呼和浩特市工业固体废物转运站选址问题研究

○ 文/李功懿

一、引言

2020 年4 月29 日《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》已由中华人民共和国第十三届全国人民代表大会常务委员会第十七次会议修订通过，并自2020 年9 月1 日起施行。从而对固体废弃物的处理得以进入人们的视野。固体废物不同于其他污染物，如“废水、废气”等，固体废弃物因为其特殊的属性会占用大量的土地，若处置不当，不仅会造成土地资源的浪费，而且还会带来严重的土地污染与水污染，会对环境造成不可估量的损失[1]。而对于固体废弃物的处理，运输是必不可少的一环。由于固体废弃物不同于其他污染物，因而运输路径上节点的选址便显得尤为重要。一个合理的目标节点不仅能使得固体废弃物运输成本降低还能减少固体废弃物对环境、人体造成的危害。

当前，针对“固体废弃物流通节点的选址”国内众多的专家学者运用不同的方法对其作出了研究。马建龙（2020）等主要着眼于在多周期、多目标固体废弃物的逆向物流背景下如何做好回收点、中转站和处理站的三级选址，最终提出了“利用互联网信息化、合理布局目标节点、排放源头减排”三项合理建议[2]。高桃丽（2017）则通过构建数学模型，利用最小偏差法求解选址的最优方案，并认为在城市固体废弃物处理站的选址上应考虑两大因素：“其一是周边居民对建设处理站的接受程度；其二是处理站的建立是否会影响到周边居民的正常生活”[3]。连启理（2009）等通过构建最小化选址费用和运输费用的模型，研究生态旅游区固体废弃物的中转站选址和车辆路径问题[4]。胡双海（2007）等则通过层次分析法对每个备选地址进行权重赋值，构建成本目标函数，并对其进行算例分析[5]。夏明艳（2012）通过构建多目标整数规划模型，并将稳健优化应用于固体废弃物产量为随机变量的选址中[6]。

呼和浩特市作为内蒙古自治区的首府，按我国地理分区属我国的华北地区，属温带大陆性气候，生态环境自愈能力相较于我国东部地区较差。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当数量的高污染高耗能的重工业企业。因此，对呼和浩特市的工业固体垃圾转运站的位置选择就变得尤为重要。基于此，本文针对固体废弃物中的“工业固体废弃物”进行转运站选址问题的研究，填补了呼和浩特市废弃物逆向物流研究的空白。

二、研究模型

（一）重心法

重心法是一种选址方法，假设需求点或资源点是分布在同一个平面的物流系统，而物流系统的重心就是目标节点所在的位置。通俗理解，该方法将运输量作为选址依据，使用该方法时，一般先利用电子地图确定所要考虑的需求点的位置坐标，通过各需求点的货运量进行建模，算出各需求点之间合理的配送中 心[7]，即在所研究的区域存在M 个需求点，且各需求点的，坐标为(Xi,Yi)(i=1,2,3…M)，而目标节点的坐标则为（X—, Y—）。

然而，重心法在实际的运用过程中会受制于许多主客观因素，其中影响最为频繁的为实际地理因素。因此，常常将重心法与Excel 表格相结合，利用其强大的数学建模能力，以需求点的坐标和运输量为函数，计算出的位置可以直接与地图进行比较，观察其地理位置，不仅可以大大减少计算工作量，而且具有实际意义[8]。因此，可以将重心模型与Excel 相结合，更加真实的为决策提供支持与帮助。

（二）固体废物回收中转站计算公式

重心法的公式具体表现如下：

公式中（X—, Y—），表示目标物资中心的位置坐标；Dmx表 示 第m 个 地 点 的x 坐 标；Dmy表 示 第m 个 地 点的y 坐标；Vm表示货运量。而对于Excel 中的函数运用主要如下：

SUM（）函数：指的是返回某一单元格区域中数字、逻辑值及数字的文本表达式之和，而在本文中可以将SUM 函数运用于计算货运量总和。

SUMPRODUCT（）函数：是在给定的几组数组中，将数组间对应的元素相乘，并返回乘积之和。在本文中可以将SUMPRODUCT 函数运用于计算“需求点坐标*货运量”总和。

规划求解：根据约束条件求最优解[9]。

三、实例应用

（一）确定坐标点与需求量

呼和浩特市位于内蒙古自治区的中部，地处我国华北地区，在地图上所处的经纬度，其中经度位于东经110°46′~112°10′，而纬度则位于北纬40°51′~41°8′。位于年降水量400 毫米等位线至200 毫米等位线之间，属温带大陆性气候，市内又有大唐托电、呼市热电厂、北方金桥等电厂，电力装机容量在全国地级市中位居前列。快速发展的工业必然会产生诸多的固体废弃物。本文以呼和浩特市生态环境局（环保局）公布的近三年数据为例，选取呼和浩特市工业固体废物产生量的头部企业所在的地址以及坐标，但根据重心法原理仅仅只有需求的位置信息是远远不够的，还需要知道各需求点的货运量（固体废弃物产生量），再结合位置坐标信息才能精准地计算出目标中转站的具体位置。因此，收集数据如表1、表2、表3 所示。

