第四章 垃圾填埋场区位选择的影响因素
垃圾填埋是城市生活垃圾处理的主要方式之一,垃圾填埋场对资源回收以后无法使用的垃圾进行填埋,清洁人们的居住环境,防止病毒、细菌的滋生和扩散,是现代人类社会不可或缺的垃圾处理设施。其位置设定与其他类型企业区位选择一样,都既涉及企业的经济利益比较,也涉及人与人之间的利益博弈。合理确定垃圾填埋场所的区位,对于城市环境治理和维护百姓切身利益意义重大。准确把握影响垃圾填埋场区位选择的主导因素则是合理进行区位选择的前提条件。
4.1 垃圾填埋场区位选择的一般影响因素
(1)场址应服从城市的总体规划。卫生填埋场作为城市环卫基础设施的一个重要组成部分,它的功能是对城市生活垃圾进行控制和处理,目的是保护城市环境卫生及生态平衡,保障人民的身体健康和经济建设的正常发展。因此,卫生填埋场的建设规模应与城市建设规模和经济发展水平相一致,其场址的选择应服从当地城市总体规划,符合当地城市区域环境总体规划要求,符合当地城市环境卫生事业发展规划要求。
(2)场址应符合社会和法律的要求。填埋场场址的选择必须符合相应的法律和法规。如大气污染防治法规、环境噪声污染防治法规、水资源保护法规和自然资源保护法规等。在区位选择前,要熟悉与此相关的各种法规文件并研究其对填埋场场址选择的影响,同时场址要征得周围居民的同意,确保建设和运行的规范化。
(3)场址应满足一定的库容量要求。任何一个卫生填埋场,其建设均必须满足一定的服务年限。一般填埋场合理使用年限不少于10年,特殊情况下不少于8年。当单位库区面积填埋容量大时,单位库容量投资小、投资效益好,因此最好选择填埋库容量大的场址。
库容是指填埋场用于填埋垃圾场地的体积大小,应充分利用天然地形来扩充填埋容量[188]。填埋城市生活垃圾应在规范化的指导下进行,填埋计划和填埋进度图也是填埋场建设的重要文件。填埋场使用年限是填埋场从填入垃圾开始至填埋垃圾封场的时间。填埋场的规模根据规定的填埋年限而定。从理论上讲,填埋场使用年限越长越好,但考虑填埋场的经济性、填埋场地形的可能性以及填埋场终场利用的可行性,填埋场使用年限的确定必须在区位选择和做计划时就考虑到,以利于满足废物综合处理长远发展规划的需要。
卫生填埋场垃圾等固体废物的总填埋容量可按式①计算。
式中 Vt—总填埋量,m3;
m—人均每天废物产量,Kg;
P—填埋场服务区域内的预测人口;
t—填埋年限,a;
ρ—废物最终压实密度,kg/m3;
Vs—覆土量,m3。
通常,我国城市固体废物产量可按0.8~1.2kg/(人•d)计算。
(4)地形、地貌及土壤条件。原则上填埋场所在地的地形自然坡度不应大于5%,其坡度要易于填埋场施工和建筑设施的布置,尽量避免选在低洼汇水处。场地内地形范围应保证在使用年限内可填埋预测的垃圾量,最大限度地利用现有的自然地形空间,使施工土方量达到最少。填埋场的底层土壤要求有较好的抗渗能力,防止渗滤液污染地下水。固体废弃物填埋完要用黏土覆盖,填埋区最好有覆土材料,减少从外地运土的费用。
(5)气候条件。场址最好位于下风向,具有较好的大气混合扩散作用。宜设在蒸发量大于降水量、暴风雨发生率较低的地区;不应位于高寒区以及龙卷风和台风经过的地区。寒冷、潮湿、冰冻等气候条件不利于填埋场的作业,要灵活采取相应措施。
(6)对地表水域的保护。场址不能选在百年一遇的地表水域的洪水标高泛滥区、历史最大洪泛区、专用水源蓄水层与地下水补给区、污泥区、距居民区或人畜供水点500米以内的地区;场址要避开湿地、湖、溪、泉,同时场地的自然条件应有利于地表水排泄,避开滨海带和洪积平原。场址要与河岸、湖泊、沼泽相距1000米以上,与河流的距离要超过600米。在封闭的流域的场址最佳,能将地下水资源的危害风险降至最低。
