東部人口密集地區農村生活垃圾回收點布點方案與選址優化
——以南京市后圩村為例

蔣瀟，劉天樂，陳浩文，秦齊，萬永平 （合肥工業大學 建筑與藝術學院，安徽 合肥 230001）

1 引言

作為目前農村面源污染的主要來源[1]，農村生活垃圾造成的污染嚴重影響著農村環境衛生、農業生產、農民的生活和身心健康。研究統計全國農村地區每年有約1.2 億噸的垃圾幾乎直接露天堆放,約2500 萬噸的農村生活污水全部直接排放入河流[2]。目前，針對東部人口密集地區農村生活垃圾的配套收容設施和相關處理環節仍處于建設過程中，而對各個村落內回收點具體位置的選址布點還欠缺一定的科學安排。本文從對村內垃圾回收點選址和布點方案優化的角度出發，結合中心地理論中相關假設，嘗試通過調整回收點位置，達到完善農村生活垃圾資源化處理環節的目的，為尚且處于初級發展階段的鄉村生活垃圾治理提出改善建議。

2 東部地區農村垃圾收集點布點現狀

在我國東部人口密集地區，農村大多呈現出人口密度小，生產場所分散的特點，各建筑設施一般較遠，這就導致雖然各村莊具備一定產量的生活垃圾，但產生源在空間上相對分散，使得回收點在村內呈現出散點布置狀態，帶來垃圾收集和集中處理上的難題[3]。

另外，村莊人口居住分散，而村莊所處地理位置一般具有較為廣闊的地域空間，具備環境上相對較大的承載和消化能力，可以容納少部分垃圾在戶外空間直接就地處理。但是村莊的基礎建設滯后、環境管理體系欠缺以及村民自身的環保意識缺乏等因素，間接引起在回收點布置規劃時村莊收集設施數量不足、收集點覆蓋范圍和收容能力不足以滿足村落整體需求等問題，將過多的垃圾處理壓力施加給當地生態環境而非垃圾收容設施，造成農村環境污染，既影響村容村貌，又降低村莊居民的生活質量，為東部農村地區建設帶來不可逆的惡劣影響。

2.1 基于克里斯泰勒結構的收集點服務半徑計算

2.1.1克里斯泰勒中心地理論

中心地理論[4]由德國城市地理學家克里斯塔勒和德國經濟學家廖什分別提出，最早作用于某一中心向周圍提供商品或服務的輻射范圍計算，其建立在一個比較理想的環境中，假設的條件為研究區域自然條件和資源均質分布且大致相同的平原，人口分布均勻。設在理想地表上均勻地分布著若干六邊形中心地，中心地的范圍就成了不會產生空白區域的六邊形結構，同時也一定程度上保證了可達性。

2.1.2收集點服務半徑計算

由對中心地理論的參考，將垃圾回收點設為中心，則其可覆蓋范圍為一個六邊形，若能推算出單個六邊形的面積，即可根據Sc=3√3a2/2 得出六邊形邊長a。根據所得尺寸制作等比例大小，邊長為a 的六邊形網格，將地圖按正確尺寸放入網格中，即可確定垃圾收集點位置。

依據《環境衛生設施設置標準》（CJJ 27-2012）[5]，生活垃圾收集點的垃圾容器或垃圾容器間的容量需按生活垃圾分類的種類、生活垃圾日排出量及清運周期進行計算?？筛鶕韵抡瞎接嬎愠鰡蝹€垃圾收集點最大服務人口（圖1）。

圖1 垃圾收集點服務人口計算

安徽、浙江、江蘇等我國東部地區農村人口數據及農村戶數數據，計算出平均每戶人數為3.9 人。本方案計算模型中，發現東部人口密集地區農村地區居民住宅及其所占用地密度差異較小，通過對長沖村、劉河社區、后圩村、茶崗村和山口凌村等村落居民住宅戶數數據及其所占用地面積數據統計，計算出該密度值在一定范圍區間內，平均值約為225m2／戶。對于我國東部人口密集地區農村，經統計計算，居民生活垃圾人均日產量按照0.8kg／人每天[6]。當采用四個垃圾桶容量為240L的帶蓋垃圾桶，且每天清掃一次（A4=1）時，可以推算出該垃圾回收點可覆蓋的人口數量為Rmax=810，即該垃圾回收點最大可覆蓋戶數為T=208 戶。據此得出一個垃圾回收點可覆蓋范圍面積最大值為Sc=46800m2，即六邊形邊長為a=135m 為宜。且由六邊形中心到角點的距離為135m，符合《農村垃圾分類設施設置標準》中提出的收集點服務半徑不大于200m的規范。

