GIS污水處理廠選址布局研究

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摘要：該研究基于“研究方式的科學(xué)性”與“客觀規(guī)劃的現(xiàn)實(shí)性”2個(gè)主要依據(jù)，對(duì)南京市污水處理廠的選址問題進(jìn)行3個(gè)方面的探究：影響因素分析—選址方案設(shè)計(jì)—研究結(jié)果現(xiàn)實(shí)意義驗(yàn)證。最終對(duì)南京市未來（或擴(kuò)建）污水處理廠廠址的選擇提供參考范圍，對(duì)未來規(guī)劃的選址范圍進(jìn)行環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)層面的篩選并為未來規(guī)劃提供參考。

關(guān)鍵詞：污水處理廠；gis；規(guī)劃選址；資源與環(huán)境；可持續(xù)利用

隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展，水資源短缺和污染問題愈加凸顯。然而，我國的污水處理基礎(chǔ)設(shè)施仍不夠完善，污水實(shí)際處理水平和效率較低。隨著污水處理廠處理標(biāo)準(zhǔn)、建設(shè)形式的完善，其選址逐漸擺脫諸多限制因素，污水處理廠的選址需要同步考慮更多的綜合因素進(jìn)行優(yōu)化，才能符合當(dāng)代生態(tài)文明建設(shè)的要求[1]。

1數(shù)據(jù)與方法

1.1數(shù)據(jù)來源

（1）南京市縣界圖.shp；（2）南京市地物分布圖.shp（居民點(diǎn)、公服設(shè)施、公路、自然資源、水系、工業(yè)區(qū)和特殊用地）；（3）南京市地價(jià)分區(qū)圖.shp；（4）南京市現(xiàn)行污水處理廠經(jīng)緯度（通過Python軟件爬取“全國排污許可證管理信息平臺(tái)———公開端”網(wǎng)站中數(shù)據(jù)）。

1.2分析方法

1.2.1優(yōu)序圖法與熵值法優(yōu)序圖是1個(gè)棋盤格的圖示，優(yōu)序法就是由專家對(duì)系統(tǒng)指標(biāo)或者工程方案，根據(jù)目的需要將各因子進(jìn)行兩兩對(duì)比，最終確定系統(tǒng)指標(biāo)的重要程度或工程方案的優(yōu)劣次序，以便對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)或者對(duì)工程方案決策進(jìn)行優(yōu)先排序。該方法屬于主觀賦權(quán)法，既能處理定性問題也可以處理定量問題，應(yīng)用較為簡便。熵值法屬于客觀賦權(quán)法，其通過計(jì)算指標(biāo)的信息熵，根據(jù)指標(biāo)相對(duì)變化程度對(duì)系統(tǒng)整體的影響來決定各指標(biāo)的權(quán)重大小，相對(duì)變化程度較大的指標(biāo)具有較大的權(quán)重。權(quán)重的客觀性更強(qiáng)，更具科學(xué)性及數(shù)學(xué)依據(jù)。1.2.2標(biāo)準(zhǔn)差橢圓創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)差橢圓來匯總地理要素的空間特征：中心趨勢(shì)、離散和方向趨勢(shì)。標(biāo)準(zhǔn)差橢圓工具可創(chuàng)建一個(gè)其中每個(gè)案例（案例分組字段參數(shù)）都對(duì)應(yīng)一個(gè)橢圓面的新的輸出要素類。這些橢圓面的屬性值包括平均中心的X和Y坐標(biāo)、2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)距離（長軸和短軸）及橢圓的方向。

2研究區(qū)概況

2.1需水量預(yù)測

根據(jù)城市總體規(guī)劃，結(jié)合各區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和片區(qū)規(guī)劃，綜合考慮城市人口與用水量水平、城市規(guī)劃用地建設(shè)時(shí)序，以及近年水量發(fā)展特點(diǎn)，在現(xiàn)有水量基礎(chǔ)上采用綜合用水指標(biāo)法、用地用水量指標(biāo)法和水量趨勢(shì)預(yù)測法分別預(yù)測水量，相互比較驗(yàn)證，最終確定近期、遠(yuǎn)期需水量[2]。

2.2用水量預(yù)測

中心城區(qū)、新城最高日綜合用水指標(biāo)為600L/（人·日），新市鎮(zhèn)最高日綜合用水指標(biāo)為400L/（人·日），村莊最高日綜合用水指標(biāo)為250L/（人·日）。全市最高日用水量約570萬m3，年用水量約17億m3[3]。

3影響因素及其權(quán)重確定

3.1影響因素確定

依照GB50318—2017《城市排水工程規(guī)劃規(guī)范》、《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第2版）、《南京市城鎮(zhèn)污水處理總規(guī)劃》（2006）和《南京市第一次全國污染源普查實(shí)施方案》（2008）等文件，從環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)3個(gè)層面選取了以下10個(gè)要素[4]。環(huán)境因素：水文分析、坡度、與自然資源距離、與河流距離，以及是否為農(nóng)田。社會(huì)因素：與居民區(qū)距離、與公服設(shè)施距離。經(jīng)濟(jì)因素：與工業(yè)區(qū)距離、與公路距離及地價(jià)水平。

