黃媛媛，彭緒亞，王渝昆，2，何 蕓

（1.重慶大學城市建設與環(huán)境工程學院，重慶400045；2.重慶市環(huán)衛(wèi)控股（集團）有限公司，重慶401121）

隨著我國推進城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展，城市各區(qū)域發(fā)展速度加快，城市規(guī)模不斷擴大，生活垃圾處理場將越來越遠離城市中心區(qū)域，城市生活垃圾收運系統(tǒng)的服務范圍將更為廣闊。城市各區(qū)域的經濟、社會、文化發(fā)展不盡相同，人口密度、垃圾的收集狀況也相差懸殊。若城市的各區(qū)域在選擇生活垃圾收運模式時，照搬其他模式，將有可能造成投資大、收運效率低、二次污染嚴重等許多不良后果，同時也會對社會、居民生活環(huán)境等產生深刻影響。

如何根據城市不同區(qū)域的實際情況，有針對性的選擇生活垃圾收運模式，是我國城市生活垃圾綜合管理系統(tǒng)所面臨的一項十分緊迫任務，對構建大城市生活垃圾收運系統(tǒng)也尤為重要。

1 生活垃圾收運模式特征指標體系的建立

城市生活垃圾收運系統(tǒng)的建設和規(guī)劃受到地理地質條件、經濟狀況、社會環(huán)境、城市化水平，垃圾的特性以及垃圾處理的目的與要求等多方面因素影響［1］。因此，城市生活垃圾收運模式的選擇，也由社會、經濟、環(huán)境、等諸多因素交互影響。

另外，由于我國推進城鄉(xiāng)統(tǒng)籌化發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴大，城市的不同區(qū)域也發(fā)展迅速。一個地區(qū)的綜合發(fā)展程度［2－4］即區(qū)域發(fā)展水平不同，則所選擇的生活垃圾收運模式也不盡相同。在考慮生活垃圾收運模式的選擇時，反應區(qū)域發(fā)展水平的因素，例如：經濟、人口、空間和生活方式等方面的指標，也應進行分析研究。

綜合生活垃圾收運模式的影響因素和區(qū)域發(fā)展的評價指標，影響因素主要有［4－6］：處置設施的位置、收集密度、經濟可行性、環(huán)境影響、系統(tǒng)接口和交通影響等。其中，處置設施的位置和收集密度將決定收運模式的轉運方式，可以通過“垃圾人均產量”和“垃圾收集密度”體現(xiàn)。而后面幾個因素具有共性，可以通過“運輸距離”集中體現(xiàn)，決定收運模式的轉運次數(shù)。再結合區(qū)域發(fā)展的評價指標［7］，可以發(fā)現(xiàn)人均GDP、人口密度、區(qū)域建成區(qū)總面積等指標將對區(qū)域生活垃圾收運模式的選擇產生一定影響。因此，生活垃圾收運系統(tǒng)主要影響因素指標體系，構建如下表所示。

表1 主要影響因素指標體系

2 生活垃圾收運模式聚類分析研究

2.1 聚類分析的定義

聚類分析又叫群分析、點群分析或者簇分析，是根據被觀測對象（研究對象）的個體特征、內在特點和規(guī)律，根據相似性或親疏關系原則對其進行分類的一種多元統(tǒng)計方法。從實現(xiàn)方法上分，聚類分析方法大致分為四種類型：譜系聚類法、圖論聚類法、基于等價關系的聚類方法和基于目標函數(shù)的聚類法（即模糊聚類）等。其中，快速聚類法和譜系聚類法，在統(tǒng)計分析中應用較為廣泛［8］。

譜系聚類法即系統(tǒng)聚類法，又稱層次聚類法、分層聚類法，其實質是關系密切的聚合到一個小的分類，關系疏遠的聚合到一個大的分類，直到把所有的樣本（或變量）都聚合完畢，把不同的類型一一劃分并繪制譜系圖的一種逐次聚類的方法［9］。層次聚類分析中，對樣本的各種特征進行分類的，為Q型聚類；根據對象某一方面特點的變量進行分類的，R型聚類。

