呼和浩特市工業(yè)固體廢物轉(zhuǎn)運站選址問題研究

○ 文/李功懿

一、引言

2020 年4 月29 日《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》已由中華人民共和國第十三屆全國人民代表大會常務(wù)委員會第十七次會議修訂通過，并自2020 年9 月1 日起施行。從而對固體廢棄物的處理得以進入人們的視野。固體廢物不同于其他污染物，如“廢水、廢氣”等，固體廢棄物因為其特殊的屬性會占用大量的土地，若處置不當(dāng)，不僅會造成土地資源的浪費，而且還會帶來嚴(yán)重的土地污染與水污染，會對環(huán)境造成不可估量的損失[1]。而對于固體廢棄物的處理，運輸是必不可少的一環(huán)。由于固體廢棄物不同于其他污染物，因而運輸路徑上節(jié)點的選址便顯得尤為重要。一個合理的目標(biāo)節(jié)點不僅能使得固體廢棄物運輸成本降低還能減少固體廢棄物對環(huán)境、人體造成的危害。

當(dāng)前，針對“固體廢棄物流通節(jié)點的選址”國內(nèi)眾多的專家學(xué)者運用不同的方法對其作出了研究。馬建龍（2020）等主要著眼于在多周期、多目標(biāo)固體廢棄物的逆向物流背景下如何做好回收點、中轉(zhuǎn)站和處理站的三級選址，最終提出了“利用互聯(lián)網(wǎng)信息化、合理布局目標(biāo)節(jié)點、排放源頭減排”三項合理建議[2]。高桃麗（2017）則通過構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，利用最小偏差法求解選址的最優(yōu)方案，并認(rèn)為在城市固體廢棄物處理站的選址上應(yīng)考慮兩大因素：“其一是周邊居民對建設(shè)處理站的接受程度；其二是處理站的建立是否會影響到周邊居民的正常生活”[3]。連啟理（2009）等通過構(gòu)建最小化選址費用和運輸費用的模型，研究生態(tài)旅游區(qū)固體廢棄物的中轉(zhuǎn)站選址和車輛路徑問題[4]。胡雙海（2007）等則通過層次分析法對每個備選地址進行權(quán)重賦值，構(gòu)建成本目標(biāo)函數(shù)，并對其進行算例分析[5]。夏明艷（2012）通過構(gòu)建多目標(biāo)整數(shù)規(guī)劃模型，并將穩(wěn)健優(yōu)化應(yīng)用于固體廢棄物產(chǎn)量為隨機變量的選址中[6]。

呼和浩特市作為內(nèi)蒙古自治區(qū)的首府，按我國地理分區(qū)屬我國的華北地區(qū)，屬溫帶大陸性氣候，生態(tài)環(huán)境自愈能力相較于我國東部地區(qū)較差。此外，呼和浩特城市化率高人口密集，而呼和浩特市又存在相當(dāng)數(shù)量的高污染高耗能的重工業(yè)企業(yè)。因此，對呼和浩特市的工業(yè)固體垃圾轉(zhuǎn)運站的位置選擇就變得尤為重要。基于此，本文針對固體廢棄物中的“工業(yè)固體廢棄物”進行轉(zhuǎn)運站選址問題的研究，填補了呼和浩特市廢棄物逆向物流研究的空白。

二、研究模型

（一）重心法

重心法是一種選址方法，假設(shè)需求點或資源點是分布在同一個平面的物流系統(tǒng)，而物流系統(tǒng)的重心就是目標(biāo)節(jié)點所在的位置。通俗理解，該方法將運輸量作為選址依據(jù)，使用該方法時，一般先利用電子地圖確定所要考慮的需求點的位置坐標(biāo)，通過各需求點的貨運量進行建模，算出各需求點之間合理的配送中 心[7]，即在所研究的區(qū)域存在M 個需求點，且各需求點的，坐標(biāo)為(Xi,Yi)(i=1,2,3…M)，而目標(biāo)節(jié)點的坐標(biāo)則為（X—, Y—）。