3.2影響因素權(quán)重確定

將優(yōu)序圖法所得的賦權(quán)結(jié)果經(jīng)過熵值法修正后得到綜合權(quán)重，見表1。

4選址結(jié)果可視化及其驗(yàn)證

4.1選址結(jié)果可視化

依據(jù)影響因子表現(xiàn)及其權(quán)重，并通過對(duì)各因素層進(jìn)行疊置分析，得到南京市污水處理廠選址評(píng)分情況。評(píng)分依據(jù)見表2。此外，考慮到如湖泊一類的靜態(tài)水域絕對(duì)意義上不可以建造污水處理廠，本研究對(duì)評(píng)分圖進(jìn)行修正，最終得到如下結(jié)果（圖1）。

4.2污水處理廠選址結(jié)果現(xiàn)實(shí)性驗(yàn)證

4.2.1點(diǎn)統(tǒng)計(jì)參考《市政府關(guān)于批轉(zhuǎn)市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會(huì)2020年南京市城鄉(xiāng)建設(shè)計(jì)劃的通知》和《市政府關(guān)于批轉(zhuǎn)市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會(huì)2021年南京市城鄉(xiāng)建設(shè)計(jì)劃的通知》，得知2020和2021規(guī)劃擴(kuò)建的一批污水處理廠包括南京城南污水處理廠等7家處理廠[5]（圖2）。統(tǒng)計(jì)評(píng)分均分為3.66，屬于“較適宜”等級(jí)，具體見表3。這說明南京目前規(guī)劃中的污水處理廠選址在“點(diǎn)”層面上與本次研究結(jié)果具有一定程度的吻合。4.2.2面統(tǒng)計(jì)本研究采用標(biāo)準(zhǔn)差橢圓的方式來驗(yàn)證現(xiàn)實(shí)已運(yùn)行污水處理廠分布、現(xiàn)實(shí)未來規(guī)劃污水處理廠分布和本研究分析所得污水處理廠選址三者之間的空間相關(guān)性與相似程度，即探究“面”層面上的相關(guān)性與相似程度，如圖3所示。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差橢圓結(jié)果所示，上述三種污水處理廠廠址所對(duì)應(yīng)的橢圓形狀、大小比例高度相似，即現(xiàn)已運(yùn)行的污水處理廠與本次研究中疊置分析的選址結(jié)果（較優(yōu)與最優(yōu)）在空間屬性上都呈現(xiàn)相似的分布規(guī)律———分布方向呈“西北—東南”走勢(shì)，且中部地區(qū)分布較南北兩端略微稀疏。

5現(xiàn)實(shí)意義

結(jié)合現(xiàn)實(shí)中污水處理程序的“排放”與“處理”兩端信息，對(duì)南京市污水處理廠的選址提出進(jìn)一步的相關(guān)建議[6]。本研究采取部分單位用地用水指標(biāo)作為污水“排放”端信息的參考依據(jù)，從“用水量”的視角粗略量化南京各區(qū)域污水“排放”量，并通過確定現(xiàn)行各污水處理廠的污水收集范圍，粗略得到南京污水處理的相對(duì)“盲區(qū)”。將二者結(jié)果進(jìn)行疊置，得到結(jié)果如圖4所示。依據(jù)該信息疊加的結(jié)果，本研究對(duì)2個(gè)區(qū)域提出應(yīng)用型建議。第一，針對(duì)南京市最北端區(qū)域（六合區(qū)）而言，其污水處理情況存在相對(duì)明顯的“盲區(qū)”。本研究認(rèn)為，該處可采取擴(kuò)建圖示圈內(nèi)原有污水處理廠（擴(kuò)大污水收集范圍）或者于圖示圓點(diǎn)處修建一定規(guī)模的新污水處理廠的措施（圖5）。第二，針對(duì)南京市較南端區(qū)域（溧水區(qū)、高淳區(qū)）而言，該區(qū)域具有一定的用水量規(guī)模且污水收集的覆蓋區(qū)域相對(duì)稀疏。本研究認(rèn)為，該處同樣可采取擴(kuò)建圖示圈內(nèi)原有污水處理廠（擴(kuò)大污水收集范圍）或者于圖示圓點(diǎn)處修建一定規(guī)模的新污水處理廠的措施（圖6）。

參考文獻(xiàn)：

[1]王浩程，王琳，衛(wèi)寶立，等.基于GIS技術(shù)的污水處理廠選址規(guī)劃研究[J].中國給水排水，2020，36（11）：63-68.

[2]孫同謙，徐崢.BIM與GIS的協(xié)同應(yīng)用對(duì)污水處理廠設(shè)計(jì)的啟示[J].中國給水排水，2021，37（20）：66-70.

[3]黃璐.關(guān)于污水處理廠規(guī)劃選址的新思考[J].低碳世界，2021，11（4）：5-6.

[4]李斯.城鎮(zhèn)污水處理廠布局的規(guī)劃與研究[J].居業(yè)，2018（7）：48-49.

[5]吳紅波，楊肖肖，王國田.基于多目標(biāo)優(yōu)化模型的城鎮(zhèn)污水處理廠選址分析[J].地理空間信息，2019，17（12）：42-46，9.

[6]李斯.城鎮(zhèn)污水處理廠布局的規(guī)劃與研究[J].居業(yè)，2018（7）：48-49.

作者：黃唯唯 劉向南 單位：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)公共管理學(xué)院