生活垃圾内河集装化水陆联运的可行性分析——以华东地区某城市为例

关春雨，矫　伟

（北京市市政工程设计研究总院有限公司，北京100082）

生活垃圾内河集装化水陆联运的可行性分析
——以华东地区某城市为例

关春雨，矫伟

（北京市市政工程设计研究总院有限公司，北京100082）

根据华东地区某城市垃圾收运特点，制定了垃圾集装化水陆联运方案，从经济效益、环境效益、社会效益和实施难易程度等方面对方案的可行性进行分析。结果表明，受运距和规模较小的影响，华东地区某城市垃圾水运的经济性欠佳，且航运条件无法保证，因此建议暂不实施垃圾水运方案。

生活垃圾；内河；集装化运输；经济效益；航运条件

我国华东地区某城市规划建设一处集中垃圾处置设施，用于处置市区大部分生活垃圾，同时建设大中型垃圾转运站，形成以机械化收集、集装化转运为核心的生活垃圾收运体系。鉴于水路转运具有诸多优势，且该城市地处江南水乡，城内河湖密布、具备水运基础，因此结合收运体系规划，论证生活垃圾内河集装化水陆联运（以下简称“水运”）的可行性。

1　垃圾转运站布局

根据垃圾收集量、收运半径、行政区划等因素，将全市划分为13个收运分区，每个分区设置1座垃圾压缩转运站；垃圾转运站选址过程中，综合考虑服务区域、规划用地性质、污染控制、配套条件等因素，以充分利用原有环卫设施用地为原则，兼顾水运的可能性，尽量将转运站选址于内河航道附近。在常规陆路转运规划中，采用载重10 t和15 t的集装化转运车将垃圾转运至处置设施，如图1所示。

图1　垃圾转运站布局与陆运路线

2　垃圾水运方案

2.1水运流程

根据生活垃圾内河集装化水陆联运的特点，制定垃圾水运流程如图2所示。垃圾在各转运站经压缩后装入专用集装箱，集装箱经拖车运输至转运码头，由专用运输船沿内河运输至接收码头，再通过集装箱拖车转运至垃圾集中处置设施。

图2　垃圾水运流程示意

垃圾内河集装箱运输作为一种专业性较高的运输方式，对航道条件、港口码头、装卸设备、配套场站、集疏运系统和运输船舶等基础条件有较高要求。

2.2航道条件

由GB 50139—2014内河通航标准可知，我国内河航道分为7级，其中4级航道可通航500 t级以下船舶，5级航道可通航300 t级以下船舶，6级航道可通航100 t级以下船舶。目前该市内河航道长1 107 km，航道资源南北分布不均，北部地区河道密布，除运河和主要河道为4～5级航道外，其它河道以6～7级航道为主；南部多为丘陵地带、航道相对较少，仅有的几条航道等级偏低，以7级航道为主。

全市码头分散、规模偏小，现有泊位300余个，靠泊能力集中在50～300t；主要为自建简易码头或直接利用航道自然岸坡进行装卸，仅有内河港口中心作业区初具规模，其集装箱码头于2014年投入运行，根据城市港区规划，该市将在“十三五”期间大力开发内河运能，其中集装箱运输是发展的重点。

2.3水运路线

垃圾水运方案和路线如表1和图3～4所示。

表1　垃圾水运方案

图3　垃圾水运路线（现状航道）

图4　垃圾水运路线（第二通道通航）

综合考虑垃圾转运站选址、码头位置、转运站至码头的交通情况等因素，设定9座转运站的垃圾经5座码头向垃圾处置设施运送，形成南、北2条水运路线（图3）。北部路线利用码头A、B、C进行装卸，其中码头C已经建成，码头A、B为“十二五”规划内码头，尚未开始建设；南部路线利用码头D、E进行装卸，码头D、E均为规划外码头，需结合航道规划确定具体位置；2条路线在城市中部汇合后通往码头F，码头F为规划外码头。由于大吨位船舶可显著降低运输成本，因此北部路线按照5级航道标准选择300 t级运输船；在水运条件较差的南部路线，在航路升级的前提下，选择200 t级运输船。为提高装卸的兼容性，采用20英尺标准集装箱；根据垃圾的压实密度计算，单箱垃圾装载量为15 t；参考上海市垃圾集装箱运输船的运能［1］，设定300 t级运输船的垃圾运输量为200 t；200 t级运输船的垃圾运输量为130 t。

由于利用现状航道船舶绕行较远，考虑远期可能开通北部航运的第二通道，因此需调整方案，此时船舶可就近驶入北部河道，减小船舶运距（图4）。

根据南、北2条水运路线的选取以及是否利用第二通道，提出6种水运方案，其中方案1～3通过现状航道运输，方案4～6通过第二通道运输（表1）。按照船舶的运力及备用情况计算船舶数量；按照转运站与码头间的对应关系及备用情况计算集装箱转运拖车数量。

3　水运方案成本分析

水运成本由河港综合费、陆路转运费和船舶运费3个部分组成。河港综合费是河港码头装卸、堆存、引航、拖泊等费用的总和，此处按租用泊位时集装箱的装卸运费计算河港综合费；陆路转运费是集装箱拖车将垃圾集装箱从转运站运输至码头，然后从码头运输周转空箱到转运站的公路运费，此处按集装箱拖车的购置及运营费计算陆路转运费；船舶运费是在装货码头与卸货码头间往返的所有运费，此处按集装箱运输船及垃圾集装箱的购置及运营费计算船舶运费。

陆运成本主要为载重10 t和15 t垃圾集装化转运车的购置及运营费用。

计算得到转运成本与运距间的关系（图5），可见对于一定的垃圾转运量，转运成本与运距呈正相关性。代表水运的各条曲线均与陆运曲线相交，交点即为二者成本相等时的临界运距，在二者单程运距相同的前提下，只有单程运距大于临界运距时水运才较为经济。计算得到各方案中水运与陆运的加权平均运距，如表2所示。

