Библиографическое описание:

Давлетбакова З. Л. Выбор участка для строительства полигона ТБО с помощью геоинформационных технологий // Молодой ученый. — 2010. — №9. — С. 55-57.

Проектированию объектов размещения  отходов (далее ОРО) предшествует сложная подготовительная работа, одной из составляющих которой является определение наилучшего местоположения ОРО. При этом приходиться учитывать множество экологических, экономических и геологических условий. Как правило, эти условия являются взаимно противоречивыми, и окончательное решение по выбору участка, отводимого для строительства ОРО, является компромиссным.

Наиболее распространенными в настоящее время типами ОРО являются полигоны – комплексы природоохранительных сооружений, предназначенные для складирования, изоляции и обезвреживания твердых бытовых отходов (далее ТБО). Согласно нормативным документам [1] выбор участка под полигон осуществляется исходя из следующих основных условий:

-        полигоны размещаются за пределами городов и других населенных пунктов;

-        размер санитарно-защитной зоны от жилой застройки до границ полигона должен составлять не менее 500 м;

-        по гидрогеологическим условиям лучшими являются участки с глинами или тяжелыми суглинками и грунтовыми водами, расположенными на глубине более 2 м., исключается использование под полигон участков с выходами грунтовых вод в виде ключей, затопляемых паводковыми водами территорий, районов геологических разломов, а также земельных участков, расположенных ближе 15 км от аэропортов;

-        под полигоны отводятся отработанные карьеры, свободные от ценных пород деревьев, участки в лесных массивах, овраги и другие территории;

-        площадь участка, отводимого под полигон, выбирается, как правило, из условия срока его эксплуатации не менее 15-20 лет. В таблице 1 приведена ориентировочная площадь участка складирования полигона на расчетный срок эксплуатации 15 лет [1].

Кроме того, при выборе участка под строительство полигона необходимо учитывать расположение следующих объектов:

-        особоохраняемых природных территорий (далее ООПТ);

-        водных и водохозяйственных объектов (рек, озер, прудов, болот, водохранилищ, рыбопромысловых участков);

-        земель сельскохозяйственного назначения.

Очевидно, что по экологическим соображениям полигон должен быть по возможности отдален от перечисленных объектов.

Таблица 1

Ориентировочная площадь участка складирования полигона

#G0Средняя численность обслуживаемого населения, тыс. чел.

Высота складирования ТБО, м

12

20

25

35

45

60

50

6,5

4,5*-5,5

-

-

-

-

100

12,5

8,5

6,5* -7,5

-

-

-

250

31,0

21,0

16,0

11,5*-13,5

-

-

500

61,0

41,0

31,0

23,0

16,5*-20

-

750

91,0

61,0

46,0

34,0

26,0

-

1000

121,0

81,0

61,0

45,0

35,0

27*-31,0

* указана площадь участков в га, по форме близких к квадрату.

 

На практике для выбора подходящего участка используют разнообразный картографический материал (в т.ч. в электронном виде), который позволяет выбрать варианты расположения полигона с учетом указанных условий. В связи с этим, наиболее перспективным для решения этой задачи является использование геоинформационных технологий (ГИС-технологий) [2,3].

Опишем в виде многоэтапной процедуры последовательность действий, необходимых для выбора наиболее подходящего участка территории с помощью ГИС-технологий (см. рис. 1).

Предварительно следует проанализировать достаточно крупную по площади область на карте, в пределах которой необходимо выбрать участок для строительства полигона. Размеры этой области могут широко варьироваться в зависимости от плотности населения и количества промышленных предприятий для обслуживания которых предназначен проектируемый полигон. Затем необходимо сформировать в пределах указанной области ограниченный перечень пространственных объектов (рельеф в виде растра высот, уже существующие на данной территории ОРО, населенные пункты, водные и водохозяйственные объекты, ООПТ, аэропорты, промышленные объекты и пр.), которые обуславливают экологические, санитарные и геологические ограничения для выбора участка [3]. Объекты из перечня необходимы для дальнейшего пространственного анализа.

