基于GIS的污水处理厂选址布局研究——以南京市为例

黄唯唯，刘向南

（南京农业大学 公共管理学院，南京 210095）

随着我国经济发展，水资源短缺和污染问题愈加凸显。然而，我国的污水处理基础设施仍不够完善，污水实际处理水平和效率较低。随着污水处理厂处理标准、建设形式的完善，其选址逐渐摆脱诸多限制因素，污水处理厂的选址需要同步考虑更多的综合因素进行优化，才能符合当代生态文明建设的要求[1]。

1 数据与方法

1.1 数据来源

（1）南京市县界图.shp；

（2）南京市地物分布图.shp（居民点、公服设施、公路、自然资源、水系、工业区和特殊用地）；

（3）南京市地价分区图.shp；

（4）南京市现行污水处理厂经纬度（通过Python软件爬取“全国排污许可证管理信息平台——公开端”网站中数据）。

1.2 分析方法

1.2.1 优序图法与熵值法

优序图是1个棋盘格的图示，优序法就是由专家对系统指标或者工程方案，根据目的需要将各因子进行两两对比，最终确定系统指标的重要程度或工程方案的优劣次序，以便对系统进行评价或者对工程方案决策进行优先排序。该方法属于主观赋权法，既能处理定性问题也可以处理定量问题，应用较为简便。

熵值法属于客观赋权法，其通过计算指标的信息熵，根据指标相对变化程度对系统整体的影响来决定各指标的权重大小，相对变化程度较大的指标具有较大的权重。权重的客观性更强，更具科学性及数学依据。

1.2.2 标准差椭圆

创建标准差椭圆来汇总地理要素的空间特征：中心趋势、离散和方向趋势。

标准差椭圆工具可创建一个其中每个案例（案例分组字段参数）都对应一个椭圆面的新的输出要素类。这些椭圆面的属性值包括平均中心的X和Y坐标、2个标准距离（长轴和短轴）及椭圆的方向。

2 研究区概况

2.1 需水量预测

根据城市总体规划，结合各区、乡镇和片区规划，综合考虑城市人口与用水量水平、城市规划用地建设时序，以及近年水量发展特点，在现有水量基础上采用综合用水指标法、用地用水量指标法和水量趋势预测法分别预测水量，相互比较验证，最终确定近期、远期需水量[2]。

2.2 用水量预测

中心城区、新城最高日综合用水指标为600 L/（人·日），新市镇最高日综合用水指标为400 L/（人·日），村庄最高日综合用水指标为250 L/（人·日）。全市最高日用水量约570万m3，年用水量约17亿m3[3]。

3 影响因素及其权重确定

3.1 影响因素确定

依照GB 50318—2017《城市排水工程规划规范》、《给水排水设计手册》（第2版）、《南京市城镇污水处理总规划》（2006）和《南京市第一次全国污染源普查实施方案》（2008）等文件，从环境、社会和经济3个层面选取了以下10个要素[4]。

环境因素：水文分析、坡度、与自然资源距离、与河流距离，以及是否为农田。

社会因素：与居民区距离、与公服设施距离。

经济因素：与工业区距离、与公路距离及地价水平。

3.2 影响因素权重确定

将优序图法所得的赋权结果经过熵值法修正后得到综合权重，见表1。

表1 污水处理厂选址影响因素的实际贡献权重

4 选址结果可视化及其验证

4.1 选址结果可视化

依据影响因子表现及其权重，并通过对各因素层进行叠置分析，得到南京市污水处理厂选址评分情况。评分依据见表2。此外，考虑到如湖泊一类的静态水域绝对意义上不可以建造污水处理厂，本研究对评分图进行修正，最终得到如下结果（图1）。

表2 选址评分系统

图1 南京市污水处理厂选址评分图

4.2 污水处理厂选址结果现实性验证

4.2.1 点统计

参考《市政府关于批转市城乡建设委员会2020年南京市城乡建设计划的通知》和《市政府关于批转市城乡建设委员会2021年南京市城乡建设计划的通知》，得知2020和2021规划扩建的一批污水处理厂包括南京城南污水处理厂等7家处理厂[5]（图2）。统计评分均分为3.66，属于“较适宜”等级，具体见表3。这说明南京目前规划中的污水处理厂选址在“点”层面上与本次研究结果具有一定程度的吻合。

表3 扩建污水处理厂评分及均分

图2 2020—2021年南京市规划扩建污水处理厂厂址

4.2.2 面统计

本研究采用标准差椭圆的方式来验证现实已运行污水处理厂分布、现实未来规划污水处理厂分布和本研究分析所得污水处理厂选址三者之间的空间相关性与相似程度，即探究“面”层面上的相关性与相似程度，如图3所示。

图3 3种厂址空间相关性（标准差椭圆）

依据标准差椭圆结果所示，上述三种污水处理厂厂址所对应的椭圆形状、大小比例高度相似，即现已运行的污水处理厂与本次研究中叠置分析的选址结果（较优与最优）在空间属性上都呈现相似的分布规律——分布方向呈“西北—东南”走势，且中部地区分布较南北两端略微稀疏。

5 现实意义

结合现实中污水处理程序的“排放”与“处理”两端信息，对南京市污水处理厂的选址提出进一步的相关建议[6]。

本研究采取部分单位用地用水指标作为污水“排放”端信息的参考依据，从“用水量”的视角粗略量化南京各区域污水“排放”量，并通过确定现行各污水处理厂的污水收集范围，粗略得到南京污水处理的相对“盲区”。将二者结果进行叠置，得到结果如图4所示。

图4 “排放”“处理”端叠置结果

依据该信息叠加的结果，本研究对2个区域提出应用型建议。

第一，针对南京市最北端区域（六合区）而言，其污水处理情况存在相对明显的“盲区”。本研究认为，该处可采取扩建图示圈内原有污水处理厂（扩大污水收集范围）或者于图示圆点处修建一定规模的新污水处理厂的措施（图5）。

图5 叠置结果北部区域建议

第二，针对南京市较南端区域（溧水区、高淳区）而言，该区域具有一定的用水量规模且污水收集的覆盖区域相对稀疏。本研究认为，该处同样可采取扩建图示圈内原有污水处理厂（扩大污水收集范围）或者于图示圆点处修建一定规模的新污水处理厂的措施（图6）。

图6 叠置结果南部区域建议