關(guān)春雨，矯　偉

（北京市市政工程設(shè)計研究總院有限公司，北京100082）

生活垃圾內(nèi)河集裝化水陸聯(lián)運的可行性分析
——以華東地區(qū)某城市為例

關(guān)春雨，矯偉

（北京市市政工程設(shè)計研究總院有限公司，北京100082）

根據(jù)華東地區(qū)某城市垃圾收運特點，制定了垃圾集裝化水陸聯(lián)運方案，從經(jīng)濟效益、環(huán)境效益、社會效益和實施難易程度等方面對方案的可行性進行分析。結(jié)果表明，受運距和規(guī)模較小的影響，華東地區(qū)某城市垃圾水運的經(jīng)濟性欠佳，且航運條件無法保證，因此建議暫不實施垃圾水運方案。

生活垃圾；內(nèi)河；集裝化運輸；經(jīng)濟效益；航運條件

我國華東地區(qū)某城市規(guī)劃建設(shè)一處集中垃圾處置設(shè)施，用于處置市區(qū)大部分生活垃圾，同時建設(shè)大中型垃圾轉(zhuǎn)運站，形成以機械化收集、集裝化轉(zhuǎn)運為核心的生活垃圾收運體系。鑒于水路轉(zhuǎn)運具有諸多優(yōu)勢，且該城市地處江南水鄉(xiāng)，城內(nèi)河湖密布、具備水運基礎(chǔ)，因此結(jié)合收運體系規(guī)劃，論證生活垃圾內(nèi)河集裝化水陸聯(lián)運（以下簡稱“水運”）的可行性。

1　垃圾轉(zhuǎn)運站布局

根據(jù)垃圾收集量、收運半徑、行政區(qū)劃等因素，將全市劃分為13個收運分區(qū)，每個分區(qū)設(shè)置1座垃圾壓縮轉(zhuǎn)運站；垃圾轉(zhuǎn)運站選址過程中，綜合考慮服務(wù)區(qū)域、規(guī)劃用地性質(zhì)、污染控制、配套條件等因素，以充分利用原有環(huán)衛(wèi)設(shè)施用地為原則，兼顧水運的可能性，盡量將轉(zhuǎn)運站選址于內(nèi)河航道附近。在常規(guī)陸路轉(zhuǎn)運規(guī)劃中，采用載重10 t和15 t的集裝化轉(zhuǎn)運車將垃圾轉(zhuǎn)運至處置設(shè)施，如圖1所示。

圖1　垃圾轉(zhuǎn)運站布局與陸運路線

2　垃圾水運方案

2.1水運流程

根據(jù)生活垃圾內(nèi)河集裝化水陸聯(lián)運的特點，制定垃圾水運流程如圖2所示。垃圾在各轉(zhuǎn)運站經(jīng)壓縮后裝入專用集裝箱，集裝箱經(jīng)拖車運輸至轉(zhuǎn)運碼頭，由專用運輸船沿內(nèi)河運輸至接收碼頭，再通過集裝箱拖車轉(zhuǎn)運至垃圾集中處置設(shè)施。

圖2　垃圾水運流程示意

垃圾內(nèi)河集裝箱運輸作為一種專業(yè)性較高的運輸方式，對航道條件、港口碼頭、裝卸設(shè)備、配套場站、集疏運系統(tǒng)和運輸船舶等基礎(chǔ)條件有較高要求。

2.2航道條件

由GB 50139—2014內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)可知，我國內(nèi)河航道分為7級，其中4級航道可通航500 t級以下船舶，5級航道可通航300 t級以下船舶，6級航道可通航100 t級以下船舶。目前該市內(nèi)河航道長1 107 km，航道資源南北分布不均，北部地區(qū)河道密布，除運河和主要河道為4～5級航道外，其它河道以6～7級航道為主；南部多為丘陵地帶、航道相對較少，僅有的幾條航道等級偏低，以7級航道為主。

全市碼頭分散、規(guī)模偏小，現(xiàn)有泊位300余個，靠泊能力集中在50～300t；主要為自建簡易碼頭或直接利用航道自然岸坡進行裝卸，僅有內(nèi)河港口中心作業(yè)區(qū)初具規(guī)模，其集裝箱碼頭于2014年投入運行，根據(jù)城市港區(qū)規(guī)劃，該市將在“十三五”期間大力開發(fā)內(nèi)河運能，其中集裝箱運輸是發(fā)展的重點。

