城市垃圾中轉站選址研究

1城市垃圾中轉站選址的重要性
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。但隨之產生原有收運系統與其不配套的問題，如垃圾處理場遠離市區；城市垃圾收運車噸位又比較小，不適宜遠途運輸等。為解決這些問題，垃圾中轉站就應運而生[1]。
那么城市垃圾中轉站建在什么地方更合理呢?現在垃圾的轉運費在廢棄物處理成本中占有相當大的比例。如Wilson指出美國每年的固體廢棄物處理費用總額約在200億美元左右，其中收集費用已經超100億美元[2]。在各種廢棄物回收物流系統的運作方式中，較為先進的是：通過中轉站將廢棄物收集和運輸分開，用帶壓縮裝置的收集車輛來收集廢棄物，而采用大容量的運輸車輛將廢棄物運到處理廠[3]。所以為了節省收集成本，垃圾中轉站的選址是關鍵[4]。
2垃圾中轉站選址的限制因素
2.1中轉站選址應符合城市建設總體規劃
垃圾中轉站的選址應與城市建設的總體規劃相一致。絕不能因選址不當而影響了城市建設用地布局、功能分區和各項建設的總體部署，阻礙城市的社會、經濟和文化的發展。在老城區的選址尤其要注意，在已經建設好的城區選址更為困難。新城區垃圾中轉站的選址規劃必須要有環衛專業規劃。只有這樣，才能保證衛生垃圾中轉站建設獲得良好的環境效益和社會效益，才不會影響城市面貌，才能真正發揮其為城市服務的功能[5]。
2.2中轉站選址應具有良好的自然地理與地質條件
良好的選址就是要保證城市大氣、地下水及地表水的環境不受污染。雖然垃圾在中轉站中的停留時間不長，但其對環境的影響不容忽視。有機垃圾在很短的時間內會發生好氧和厭氧反應，會產生有毒氣體和有機物含量很高的污水。所以中轉站的場址要選擇在地理和地質條件良好的地方，如下風向，地下水位較深的地方。
2.3場址應滿足轉運量的要求
中轉站建設需要滿足一定的服務年限的要求。一般垃圾中轉站服務年限不應少于10年，較大規模的垃圾中轉站不應少于20年。對于一般規模的垃圾中轉站，其服務年限10～26年較為合適。建立服務年限過長的垃圾中轉站的初期投資大，對于一些小城市則難以承受。隨著時間的推移和經濟技術的發展，垃圾產生量將會發生很大的變化。垃圾的分類收集和處理技術的提高，會大大影響垃圾轉運站的轉運量。為了避免造成巨大浪費，垃圾中轉站規劃的服務年限不宜過長。
2.4垃圾中轉站的場址應具有較好的外部條件
首先，場址距垃圾填埋場的距離應適中。從經濟效益上考慮，交通條件便利的地方，運輸成本低。盡量縮短中轉距離，對降低垃圾處理費用的作用十分明顯。以目前中國大多數城市普遍采用東風牌自卸式垃圾清運車為例，運輸距離每縮短1km，垃圾運輸油耗可減少0115L/t。因此，場址選擇應綜合評價場地征地費和垃圾運輸費用，擇其最低費用者優先。當處理場至產生源中心的距離超過15km時，需設垃圾中轉站。
其次，場址應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，還可能給將來的運行管理帶來后患。因此，應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，不僅可以減少衛生垃圾中轉站輔助工程的投資，加快垃圾中轉站的建設進程，讓有限的資金發揮最大的社會效益，而且對提高垃圾中轉站的環境效益和經濟效益都十分有利[5]。
2.5中轉站選址應滿足社會和法律要求
垃圾會滋生蚊蠅和細菌，影響居民的身心健康。公眾對垃圾中轉站的反應也是不可忽視的環節。如果居民強烈反對，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行管理規范化，三是要有對應的經濟補償措施。所以盡量選擇人口密度小、對社會不會產生明顯不良影響的地點。垃圾中轉站場址的選擇必須符合相應法律和法規。如大氣污染防治法規、水資源保護法規、固體廢棄物污染環境防治法等。最主要的要符合《城鎮環境衛生設施設置標準》(CJJ27-2005)[6]。在選擇場址之前，要熟悉與此有關的各種法規文件，并研究其對垃圾中轉站場址選擇的影響。

3垃圾中轉站選址的理論
城市垃圾中轉站的選址優化主要用到的公共設施的選址理論。以下是設施區位理論的研究狀況。在19世紀60年代中期以前，選址理論的研究工作是在幾個不相關的領域內展開的，因此并沒有形成統一的理論。直到1964年，Hakimi對選址問題進行了更加理論化的研究，他考慮了帶有一般性的問題，就是在一個網絡中選定一個或多個設施的位置，使得總距離或設施與點之間距離最小。至此選址理論已有了很大發展，并擴展到很多實際應用中[7]。
選址定位問題是當前研究的熱點，在國外，不少學者對此進行了深入的研究[8-9]，Moritz Fleischmann[10-11]、Bloemhof-Ruwaard[7]分別對該問題進行了綜述。