1 Этап

Первый этап процедуры заключается в создании из растра высот растра уклонов (см. рис. 1). Последний несет информацию о наличии на данной местности относительно ровных и плоских участков, пригодных для строительства полигона. Этим участкам соответствует светлая окраска растра.

2 Этап

Учесть ограничения, связанные с наличием санитарно-защитных зон вблизи населенных пунктов, водных объектов и ООПТ, а также зон допустимой близости к промышленным объектам позволяют растры расстояний – специфические растры, описывающие удаленность точек поверхности земли от выбранных объектов.

Как правило, при выборе участка стремятся по возможности дистанцироваться от уже существующих ОРО. Ввиду этого необходим дополнительный растр расстояний, построенный на основе уже эксплуатируемых ОРО. В растрах расстояний светлые участки соответствуют меньшим расстояниям (см. рис. 1).

3 Этап

На третьем этапе производится переклассификация растров расстояний и растра уклона. При переклассификации растров расстояний наибольший класс назначается наиболее отдаленным участкам, наименьший – наиболее близким. Это связано с тем, что чем дальше участок территории расположен от объектов, на основе которых построен растр, тем более предпочтительным он является для строительства полигона. В свою очередь, при переклассификации растра уклона более плоским и ровным участкам следует назначать более высокие значения классов. Таким образом, переклассификация позволяет ранжировать участки по степени их пригодности. На практике рекомендуется выбирать количество классов не менее 10.

4 Этап

Для получения комплексной оценки пригодности участков территорий для строительства полигона необходимо произвести комбинирование сформированных пространственных данных с учетом их “веса”. Указанный “вес” количественно характеризует степень влияния ограничивающих факторов –  анализируемых пространственных объектов – на выбор участка, причем сумма всех весов должна быть равной единице [4]. Как правило, назначение этих весов производиться на основе экспертной оценки в зависимости от степени важности того или иного объекта.

Рис.1. Процедура выбора участка для строительства полигона

Комбинирование данных производится с помощью специального инструмента манипулирования растровыми данными т.н. “калькулятора растра”, который позволяет производить математические операции с растрами [3,4]. Фактически, решается следующая задача линейного программирования:

,

(1)

при ограничениях:

, , ,

(2)

где – это расстояния из набора пространственных данных, полученных на третьем этапе, а – “веса” объектов. Для того чтобы искомый участок территории был отдален от i-го объекта, необходимо  и, напротив, чтобы располагался вблизи, .

5 Этап

Дальнейшая переклассификация скомбинированного растра позволяет выделить  наиболее пригодные участки территории для строительства полигона.

6 Этап

Преобразование растра по результатам переклассификации в полигональный слой пространственно ограничивает участки, удовлетворяющие всем заданным условиям. Оценка площади этих участков позволяет судить о возможности их использования для строительства ТБО на данной территории с учетом средней численности обслуживаемого населения (см. табл. 1). Кроме того, при наличии нескольких участков целесообразно произвести их ранжирование по технико-экономическим критериям и выбрать наилучший.

В задачах рационального управления отходами и снижения их негативного воздействия выбор участков для полигонов ТБО с использованием предлагаемой процедуры позволяет существенно сократить затраты времени на проведение проектных работ, повысить достоверность их результатов, а также исследовать влияние каждого из факторов на итоговый результат.

Данная работа была проведена с использованием лицензионного программного продукта ArcGIS 9.2 компании ESRI (США).

Литература:

  1. Инструкция по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов для твердых бытовых отходов. Утверждена Министерством строительства РФ от 05.11.1996 г.
  2. Геоинформатика. Иванников А.Д., Кулагин В.П. и др. – М.: Изд-во “МАКС Пресс”, 2001 г., 349 стр.
  3. Руководство ESRI по ГИС анализу. Том 1. Географические закономерности и взаимодействия. Энди Митчелл – ESRI Press, 1999 г., 190 стр.
  4. ArcGIS Spatial Analyst. Руководство пользователя. Джилл МакКой, Кевин Джонстон – ESRI Press. Пер. с англ. DATA+, 2004 г., 216 стр.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle