基于城市功能区的垃圾运输规划毕业设计论文.docx
- 文档编号:26119851
- 上传时间:2023-06-17
- 格式:DOCX
- 页数:96
- 大小:668.36KB
基于城市功能区的垃圾运输规划毕业设计论文.docx
《基于城市功能区的垃圾运输规划毕业设计论文.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于城市功能区的垃圾运输规划毕业设计论文.docx(96页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
基于城市功能区的垃圾运输规划毕业设计论文
基于城市功能区的垃圾运输规划
毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺:
所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名:
日 期:
指导教师签名:
日 期:
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:
按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名:
日 期:
学位论文原创性声明
本人郑重声明:
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:
日期:
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。
本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名:
日期:
年月日
导师签名:
日期:
年月日
注意事项
1.设计(论文)的内容包括:
1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作)
2)原创性声明
3)中文摘要(300字左右)、关键词
4)外文摘要、关键词
5)目次页(附件不统一编入)
6)论文主体部分:
引言(或绪论)、正文、结论
7)参考文献
8)致谢
9)附录(对论文支持必要时)
2.论文字数要求:
理工类设计(论文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括:
任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)。
4.文字、图表要求:
1)文字通顺,语言流畅,书写字迹工整,打印字体及大小符合要求,无错别字,不准请他人代写
2)工程设计类题目的图纸,要求部分用尺规绘制,部分用计算机绘制,所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁,布局合理,文字注释必须使用工程字书写,不准用徒手画
3)毕业论文须用A4单面打印,论文50页以上的双面打印
4)图表应绘制于无格子的页面上
5)软件工程类课题应有程序清单,并提供电子文档
5.装订顺序
1)设计(论文)
2)附件:
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)次序装订
指导教师评阅书
指导教师评价:
一、撰写(设计)过程
1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性;技术线路的可行性;设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩:
□优□良□中□及格□不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
指导教师:
(签名)单位:
(盖章)
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价:
一、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩:
□优□良□中□及格□不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
评阅教师:
(签名)单位:
(盖章)
年月日
教研室(或答辩小组)及教学系意见
教研室(或答辩小组)评价:
一、答辩过程
1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩:
□优□良□中□及格□不及格
教研室主任(或答辩小组组长):
(签名)
年月日
教学系意见:
系主任:
(签名)
年月日
摘要
随着我国经济的快速发展,城市人口的大量增加,城市规模的日益扩大以及人民生活水平的不断提高,生活垃圾产生量逐年增长。
如何更合理处理城市生活垃圾是当前我国面临的主要环境问题之一。
传统的垃圾处理以集中处理方式为主,而垃圾作为人类生产生活的产物,具有分布式的特征。
作为新城镇规划中垃圾处理方案的一个重要组成部分,垃圾处理站点的布置以及最佳的运输路线的确定占据着重要的位置。
本课题结合城市功能区,综合考虑技术、经济、环境、社会因素,建立了与功能区相结合的垃圾处理站选址评价分析模型,并利用层次分析法对四种功能区内的垃圾处理站位置的选择进行计算,从而确定不同功能区内的最佳垃圾处理站位置以及对该功能区内垃圾处理站位置选择的最大影响因素。
本研究对新城镇规划及老城镇改造中垃圾的综合利用有重要的意义。
关键词:
城市功能区,垃圾处理站选址,运输距离,层次分析法
TransportPlanning ofMunicipalSolidWasteCombinedwithUrbanFunctionalRegion
ABSTRACT
WiththerapiddevelopmentofChineseeconomy,substantialincreaseofurbanpopulation,expandingofurbanscaleandthecontinuousimprovementofpeople'slivingstandard,productionofmunicipalsolidwaste(MSW)increasedyearbyyear,inevitablyproducealotofwastedischarge.HowtodealwiththemunicipalsolidwasteisoneofthemajorenvironmentalproblemsinChina.ThetraditionaldisposalmethodofMSWismainlycentralized,butMSWisgeneratedinhumanproductionactivity,whichisdistributed.Asanimportantpartoftheurbandistrictplanning,thepositionofdisposalstationandthetransportationrouteareimportant.
Basedonthemethodofanalytichierarchyprocess(AHP),consideringtheinfluencingfactorsoftechnical,economic,environmentalandsocial,anevaluationmodelforchoosingpositionofMSWdisposalstationcombinedwithurbanplanningschemewasdeveloped.Withthismodel,thebestpositionsofMSWdisposalstationinfourdifferenturbanfunctionalregionsaredeterminedandthemostimportantinfluencingfactorsareanalyzed.Thisstudywillprovideguideinnewurbandistrictplanningandoldurbandistrictrenewal.