(7)对居民区的影响。填埋场场址尽量选择在人口密度小、对社会不会产生明显不良影响的地区,至少应距离居民区500米以上或更远。为减少废物飘尘及臭气对当地居民的影响,场址宜位于居民区的下风向,作业期间的噪声应符合居民区的噪声标准。
(8)对场地地质条件的要求。场址应选在渗透性较弱的松散岩石或坚硬岩层的基础上,天然地层要具有一定厚度,其渗透系数最好在10~8m/s以下。场地基础的岩性最好是黏滞土、砂质黏土、页岩、黏土岩或致密的火成岩,同时满足阻滞有害物质迁移、扩散的要求;基岩必须完整、有强抗溶蚀能力、覆盖层越厚越好。场地不应选在断层活动带、构造破坏带、褶皱变化带、地震活动带、石灰岩溶洞发育带、废弃矿区或坍塌区、含矿带或矿产分布区以及地表为强透水层的河谷区或其他沟谷分布区。
(9)场址工程地质条件的要求。场址不应受到滑坡、倒石堆等不利自然地质现象的影响,避免选在砾石、石灰岩溶洞发育地区;最密实的松散或坚硬的岩层有利于工程地质性质,为使沉降量最小并满足填埋场边坡稳定性的要求,应确保场地基础的稳定性。
(10)场址选择应考虑交通条件。填埋场的场址周围要求交通方便,运输距离尽量小,具有能在各种气候条件下运输的全天候公路,宽度合适,承载力适宜,尽量避免交通堵塞,在不影响交通的前提下,城市到场址的运输如能利用已有的国道、省道、县道等可以大大降低建设成本。对于一个城市唯一建设的卫生填埋场,其与城市生活垃圾的产生源中心距离最好不超过15km,否则,将增设大型垃圾压缩中转站以提高单位车辆的运输效率,或者建设几个分散填埋场。
根据有关资料,垃圾填埋场处理费用当中60%~90%为垃圾清运费,尽量缩短清运距离,可明显降低垃圾处理费。因此,场址选择应综合评价场址征地费用和垃圾运输费用,择其最低费用者为优选场址。
(11)填埋场封场后的开发利用。填埋场被填满后,有相当面积的土地可以作为他用。由于中国土地资源缺乏,因此,在区位选择时要充分考虑封场后的土地用途,以安全合理的方式开发,可作为林场、草地和公园等,以便获得更多的社会、经济和环境效益。
4.2 垃圾填埋场区位选择的主导因素及影响机理
在具体设定垃圾填埋设施区位选择的主导因素时,应当考虑环境、社会、经济三方面的影响,首先环境方面的因素包括①水文,②地质、地形,③气候,④生物多样性(动植物、生态系统);社会方面的因素包括①居民的风险认知,②居民的厌恶感,③与居民的沟通;经济方面的因素包括①垃圾运输距离,②场地征用费,③居民拆迁费,④填埋场的建设费用。
4.2.1 环境方面的因素及影响机理
4.2.1.1水文、地质、地形
(1)选择易于防止地下水污染的地区。城市废弃物(MSW,即Municipal Solid Waste)填埋以后,由于水与废弃物的淋滤作用,渗滤液中的一些组分呈溶解或者悬浮状态。垃圾渗滤液是污染垃圾填埋场周边地质环境的主要因素。向下通过包气带的垃圾渗滤液会直接进入含水层;垃圾渗滤液也可以先进入地表水体然后再污染地下水。鸠鸠诺娃等人指出,地下水污染主要分3个阶段来完成,首先,废水通过包气带渗入阶段,其特点是污染液通过包气带岩石运动同时,因溶解、渗滤和吸附作用而发生变质;其次,是变质后的水与地下水混合阶段;最后,是污染物沿含水层迁移阶段[190]。垃圾填埋场污染地下水的因素还包括垃圾土的成分、含水层上覆隔水层厚度及渗透性、地下水水位、入渗水的量、垃圾渗滤时间以及土层的自净能力。
填埋场的基础应高于百年一遇的洪水水位标高,在地下(潜水)最高丰水位1米以上、地下水主要补给区范围和强径流带以外;场地内地下水的主流向要与地表水域相背,场址要避免在渗透性强的地层或含水层之上,位于含水层的地下水水力坡度平缓地段较适宜;采用保护地下水的严密技术措施确保地下水的安全,若周围没有更合适的场址必须进行人工防渗加以弥补。