非期望型(Undesired)設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境造成影響。許多設施的平面選址具有二重標準(bicriteria)特性。所謂二重標準實際上是指設施平面選址的二個不同目標。minisum和maximin二重標準。minisum標準是指待建設施距各需求點距離之和最小；maximin標準是指將產生擁擠、噪聲等負面影響的待建設施距最近人口中心的距離最遠。在城市垃圾中轉站選址決策中，minisum標準解決的是效率(efficiency)問題，追求交通運輸效率；而minimax標準減少由于垃圾中轉站作業的噪聲、氣味和垃圾產生的細菌等對臨近人口的身心健康產生著不利影響，因此，它還應當符合距最近的人口中心最遠的標準，解決不滿意(undesirable)的問題[12]。
3.1考慮單準則垃圾中轉站選址問題
3.1.1最大距離最小準則(中心問題)
所謂最大距離最小準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施點的最大距離最小。
3.1.2加權距離和最小準則(重心問題)
加權距離和最小準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施點的加權距離和最小，這樣就可以保證全局的福利最大。
3.1.3最小距離最大準則(反中心問題)
最小距離最大準則就是反中心問題，這一類問題正好于中心問題的目標相反，它要求需求點到設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施最近的需求點受到設施的影響最小。
3.1.4加權距離和最大(反重心問題)
加權距離和最大準則就是反重心問題，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施的加權距離和最大，這樣能保證在全局范圍內所有需求點在享受設施服務的同時受到設施的負面影響最小[13]。
3.2考慮多準則垃圾中轉站選址問題
在垃圾中轉站選址的研究中，使用的準則不是簡單的只使用一種準則，而是多種準則共同約束，使所要求的多個方面都得到滿足。中轉站的選址受到了多種因素的影響，如經濟因素、社會因素、環境因素和法律因素等。
3.3垃圾中轉站選址模型
3.3.1靜態模型及其算法
垃圾中轉站的分布不是連續的，其選址模型為離散模型。靜態離散模型則認為設施的地點是有限的幾個可行點中的最優地點，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)、啟發式方法(Heuristic Methods)、混合整數線性規劃法(Mixed-integer Linear Programming)、模擬法(Simulation Methods)[14]。
3.3.2動態模型及其算法在國外，已有一些學者開始了動態選址研究。例如提出一種兩階段啟發式方法來解決考慮了成本的離散動態選址問題[15]。兩階段選址方法是重心法和層次分析法相結合的一種方法，應用重心法求一組垃圾中轉站場址備選方案，并借助層次分析法對備選方案進行綜合因素比較，計算得出各方案的綜合指標評價序列[16]。John Current等提出兩種方法(最小化預期機會成本和最大損失最小化)，分析待選址垃圾中轉站的總數目不確定的動態選址問題[17]。
在國內，到目前為止還只有徐利民等考慮用動態規劃技術解決倉儲中心的動態選址問題[18]。以靜態選址模型得出的結論為動態選址分析的基礎，找出一個隨時間變化的場址最優布局變化軌跡，使得計劃期內的累計總成本最低，并引入預測準確性因子來解決預測的不準確性問題。當市政部門在一個較長的規劃期內確定自己的選址布局時，為了保證各年的選址都是最優的，需要確定一個隨時間變化的選址布局，這就是動態選址[19]。
垃圾中轉站動態選址的求解方法，主要是啟發式方法，也有少量的分支定界法、out-of-kilter算法、purpose算法、遺傳算法。
4結論
城市垃圾中轉站選址受到諸多因素的限制，但最主要目的是要節省成本。垃圾中轉站布局合理可以節省大量的轉運費用。為了使中轉站的布局在使用年限內都相對比較合理，我們要建立動態模型。目前的許多模型與實際應用還有很大的差別。這主要是因為模型比較理想化，如把各垃圾轉運點之間的距離設為直線距離等。但隨著垃圾中轉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衛規劃部門的決策帶來強力的支持。 
參考文獻略