图5　垃圾转运成本与运距的关系

表2　各方案中水运与陆运平均运距

在方案1～3中，水运平均运距均远大于陆运平均运距，成本分别比陆运高43.4%、18.3%和28.3%；在方案4～6中，水运与陆运的平均运距十分接近，而且均在临界运距附近分布，水运成本分别比陆运成本高13.1%、0.7%和4.2%。可见，若以现状航线运输，垃圾水运成本显著高于陆运成本；在第二通道通航后，垃圾水运成本下降至与陆运成本接近。

实际上，由于各方案的陆运平均运距均不大于临界运距（表2），因此各水运方案的成本均高于陆运方案。虽然水运成本较低，但是码头、船舶、集装箱等费用高昂，需达到一定的运输规模才具有成本优势［2］，如上海市使用的是360 t和500 t级环卫船［1］，纽约计划使用的运输船载重1 219 t［3］，均大于本方案运输船的吨位；上海市2座垃圾码头的单程运距分别为111 km和50余km［4］，希腊南爱琴海大区所属9座岛屿的单程运距达510海里［5］，远大于本方案平均40 km左右的运距。可见，受航运等级偏低和运距较小所限，本城市的垃圾水运方案不具备成本优势。

4　水运方案的优势与劣势

垃圾水运具有良好的环境效益和社会效益。水运可减少垃圾转运车出行频率，如采用方案1或方案4，每日可替代垃圾转运车242车次，有效缓解道路交通压力；水运可降低垃圾转运的碳排放量，根据欧洲统计数据，载重小于16 t的垃圾运输车碳排放量为0.221～0.557 kg/（km·t），内河运输船的碳排放量为0.026～0.027 kg/（km·t）［6］，垃圾水运的碳排放量仅为陆运的5%～12%。

与此同时，水运方案的问题也十分突出，除不具备经济效益外，垃圾水运还受制于航运条件。对于方案1～3，除运距过大外，由于途经运河船闸，需按照船闸放行时间过闸，这将导致部分船舶无法当天返航，从而需配置更多船舶，进一步增加运行成本；对于方案4～6，虽然其成本低于方案1～3，但其面临的最大难题是打通运河第二通道、满足300 t级集装箱运输船的通航条件。打通第二通道的工程量巨大，实施时间无法确定；对于方案2和方案5，由于城市南部的航运等级较低，若满足200 t级集装箱运输船通航条件，需改造铁路沿线桥梁，提高其通航限高；对于各水运方案而言，均存在码头建设难度大、与垃圾转运站连通线需改造等问题。

由此可见，水运方案实施的前提是航运条件的整体提升，近期实施难度较大。应待航线等级提升、船闸和码头等基础设施配套条件改善后，再进一步论证水运方案的可行性。

5　结论

1）垃圾水运受航道等级、运距、航运配套设施等诸多因素制约，需从经济效益、环境效益、社会效益和实施难易程度等方面论证方案的可行性。

2）垃圾水运的经济性受转运规模影响，在垃圾转运量、单船吨位达到一定数值后才有成本优势。

3）垃圾水运在长距离运输中具有优势，水运与陆运的临界运距分析有助于判断水运的经济性。

4）对于华东地区某城市而言，垃圾水运的经济效益不佳，实施难度大，因此建议垃圾采用陆路转运方案。今后可根据河湖整治、集装箱码头建设、运河第二通道建设的进展情况，结合新的航道条件对垃圾水运可行性作进一步研究。

［1］周家浩.上海市区生活垃圾内河集装化转运系统的实施［J］.上海建设科技，2012（6）：39-42.

［2］USEPA.Waste transfer stations：A manual for decision-making［R］. 2002.

［3］New York City.Service contract for municipal solid waste management，transportion and disposal（North shore marine transfer station and east 91st street marine transfer station）［R］.2013.

［4］陆文军.不同寻常的夜航船：记上海生活垃圾内河集运工人的辛劳一夜［EB/OL］.［2011-11-15］.http://news.xinhuanet.com/ politics/2011-11/14/c_111166534.htm.

［5］Zis T，Bell M G H，Tolis A，et al.Economic evaluation of alternative options for municipal solid waste management in remote locations［J］.Waste Biomass Valor，2013，4（2）：287-296.

［6］Eisted R，Larsen A W，Christensen T H.Collection，transfer and transport of waste：Accounting of greenhouse gases and global warming contribution［J］.Waste Manage Res，2009，27（8）：738-745.

Feasibility Analysis of Inland Waterways and Landways Transportation with Domestic Waste Containerization:Taking a City in Eastern China for Example

Guan Chunyu，Jiao Wei
（Beijing General Municipal Engineering Design&Research Institute Co.Ltd.，Beijing100082）

A transportation plan of inland waterwaysand landwayswith waste containerization wasestablished，based on the characteristics of domestic waste collection and transportation of a city in eastern China.The plan feasibility was analyzed in the field of economic benefits，environmental benefits，social benefits，the difficulty of implication，etc.The results showed that the economic benefits of the inland waterways transportation was bad，attributing to the small scale and distance of the domestic waste transportation.In addition，the navigation condition of inland waterways cannot be guaranteed.So the inland waterways transportation plan wasnot suggested to be implemented temporarily.

domestic waste；inland river；containerization transportation；economic benefits；navigation condition

X705

B

1005-8206（2016）03-0058-04

关春雨（1980—），高级工程师，主要从事环境工程项目的设计咨询工作。

E-mail：guanchunyu@bmedi.cn。

2015-08-24