基于GIS的生活垃圾綜合處理廠選址研究

GIS技術應用廣泛，在生活垃圾領域應用主要有兩方面。一方面是對垃圾收運管理的研究，主要是在垃圾收運路線優化領域方面的研究[1]，GIS將與垃圾收運系統有關的自然和社會經濟數據信息通過數字化的形式表現出來，能夠對城市的垃圾收運路線做出最優安排[2]。劉莉等[3]采納Thomas的研究方法[4]建立GIS模擬回收方案預測重慶市主城區垃圾回收方案運行的可能結果；劉炳凱等[5]基于GIS的垃圾收運管理系統設計方案，將通用地理數據和垃圾專用數據相結合，采用掃描與分支定界相結合的算法實現垃圾收運成本最小化。另一方面是對垃圾處理處置設施選址方面的研究[6]，主要應用在衛生填埋場、焚燒廠、垃圾中轉站的選址上。可見，GIS技術可實現垃圾收運路線的優化以及節省運費的效果。

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，即垃圾先進入熱解爐熱解氣化，產生少部分灰渣再做進一步填埋處理。目前，我國對垃圾熱解—填埋綜合處理廠選址影響因素選擇沒有統一標準，垃圾熱解處理技術和垃圾焚燒技術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，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生填埋場選址原則和要求。

1 研究方法

1.1 數據來源

從芒市規劃局收集整理研究芒市總體規劃的相關資料以及一些基礎數據，采用ArcGIS10.0建立研究區空間及社會經濟數據庫，空間數據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屬性數據等，社會經濟數據庫主要包括城鎮分布圖、農田分布圖、特殊用地、機場位置及相關屬性數據等。垃圾中轉站相關數據從芒市環衛局獲取。

1.2 研究方法

1.2.1 數據矢量化

對影響選址的影響因素進行收集整理，并對數據進行預處理，利用ArcGIS將數據矢量化，綜合處理廠選址應考慮的因素包括：居民點（城鄉）、高速公路、鐵路、河流水系、水庫、農田水利用地、永久農田用地、灘涂用地、特殊區、采礦區、機場等，將研究區土地利用現狀數據在ArcCatalog中進行數據庫的構建，添加進ArcMap中。

1.2.2 緩沖區分析

對矢量化處理后的環境地理信息數據進行緩沖區分析，根據相關的國內外情況和工程實踐經驗，按照一定的距離條件對不同影響因素建立不同半徑的緩沖區，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，打開緩沖區對話框，設置緩沖距離，建立多因素緩沖區。對緩沖結果進行等級劃分，每種影響因素添加字段賦值為-1，沒有緩沖到的區域賦值為0，使用分析工具疊加分析進行聯合，做出研究區土地評級。

1.2.3 最短路徑

對評級后的候選區域進行最短路徑分析。使用Arctoolbox數據管理工具的要素工具，將候選區域進行要素轉點，將道路、公路圖層利用數據管理工具進行合并導出為路網，在目錄中新建網絡數據集，提取數據庫內各路網節點之間的關系、所有路網之間的關系以及節點和路網之間的關系，并且將它們抽象成為“圖”結構中的點與點、點與線、線與線之間的關系，建立路網拓撲結構圖，為之后最短路徑研究提供數據基礎。最后使用Network Analyst的新建路徑工具→創建網絡位置工具→添加停靠點（一個選擇候選區點，另一個是城市中心）→求解。對各個候選區路徑進行求解比較，從中選擇運輸費用較低、地質條件好的最終候選場址供現場踏勘使用。

2 結果與討論

從多因素緩沖結果來看。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，賦值聯合結果為-9～0之間，-9代表多因素緩沖相交疊加次數最多區域，0代表多因素緩沖沒有相交疊加，相應的等級劃分為第十級到第一級，等級越小代表垃圾綜合處理廠選址條件越好。

垃圾經過熱解后產生部分灰渣需要填埋，規劃期內垃圾填埋場的使用年限為18年，填埋需要具有巨大的容積，根據工程實踐經驗和相關研究，取面積閾值為200 000m2。通過SQL查詢分析，從所得到的候選場址里篩選出面積大于200 000m2的場址，用于更進一步的選擇。

第一級賦值結果為0，在多因素緩沖距離之外，按照影響最小的原則，選擇第一級的區域作為候選區域，去除面積小于200000m2的區域后，候選區域（共12個）在芒市市區的位置見圖1。按照最短路徑分析方法對各個候選區到市中心的路徑進行求解比較見表1。12個候選區域均位于芒市主導風向的下風口地帶，或者在主導風向的垂直兩側，垃圾熱解產生的氣體對市區影響小。候選區6、9、10、11距市中心路徑超過10km，道路狀況較差，垃圾運輸車從市中心運往這4個候選區運費較大，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1、2、3、4、5、7、8 距 市中心路徑 在10km以內，但地塊類型屬于山地，地勢起伏大，坡度大，地質條件復雜，建設垃圾填埋場添土填方會增加大量投資成本，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12距市中心路徑最短，垃圾從市區到綜合處理廠道路狀況良好，運費最少，經濟效益好；候選區12現有地塊類型屬于林地，坡度小，地質條件穩定，建設投資成本低；候選區12位于芒市主導風向的垂直兩側，對芒市市區污染較小。所以確定候選區12為最終候選廠址，供現場踏勘使用。

圖1 候選區域在芒市市區的位置

3 結論

本文將GIS技術應用到芒市生活垃圾綜合處理廠選址中，利用GIS的ArcCatalog工具對數據矢量化，再使用Arctoolbox分析工具進行多因素緩沖區分析，對緩沖結果進行賦值（-9～0）評級，相應的等級劃分為第十級到第一級，等級越小代表垃圾綜合處理廠選址條件越好。選擇第一級的區域作為候選區域，在候選區域中篩除面積小于200 000m2的區域，再結合GIS的Network Analyst工具，進行最短路徑比較分析，結合道路狀況、地塊類型、風向等因素，最終確定候選區12為最佳候選廠址，供現場踏勘使用。

表1 候選區比較

參考文獻：

[1]劉潔，何彥鋒.基于GIS的成都市生活垃圾收運路線優化研究[J].西南師范大學學報（自然科學版），2013(4):80-87.

[2]Kanchanabhan T E,Mohaideen J A,Srinivasan S,et al.Optimum municipal solid waste collection using geographical information system（GIS）and vehicle tracking for Pallavapuram municipality[J].Waste Management&Research,2011,29(3):323-339.

[3]劉莉，李曉紅，王里奧.GIS在城市生活垃圾回收方案規劃研究中的應用——以重慶市主城區為例[J].環境科學與技術，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.

[5]劉炳凱，何其昌，范秀敏,等.基于GIS的城市生活垃圾收運管理系統[J].計算機工程，2009(8):274-276,279.

[6]Kao J J,Lin T I.Shortest service location model for planning waste pickup locations[J].Journal of the Air&Waste Management Association,2002,52(5):585-592.