2.3水運路線

垃圾水運方案和路線如表1和圖3～4所示。

表1　垃圾水運方案

圖3　垃圾水運路線（現(xiàn)狀航道）

圖4　垃圾水運路線（第二通道通航）

綜合考慮垃圾轉(zhuǎn)運站選址、碼頭位置、轉(zhuǎn)運站至碼頭的交通情況等因素，設(shè)定9座轉(zhuǎn)運站的垃圾經(jīng)5座碼頭向垃圾處置設(shè)施運送，形成南、北2條水運路線（圖3）。北部路線利用碼頭A、B、C進行裝卸，其中碼頭C已經(jīng)建成，碼頭A、B為“十二五”規(guī)劃內(nèi)碼頭，尚未開始建設(shè)；南部路線利用碼頭D、E進行裝卸，碼頭D、E均為規(guī)劃外碼頭，需結(jié)合航道規(guī)劃確定具體位置；2條路線在城市中部匯合后通往碼頭F，碼頭F為規(guī)劃外碼頭。由于大噸位船舶可顯著降低運輸成本，因此北部路線按照5級航道標(biāo)準(zhǔn)選擇300 t級運輸船；在水運條件較差的南部路線，在航路升級的前提下，選擇200 t級運輸船。為提高裝卸的兼容性，采用20英尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱；根據(jù)垃圾的壓實密度計算，單箱垃圾裝載量為15 t；參考上海市垃圾集裝箱運輸船的運能［1］，設(shè)定300 t級運輸船的垃圾運輸量為200 t；200 t級運輸船的垃圾運輸量為130 t。

由于利用現(xiàn)狀航道船舶繞行較遠，考慮遠期可能開通北部航運的第二通道，因此需調(diào)整方案，此時船舶可就近駛?cè)氡辈亢拥溃瑴p小船舶運距（圖4）。

根據(jù)南、北2條水運路線的選取以及是否利用第二通道，提出6種水運方案，其中方案1～3通過現(xiàn)狀航道運輸，方案4～6通過第二通道運輸（表1）。按照船舶的運力及備用情況計算船舶數(shù)量；按照轉(zhuǎn)運站與碼頭間的對應(yīng)關(guān)系及備用情況計算集裝箱轉(zhuǎn)運拖車數(shù)量。

3　水運方案成本分析

水運成本由河港綜合費、陸路轉(zhuǎn)運費和船舶運費3個部分組成。河港綜合費是河港碼頭裝卸、堆存、引航、拖泊等費用的總和，此處按租用泊位時集裝箱的裝卸運費計算河港綜合費；陸路轉(zhuǎn)運費是集裝箱拖車將垃圾集裝箱從轉(zhuǎn)運站運輸至碼頭，然后從碼頭運輸周轉(zhuǎn)空箱到轉(zhuǎn)運站的公路運費，此處按集裝箱拖車的購置及運營費計算陸路轉(zhuǎn)運費；船舶運費是在裝貨碼頭與卸貨碼頭間往返的所有運費，此處按集裝箱運輸船及垃圾集裝箱的購置及運營費計算船舶運費。

陸運成本主要為載重10 t和15 t垃圾集裝化轉(zhuǎn)運車的購置及運營費用。

計算得到轉(zhuǎn)運成本與運距間的關(guān)系（圖5），可見對于一定的垃圾轉(zhuǎn)運量，轉(zhuǎn)運成本與運距呈正相關(guān)性。代表水運的各條曲線均與陸運曲線相交，交點即為二者成本相等時的臨界運距，在二者單程運距相同的前提下，只有單程運距大于臨界運距時水運才較為經(jīng)濟。計算得到各方案中水運與陸運的加權(quán)平均運距，如表2所示。

圖5　垃圾轉(zhuǎn)運成本與運距的關(guān)系

表2　各方案中水運與陸運平均運距

在方案1～3中，水運平均運距均遠大于陸運平均運距，成本分別比陸運高43.4%、18.3%和28.3%；在方案4～6中，水運與陸運的平均運距十分接近，而且均在臨界運距附近分布，水運成本分別比陸運成本高13.1%、0.7%和4.2%?？梢?，若以現(xiàn)狀航線運輸，垃圾水運成本顯著高于陸運成本；在第二通道通航后，垃圾水運成本下降至與陸運成本接近。

實際上，由于各方案的陸運平均運距均不大于臨界運距（表2），因此各水運方案的成本均高于陸運方案。雖然水運成本較低，但是碼頭、船舶、集裝箱等費用高昂，需達到一定的運輸規(guī)模才具有成本優(yōu)勢［2］，如上海市使用的是360 t和500 t級環(huán)衛(wèi)船［1］，紐約計劃使用的運輸船載重1 219 t［3］，均大于本方案運輸船的噸位；上海市2座垃圾碼頭的單程運距分別為111 km和50余km［4］，希臘南愛琴海大區(qū)所屬9座島嶼的單程運距達510海里［5］，遠大于本方案平均40 km左右的運距?？梢?，受航運等級偏低和運距較小所限，本城市的垃圾水運方案不具備成本優(yōu)勢。

