基于GIS的生活垃圾綜合處理廠選址研究

GIS技術(shù)應(yīng)用廣泛，在生活垃圾領(lǐng)域應(yīng)用主要有兩方面。一方面是對(duì)垃圾收運(yùn)管理的研究，主要是在垃圾收運(yùn)路線優(yōu)化領(lǐng)域方面的研究[1]，GIS將與垃圾收運(yùn)系統(tǒng)有關(guān)的自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)信息通過數(shù)字化的形式表現(xiàn)出來，能夠?qū)Τ鞘械睦者\(yùn)路線做出最優(yōu)安排[2]。劉莉等[3]采納Thomas的研究方法[4]建立GIS模擬回收方案預(yù)測(cè)重慶市主城區(qū)垃圾回收方案運(yùn)行的可能結(jié)果；劉炳凱等[5]基于GIS的垃圾收運(yùn)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，將通用地理數(shù)據(jù)和垃圾專用數(shù)據(jù)相結(jié)合，采用掃描與分支定界相結(jié)合的算法實(shí)現(xiàn)垃圾收運(yùn)成本最小化。另一方面是對(duì)垃圾處理處置設(shè)施選址方面的研究[6]，主要應(yīng)用在衛(wèi)生填埋場(chǎng)、焚燒廠、垃圾中轉(zhuǎn)站的選址上。可見，GIS技術(shù)可實(shí)現(xiàn)垃圾收運(yùn)路線的優(yōu)化以及節(jié)省運(yùn)費(fèi)的效果。

本文生活垃圾綜合處理廠具體指生活垃圾熱解—填埋綜合處理廠，即垃圾先進(jìn)入熱解爐熱解氣化，產(chǎn)生少部分灰渣再做進(jìn)一步填埋處理。目前，我國對(duì)垃圾熱解—填埋綜合處理廠選址影響因素選擇沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，垃圾熱解處理技術(shù)和垃圾焚燒技術(shù)在工藝上有很大差別，但垃圾熱解處理和垃圾焚燒都屬于熱處理技術(shù)，因此，熱解—填埋綜合處理廠選址可參考垃圾焚燒處理廠和衛(wèi)生填埋場(chǎng)選址原則和要求。

1 研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

從芒市規(guī)劃局收集整理研究芒市總體規(guī)劃的相關(guān)資料以及一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，采用ArcGIS10.0建立研究區(qū)空間及社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)庫，空間數(shù)據(jù)庫主要包括河流水系圖、土地利用類型分布圖、主要公路鐵路圖及相關(guān)屬性數(shù)據(jù)等，社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)庫主要包括城鎮(zhèn)分布圖、農(nóng)田分布圖、特殊用地、機(jī)場(chǎng)位置及相關(guān)屬性數(shù)據(jù)等。垃圾中轉(zhuǎn)站相關(guān)數(shù)據(jù)從芒市環(huán)衛(wèi)局獲取。

1.2 研究方法

1.2.1 數(shù)據(jù)矢量化

對(duì)影響選址的影響因素進(jìn)行收集整理，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，利用ArcGIS將數(shù)據(jù)矢量化，綜合處理廠選址應(yīng)考慮的因素包括：居民點(diǎn)（城鄉(xiāng)）、高速公路、鐵路、河流水系、水庫、農(nóng)田水利用地、永久農(nóng)田用地、灘涂用地、特殊區(qū)、采礦區(qū)、機(jī)場(chǎng)等，將研究區(qū)土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)在ArcCatalog中進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建，添加進(jìn)ArcMap中。

1.2.2 緩沖區(qū)分析

對(duì)矢量化處理后的環(huán)境地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行緩沖區(qū)分析，根據(jù)相關(guān)的國內(nèi)外情況和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，按照一定的距離條件對(duì)不同影響因素建立不同半徑的緩沖區(qū)，作為垃圾綜合處理廠選址的約束性條件。利用ArcGIS軟件Arctoolbox中的分析工具鄰域分析，打開緩沖區(qū)對(duì)話框，設(shè)置緩沖距離，建立多因素緩沖區(qū)。對(duì)緩沖結(jié)果進(jìn)行等級(jí)劃分，每種影響因素添加字段賦值為-1，沒有緩沖到的區(qū)域賦值為0，使用分析工具疊加分析進(jìn)行聯(lián)合，做出研究區(qū)土地評(píng)級(jí)。

1.2.3 最短路徑

對(duì)評(píng)級(jí)后的候選區(qū)域進(jìn)行最短路徑分析。使用Arctoolbox數(shù)據(jù)管理工具的要素工具，將候選區(qū)域進(jìn)行要素轉(zhuǎn)點(diǎn)，將道路、公路圖層利用數(shù)據(jù)管理工具進(jìn)行合并導(dǎo)出為路網(wǎng)，在目錄中新建網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集，提取數(shù)據(jù)庫內(nèi)各路網(wǎng)節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系、所有路網(wǎng)之間的關(guān)系以及節(jié)點(diǎn)和路網(wǎng)之間的關(guān)系，并且將它們抽象成為“圖”結(jié)構(gòu)中的點(diǎn)與點(diǎn)、點(diǎn)與線、線與線之間的關(guān)系，建立路網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，為之后最短路徑研究提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。最后使用Network Analyst的新建路徑工具→創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)位置工具→添加?？奎c(diǎn)（一個(gè)選擇候選區(qū)點(diǎn)，另一個(gè)是城市中心）→求解。對(duì)各個(gè)候選區(qū)路徑進(jìn)行求解比較，從中選擇運(yùn)輸費(fèi)用較低、地質(zhì)條件好的最終候選場(chǎng)址供現(xiàn)場(chǎng)踏勘使用。

2 結(jié)果與討論

從多因素緩沖結(jié)果來看。每種因素都有一定范圍大小的緩沖距離，緩沖距離相交疊加，賦值聯(lián)合結(jié)果為-9～0之間，-9代表多因素緩沖相交疊加次數(shù)最多區(qū)域，0代表多因素緩沖沒有相交疊加，相應(yīng)的等級(jí)劃分為第十級(jí)到第一級(jí)，等級(jí)越小代表垃圾綜合處理廠選址條件越好。

垃圾經(jīng)過熱解后產(chǎn)生部分灰渣需要填埋，規(guī)劃期內(nèi)垃圾填埋場(chǎng)的使用年限為18年，填埋需要具有巨大的容積，根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)研究，取面積閾值為200 000m2。通過SQL查詢分析，從所得到的候選場(chǎng)址里篩選出面積大于200 000m2的場(chǎng)址，用于更進(jìn)一步的選擇。

第一級(jí)賦值結(jié)果為0，在多因素緩沖距離之外，按照影響最小的原則，選擇第一級(jí)的區(qū)域作為候選區(qū)域，去除面積小于200000m2的區(qū)域后，候選區(qū)域（共12個(gè)）在芒市市區(qū)的位置見圖1。按照最短路徑分析方法對(duì)各個(gè)候選區(qū)到市中心的路徑進(jìn)行求解比較見表1。12個(gè)候選區(qū)域均位于芒市主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)口地帶，或者在主導(dǎo)風(fēng)向的垂直兩側(cè)，垃圾熱解產(chǎn)生的氣體對(duì)市區(qū)影響小。候選區(qū)6、9、10、11距市中心路徑超過10km，道路狀況較差，垃圾運(yùn)輸車從市中心運(yùn)往這4個(gè)候選區(qū)運(yùn)費(fèi)較大，成本較高，所以不適宜做最終垃圾綜合處理廠候選廠址；候選區(qū)1、2、3、4、5、7、8 距 市中心路徑 在10km以內(nèi)，但地塊類型屬于山地，地勢(shì)起伏大，坡度大，地質(zhì)條件復(fù)雜，建設(shè)垃圾填埋場(chǎng)添土填方會(huì)增加大量投資成本，所以也不適宜做最終垃圾綜合處理廠候選廠址。通過比較分析可以看出，候選區(qū)12距市中心路徑最短，垃圾從市區(qū)到綜合處理廠道路狀況良好，運(yùn)費(fèi)最少，經(jīng)濟(jì)效益好；候選區(qū)12現(xiàn)有地塊類型屬于林地，坡度小，地質(zhì)條件穩(wěn)定，建設(shè)投資成本低；候選區(qū)12位于芒市主導(dǎo)風(fēng)向的垂直兩側(cè)，對(duì)芒市市區(qū)污染較小。所以確定候選區(qū)12為最終候選廠址，供現(xiàn)場(chǎng)踏勘使用。

圖1 候選區(qū)域在芒市市區(qū)的位置

3 結(jié)論

本文將GIS技術(shù)應(yīng)用到芒市生活垃圾綜合處理廠選址中，利用GIS的ArcCatalog工具對(duì)數(shù)據(jù)矢量化，再使用Arctoolbox分析工具進(jìn)行多因素緩沖區(qū)分析，對(duì)緩沖結(jié)果進(jìn)行賦值（-9～0）評(píng)級(jí)，相應(yīng)的等級(jí)劃分為第十級(jí)到第一級(jí)，等級(jí)越小代表垃圾綜合處理廠選址條件越好。選擇第一級(jí)的區(qū)域作為候選區(qū)域，在候選區(qū)域中篩除面積小于200 000m2的區(qū)域，再結(jié)合GIS的Network Analyst工具，進(jìn)行最短路徑比較分析，結(jié)合道路狀況、地塊類型、風(fēng)向等因素，最終確定候選區(qū)12為最佳候選廠址，供現(xiàn)場(chǎng)踏勘使用。

表1 候選區(qū)比較

參考文獻(xiàn)：

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[3]劉莉，李曉紅，王里奧.GIS在城市生活垃圾回收方案規(guī)劃研究中的應(yīng)用——以重慶市主城區(qū)為例[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2006(7):52-54,118.

[4]Thomas C,Yoxon M,Slater R.Report on Phase 1 of the Evaluation of Rethink Rubbish-Western Riverside Campaign[M].Milton Keynes:Open University,2003.

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