城市垃圾中转站选址研究

1城市垃圾中转站选址的重要性
近年来垃圾包围城市的问题越来越突出，为了解决这一难题，中国许多大中城市投资兴建垃圾填埋场和焚烧场。但随之产生原有收运系统与其不配套的问题，如垃圾处理场远离市区；城市垃圾收运车吨位又比较小，不适宜远途运输等。为解决这些问题，垃圾中转站就应运而生[1]。
那么城市垃圾中转站建在什么地方更合理呢?现在垃圾的转运费在废弃物处理成本中占有相当大的比例。如Wilson指出美国每年的固体废弃物处理费用总额约在200亿美元左右，其中收集费用已经超100亿美元[2]。在各种废弃物回收物流系统的运作方式中，较为先进的是：通过中转站将废弃物收集和运输分开，用带压缩装置的收集车辆来收集废弃物，而采用大容量的运输车辆将废弃物运到处理厂[3]。所以为了节省收集成本，垃圾中转站的选址是关键[4]。
2垃圾中转站选址的限制因素
2.1中转站选址应符合城市建设总体规划
垃圾中转站的选址应与城市建设的总体规划相一致。绝不能因选址不当而影响了城市建设用地布局、功能分区和各项建设的总体部署，阻碍城市的社会、经济和文化的发展。在老城区的选址尤其要注意，在已经建设好的城区选址更为困难。新城区垃圾中转站的选址规划必须要有环卫专业规划。只有这样，才能保证卫生垃圾中转站建设获得良好的环境效益和社会效益，才不会影响城市面貌，才能真正发挥其为城市服务的功能[5]。
2.2中转站选址应具有良好的自然地理与地质条件
良好的选址就是要保证城市大气、地下水及地表水的环境不受污染。虽然垃圾在中转站中的停留时间不长，但其对环境的影响不容忽视。有机垃圾在很短的时间内会发生好氧和厌氧反应，会产生有毒气体和有机物含量很高的污水。所以中转站的场址要选择在地理和地质条件良好的地方，如下风向，地下水位较深的地方。
2.3场址应满足转运量的要求
中转站建设需要满足一定的服务年限的要求。一般垃圾中转站服务年限不应少于10年，较大规模的垃圾中转站不应少于20年。对于一般规模的垃圾中转站，其服务年限10～26年较为合适。建立服务年限过长的垃圾中转站的初期投资大，对于一些小城市则难以承受。随着时间的推移和经济技术的发展，垃圾产生量将会发生很大的变化。垃圾的分类收集和处理技术的提高，会大大影响垃圾转运站的转运量。为了避免造成巨大浪费，垃圾中转站规划的服务年限不宜过长。
2.4垃圾中转站的场址应具有较好的外部条件
首先，场址距垃圾填埋场的距离应适中。从经济效益上考虑，交通条件便利的地方，运输成本低。尽量缩短中转距离，对降低垃圾处理费用的作用十分明显。以目前中国大多数城市普遍采用东风牌自卸式垃圾清运车为例，运输距离每缩短1km，垃圾运输油耗可减少0115L/t。因此，场址选择应综合评价场地征地费和垃圾运输费用，择其最低费用者优先。当处理场至产生源中心的距离超过15km时，需设垃圾中转站。
其次，场址应不占或少占需拆迁的用地。拆迁除了增加初期投资外，拆迁户的安置较困难，处理不好，还可能给将来的运行管理带来后患。因此，应尽可能利用废弃土地或使用便宜土地或荒地。
方便的外部交通、可靠的供电电源、充足的供水条件，不仅可以减少卫生垃圾中转站辅助工程的投资，加快垃圾中转站的建设进程，让有限的资金发挥最大的社会效益，而且对提高垃圾中转站的环境效益和经济效益都十分有利[5]。
2.5中转站选址应满足社会和法律要求
垃圾会滋生蚊蝇和细菌，影响居民的身心健康。公众对垃圾中转站的反应也是不可忽视的环节。如果居民强烈反对，一要做好舆论宣传以消除公众疑虑，二要确保工程措施与后期的运行管理规范化，三是要有对应的经济补偿措施。所以尽量选择人口密度小、对社会不会产生明显不良影响的地点。垃圾中转站场址的选择必须符合相应法律和法规。如大气污染防治法规、水资源保护法规、固体废弃物污染环境防治法等。最主要的要符合《城镇环境卫生设施设置标准》(CJJ27-2005)[6]。在选择场址之前，要熟悉与此有关的各种法规文件，并研究其对垃圾中转站场址选择的影响。

3垃圾中转站选址的理论
城市垃圾中转站的选址优化主要用到的公共设施的选址理论。以下是设施区位理论的研究状况。在19世纪60年代中期以前，选址理论的研究工作是在几个不相关的领域内展开的，因此并没有形成统一的理论。直到1964年，Hakimi对选址问题进行了更加理论化的研究，他考虑了带有一般性的问题，就是在一个网络中选定一个或多个设施的位置，使得总距离或设施与点之间距离最小。至此选址理论已有了很大发展，并扩展到很多实际应用中[7]。