2.2 聚類分析方法的選擇

本論文的聚類分析思路是：根據生活垃圾收運系統(tǒng)主要影響因素，而確定的垃圾收運模式特征指標體系，對城市的不同區(qū)域進行聚類分析，從而為其選擇合適的收運模式。

具體來說，本論文將根據變量組合（即指標體系），對不同樣本（即不同區(qū)域）進行聚類分析。因此，應采用Q型聚類法。

另外，考慮到需要進行分類的區(qū)域，其聚類類別數(shù)未知，區(qū)域數(shù)目較小，對相似性度量中，距離的選擇要求較多；因此，應該采用層次聚類分析法。

2.3 基礎數(shù)據的準備

在進行垃圾轉運模式的聚類分析時，將需要進行聚類分析的區(qū)域，定義為樣本（即個案），設有j個樣本；而收運模式特征指標體系中的指標，定義為變量，設有i個指標變量。指標和樣本的基礎數(shù)據，匯總見表2。

表2 指標和樣本基礎數(shù)據匯總表

（1）人口密度［10－12］：是指單位土地面積上所擁有的人口數(shù)，是反映人口地理分布的一項基本指標，說明了該區(qū)域的人口疏密、人口分布等情況。計算公式為：

（2）建成區(qū)面積：指行政區(qū)范圍內，由征用的土地和實際建設從而發(fā)展起來的非農業(yè)生產地段，它包括城市市區(qū)集中連片的部分和分散在近郊區(qū)同城市有著密切聯(lián)系的，并具備基本完善的市政公用設施的城市建設用地。

（3）運輸距離：指生活垃圾從區(qū)域內各收集點，轉運至最近的生活垃圾處理場的平均距離。為了便于測量和計算，在本論文的聚類分析中，考慮的是區(qū)域內各收集點與生活垃圾處理場的最小距離。

（4）人均GDP：即人均地區(qū)生產總值，是指一個核算期內（通常是一年），區(qū)域實現(xiàn)的生產總值與該區(qū)域的常住人口（目前使用戶籍人口）相比的值。計算公式為：

（5）垃圾收集密度：是指單位土地面積上垃圾的收運質量。計算公式為：

2.4 數(shù)據的標準化處理

考慮到垃圾收運模式主要影響因素指標體系中，各項指標涉及范圍較廣，且各自計量單位和數(shù)量級不同，故各指標不具有代表性，不能直接進行綜合分析。因此，必須對各指標數(shù)值進行標準化處理，解決其數(shù)值不可綜合分析的問題，消除其量綱的影響［13］。

目前，主要有四大類指標無量綱化處理方法：極值化方法、均值化方法、標準化方法和標準差化方法［14］。而這些方法中，標準化方法是多變量綜合分析中使用最廣泛的一種方法，通常在原始數(shù)據呈正態(tài)分布的情況下，利用該方法對數(shù)據進行無量綱處理是較為合理的。該方法不僅可以消除量綱和數(shù)量級的影響，還消除了原始數(shù)據的變異程度的差異，從

（6）垃圾人均產量：反映了各區(qū)域生活垃圾的產生情況。計算公式為：而將無量綱化后的兩個變量同等看待［15］。因此，可以選擇標準化方法進行基礎數(shù)據的標準化處理。

2.5 相似性度量的選擇

層次聚糞分析中，度量樣本（或者指標）之間的親疏程度是關鍵。對于Q型聚類分析，研究時會涉及到兩種類型親疏程度的計算：一種是樣本數(shù)據之間的親疏程度（即點和點的距離），一種是樣本數(shù)據與小類、小類與小類之間的親疏程度。這些親疏程度的測量，主要通過樣本之間的距離，或者樣本間的相似系數(shù)來進行度量的。

對于連續(xù)變量的樣本距離的測量，樣本若有P個變量，則可以將樣本看成是一個P維的空間的一個點，樣本和樣本之間的距離就是P維空間點和點之間的距離，反映了樣本之間的親疏程度；聚類時，距離相近的樣本屬于一個類，距離遠的樣本屬于不同類。測量距離主要有：歐氏距離、歐氏距離平方、絕對值距離、切比雪夫距離、明氏距離等。

