垃圾填埋場選址方法研究

宋媛媛+高惠瑛

摘 要：當前，我國農(nóng)村生態(tài)環(huán)境惡化，嚴重制約我國農(nóng)村的可持續(xù)發(fā)展，阻礙我國社會主義新農(nóng)村的建設(shè)。生活垃圾污染尤為突出，通過垃圾衛(wèi)生填埋來緩解這一問題是目前最為廣泛使用，也是最徹底的方法。在建設(shè)垃圾填埋場的過程中填埋場的選址是最為關(guān)鍵的步驟，但目前國內(nèi)綜合論述垃圾填埋場選址方法的文獻極少。本文結(jié)合中外文獻對垃圾填埋場選址方法進行綜合論述，旨在能高效地解決這一問題，加快社會主義新農(nóng)村建設(shè)的步伐。

關(guān)鍵詞：垃圾填埋場；選址；新農(nóng)村；模糊層次分析法；GIS

中圖分類號： X705 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）14-178-3

1 垃圾填埋場選址方法

1.1 層次分析法

層次分析法是美國運籌學家T.L.Saaty提出的一種多目標決策方法，目前已得到廣泛應(yīng)用。層次分析法可以將復(fù)雜的選址問題分為若干個層次，形成一個清晰的層狀結(jié)構(gòu)，通過各因素相對重要性的比較，進行候選方案的優(yōu)劣排序。Wang G等，Mazaher M等研究了層次分析法在垃圾填埋場選址的應(yīng)用，概括如下：

1.1.1 建立層次結(jié)構(gòu)模型

層次結(jié)構(gòu)模型第一層為案例的目標層，在此研究中即為垃圾填埋場的最優(yōu)選址。垃圾填埋場場址的制約因素分為環(huán)境、經(jīng)濟和社會文化因素。這些制約條件構(gòu)成了模型的第二層。將制約條件進行進一步的細化：經(jīng)濟因素分為與交通主干道的距離、土壤深度、土地費用、與城市的距離等；環(huán)境因素可細分為與飲用井水的距離、與地表水體的距離、地下水的質(zhì)量與深度、土壤的滲透性等；社會文化因素分為與居民區(qū)的距離、與歷史遺跡的距離、常年風向等。這些構(gòu)成層次模型的第三層。

1.1.2 建立判斷矩陣，并進行權(quán)重計算

高層次的某一要素（目標層或影響因素層）對應(yīng)的下一層次的各影響因素組成一個比較小組。對同一比較小組里各因素進行兩兩比較。研究者對各因素的相對重要性做出的判斷，構(gòu)造出各制約因素的判斷矩陣。根據(jù)判斷矩陣，計算特征向量，即完成各要素對上一因素的相對重要性的量化。

1.2 模糊綜合評價法

Zadeh在1965年提出模糊集合理論，為模糊數(shù)學的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。模糊合集理論比經(jīng)典集合理論提供了一個更廣泛的框架，因此它更具有反映真實世界的能力。垃圾衛(wèi)生填埋場場址問題具有模糊性，因為對垃圾衛(wèi)生填埋場選址的影響因素的評估往往是不確切的，很難用精確的值進行量化。因此將模糊的思想運用到垃圾填埋場的選址當中，可以得到更切合實際的解決方法。Chen J. F.等研究了模糊多屬性決策法在垃圾填埋場選址的應(yīng)用，概括如下：

①構(gòu)建評價因素集。垃圾填埋場選址的評價因素包括環(huán)境、經(jīng)濟和社會文化等方面。將上述因素進行細化即可得到完整的評價因素集。

②確定評價等級與權(quán)重分配。評價等價可以是由“最佳”、“適宜”、“一般適宜”、“不適宜”組成的四級標準，也可以是由“很好”、“好”、“一般”、“差”、“很差”組成的五級評價標準，或研究者確定的其他評價標準。權(quán)重是按照各因素在評價體系中的相對重要性分配的，可由上述層次分析法得到。實現(xiàn)不同決策方法的綜合，得到更科學的選址方案。

