垃圾的分類收集和處理技術(shù)的提高，會大大影響垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站的轉(zhuǎn)運(yùn)量。為了避免造成巨大浪費(fèi)，垃圾中轉(zhuǎn)站規(guī)劃的服務(wù)年限不宜過長。
2.4垃圾中轉(zhuǎn)站的場址應(yīng)具有較好的外部條件
首先，場址距垃圾填埋場的距離應(yīng)適中。從經(jīng)濟(jì)效益上考慮，交通條件便利的地方，運(yùn)輸成本低。盡量縮短中轉(zhuǎn)距離，對降低垃圾處理費(fèi)用的作用十分明顯。以目前中國大多數(shù)城市普遍采用東風(fēng)牌自卸式垃圾清運(yùn)車為例，運(yùn)輸距離每縮短1km，垃圾運(yùn)輸油耗可減少0115L/t。因此，場址選擇應(yīng)綜合評價場地征地費(fèi)和垃圾運(yùn)輸費(fèi)用，擇其最低費(fèi)用者優(yōu)先。當(dāng)處理場至產(chǎn)生源中心的距離超過15km時，需設(shè)垃圾中轉(zhuǎn)站。
其次，場址應(yīng)不占或少占需拆遷的用地。拆遷除了增加初期投資外，拆遷戶的安置較困難，處理不好，還可能給將來的運(yùn)行管理帶來后患。因此，應(yīng)盡可能利用廢棄土地或使用便宜土地或荒地。
方便的外部交通、可靠的供電電源、充足的供水條件，不僅可以減少衛(wèi)生垃圾中轉(zhuǎn)站輔助工程的投資，加快垃圾中轉(zhuǎn)站的建設(shè)進(jìn)程，讓有限的資金發(fā)揮最大的社會效益，而且對提高垃圾中轉(zhuǎn)站的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益都十分有利[5]。
2.5中轉(zhuǎn)站選址應(yīng)滿足社會和法律要求
垃圾會滋生蚊蠅和細(xì)菌，影響居民的身心健康。公眾對垃圾中轉(zhuǎn)站的反應(yīng)也是不可忽視的環(huán)節(jié)。如果居民強(qiáng)烈反對，一要做好輿論宣傳以消除公眾疑慮，二要確保工程措施與后期的運(yùn)行管理規(guī)范化，三是要有對應(yīng)的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償措施。所以盡量選擇人口密度小、對社會不會產(chǎn)生明顯不良影響的地點。垃圾中轉(zhuǎn)站場址的選擇必須符合相應(yīng)法律和法規(guī)。如大氣污染防治法規(guī)、水資源保護(hù)法規(guī)、固體廢棄物污染環(huán)境防治法等。最主要的要符合《城鎮(zhèn)環(huán)境衛(wèi)生設(shè)施設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)》(CJJ27-2005)[6]。在選擇場址之前，要熟悉與此有關(guān)的各種法規(guī)文件，并研究其對垃圾中轉(zhuǎn)站場址選擇的影響。

3垃圾中轉(zhuǎn)站選址的理論
城市垃圾中轉(zhuǎn)站的選址優(yōu)化主要用到的公共設(shè)施的選址理論。以下是設(shè)施區(qū)位理論的研究狀況。在19世紀(jì)60年代中期以前，選址理論的研究工作是在幾個不相關(guān)的領(lǐng)域內(nèi)展開的，因此并沒有形成統(tǒng)一的理論。直到1964年，Hakimi對選址問題進(jìn)行了更加理論化的研究，他考慮了帶有一般性的問題，就是在一個網(wǎng)絡(luò)中選定一個或多個設(shè)施的位置，使得總距離或設(shè)施與點之間距離最小。至此選址理論已有了很大發(fā)展，并擴(kuò)展到很多實際應(yīng)用中[7]。
選址定位問題是當(dāng)前研究的熱點，在國外，不少學(xué)者對此進(jìn)行了深入的研究[8-9]，Moritz Fleischmann[10-11]、Bloemhof-Ruwaard[7]分別對該問題進(jìn)行了綜述。
非期望型(Undesired)設(shè)施是指人們在生活中必須要用到的，但是與此同時它的存在又會對人們的生存環(huán)境造成影響。許多設(shè)施的平面選址具有二重標(biāo)準(zhǔn)(bicriteria)特性。所謂二重標(biāo)準(zhǔn)實際上是指設(shè)施平面選址的二個不同目標(biāo)。minisum和maximin二重標(biāo)準(zhǔn)。minisum標(biāo)準(zhǔn)是指待建設(shè)施距各需求點距離之和最小；maximin標(biāo)準(zhǔn)是指將產(chǎn)生擁擠、噪聲等負(fù)面影響的待建設(shè)施距最近人口中心的距離最遠(yuǎn)。在城市垃圾中轉(zhuǎn)站選址決策中，minisum標(biāo)準(zhǔn)解決的是效率(efficiency)問題，追求交通運(yùn)輸效率；而minimax標(biāo)準(zhǔn)減少由于垃圾中轉(zhuǎn)站作業(yè)的噪聲、氣味和垃圾產(chǎn)生的細(xì)菌等對臨近人口的身心健康產(chǎn)生著不利影響，因此，它還應(yīng)當(dāng)符合距最近的人口中心最遠(yuǎn)的標(biāo)準(zhǔn)，解決不滿意(undesirable)的問題[12]。