另外，所謂小類，是指在聚類過程中根據樣本之間親疏程度形成的中間類，小類和樣本、小類與小類繼續(xù)聚合，直到最后，將所有樣本都包括在一個大糞中。在聚類運算過程中，計算樣本與小類、小類與小類之間的親疏程度，有多種計算方法，例如：類間平均鏈鎖法、最短距離法、最長距離法、重心法等。

大量的實踐證明，類間平均鏈鎖法和歐氏距離平方是非常優(yōu)秀、穩(wěn)健并且運用廣泛的方法，因此本次聚類分析使用該方法［16］。

2.6 利用SPSS軟件進行聚類分析

SPSS軟件作為世界上應用最廣泛的專業(yè)統(tǒng)計軟件，被廣泛應用于多個社會科學和自然科學的領域、行業(yè)［17］。本論文選擇了版本較新功能全面的SPSS 13.0標淮版作為輔助的統(tǒng)計分析工具，進行了生活垃圾收運模式的聚類分析研究［18］。

2.7 聚類結果的判定

根據聚類分析的結果，對城市不同區(qū)域進行分類，從而對不同區(qū)域選取適合的生活垃圾收運模式。根據生活垃圾收運模式的影響因素，以及相應的指標體系，并結合城市都市化的發(fā)展模式，可以將城市區(qū)域分成以下4類［5，19－21］，這也是對聚類結果進行分析的參照分類標準，具體見表3。

表3 城市分區(qū)及其特點

根據聚類的結果，對城市的不同區(qū)域選擇合適的收運模式，具體見表4。此表僅是提出的生活垃圾收運模式的選擇參考，并不是絕對的情況，不同區(qū)域可根據實際情況作出調整。

表4 城市區(qū)域生活垃圾收運模式選擇參考表

3 重慶市主城區(qū)生活垃圾收運模式聚類實例分析

3.1 聚類分析的結果

根據《重慶市統(tǒng)計年鑒（2010）》以及重慶市GIS中心提供的各區(qū)域面積以及各區(qū)域的常住人口數(shù)（即包含了農業(yè)人口數(shù)）等相關資料，按照聚類分析的要求，整理出了重慶市主城各區(qū)域的基礎數(shù)據，見表5。

表5 重慶市主城各區(qū)指標和樣本基礎數(shù)據匯總表

3.2 聚類分析的結果

重慶市主城各區(qū)域生活垃圾收運模式的聚類分析，其結果是由輸出的樹形圖表示的，此圖可以形象的反應各樣本之間的分類情況。當將樣本分為四類時：樣本1為第一類；樣本7、9為第二類；樣本4、6為第三類；樣本2、3、5、8為第四類。結果見圖1。

圖1 聚類分析樹形圖示意圖

按樹形圖，將重慶市主城區(qū)可分為4類。

第一類區(qū)域，渝中區(qū)。渝中區(qū)是重慶市主城區(qū)的中心區(qū)域（核心區(qū)）其人口密度高，垃圾產量較大，收集強度大，垃圾收集密度高。該區(qū)域繁華、經濟水平高，商業(yè)街區(qū)較多，對市容市貌、區(qū)域環(huán)境質量要求頗高。

第二類區(qū)域，沙坪壩區(qū)和南岸區(qū)。這兩個區(qū)域臨近渝中區(qū)，區(qū)域都市化進程較快，人口密度較高，垃圾產量較大，收集強度一般，垃圾收集密度較高。這類區(qū)域屬于城市分中心（副中心），主要是居住、教育、文化區(qū)，商業(yè)作為附屬產業(yè)發(fā)展，經濟水平較高。由于該區(qū)域臨近近郊區(qū)域，故與生活垃圾處理場距離較近。