Keywords:
urbanfunctionalregion,positionofMSWdisposalstation,transportdistance,analytichierarchyprocess
1引言
1.1研究背景
随着经济的快速发展,我国城市化进程不断深入,城市人口数量不断增加,人们的生活消费水平不断增长,伴随着我们的生存和发展而产生的城市生活垃圾的数量也日益增多,而对这些垃圾的处理己经日渐成为困扰人们的一大难题。
城市生活垃圾的产生不仅会污染水体和大气,造成植被的破坏,恶化人们的生活环境,对人们的身心健康造成了严重的危害,同时还占据土地,和人类争夺仅有的生存资源。
近年来,由于我国经济的高速发展和城镇化加速推进,城市垃圾的产生量逐年增加,2013年,全国大、中城市生活垃圾产生量约为16148.81万吨[1],全国约2/3的城市处于垃圾包围之中,其中1/4已无填埋堆放场地。
全国城市垃圾堆存累计侵占土地超过5亿平方米,每年经济损失高达300亿元[2]。
城市生活垃圾包括可回收利用物和不可回收利用物两部分,对可回收利用的废弃物经过回收再利用,又重新投入到再生产中,这也能有效缓解资源短缺问题,减轻环境压力,为国家建设资源节约型和环境友好型社会做出一定的贡献,不失为处理城市生活垃圾的一条有效途径。
因此,必须建立有效的垃圾处理系统,提高垃圾管理的效率,以减少处理成本、提高资源的回收利用率,真正实现国家建设资源节约型和环境友好型社会的要求。
目前,垃圾处理行业由于受到环境意识、运行机制、资金投入、技术设备等诸多因素的制约和影响,建设处理站设施和运营情况都不甚理想。
垃圾处理采用的是集中式处理方式,而生活垃圾是人类的生产活动产生的,其中一个主要特点是分散,传统的集中式处理方式需要将收集的垃圾经过中转站逐级向处理站(厂)运送,除了运输费用和影响市容市貌以外,垃圾在中转站的停留还会增加对周围环境的污染,城市生活垃圾收集点、站、场设置与生活环境之间的矛盾日益突出。
如果以功能区为单位,结合分布式能源及当地的供能方式,在功能区内综合考虑经济、环境、社会因素,设计规划垃圾处理站的选址和垃圾运输问题,将居民产生的生活垃圾采用就近处理的方式进行能源化,无疑是一种非常有前途的垃圾处理方式。
1.2国内外研究现状及分析
作为新城镇规划中垃圾处理方案的一个重要组成部分,垃圾收集、处理站点的布置以及最佳的运输距离的确定占据着重要的位置。
目前关于垃圾收集、处理站点位置选择主要的研究方法有层次分析法、Dijkstra算法、蚁群算法(antcolonyoptimization,ACO)、基于GIS的路径优化方法、线性规划以及图论模型等。
层次分析法是一种将定性与定量分析方法相结合的多目标决策分析方法。
该法的主要思想是通过将复杂问题分解为若干层次和若干因素,对两两指标之间的重要程度做出比较判断,建立判断矩阵,通过计算判断矩阵的最大特征值以及对应特征向量,得出不同方案重要性程度的权重,为最佳方案的选择提供依据。
层次分析法也是主要采用的研究方法,将在第2章进行详细介绍。
曹勇锋等[3]以南方某城镇为例,采用重心法对转运站进行初始选址,得出备选地址,然后运用层次分析法对备选地址进行筛选,得到最佳选址方案。
王桂琴等[4]利用最短路径搜索法和层次分析法,借用GIS(地理信息系统)中网络分析工具,建立了可视化多目标垃圾运输体系,并搜索出不同目标下城市垃圾最佳运输路径,该研究结果为海淀区城市垃圾运输系统提高收运效率、减少运输过程中环境污染以及针对多种情况采用不同运输路线等问题提供了理论指导和技术支持。
Dijkstra算法,是典型最短路算法,用于计算一个节点到其他所有节点的最短路径。
主要特点是以起始点为中心向外层层扩展,直到扩展到终点为止。
其基本思想为:
设G=(V,E)是一个带权有向图,把图中顶点集合V分成两组,第一组为已求出最短路径的顶点集合(用S表示,初始时S中只有一个源点,以后每求得一条最短路径,就将加入到集合S中,直到全部顶点都加入到S中),第二组为其余未确定最短路径的顶点集合(用U表示),按最短路径长度的递增次序依次把第二组的顶点加入S中。
在加入的过程中,总保持从源点v到S中各顶点的最短路径长度不大于从源点V到U中任何顶点的最短路径长度。
此外,每个顶点对应一个距离,S中的顶点的距离就是从V到此顶点的最短路径长度,U中的顶点的距离,是从V到此顶点只包括S中的顶点为中间顶点的当前最短路径长度。