根據所得，可以創造單個邊長為135m 的六邊形網格（圖2），將村落地圖按正確比例放入網格后，便可得到第一輪定點結果。

圖2 六邊形網格圖示

2.2 風環境分析對定點進行調整

半徑計算得出垃圾收集點的第一輪定點后，還需考慮風向及風速等村落風環境對垃圾收集點的影響，以避免垃圾收集點帶來的異味等不利因素，干擾到附近居民的日常生活，將不良影響降到最低。通過PHOENICS 對村落風環境進行模擬，將一輪定點中受風環境影響較大的點進行偏移或換位，得出基于風環境分析改善的第二輪定點結果。

2.3 步行便捷性及交通條件進行最終調整

圖3 方案流程示意圖

在廣大農村地區，人口老齡化較為嚴重。調研結果發現人們愿意為垃圾投放出行的意愿時間集中在2min～3min，考慮到農村地區特定的人口結構，推算出對于垃圾投放而言，步行距離150m～200m 為宜。交通條件方面，需要確保垃圾收集點所在地轉運車可順利到達，且不需要經過太多的繞路。條件允許情況下，最好設置在穿越村莊的省道、鄉道旁或是村落內道路條件較好的道路旁。

根據步行半徑及交通條件的需要，將第二輪定點結果的不合理處或可改進處進行調整，得到最終的垃圾收集點定點方案。

3 以南京后圩村為例的東部人口密集地區農村垃圾收集點優化

3.1 后圩村概況

后圩村（圖4）地處南京市星甸街道西北面，坐落于老山余脈九峰山山腳下，村落地勢平緩，無明顯的高差變化。全村共有19 個自然小組，667 戶，總人口2469 人，全村區域面積800hm2。根據測算，村落集中住宅占地面積約為120000m2。其作為涉農社區，主要產業為水產養殖業。

圖4 后圩村衛星圖

3.2 根據六邊形服務半徑確定一輪布點

克里斯泰勒的中心地理論提供了以六邊形為結構的服務半徑覆蓋模式（圖5），可根據每個垃圾收集點容量及服務半徑計算，得出單個六邊形面積為46800m2，邊長為135m 的六邊形網格。單個六邊形的中心視為一輪布點中垃圾收集點所在的位置。

圖5 克里斯·泰勒理論結構

將后圩村地圖按相同比例放入到六邊形網格中，以最少的六邊形數量盡可能覆蓋住村落集中住宅占地的大部分區域，得出后圩村垃圾收集點的第一輪布點結果。以三個一字排開邊長為135m的六邊形將村內集中住宅占地的大部分區域覆蓋，則需要在村內設置三個垃圾收集點，三個六邊形中心點便為后圩村垃圾收集點的初步布點（圖6）。

圖6 一輪布點結果

3.3 根據風環境對布點進行調整

后圩村產生的主要垃圾為生活垃圾及落葉雜草等，同時，大部分的廚余垃圾能夠因村民自家的家禽飼養而當作飼料消耗，只有少數剩余的廚余垃圾會被村民投放至垃圾桶，導致垃圾收集點的廚余垃圾桶利用率較低。主要垃圾種類單一導致垃圾的混合堆放，易發生生物化學反應，產生異味。位于風速較大，且下風向的垃圾桶所產生的異味，更容易經過風的擴散，對居民生活產生負面影響。