③建立各指標的隸屬度函數(shù)，計算隸屬度。

④構(gòu)建模糊評判矩陣。將表示隸屬度的模糊關(guān)系矩陣和權(quán)重進行運算合成可得到模糊評判矩陣，從而得到最終分析結(jié)果。

1.3 地理信息系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)（GIS）的軟件系統(tǒng)具有將空間數(shù)據(jù)進行儲存、檢索、處理、分析，并將空間數(shù)據(jù)繪制成圖等功能，目前在土地規(guī)劃方面已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。GIS在選址分析中的應(yīng)用起始于19世紀70年代，目前已深入到垃圾填埋場的選址中?？臻g分析功能是GIS 的核心，李曉軍在GIS的空間分析方法方面做了詳細的論述。Sumathi V R等，Uyan M研究了GIS在垃圾填埋場的選址中的應(yīng)用，概括如下：

①建立GIS分析所需的數(shù)據(jù)庫。將信息數(shù)字化，建立表征各限制因素的專題圖層，如土地使用圖層、地下水分布圖層等，在土地利用圖的基礎(chǔ)上將各圖層進行疊加分析，綜合考慮所有制約因素的影響。

②建立緩沖區(qū)圖層，即不適宜作為垃圾填埋場的選址范圍，如池塘、河流、道路等區(qū)域。利用GIS的緩沖區(qū)分析功能，對場址進行緩沖區(qū)分析并與上述結(jié)果進行疊加，縮小選址范圍。

③通過以上步驟，我們可以得到垃圾填埋場的可行域。結(jié)合層次分析法，模擬綜合評價法可以得到最適宜發(fā)展城市固體垃圾填埋場的場址。

2 三種選址方法評價

根據(jù)上述分析可知：這三種方法都有各自的優(yōu)點和局限性。層次分析法自被發(fā)明以來得到了廣泛的使用，因為它可以將復(fù)雜的系統(tǒng)問題條理化，可以結(jié)合決策者的主觀判斷，對各選址因素進行定量的描述，進而得到最優(yōu)決策。但層次分析法使用不平衡的判斷，而且其規(guī)模不能充分處理成對比較過程中固有的不確定性和不精確性，這些構(gòu)成了層次分析法的系統(tǒng)性缺陷。

模糊評判法將模糊的思想引入決策中，可以更真實的描述現(xiàn)實，從而得到更科學精確的選址。在對影響因素進行量化時，層次分析法是依據(jù)前人經(jīng)驗得出權(quán)重值，偏差一般較大，模糊評判法是在層次分析法確定的影響因素及各影響因素權(quán)值的基礎(chǔ)上進行運算的，通過權(quán)值向量和隸屬函數(shù)確定最終結(jié)果，會對偏差結(jié)果有適當?shù)男拚?/p>

因此將層次分析法和模糊綜合評價法結(jié)合使用會得到更準確的結(jié)果。在實際運用的過程中通常將層次分析法和模糊評價法綜合使用稱為模糊層次分析法。這種方法結(jié)合了模糊評價法對模糊問題有更好的適應(yīng)性的特點和層次分析法將復(fù)雜問題層次化、條理化等優(yōu)點。利用層次分析法確定各指標的權(quán)重，模糊評價法進行模糊分析，在實踐中取得了良好的效果，如Donevska K. R.等做的相關(guān)研究。

層次分析法和模糊評價法都只能對已有的備選方案做適宜性評價，不可以確定候選場址。而GIS可以處理大量復(fù)雜的空間數(shù)據(jù)，對其進行空間分析，確定候選場址，并將結(jié)果繪制成圖，實現(xiàn)結(jié)果可視化。除此，GIS還可以保存賬戶數(shù)據(jù)，便于收集操作和提供客戶服務(wù)，從而實現(xiàn)對垃圾填埋場的長期監(jiān)測。但是，單獨使用GIS無法完成垃圾填埋場的選址工作，因為GIS沒有對多方案評價的功能。

3 三種選址方法結(jié)合

在實際運用中，將GIS與模糊層次分析法進行結(jié)合，可以得到最適宜的垃圾填埋場選址。之后利用模糊層次分析法對可能的場址進行適宜性分析，進而得到最優(yōu)的場址，Donevska K. R.等，Aydi A.等進行過相關(guān)研究。