王晓霞等[5]利用matlab软件使用Dijkstra算法确定了垃圾站设备应放置的具体位置。
冼业花等[6]用Dijkstra算法算出广州大学城垃圾集中站点与点之间的最短路程和线路,结合垃圾运输车的最大装载量因素,确定垃圾运输的最优线路。
蚁群算法,又称蚂蚁算法,是一种用来在图中寻找优化路径的机率型算法,由MarcoDorigo于1992年提出,其灵感来源于蚂蚁在寻找食物过程中发现路径的行为。
其基本原理是:
蚂蚁在路径上前进时会根据前边走过的蚂蚁所留下的分泌物选择其要走的路径,其选择一条路径的概率与该路径上分泌物的强度成正比。
因此,由大量蚂蚁组成的群体的集体行为实际上构成一种学习信息的正反馈现象:
某一条路径走过的蚂蚁越多,后面的蚂蚁选择该路径的可能性就越大。
蚁群算法就是根据这一特点,通过模仿蚂蚁的行为,从而实现寻优。
蚁群算法避免了冗长的编程和筹划,是基于一定规则的随机运行来寻找最佳配置。
也就是说,当程序最开始找到目标的时候,路径几乎不可能是最优的,甚至可能是包含了无数错误的选择而极度冗长的。
但是,程序可以通过蚂蚁寻找食物的时候的信息素原理,不断地去修正原来的路线,使整个路线越来越短。
李跃光等[7]结合垃圾运输问题,将量子算法中的态矢量和量子旋转门引入到蚁群算法中,提出一种改进的蚁群算法,即量子蚁群算法(QACA),使城市垃圾运输处理的方案具有更强的种群多样性和全局寻优能力。
李鹏飞等[8]利用聚类分析对秦皇岛市开发区垃圾站的大致分布进行选址,结合距离准则以及改进的遗传算法,将所得结果进行优化筛选,找到生活垃圾站的最优选址。
而且还将垃圾收运路线优化问題分为收集路线优化问題和转运路线优化问題两部分,并分别采用改进的蚁群算法和改进的自适应遣传算法对秦皇岛市开发区的垃圾收运路线经行了优化,取得了较好的结果。
李舟等[9]将蚁群算法用于垃圾运输,解决了大规模垃圾站的垃圾运输问题。
由于蚁群算法收敛速度慢,且易限于局部最优解。
基于GIS的路径优化方法,地理信息系统(GeographicInformationSystem,GIS)是一种以计算机技术为支撑的工具,基于信息科学和系统工程的理论,GIS负责收集、存储、管理、运算、分析和显示全部或者部分的地理数据,进而对整个的空间信息系统进行规划、管理和决策,它将计算机科学、信息学、地理学等多门科学有效的融合在了一起,是一门新兴的综合性学科。
GIS是分析空间信息的存储管理活动,这是与其他信息系统最大的区别,通过进行分析使GIS在广泛的公众和个人企事业单位中解释事件、预测结果、规划战略等,具有非常强的实用价值。
GIS与车辆调度模型有机的结合在一起,可以使相关工作人员运用GIS技术处理相关的地理数据,合理的分配车辆的调度方案,制定相应的车辆行驶的路线,并且可以直观的显示在地图上,使结果更加清晰易懂。
Anderson[10](1992)在研究垃圾转运站、填埋场的选址优化和垃圾物流路线的优化时,成功运用地理信息系统(GIS)得出最优路线。
贾娜基于地理信息系统,对于垃圾收运过程中的车辆调度进行了分析与设计,王桂琴等[4]以北京市海淀区生活垃圾转运设施(五路居转运站)为例,基于GIS系统,对海淀区生活垃圾运输系统进行了优化设计。
线性规划,是运筹学中研究较早、发展较快、应用广泛、方法较成熟的一个重要分支,它是辅助人们进行科学管理的一种数学方法。
研究线性约束条件下线性目标函数的极值问题的数学理论和方法,英文缩写LP。
它是运筹学的一个重要分支,广泛应用于军事作战、经济分析、经营管理和工程技术等方面。
在运用过程中,首先建立现行规划模型,然后通过软件Lingo来求解。
现行规划法在立即收运系统选址以及路线优化中也有普遍应用。
刘桐武等[11]应用线性规划原理建立了相应模型,并改进了沈阳市城市垃圾运输的收运方案,使全市的收运方案合理化,缩短了行车路线,节约了成本。
图论模型,图论(GraphTheory)是数学的一个分支,它以图为研究对象,图论中的图是由若干给定的点及连接两点的线所构成的图形,这种图形通常用来描述某些事物之间的某种特定关系,用点代表事物,用连接两点的线表示相应两个事物间具有这种关系。
在用过程中通过构造一个恰当的网络(即赋权图)或有向网络,然后将实际问题转化为图论中的问题进行求解。