3.1考慮單準(zhǔn)則垃圾中轉(zhuǎn)站選址問題
3.1.1最大距離最小準(zhǔn)則(中心問題)
所謂最大距離最小準(zhǔn)則就是我們通常所說的中心問題，它所要求的是需求點到設(shè)施點的最大距離最小。
3.1.2加權(quán)距離和最小準(zhǔn)則(重心問題)
加權(quán)距離和最小準(zhǔn)則就是我們通常說的重心問題，它所要求的是所有需求點到設(shè)施點的加權(quán)距離和最小，這樣就可以保證全局的福利最大。
3.1.3最小距離最大準(zhǔn)則(反中心問題)
最小距離最大準(zhǔn)則就是反中心問題，這一類問題正好于中心問題的目標(biāo)相反，它要求需求點到設(shè)施的最小距離在給定限制的情況下最大，這樣可以保證距離設(shè)施最近的需求點受到設(shè)施的影響最小。
3.1.4加權(quán)距離和最大(反重心問題)
加權(quán)距離和最大準(zhǔn)則就是反重心問題，這一類問題是重心問題的反問題，它要求在某種限制下需求點到設(shè)施的加權(quán)距離和最大，這樣能保證在全局范圍內(nèi)所有需求點在享受設(shè)施服務(wù)的同時受到設(shè)施的負(fù)面影響最小[13]。
3.2考慮多準(zhǔn)則垃圾中轉(zhuǎn)站選址問題
在垃圾中轉(zhuǎn)站選址的研究中，使用的準(zhǔn)則不是簡單的只使用一種準(zhǔn)則，而是多種準(zhǔn)則共同約束，使所要求的多個方面都得到滿足。中轉(zhuǎn)站的選址受到了多種因素的影響，如經(jīng)濟(jì)因素、社會因素、環(huán)境因素和法律因素等。
3.3垃圾中轉(zhuǎn)站選址模型
3.3.1靜態(tài)模型及其算法
垃圾中轉(zhuǎn)站的分布不是連續(xù)的，其選址模型為離散模型。靜態(tài)離散模型則認(rèn)為設(shè)施的地點是有限的幾個可行點中的最優(yōu)地點，代表性模型有：Kuehn-Hamburger模型、Baumol-Wolfe模型、Bison模型。模型常用的解法有重心法模型(Center-of-gravity Approach)、啟發(fā)式方法(Heuristic Methods)、混合整數(shù)線性規(guī)劃法(Mixed-integer Linear Programming)、模擬法(Simulation Methods)[14]。
3.3.2動態(tài)模型及其算法在國外，已有一些學(xué)者開始了動態(tài)選址研究。例如提出一種兩階段啟發(fā)式方法來解決考慮了成本的離散動態(tài)選址問題[15]。兩階段選址方法是重心法和層次分析法相結(jié)合的一種方法，應(yīng)用重心法求一組垃圾中轉(zhuǎn)站場址備選方案，并借助層次分析法對備選方案進(jìn)行綜合因素比較，計算得出各方案的綜合指標(biāo)評價序列[16]。John Current等提出兩種方法(最小化預(yù)期機(jī)會成本和最大損失最小化)，分析待選址垃圾中轉(zhuǎn)站的總數(shù)目不確定的動態(tài)選址問題[17]。
在國內(nèi)，到目前為止還只有徐利民等考慮用動態(tài)規(guī)劃技術(shù)解決倉儲中心的動態(tài)選址問題[18]。以靜態(tài)選址模型得出的結(jié)論為動態(tài)選址分析的基礎(chǔ)，找出一個隨時間變化的場址最優(yōu)布局變化軌跡，使得計劃期內(nèi)的累計總成本最低，并引入預(yù)測準(zhǔn)確性因子來解決預(yù)測的不準(zhǔn)確性問題。當(dāng)市政部門在一個較長的規(guī)劃期內(nèi)確定自己的選址布局時，為了保證各年的選址都是最優(yōu)的，需要確定一個隨時間變化的選址布局，這就是動態(tài)選址[19]。
垃圾中轉(zhuǎn)站動態(tài)選址的求解方法，主要是啟發(fā)式方法，也有少量的分支定界法、out-of-kilter算法、purpose算法、遺傳算法。
4結(jié)論
城市垃圾中轉(zhuǎn)站選址受到諸多因素的限制，但最主要目的是要節(jié)省成本。垃圾中轉(zhuǎn)站布局合理可以節(jié)省大量的轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)用。為了使中轉(zhuǎn)站的布局在使用年限內(nèi)都相對比較合理，我們要建立動態(tài)模型。目前的許多模型與實際應(yīng)用還有很大的差別。這主要是因為模型比較理想化，如把各垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)點之間的距離設(shè)為直線距離等。但隨著垃圾中轉(zhuǎn)站選址理論研究的不斷深入，不斷研究出來的新模型將為環(huán)衛(wèi)規(guī)劃部門的決策帶來強(qiáng)力的支持。 
參考文獻(xiàn)略