3.1 構(gòu)造層析結(jié)構(gòu)模型

根據(jù)該地區(qū)的實際條件，構(gòu)造該案例的層次結(jié)構(gòu)模型，如下所示（圖1）。

3.2 確定模糊函數(shù)及隸屬度

選擇合適的模糊函數(shù)及控制點對評價指標進行標準化，指標標準化的結(jié)果是各評價指標的隸屬度。較高的隸屬度意味著該地區(qū)更適宜作為垃圾填埋場的選址。計算結(jié)果如表1所示。

3.3 利用GIS生成標準化地圖

根據(jù)計算出的隸屬度，利用GIS空間分析功能生成各評價指標的標準化地圖，見圖2。

3.4 利用AHP計算各評價指標的權(quán)重

建立比較矩陣，通過兩兩對比確定各評價指標的權(quán)重。由CR=0可知該矩陣具有良好的一致性。計算結(jié)果如表1所示。表中1/9至1/3代表較不重要，1至9代表較重要，重要程度隨數(shù)值增大而遞增。（表2）

3.5 指標綜合

結(jié)合層次分析法計算出的權(quán)重，利用線性加權(quán)組合法將環(huán)境和經(jīng)濟評價指標分別綜合，再分三種情況將環(huán)境和經(jīng)濟評價指標進行整合：環(huán)境因素和經(jīng)濟因素占的百分比在情況a、b、c中分別是（a） 0.75，0.25 （b） 0.5，0.5（c） 0.25，0.75。最終計算值越高表示該地越適宜作為垃圾填埋場的選址。如圖3所示。

3.6 結(jié)果分析

在環(huán)境因素權(quán)重較高的情況中，最合適的區(qū)域分布在高原，主要是在土壤滲透性低的區(qū)域。在圖3中最合適的區(qū)域的水文地質(zhì)特性符合國家和歐盟法律要求。然而，這些區(qū)域遠離人口稠密的定居點，不滿足垃圾填埋場成本最小化的目標。在經(jīng)濟因素權(quán)重較高的情況中，最合適的區(qū)域是山谷接近人口稠密的定居點。

4 結(jié)語

我國農(nóng)村生態(tài)環(huán)境現(xiàn)況不容樂觀，其惡化程度嚴重制約我國農(nóng)村的可持續(xù)發(fā)展，阻礙我國建設(shè)社會主義新農(nóng)村的步伐。農(nóng)村環(huán)境污染主要包括農(nóng)業(yè)面源污染、生活垃圾污染、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)污染和生態(tài)環(huán)境破壞四個方面。垃圾填埋是緩解生活垃圾污染最有效的方法。在建設(shè)垃圾填埋場的過程中，填埋場的選址是最為關(guān)鍵的步驟。垃圾填埋場選址是一項綜合性很強的任務(wù)，受環(huán)境、經(jīng)濟和社會文化等因素制約，使用科學的選址方法有利于效益最大化。

本文對層次分析法、模糊綜合評價法和地理信息系統(tǒng)在垃圾填埋場選址中的應(yīng)用進行詳細分析，綜合評價三種方法的利弊，提出綜合使用三種方法可得到更精確的決策，并利用案例加以證明。利用GIS分析空間數(shù)據(jù)可得到候選場址，利用模糊層次分析法對候選場址進行適宜性分析，從而得到最優(yōu)場址。

本文引用大量外文文獻，旨在學習國外先進的選址方法，將理論盡快滲透進實踐中，高效地解決這一問題，從而改善農(nóng)村的生態(tài)環(huán)境，加快社會主義新農(nóng)村建設(shè)的步伐。

參 考 文 獻

[1] 褚巍.農(nóng)村中生活垃圾管理與處理處置研究[D].合肥工業(yè)大學，2007.12-14.

[2] 劉長禮，張云，王秀艷.城市垃圾地質(zhì)填埋場址的優(yōu)選方法[J].地球?qū)W報，1998，04：103-107.

[3] 劉云斌.城市生活垃圾填埋場選址模糊綜合評判系統(tǒng)[D].西南交通大學，2004.26.