刘育兴等[12]通过垃圾运输问题的模型建立与求解,总结出这类问题的一般性解法,即根据实际问题构造恰当的无向或有向赋权图,把问题转化成图论中的旅行商问题(TSP)问题。
通过解决这类TSP问题,从而使原问题获得满意的解答。
此外Anderson[13]最早将混合整数规划的方法应用在垃圾收运系统的规划中。
Mourao[14]针对葡萄牙里斯本的一个区的生活垃圾收运问题,通过求解含边界约束的CARP问题得到优化路线。
栗娜等[15]利用数学建模,建立了使垃圾站对周围居民造成影响极小化的单目标选址问题和使垃圾站对居民的影响和垃圾站建设运营成本均极小化的双目标选址问题数学模型,并且设计了求解该数学模型的算法,计算结果证实了利用数学模型及算法得到的选址方案的合理性。
张雯[16]在传统城市生活垃圾处理站选址模型的基础上,进一步考虑城市土地价格的一般分布规律,针对同时最小化费用(包括土地费用、建设费用和计划使用年限内总的运输费用)及对居民的负效用这两个优化目标的城市生活垃圾处理站选址模型,提出了利用渐进交互式进化多目标优化算法进行求解的优化方法。
该算法通过周期性地引入决策者的偏好,运用偏好信息渐进地改进解之间的支配准则,使算法向决策者偏好的区域搜索,从而确定出处理站的最佳选址、位置、数量、规模及垃圾产生点的分配方案。
最后通过实例验证此算法能有效减少运算时间,提高求解效率。
根据以上文献,我们可知垃圾运输路线优化和垃圾站选址问题不仅要求经济成本最低化,更是要求实现经济、环境与社会综合效益的最优化。
目前该领域的研究基本都以追求最低经济成本为目标而展开,却忽略了结合城市用地的功能以及性质经济效益与环境、社会的综合效益的最优。
1.3研究意义
2013年,261个大、中城市生活垃圾产生量16148.81万吨,处置量15730.65万吨,处置率达97.41%[17]。
因此,每日的垃圾运输量极其庞大,面对如此庞大垃圾量的运输处理问题,运输路线的优选和垃圾收集处理站点的布置显得尤为重要。
目前大多数垃圾运输规划自己考虑经济因素为主,忽视了城市用地的性质、社会因素及环境因素。
垃圾运输规划作为新城镇规划中垃圾处理方案的一个重要组成部分,本课题以城市功能区为基准单位,结合功能区内不同标准模块的实际性质,综合考虑技术、经济、环境、社会因素,建立与功能区相结合的垃圾处理站位置选择的评价分析模型,通过查阅资料、问卷调查等方法收集数据,采用层次分析法,对数据进行处理计算,之后对计算结果进行灵敏度分析,从而实现对功能区内最佳垃圾运输路线和最佳垃圾处理站位置的选取,确定对垃圾处理站选址过程中的最大影响因素,实现经济、环境与社会综合效益的最优化。
2研究理论
2.1层次分析法
2.1.1定义
层次分析法(AnalyticHierarchyProcess,AHP),是将决策问题按总目标、各层子目标、评价准则直至具体的备选方案的顺序分解为不同的层次结构,然后得用求解判断矩阵特征向量的办法,求得每一层次的各元素对上一层次某元素的优先权重,最后再用加权和的方法递归得到各备选方案对总目标的最终权重,最终权重最大者即为最优方案。
其中“优先权重”是一种相对的量度,它表明各备选方案在某一特点的评价准则或子目标,标下优越程度的相对量度,以及各子目标对上一层目标而言重要程度的相对量度。
层次分析法的优点是:
①简单,易于理解。
用AHP决策,输入信息主要是决策者的选择与判断,决策过程充分反映决策者对问题的认识,步骤简单,决策过程清晰明了,容易掌握,这使以往的决策者和决策分析者难以沟通的状况得到改善。
②实用性和灵活性。
AHP不仅能进行定量分析,也可进行定性分析,充分利用人的经验和判断,采用相对标度对有形与无形、可定量与不可定量的因素进行统一测度,能把决策过程中定性与定量因素有机结合。
③系统性。
AHP把问题看作一个系统,在研究系统各组成部分相互关系及系统所处环境的基础上进行决策,可对复杂的系统进行分析。
层次分析法的缺点是:
①不能为决策提供新方案。
层次分析法的作用是从备选方案中选择较优者,这个作用正好说明了层次分析法只能从原有方案中进行选取,而不能为决策者提供解决问题的新方案。
②
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 城市 功能 垃圾 运输 规划 毕业设计 论文
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)