基于GIS的生活垃圾综合处理厂选址研究

GIS技术应用广泛，在生活垃圾领域应用主要有两方面。一方面是对垃圾收运管理的研究，主要是在垃圾收运路线优化领域方面的研究[1]，GIS将与垃圾收运系统有关的自然和社会经济数据信息通过数字化的形式表现出来，能够对城市的垃圾收运路线做出最优安排[2]。刘莉等[3]采纳Thomas的研究方法[4]建立GIS模拟回收方案预测重庆市主城区垃圾回收方案运行的可能结果；刘炳凯等[5]基于GIS的垃圾收运管理系统设计方案，将通用地理数据和垃圾专用数据相结合，采用扫描与分支定界相结合的算法实现垃圾收运成本最小化。另一方面是对垃圾处理处置设施选址方面的研究[6]，主要应用在卫生填埋场、焚烧厂、垃圾中转站的选址上。可见，GIS技术可实现垃圾收运路线的优化以及节省运费的效果。

本文生活垃圾综合处理厂具体指生活垃圾热解—填埋综合处理厂，即垃圾先进入热解炉热解气化，产生少部分灰渣再做进一步填埋处理。目前，我国对垃圾热解—填埋综合处理厂选址影响因素选择没有统一标准，垃圾热解处理技术和垃圾焚烧技术在工艺上有很大差别，但垃圾热解处理和垃圾焚烧都属于热处理技术，因此，热解—填埋综合处理厂选址可参考垃圾焚烧处理厂和卫生填埋场选址原则和要求。

1 研究方法

1.1 数据来源

从芒市规划局收集整理研究芒市总体规划的相关资料以及一些基础数据，采用ArcGIS10.0建立研究区空间及社会经济数据库，空间数据库主要包括河流水系图、土地利用类型分布图、主要公路铁路图及相关属性数据等，社会经济数据库主要包括城镇分布图、农田分布图、特殊用地、机场位置及相关属性数据等。垃圾中转站相关数据从芒市环卫局获取。

1.2 研究方法

1.2.1 数据矢量化

对影响选址的影响因素进行收集整理，并对数据进行预处理，利用ArcGIS将数据矢量化，综合处理厂选址应考虑的因素包括：居民点（城乡）、高速公路、铁路、河流水系、水库、农田水利用地、永久农田用地、滩涂用地、特殊区、采矿区、机场等，将研究区土地利用现状数据在ArcCatalog中进行数据库的构建，添加进ArcMap中。

1.2.2 缓冲区分析

对矢量化处理后的环境地理信息数据进行缓冲区分析，根据相关的国内外情况和工程实践经验，按照一定的距离条件对不同影响因素建立不同半径的缓冲区，作为垃圾综合处理厂选址的约束性条件。利用ArcGIS软件Arctoolbox中的分析工具邻域分析，打开缓冲区对话框，设置缓冲距离，建立多因素缓冲区。对缓冲结果进行等级划分，每种影响因素添加字段赋值为-1，没有缓冲到的区域赋值为0，使用分析工具叠加分析进行联合，做出研究区土地评级。

1.2.3 最短路径

对评级后的候选区域进行最短路径分析。使用Arctoolbox数据管理工具的要素工具，将候选区域进行要素转点，将道路、公路图层利用数据管理工具进行合并导出为路网，在目录中新建网络数据集，提取数据库内各路网节点之间的关系、所有路网之间的关系以及节点和路网之间的关系，并且将它们抽象成为“图”结构中的点与点、点与线、线与线之间的关系，建立路网拓扑结构图，为之后最短路径研究提供数据基础。最后使用Network Analyst的新建路径工具→创建网络位置工具→添加停靠点（一个选择候选区点，另一个是城市中心）→求解。对各个候选区路径进行求解比较，从中选择运输费用较低、地质条件好的最终候选场址供现场踏勘使用。

2 结果与讨论

从多因素缓冲结果来看。每种因素都有一定范围大小的缓冲距离，缓冲距离相交叠加，赋值联合结果为-9～0之间，-9代表多因素缓冲相交叠加次数最多区域，0代表多因素缓冲没有相交叠加，相应的等级划分为第十级到第一级，等级越小代表垃圾综合处理厂选址条件越好。

垃圾经过热解后产生部分灰渣需要填埋，规划期内垃圾填埋场的使用年限为18年，填埋需要具有巨大的容积，根据工程实践经验和相关研究，取面积阈值为200 000m2。通过SQL查询分析，从所得到的候选场址里筛选出面积大于200 000m2的场址，用于更进一步的选择。

第一级赋值结果为0，在多因素缓冲距离之外，按照影响最小的原则，选择第一级的区域作为候选区域，去除面积小于200000m2的区域后，候选区域（共12个）在芒市市区的位置见图1。按照最短路径分析方法对各个候选区到市中心的路径进行求解比较见表1。12个候选区域均位于芒市主导风向的下风口地带，或者在主导风向的垂直两侧，垃圾热解产生的气体对市区影响小。候选区6、9、10、11距市中心路径超过10km，道路状况较差，垃圾运输车从市中心运往这4个候选区运费较大，成本较高，所以不适宜做最终垃圾综合处理厂候选厂址；候选区1、2、3、4、5、7、8 距 市中心路径 在10km以内，但地块类型属于山地，地势起伏大，坡度大，地质条件复杂，建设垃圾填埋场添土填方会增加大量投资成本，所以也不适宜做最终垃圾综合处理厂候选厂址。通过比较分析可以看出，候选区12距市中心路径最短，垃圾从市区到综合处理厂道路状况良好，运费最少，经济效益好；候选区12现有地块类型属于林地，坡度小，地质条件稳定，建设投资成本低；候选区12位于芒市主导风向的垂直两侧，对芒市市区污染较小。所以确定候选区12为最终候选厂址，供现场踏勘使用。

图1 候选区域在芒市市区的位置

3 结论

本文将GIS技术应用到芒市生活垃圾综合处理厂选址中，利用GIS的ArcCatalog工具对数据矢量化，再使用Arctoolbox分析工具进行多因素缓冲区分析，对缓冲结果进行赋值（-9～0）评级，相应的等级划分为第十级到第一级，等级越小代表垃圾综合处理厂选址条件越好。选择第一级的区域作为候选区域，在候选区域中筛除面积小于200 000m2的区域，再结合GIS的Network Analyst工具，进行最短路径比较分析，结合道路状况、地块类型、风向等因素，最终确定候选区12为最佳候选厂址，供现场踏勘使用。

表1 候选区比较

参考文献：

[1]刘洁，何彦锋.基于GIS的成都市生活垃圾收运路线优化研究[J].西南师范大学学报（自然科学版），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]刘莉，李晓红，王里奥.GIS在城市生活垃圾回收方案规划研究中的应用——以重庆市主城区为例[J].环境科学与技术，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]刘炳凯，何其昌，范秀敏,等.基于GIS的城市生活垃圾收运管理系统[J].计算机工程，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.