4　水運方案的優(yōu)勢與劣勢

垃圾水運具有良好的環(huán)境效益和社會效益。水運可減少垃圾轉(zhuǎn)運車出行頻率，如采用方案1或方案4，每日可替代垃圾轉(zhuǎn)運車242車次，有效緩解道路交通壓力；水運可降低垃圾轉(zhuǎn)運的碳排放量，根據(jù)歐洲統(tǒng)計數(shù)據(jù)，載重小于16 t的垃圾運輸車碳排放量為0.221～0.557 kg/（km·t），內(nèi)河運輸船的碳排放量為0.026～0.027 kg/（km·t）［6］，垃圾水運的碳排放量僅為陸運的5%～12%。

與此同時，水運方案的問題也十分突出，除不具備經(jīng)濟效益外，垃圾水運還受制于航運條件。對于方案1～3，除運距過大外，由于途經(jīng)運河船閘，需按照船閘放行時間過閘，這將導(dǎo)致部分船舶無法當(dāng)天返航，從而需配置更多船舶，進一步增加運行成本；對于方案4～6，雖然其成本低于方案1～3，但其面臨的最大難題是打通運河第二通道、滿足300 t級集裝箱運輸船的通航條件。打通第二通道的工程量巨大，實施時間無法確定；對于方案2和方案5，由于城市南部的航運等級較低，若滿足200 t級集裝箱運輸船通航條件，需改造鐵路沿線橋梁，提高其通航限高；對于各水運方案而言，均存在碼頭建設(shè)難度大、與垃圾轉(zhuǎn)運站連通線需改造等問題。

由此可見，水運方案實施的前提是航運條件的整體提升，近期實施難度較大。應(yīng)待航線等級提升、船閘和碼頭等基礎(chǔ)設(shè)施配套條件改善后，再進一步論證水運方案的可行性。

5　結(jié)論

1）垃圾水運受航道等級、運距、航運配套設(shè)施等諸多因素制約，需從經(jīng)濟效益、環(huán)境效益、社會效益和實施難易程度等方面論證方案的可行性。

2）垃圾水運的經(jīng)濟性受轉(zhuǎn)運規(guī)模影響，在垃圾轉(zhuǎn)運量、單船噸位達到一定數(shù)值后才有成本優(yōu)勢。

3）垃圾水運在長距離運輸中具有優(yōu)勢，水運與陸運的臨界運距分析有助于判斷水運的經(jīng)濟性。

4）對于華東地區(qū)某城市而言，垃圾水運的經(jīng)濟效益不佳，實施難度大，因此建議垃圾采用陸路轉(zhuǎn)運方案。今后可根據(jù)河湖整治、集裝箱碼頭建設(shè)、運河第二通道建設(shè)的進展情況，結(jié)合新的航道條件對垃圾水運可行性作進一步研究。

［1］周家浩.上海市區(qū)生活垃圾內(nèi)河集裝化轉(zhuǎn)運系統(tǒng)的實施［J］.上海建設(shè)科技，2012（6）：39-42.

［2］USEPA.Waste transfer stations：A manual for decision-making［R］. 2002.

［3］New York City.Service contract for municipal solid waste management，transportion and disposal（North shore marine transfer station and east 91st street marine transfer station）［R］.2013.

［4］陸文軍.不同尋常的夜航船：記上海生活垃圾內(nèi)河集運工人的辛勞一夜［EB/OL］.［2011-11-15］.http://news.xinhuanet.com/ politics/2011-11/14/c_111166534.htm.

［5］Zis T，Bell M G H，Tolis A，et al.Economic evaluation of alternative options for municipal solid waste management in remote locations［J］.Waste Biomass Valor，2013，4（2）：287-296.

［6］Eisted R，Larsen A W，Christensen T H.Collection，transfer and transport of waste：Accounting of greenhouse gases and global warming contribution［J］.Waste Manage Res，2009，27（8）：738-745.

Feasibility Analysis of Inland Waterways and Landways Transportation with Domestic Waste Containerization:Taking a City in Eastern China for Example

Guan Chunyu，Jiao Wei
（Beijing General Municipal Engineering Design&Research Institute Co.Ltd.，Beijing100082）

A transportation plan of inland waterwaysand landwayswith waste containerization wasestablished，based on the characteristics of domestic waste collection and transportation of a city in eastern China.The plan feasibility was analyzed in the field of economic benefits，environmental benefits，social benefits，the difficulty of implication，etc.The results showed that the economic benefits of the inland waterways transportation was bad，attributing to the small scale and distance of the domestic waste transportation.In addition，the navigation condition of inland waterways cannot be guaranteed.So the inland waterways transportation plan wasnot suggested to be implemented temporarily.

domestic waste；inland river；containerization transportation；economic benefits；navigation condition

X705

B

1005-8206（2016）03-0058-04

關(guān)春雨（1980—），高級工程師，主要從事環(huán)境工程項目的設(shè)計咨詢工作。

E-mail：guanchunyu@bmedi.cn。

2015-08-24