然而，重心法在實際的運用過程中會受制于許多主客觀因素，其中影響最為頻繁的為實際地理因素。因此，常常將重心法與Excel 表格相結(jié)合，利用其強大的數(shù)學(xué)建模能力，以需求點的坐標(biāo)和運輸量為函數(shù)，計算出的位置可以直接與地圖進行比較，觀察其地理位置，不僅可以大大減少計算工作量，而且具有實際意義[8]。因此，可以將重心模型與Excel 相結(jié)合，更加真實的為決策提供支持與幫助。

（二）固體廢物回收中轉(zhuǎn)站計算公式

重心法的公式具體表現(xiàn)如下：

公式中（X—, Y—），表示目標(biāo)物資中心的位置坐標(biāo)；Dmx表 示 第m 個 地 點 的x 坐 標(biāo)；Dmy表 示 第m 個 地 點的y 坐標(biāo)；Vm表示貨運量。而對于Excel 中的函數(shù)運用主要如下：

SUM（）函數(shù)：指的是返回某一單元格區(qū)域中數(shù)字、邏輯值及數(shù)字的文本表達式之和，而在本文中可以將SUM 函數(shù)運用于計算貨運量總和。

SUMPRODUCT（）函數(shù)：是在給定的幾組數(shù)組中，將數(shù)組間對應(yīng)的元素相乘，并返回乘積之和。在本文中可以將SUMPRODUCT 函數(shù)運用于計算“需求點坐標(biāo)*貨運量”總和。

規(guī)劃求解：根據(jù)約束條件求最優(yōu)解[9]。

三、實例應(yīng)用

（一）確定坐標(biāo)點與需求量

呼和浩特市位于內(nèi)蒙古自治區(qū)的中部，地處我國華北地區(qū)，在地圖上所處的經(jīng)緯度，其中經(jīng)度位于東經(jīng)110°46′~112°10′，而緯度則位于北緯40°51′~41°8′。位于年降水量400 毫米等位線至200 毫米等位線之間，屬溫帶大陸性氣候，市內(nèi)又有大唐托電、呼市熱電廠、北方金橋等電廠，電力裝機容量在全國地級市中位居前列。快速發(fā)展的工業(yè)必然會產(chǎn)生諸多的固體廢棄物。本文以呼和浩特市生態(tài)環(huán)境局（環(huán)保局）公布的近三年數(shù)據(jù)為例，選取呼和浩特市工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量的頭部企業(yè)所在的地址以及坐標(biāo)，但根據(jù)重心法原理僅僅只有需求的位置信息是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要知道各需求點的貨運量（固體廢棄物產(chǎn)生量），再結(jié)合位置坐標(biāo)信息才能精準(zhǔn)地計算出目標(biāo)中轉(zhuǎn)站的具體位置。因此，收集數(shù)據(jù)如表1、表2、表3 所示。

表1 2020 年呼和浩特市工業(yè)固體廢棄物排放頭部企業(yè)信息

表2 2019 年呼和浩特市工業(yè)固體廢棄物排放頭部企業(yè)信息

表3 2018 年呼和浩特市工業(yè)固體廢棄物排放頭部企業(yè)信息

（二）選址位置的計算

根據(jù)所整理出的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)輸入Excel 表格中。在電子表格中對具體的公司名稱用阿拉伯?dāng)?shù)字進行編號，2020 年的數(shù)據(jù)共占據(jù)十列。首先通過使用SUM函數(shù)將2020 年總體產(chǎn)生量計算出來為1181.31 萬噸，之后再利用SUMPRODUCT 函數(shù)及SUM 函數(shù)求出經(jīng)度*產(chǎn)生量總和以及緯度*產(chǎn)生量總和的值，分別為131794.9312 萬噸與47716.00022 萬噸，最后通過公式計算得出2020 年呼和浩特市工業(yè)固體廢棄物回收中轉(zhuǎn)站的坐標(biāo)軸為（111.5667617，40.39244586）。同理，依照上述方法依次求得2019 年呼和浩特市工業(yè)固體廢棄物回收中轉(zhuǎn)站以及2018 年呼和浩特市工業(yè)固體廢棄物回收中轉(zhuǎn)站的位置，分別為（111.5056256，40.38093857）；（111.4662462，40.34464278）。

（三）中轉(zhuǎn)站選址分析

通過呼和浩特市環(huán)保局公布的2018 年至2020 年三年的工業(yè)固體廢棄物排放數(shù)據(jù)，計算出了坐標(biāo)軸及位置信息。通過觀察發(fā)現(xiàn)三個坐標(biāo)點的距離相差并不大，為了更加直觀地觀察位置信息，將所計算出的坐標(biāo)信息輸入百度地圖的拾取坐標(biāo)系統(tǒng)中，發(fā)現(xiàn)所計算出的2020 年以及2019 年的位置都位于內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市和林格爾縣和托路附近，靠近東營子村與黑麻洼村；而依據(jù)2018 年的數(shù)據(jù)所計算出的位置信息則顯示回收中轉(zhuǎn)點設(shè)置在內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市托克托縣與和林格爾縣交界處。通過百度地圖坐標(biāo)拾取系統(tǒng)，三地距離相差并不大，結(jié)合實際情況，所選取的坐標(biāo)點靠近G512 國道（和托路）與S103 省道在和林格爾縣和托路東營子村附近。而工業(yè)固體廢棄物轉(zhuǎn)運站的位置選址需要考慮多方因素，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為“交通條件、經(jīng)濟因素、人口密度、所在地自然環(huán)境”為主要考慮因素。

從交通條件上看，目標(biāo)位置靠近G512 國道（和托路）與S103 省道。利于工業(yè)固體廢棄物的轉(zhuǎn)運。同時，目標(biāo)位置位于呼和浩特市主要工業(yè)固體廢棄物排放單位之間，尤其靠近排放龍頭企業(yè)內(nèi)蒙古大唐托電有限責(zé)任公司、內(nèi)蒙古京能盛樂熱點有限公司等，能達到路徑最優(yōu)從而節(jié)約時間、成本。

從經(jīng)濟因素上看，所選的目標(biāo)位置位于公路交界處，有較為充沛的土地資源，用地價格較為便宜，能為工業(yè)固體廢棄物轉(zhuǎn)運站的建設(shè)節(jié)約資金。此外，靠近公路能節(jié)省建立轉(zhuǎn)運站后期的交通基礎(chǔ)設(shè)施的投入。

從人口密度上看，由于工業(yè)固體廢棄物相較于其他污染物較為特殊，需要謹(jǐn)慎處理。故在考慮目標(biāo)位置時需要遠(yuǎn)離人口密集區(qū)，而目標(biāo)位置位于和林格爾縣和托路東營子村附近，不僅遠(yuǎn)離呼和浩特市的4 個市轄區(qū)，離托克托縣與和林格爾縣的市區(qū)也有較遠(yuǎn)的距離，符合國家對固體廢棄物處理制度的要求。

從所在地自然環(huán)境上看，呼和浩特市常年盛行西北季風(fēng)處于順風(fēng)口，而由轉(zhuǎn)運產(chǎn)生的污染物不會順風(fēng)飄到市區(qū)，能進一步減少污染。

綜上，通過分析交通條件、經(jīng)濟因素、人口密度、所在地自然環(huán)境四大要素，呼和浩特市工業(yè)固體廢棄物轉(zhuǎn)運站應(yīng)設(shè)置在靠近G512 國道（和托路）與S103省道在和林格爾縣和托路東營子村附近。

四、結(jié)論

本文以呼和浩特市為例，充分介紹了固體廢棄物的危害以及當(dāng)前國家對固體廢棄物的最新管理要求。通過呼和浩特市環(huán)保局公布的工業(yè)固體廢棄物排放數(shù)據(jù)，選取2018、2019 和2020 三年的數(shù)據(jù)利用重心法并借助Excel 表格建模規(guī)劃求解，從交通條件、經(jīng)濟因素、人口密度、所在地自然環(huán)境四大維度出發(fā)，最終確定呼和浩特市工業(yè)固體廢棄物轉(zhuǎn)運站位置在靠近G512 國道（和托路）與S103 省道在和林格爾縣和托路東營子村附近。所研究的結(jié)果對于呼和浩特市工業(yè)固體廢棄物轉(zhuǎn)運站的建設(shè)具有一定的參考意義。

雖然本文在目標(biāo)位置的選擇上分析了諸多因素，但物流運輸過程中存在隱性成本且目標(biāo)選址在實際操作中會受制于一些不確定因素，這需要日后進一步研究和分析。