选址定位问题是当前研究的热点，在国外，不少学者对此进行了深入的研究[8-9]，Moritz Fleischmann[10-11]、Bloemhof-Ruwaard[7]分别对该问题进行了综述。
非期望型(Undesired)设施是指人们在生活中必须要用到的，但是与此同时它的存在又会对人们的生存环境造成影响。许多设施的平面选址具有二重标准(bicriteria)特性。所谓二重标准实际上是指设施平面选址的二个不同目标。minisum和maximin二重标准。minisum标准是指待建设施距各需求点距离之和最小；maximin标准是指将产生拥挤、噪声等负面影响的待建设施距最近人口中心的距离最远。在城市垃圾中转站选址决策中，minisum标准解决的是效率(efficiency)问题，追求交通运输效率；而minimax标准减少由于垃圾中转站作业的噪声、气味和垃圾产生的细菌等对临近人口的身心健康产生着不利影响，因此，它还应当符合距最近的人口中心最远的标准，解决不满意(undesirable)的问题[12]。
3.1考虑单准则垃圾中转站选址问题
3.1.1最大距离最小准则(中心问题)
所谓最大距离最小准则就是我们通常所说的中心问题，它所要求的是需求点到设施点的最大距离最小。
3.1.2加权距离和最小准则(重心问题)
加权距离和最小准则就是我们通常说的重心问题，它所要求的是所有需求点到设施点的加权距离和最小，这样就可以保证全局的福利最大。
3.1.3最小距离最大准则(反中心问题)
最小距离最大准则就是反中心问题，这一类问题正好于中心问题的目标相反，它要求需求点到设施的最小距离在给定限制的情况下最大，这样可以保证距离设施最近的需求点受到设施的影响最小。
3.1.4加权距离和最大(反重心问题)
加权距离和最大准则就是反重心问题，这一类问题是重心问题的反问题，它要求在某种限制下需求点到设施的加权距离和最大，这样能保证在全局范围内所有需求点在享受设施服务的同时受到设施的负面影响最小[13]。
3.2考虑多准则垃圾中转站选址问题
在垃圾中转站选址的研究中，使用的准则不是简单的只使用一种准则，而是多种准则共同约束，使所要求的多个方面都得到满足。中转站的选址受到了多种因素的影响，如经济因素、社会因素、环境因素和法律因素等。
3.3垃圾中转站选址模型
3.3.1静态模型及其算法
垃圾中转站的分布不是连续的，其选址模型为离散模型。静态离散模型则认为设施的地点是有限的几个可行点中的最优地点，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)、启发式方法(Heuristic Methods)、混合整数线性规划法(Mixed-integer Linear Programming)、模拟法(Simulation Methods)[14]。
3.3.2动态模型及其算法在国外，已有一些学者开始了动态选址研究。例如提出一种两阶段启发式方法来解决考虑了成本的离散动态选址问题[15]。两阶段选址方法是重心法和层次分析法相结合的一种方法，应用重心法求一组垃圾中转站场址备选方案，并借助层次分析法对备选方案进行综合因素比较，计算得出各方案的综合指标评价序列[16]。John Current等提出两种方法(最小化预期机会成本和最大损失最小化)，分析待选址垃圾中转站的总数目不确定的动态选址问题[17]。
在国内，到目前为止还只有徐利民等考虑用动态规划技术解决仓储中心的动态选址问题[18]。以静态选址模型得出的结论为动态选址分析的基础，找出一个随时间变化的场址最优布局变化轨迹，使得计划期内的累计总成本最低，并引入预测准确性因子来解决预测的不准确性问题。当市政部门在一个较长的规划期内确定自己的选址布局时，为了保证各年的选址都是最优的，需要确定一个随时间变化的选址布局，这就是动态选址[19]。
垃圾中转站动态选址的求解方法，主要是启发式方法，也有少量的分支定界法、out-of-kilter算法、purpose算法、遗传算法。
4结论
城市垃圾中转站选址受到诸多因素的限制，但最主要目的是要节省成本。垃圾中转站布局合理可以节省大量的转运费用。为了使中转站的布局在使用年限内都相对比较合理，我们要建立动态模型。目前的许多模型与实际应用还有很大的差别。这主要是因为模型比较理想化，如把各垃圾转运点之间的距离设为直线距离等。但随着垃圾中转站选址理论研究的不断深入，不断研究出来的新模型将为环卫规划部门的决策带来强力的支持。 
参考文献略