第三類區(qū)域，大渡口區(qū)、江北區(qū)、九龍坡區(qū)和渝北區(qū)。這類地區(qū)應屬于近郊地區(qū)，是城市推進都市化進程的產物，地域廣闊，人口密度離散；但在這類地區(qū)的中心地區(qū)，人口密度較高，垃圾收集密度較大；總的來說，其垃圾收集強度和人口密度的差異性較大。

第四類區(qū)域，北碚區(qū)和巴南區(qū)。這類地區(qū)遠離都市區(qū)范圍，屬于郊區(qū)，地域廣闊，人口密度離散，人口密度較小，垃圾收集密度也小。該地區(qū)遠離城市核心和中心區(qū)，城市化進程緩慢。

3.3 收運模式的選擇

（1）重慶市主城區(qū)的中心區(qū)域

根據該區(qū)域的特點，應選擇一級或者二級轉運收運模式。重慶市城市發(fā)展迅速，該區(qū)的部分地區(qū)也建議生活垃圾的收運采用者二級轉運收運模式，總的來說該區(qū)可以選擇采用一級與二級轉運收運模式相結合的方式，作業(yè)流程圖如下：

圖2 重慶市中心區(qū)域生活垃圾收運模式作業(yè)流程圖

主要采用“小型收集點＋壓縮中轉站收運模式”。生活垃圾的前端收集，可以由居民自行投放到收集點，或者專人收集，再由小型的垃圾運輸車輛、送至壓縮中轉站，壓縮入集裝箱中，待集裝箱裝滿后，由中型拉臂鉤車、送至垃圾處置場；部分運輸距離較大的地區(qū)，可再次轉運至中型垃圾中轉站，經壓縮后再由大型垃圾轉運車輛、統(tǒng)一運輸?shù)嚼幚韴觥?/p>

（2）重慶市主城區(qū)的副中心區(qū)域

根據該區(qū)域的特點，應選擇一級轉運收運模式，作業(yè)流程圖如下：

圖3 重慶市副中心區(qū)域生活垃圾收運模式作業(yè)流程圖

主要采用“小型壓縮收集站／小型收集點＋壓縮中轉站收運模式”。生活垃圾的前端收集，可以采取送到小型壓縮式收集站內，利用站內的壓縮機裝到集裝箱中，再由車廂可卸式垃圾車將集裝箱直接拉走，送至垃圾中轉站；也可以采取，在一般收集點由小型車輛轉運垃圾至中轉站，這兩種方式。最后，均由大型垃圾轉運車（集裝箱轉運車）運送至垃圾處理場。

（3）近郊區(qū)域遠郊區(qū)域

根據該區(qū)域的特點，應選擇一級轉運收運模式與直接收運模式相結合的方式。對于近郊區(qū)的中心區(qū)域部分，由于距離垃圾處理場有一定距離，可以采取一級轉運收運模式；而對于近郊區(qū)域的周邊地區(qū)以及遠郊地區(qū)，由于距離生活垃圾處理場較近，則可以采用直接收運模式，作業(yè)流程圖如下：

圖4 重慶市其他區(qū)域生活垃圾收運模式作業(yè)流程圖

4 結 論

（1）通過研究生活垃圾收運模式的影響因素，構建了以人口密度、區(qū)域建成區(qū)總面積、運輸距離、人均GDP、垃圾收集密度和垃圾人均產量為主的特征指標體系。

（2）運用聚類分析中的層次聚類法，對城市的不同區(qū)域進行了聚類，結果表明，城市可以分為4類區(qū)域：城市中心區(qū)域、城市次中心區(qū)域、近郊區(qū)域和遠郊區(qū)域。就如何根據聚類分析的結果，對各區(qū)域進行生活垃圾收運模式的選擇進行了分析研究。

（3）利用城市生活垃圾收運模式聚類分析方法，對重慶市主城各區(qū)域生活垃圾收運模式的選擇進行了實例分析?；谥貞c市主城區(qū)生活垃圾收運系統(tǒng)的現(xiàn)狀，借助SPSS統(tǒng)計分析軟件，對重慶市主城9區(qū)進行了分類，將主城區(qū)劃分為了4類區(qū)域，并根據不同區(qū)域的特點，選擇了合適的生活垃圾收運模式。

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