在填埋开始后对地下水的监视方面,地下水流的收束能够缩小监视关键点,使地下水管理易于进行。从这个意义上讲,区位选择合理时有可能从区位选择到设计、施工、运转、封场各阶段降低环境污染风险,特别是发生事故时难以对付的环境污染风险增加甚至会增加成本。为了削减填埋场渗滤液造成的环境污染风险,必须选择易于防止地下水污染的地区。
(2)选择地形、地质条件好的地区。垃圾填埋场万一出现渗滤液渗漏现象,若地形、地质条件好就有可能将其造成的环境污染控制在最小。渗滤液的渗出与泄漏隔离片的施工有密切关系,因此良好的地形、地质条件使得施工管理易于进行,施工的把握性就会比较高。
①地形地貌。
地表呈现多种多样、高低起伏的自然形态。填埋场地要考虑地形特征、地貌单元、海拔高度等不同地质条件。其中地形的坡度、起伏、沟谷发育程度等是较直观的影响因素。为减少后期土方工程量,填埋场管理区场地地形要尽量平整;选择有利于填埋场施工和配套建筑设施布置的坡度;地形坡度起伏大的地方和低洼汇水处不适合,地形的自然坡度原则上应小于5%;填埋场的边坡不宜过大,一般是要求不大于1∶2.5,如果场址坡度大,会给铺设防渗材料造成一定困难。场地内地形范围应保证在使用年限内可填埋预测的垃圾量,土方开挖量大会给运输造成不便,因此最大限度地利用现有的自然地形空间,使施工土方量达到最少。为避免洪水和海潮、有利于防洪排涝,填埋场库区应位于适当标高。
②地层岩性。
填埋场场地的地质条件包括场地基础和周围地区的地层、岩性和地质构造条件,要查清工作区内地层的层序、岩土名称、地质时代、厚度、产状、成因类型、岩性岩相特征和接触关系,明确上部覆盖土的成因类型、颗粒组成、厚度及分布范围。岩性条件是填埋场区位选择影响十分关键的因素,根据有关试验资料,不同岩性的土渗透性不同,渗透性由弱到强依次为黏土、亚黏土、粉砂、细砂、中砂、粗砂、中砾、纯砾。渗透性较弱的土一般含细小颗粒较多,而渗透性较强的土颗粒较粗。划分岩性和岩石渗透性的重要依据是松散岩石颗粒的级配,同时渗透性也与含水量关系密切。
填埋场应尽量选在渗透性弱的松散岩层或坚硬岩层的基础上,天然地层的渗透性系数最好能达到k(10-8m/s)以下[191],并具有一定厚度。沉积岩的颗粒大小和结构对其渗透性影响很大,贝岩、泥岩等沉积颗粒细小的岩石其渗透性较小,因此黏性土、砂质黏土以及贝岩、黏土岩或致密的火成岩其岩性最好,这样才能保证场地基础的稳定性并使沉降量达到最小,因为一旦周围边坡出现滑坡现象,势必会破坏周围铺设的防渗材料,造成垃圾渗滤液渗漏污染地下水。为避免或减少对地下水或周围水域的污染,填埋场应具备良好的天然屏障,阻滞有害物质的运移、扩散。
③地质构造。(www.daowen.com)
填埋场工作区要查明主要构造线的展布方向,代表性岩体中原生结构面和构造结构面的规模、形态、性质、产状、密度以及切割组合关系。明确贯穿区域断层的产状、延伸的长度及深度,特别是断层破碎带的密实性和断层带的宽度、破碎带的填充物性质等。场址不应选在活动带、地震活动带、石灰岩溶洞发育带、构造破坏带、褶皱变化带、废弃矿区或塌陷区、含矿带或矿产分布区及地表为强透水层的河谷区或其他沟谷分布区。断层周围地层中构造裂隙的增加是断层发育所导致的,既降低了岩石的强度也增强了岩层的导水性。大型褶皱在不同部位地应力分布复杂,由于内动力地质作用和岩层的强烈变形会在底层中产生很多裂隙小构造,因此岩层条件也会有所不同。场址不宜选在褶皱轴部,褶皱轴部的裂隙构造会因为变形挤压强烈而发育得很好,不仅强度降低透水性也会增强,对场地形成不良影响。但是褶皱翼部比褶皱轴部条件好,因为变形不太强烈。
(3)气候条件。
气候是自然环境中非常重要的因素。中国位于欧亚大陆东部、地球北半球,大部分陆地处于北回归线(北纬23°26')以北,是非常典型的东亚季风区,且阳光一年四季都由南方射入。考虑季风和光照的因素,在填埋场区位选择中把场址选在夏季主导风向的下风向,能够减少填埋场气体收集后燃烧排空和异味对周围居民生活的影响。为了减少在建设和运营过程中对周边环境、工作人员以及居民的影响,宏观上选取长年主导风向的下风向,而微观上进行平面布置的调节。坐北朝南的马蹄形凹地不但扩大太阳辐射面积,减少渗滤液处理负荷,增加填埋场渗滤液的蒸发量,同时北侧高山还能够阻挡冬季西伯利亚的寒潮,避免填埋场污染废气吹向居民区。