表1 2020 年呼和浩特市工业固体废弃物排放头部企业信息

表2 2019 年呼和浩特市工业固体废弃物排放头部企业信息

表3 2018 年呼和浩特市工业固体废弃物排放头部企业信息

（二）选址位置的计算

根据所整理出的数据，将数据输入Excel 表格中。在电子表格中对具体的公司名称用阿拉伯数字进行编号，2020 年的数据共占据十列。首先通过使用SUM函数将2020 年总体产生量计算出来为1181.31 万吨，之后再利用SUMPRODUCT 函数及SUM 函数求出经度*产生量总和以及纬度*产生量总和的值，分别为131794.9312 万吨与47716.00022 万吨，最后通过公式计算得出2020 年呼和浩特市工业固体废弃物回收中转站的坐标轴为（111.5667617，40.39244586）。同理，依照上述方法依次求得2019 年呼和浩特市工业固体废弃物回收中转站以及2018 年呼和浩特市工业固体废弃物回收中转站的位置，分别为（111.5056256，40.38093857）；（111.4662462，40.34464278）。

（三）中转站选址分析

通过呼和浩特市环保局公布的2018 年至2020 年三年的工业固体废弃物排放数据，计算出了坐标轴及位置信息。通过观察发现三个坐标点的距离相差并不大，为了更加直观地观察位置信息，将所计算出的坐标信息输入百度地图的拾取坐标系统中，发现所计算出的2020 年以及2019 年的位置都位于内蒙古自治区呼和浩特市和林格尔县和托路附近，靠近东营子村与黑麻洼村；而依据2018 年的数据所计算出的位置信息则显示回收中转点设置在内蒙古自治区呼和浩特市托克托县与和林格尔县交界处。通过百度地图坐标拾取系统，三地距离相差并不大，结合实际情况，所选取的坐标点靠近G512 国道（和托路）与S103 省道在和林格尔县和托路东营子村附近。而工业固体废弃物转运站的位置选址需要考虑多方因素，业内普遍认为“交通条件、经济因素、人口密度、所在地自然环境”为主要考虑因素。

从交通条件上看，目标位置靠近G512 国道（和托路）与S103 省道。利于工业固体废弃物的转运。同时，目标位置位于呼和浩特市主要工业固体废弃物排放单位之间，尤其靠近排放龙头企业内蒙古大唐托电有限责任公司、内蒙古京能盛乐热点有限公司等，能达到路径最优从而节约时间、成本。

从经济因素上看，所选的目标位置位于公路交界处，有较为充沛的土地资源，用地价格较为便宜，能为工业固体废弃物转运站的建设节约资金。此外，靠近公路能节省建立转运站后期的交通基础设施的投入。

从人口密度上看，由于工业固体废弃物相较于其他污染物较为特殊，需要谨慎处理。故在考虑目标位置时需要远离人口密集区，而目标位置位于和林格尔县和托路东营子村附近，不仅远离呼和浩特市的4 个市辖区，离托克托县与和林格尔县的市区也有较远的距离，符合国家对固体废弃物处理制度的要求。

从所在地自然环境上看，呼和浩特市常年盛行西北季风处于顺风口，而由转运产生的污染物不会顺风飘到市区，能进一步减少污染。

综上，通过分析交通条件、经济因素、人口密度、所在地自然环境四大要素，呼和浩特市工业固体废弃物转运站应设置在靠近G512 国道（和托路）与S103省道在和林格尔县和托路东营子村附近。

四、结论

本文以呼和浩特市为例，充分介绍了固体废弃物的危害以及当前国家对固体废弃物的最新管理要求。通过呼和浩特市环保局公布的工业固体废弃物排放数据，选取2018、2019 和2020 三年的数据利用重心法并借助Excel 表格建模规划求解，从交通条件、经济因素、人口密度、所在地自然环境四大维度出发，最终确定呼和浩特市工业固体废弃物转运站位置在靠近G512 国道（和托路）与S103 省道在和林格尔县和托路东营子村附近。所研究的结果对于呼和浩特市工业固体废弃物转运站的建设具有一定的参考意义。

虽然本文在目标位置的选择上分析了诸多因素，但物流运输过程中存在隐性成本且目标选址在实际操作中会受制于一些不确定因素，这需要日后进一步研究和分析。