將風向圖與一輪布點圖進行疊加之后，發現六邊形所在中心點所處位置風速較大，容易導致回收點所產生的異味影響村民生活，并非垃圾桶布點的最佳位置。故對三個垃圾桶布點位置進行了微調（圖7），將一號收集點從原本風速2.12m/s～2.48m/s 的位置，向東南偏移至風速在0.71m/s～1.06m/s 的區域；將二號收集點從原本風速1.42m/s～1.77m/s 的位置，向西北偏移至風速在0.35m/s～0.71m/s 的區域；將三號收集點從原本風速1.42m/s～2.21m/s 的位置，向西北偏移至風速在0.35m/s～0.71m/s 的區域（圖8）。盡量使垃圾桶位于風速1m/s以下的區域，避免由于風量大小與風的流動等因素對垃圾桶氣味產生擴散，影響村民的日常生活，導致人居環境惡化[7]。

圖7 PHOENICS風環境分析

圖8 二輪布點結果

3.4 依據步行距離與交通條件再次調整布點

在空間句法中，選擇度[8]指空間系統中的某一元素作為兩個節點之間最短拓撲關系的頻率，體現了人流穿行的可行性。后圩村作為典型的東部密集地區農村，也有老齡化嚴重的特征。在老齡化嚴重的情況下，人群出行距離150m～200m 為宜。以出行最大距離150m為節點，對后圩村空間句法中選擇度進行分析得到相應結果（圖9）。在風環境影響因素后，根據選擇度結果調整垃圾收集點位置，人流穿行可能性更高的位置地點更適合于垃圾收集點的選址[9]，即道路顏色所代表的選擇度越高越適宜垃圾收集點的布點。

圖9 選擇度分析（上）

在垃圾收集點布點中，可達性[10]作為垃圾收集點的布點重要影響因素。垃圾收集點宜布置在可達性高的位置，通過對后圩村可達性分析，用不同顏色反應出空間中的可達性（圖10）。根據可達性優化垃圾點布局，即道路顏色所代表的可達性越高越適宜于垃圾收集點的布點。

圖10 整合度分析（下）

受到村內收集點在空間上布置分散、道路狀況不佳等原因影響，在清運過程中的實際轉運效率并不高，故而需結合交通條件調整布置點。從交通條件角度對后圩村的收集點布置進行優化，首先其選點位置應定在穿村而過的省道、鄉道或主干道路兩側，方便回收人員將清運車?？吭诼愤吅缶湍苓M行回收作業；同時選點位置的大致范圍宜靠近村內的幾個對外出口，便于清運車在村口直接完成各點回收，減少在村內的停留時間。

在后圩村的垃圾桶實際布點調整中，在風環境分析對環境布點調整的基礎上，首先根據空間句法中選擇度的影響，將1 點朝北偏東方向移至穿村省道旁，將2 點朝東方向移到選擇度為14 的紅色路段上，將3 點朝東南方向移至選擇度為7.509 的橙色路段上拐點處。之后根據道路可達性的影響，將3 點向南移到接近整合度7.1895 的黃色道路的位置。最后結合道路交通條件對布點位置盡量靠近對外出口的要求，再將3 點移至更加靠近村口的道路交點處，至此垃圾回收點布點位置調整完畢（圖11）。

圖11 最終布點結果

4 結語

隨著農民生活水平的提高，農村所生產的生活垃圾數量也在不斷增加，同時在農村地區開展垃圾分類，實現垃圾的資源化處理利用成為了近年來的大趨勢，勢在必行。原有的農村垃圾收集方式已經不符合發展的需求，對垃圾收集的合理化、規范化、科學化的要求變得十分緊迫。通過科學合理的農村垃圾收集點布置，促進農村居民更加方便、快捷且自覺地進行垃圾投放和分類，減少收集和轉運成本成為農村生活垃圾回收轉運再利用過程中重點研究的環節。本文通過對克里斯泰勒結構、PHOENICS 風環境分析、空間句法等分析方法的運用，以南京市后圩村為例，探討了一種東部人口密集地區農村村內垃圾收集點的數量及布點方法，對現有的布點結構進行優化。在布點設計的過程中，充分將村落人口、面積、垃圾收集點服務半徑、風環境、交通情況等因素考慮其中，設計了一套層層疊加遞進的工作流，最后得出村內垃圾收集點選址的最優點。本方法可以為相關管理部門及環保企業對農村內部科學、合理設置垃圾收集點提供參考與幫助，且本方法適用于絕大多數東部人口密集地區農村。