(4)动物、植物、生态系统。
垃圾填埋场区位选择应考虑到自然环境、动植物、种群的生存等生态系统的维护。垃圾填埋场不宜选在针叶、阔叶林为主的森林生态系统中,因为森林火灾会引发填埋场火灾甚至爆炸,加之填埋场本身存在着垃圾堆体自燃的现象,可能引发森林火灾造成当地生态事故;填埋场不宜选在沟壑区,因为严重的蚀沟和垃圾坝溃决可能导致大面积的水土流失,严重影响当地的自然生态环境。此外垃圾填埋场的建设也可能增加其周边地区重要基础设施(如水利设施、通信设施、跨越的高压输变电线路等)之间的环境风险隐患。
4.2.2 社会方面的因素及影响机理
4.2.2.1居民的风险认知
风险认知会影响到居民对垃圾填埋场的总体印象。为了进一步了解垃圾填埋场的环境影响,有时居民会请香港专家、大学教授、科研人员交流沟通,在专业人员(客观、公平、科学、诚实)的帮助下和政府对话,甚至请专家作为自己的技术顾问和政府工作人员、政府请的专家进行辩论。一般情况下,双方请的专家会带有一些偏向性,但本着专业人员的科学素养专家们都会尊重科学规律,不会随意表态、影响政府和居民的情绪。另一方面,由于居民对垃圾填埋场的认识不足,甚至从未见过,往往咨询当地生活在大城市工作的知识分子,这些知识分子不一定是专业的技术人员,虽然为当地居民的生存环境着想,但有时言辞不谨慎,从而加剧当地居民和政府的对立情绪,给当地政府的工作增加难度。更甚的是,有些利益团体(如开发商)从自己小团体利益出发,鼓动居民闹事,把不是问题的项目说成有重大环境问题的项目,加之政府早期信息不对称、一些人文化素养(大学学历的基层人员较少)低加之政府前期宣传不到位,导致某些集团为了自身利益决心把政府的公共项目赶走。
秋山贵通过因子分析抽取潜在变量,然后通过协方差分析研究因果模型,得出以下结论:①对垃圾填埋场的风险认知最影响是否赞同填埋场所选地区,风险认知直接或间接地减小了人们对设施的认可;②单是垃圾填埋场建设的必要性不会直接与认可程度关联,因此对设施的认可与否与设施建设的认可与否是不一样的(总论赞成、各论反对,NIMBY态度);③对行政的信任、设施建设手续不完备会强烈影响到能够直接影响设施认可的主要因素,因此在区位选择计划上非常重要。由此可知,在降低垃圾填埋场风险的同时,促进人们形成正确的风险认知非常重要[39]。
4.2.2.2居民的厌恶感
人们承认垃圾填埋场的必要性,但是另一方面设施周边的居民也因此感到苦恼,受益者与受苦者之间的失谐是引发设施周边居民感受不公正的主要因素之一。离设施越远这种苦恼就越淡薄,因此人们设定了蒙受苦恼的圈子,这个信息对于把握设施区位选择时的利害关系者、限定补偿对象是必要的。
柏原土郎、石崎研二通过对下水处理设施以及垃圾焚烧厂周边居民进行问卷调查分析了厌恶感与距离之间的关系,设施的影响圈在400~500米范围内[40]。Smith&Desvousges就有害废弃物处理设施带来的风险使用CVM(Contingent Valuation Method)进行了意识调查,过半数的人可接受的设施距离约为10英里(16km),到设施的距离相当于330~495美元/1年1英里的消费者剩余[41]。Lober&Green通过调查居民对设施赞成与否制作了随着距离的增加反对率减少的模型[42]。
以往的研究由于分析方法以及结论的提出方式不同所以无法单纯比较,很难说有一个共同的结论,实地观察得到的知识也不充分。日本近来的研究当中,秋山贵等基于问卷调查对于假定的设施区位选择状况下居民对设施厌恶感的影响范围以及导致以上认识的心理因素进行了分析[192],概要如下。
首先,问卷调查的问题如表4-1所示。
表4-1 问卷调查中的问题示例(○为回答示例)
图4-1显示回答者的家与设施之间的距离以及对设施持反对意见的居民的比例。反对率为1/2的距离约4km,反对率为76%的距离约1km。对填埋场和焚烧厂持否定态度的人群范围很大,但是再生利用设施的反对率却较小。这是因为再生利用这一概念目前被广泛接受,相应的对设施的认可也在增加。
其次,图4-2显示了已建填埋场的有无对新建设施反对率的影响。对已建设施感到不安、不满的居民的反对率最高,对已建设施未感到不安、不满的回答者的反对率最小。由此可知,附近建有填埋场的回答者本身对已建设施的不安、不满这种认知极大影响了对新设施区位选择的态度,与其说是不公平感不如说居民更重视风险认知。
4.2.2.3与居民的沟通
垃圾处理对环境可能产生二次污染,恶臭、渗滤液的外泄都可能会对当地附近居民的生活质量产生不利影响。围绕垃圾填埋场建设项目,国内屡屡出现居民反对的情况。填埋场建设的纠纷主要出现在政府与填埋场周边居民之间,从纠纷的原因来看,可以分为“对立型”“条件型”“居民行动型”和“协调型”,如表4-2所示。
图4-1 距离与反对率之间的关系(全部设施)
图4-2 已建填埋场的有无对反对率的影响
城市环卫工作是市政府固有业务内容,填埋场建设是“垃圾正确处理”的重要一环。政府从垃圾填埋场的立项到建设直至运营管理都负有最终责任。只有获得居民的理解和配合才能使建设项目顺利进行。但是,从之前垃圾填埋场的纠纷事例来看,即使填埋场在硬件设施方面进行了充分的讨论,但是政府与居民的接触是在没有充分讨论如何沟通的情况下展开的,就是说目前政府还没有面向居民进行合理的信息公开、同时也没有充分把握居民的意向。
表4-2 垃圾填埋场纠纷的类型
总结以前围绕垃圾填埋场产生反对运动的教训,政府面临的课题是如何“正确传递信息、准确把握居民的要求和希望并将其反映到项目区位选择当中”,同时在这一过程当中如何“确保居民对政府的信任”。具体讲,与居民达成共识的条件就是“传达和共享正确的信息”以及“提供达成共识的场所”。
4.2.3 经济方面的因素及影响机理
4.2.3.1垃圾运输距离
垃圾填埋设施的机能是减少最后的剩余物,按照韦伯的工业区位理论,原料指数大于1,因此填埋场应当靠近原材料即垃圾排放地,实现原材料运输费用的最小化。同时也能够节约邻接道路的建设费用。另一方面,搬运车辆行走距离越长,温室气体排放量就越多,运输费用也会增加。
4.2.3.2场地征用费
场地的征地费用一般要求尽可能低,最好是目前利用价值较低的荒地、弃地等,使土地资源化,所造土地有较好利用前景和垃圾填埋后可覆土造地。
4.2.3.3居民拆迁费
拆迁费用主要取决于居民的位置,场址周围居民应尽量少。居民房屋拆迁安置补偿标准由垃圾填埋场工程建设管理处(甲方)与被拆迁户(乙方)协商后签订拆迁安置补偿协议。甲方经实际测量给出占地补偿标准,比如每亩○○元(含安置庄基款);同时按照实际丈量的乙方所属房屋建筑(土木、砖木、砖混结构的房屋以及厕所、猪圈、树木、灶房)给予补偿;此外也包括支付安置过渡费(补助○年);协议中未涉及的事项补偿标准由甲、乙双方商定。
4.2.3.4填埋场的建设费用
它包括场地地形、容量、筑路及防止环境污染对场地所做的处理等费用,它是一次性的投资费用。如果选择天然环境地质条件好的场地则可节约大部分投资。若场地条件不利,这时可分两种情况:一种是可处理的,即用现有的经济技术手段,能够做到防止污染,这种情况即使多花些钱也是可行的,并且处理后可做到一劳永逸、不留后患;另一种情况是无法处理的,如果是后一种情况,从环境和经济两方面考虑,都将要付出巨大的代价,经济损失严重,是不可取的。
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