垃圾處理与清运方案设计.docVIP

PAGE PAGE 17 宜春学院2014年校内竞赛题目 院系：数计学院 班级：13数应 13计科 13物理 队员一：刘 慧 队员二：廖家伟 队员三：陈沣锦 垃圾分类处理与清运方案设计 摘要：对于问题一厨余垃圾处理中心选址问题，为尽量简化模型，首先我们考虑只建大型设备，采用集合覆盖模型，用lingo编程解得所有可以建设大型厨余垃圾处理中心的地址集合（#3 #8 #13 #17 #24 #28 #30 #32 #36 # 38），共10个选址。然后，建大小型设备转换模型，最终得出建设选址：建大型厨余垃圾处理设备的中转站编号分别为3、17、28、30；小型厨余垃圾处理设备的中转站编号分别为8、13、24、32、36、38。 对于问题二中转站改建问题，模型一为将原有中转站作为待选点,运用整数规划法建立整个垃圾运系统总费用现值最小模型 ,实现总体优化 ,选出中转站位置的最优组合;模型二首先在excel中利用数据透视表统计各小区的垃圾量，再利用聚类分析思想，简化小区数量，利用重心法确定中转站的最优位置，然后再次采用问题一中分析方法确定厨余垃圾处理中心的位置及清运方案。 关键字：集合覆盖 0-1整数规划 重心法 中转站 选址 （一） 问题的重述： 垃圾分类化收集与处理是有利于减少垃圾的产生，有益于环境保护，同时也有利于资源回收与再利用的城市绿色工程，以还居民一个洁净舒适的生活环境，但我们面临中转站的选址和多条线路的选择问题。需要解决的具体问题如下： （1）假定现有垃圾转运站规模与位置不变条件下，给出大、小型设备（橱余垃圾）的分布设计，同时在目前的运输装备条件下给出清运路线的具体方案.以期达到最佳经济效益和环保效果。 （2）假设转运站允许重新设计，请为问题1）的目标重新设计。 （二） 问题的分析 对于问题一的厨余设备的分布设计问题，为了达到最佳经济效益和环保效果，首先我们主要从厨余垃圾处理设备的投资和运行费用角度进行考虑，来规划厨余垃圾处理中心放置地点问题。另外，为了尽量简化模型，在建模过程中，我们将拖车台数和各条路径所花费的时间作为次要考虑条件，因为投入的车辆数，在各条路径确定后，最终便可确定投入拖车数量和花费与收益。 对于问题二中转站的重建问题，垃圾中转站的建设是为了使垃圾收集作业区域和最终处置区域之间的运输更经济、更有效、更合理。中转站一旦建成，由于其前期巨大的投资，就不可能随意的更改地址。所以我们用聚类分析的思想和重心法模型，确定出中转站的合适选址，然后再次运用问题一的方法确定最优的清运路线。 （三） 模型的假设 （1）南山区人口分为不同部分，假设每部分人口固定，每天产生垃圾量固定； （2）假设各小区清运站的垃圾都必须在当天清理完毕，并且清运站的垃圾不论早晚只被收集一次； （3）不考虑运输车在行驶过程中出现的塞车、抛锚等耽误时间的情况； （4）不允许运输车有超载现象； （5）每个小区清运站均位于街道旁，保证运输车和铲车行驶顺畅； （6）每个厨余垃圾处理中心周围方圆6公里之内转运站的垃圾都运往此中心（个别除外）； （7）所有运输车均从垃圾转运站发车最后回到垃圾转运站； （8）拖车将垃圾一起送往大型设备处或小型设备处再前往填埋场和焚烧场； （四） 模型的建立与求解 一、厨余垃圾处理中心选址模型 为了减小对环境的影响，我们考虑将厨余垃圾处理中心设置在地理位置适宜的中转站，厨余垃圾处理中心不但要选点布局，而且还要确定其接纳垃圾量的规模，对这两方面的要求如下: (1) 设置频率 每个转运站周围方圆6公里之内，应至少设置一台厨余垃圾处理中心。 (2) 设置规模大小 题中给出大小型厨余设备建设费用有极大的差别，为简化模型，我们考虑首先在合适的地址全部建成大型厨余设备，然后建立大小型厨余垃圾设备转换的模型，使得建设费用降到最低。 (3) 垃圾转运量可按下列公式计算： ； 约束条件：Km 式中: 第个中转站到第个中转站的距离； 第个中转站向第个中转站运输的垃圾量； Q 垃圾转运量(t/d); 1、集合覆盖模型 根据《城市环境卫生设施设置标准》(CJJ27-2005)和《城市转运站设计规范》 (CJJ47-91)，参照垃圾收集密度以及当地人口密度，算出每个垃圾处理中心最优收集半径为6km。而后选用集合覆盖模型求出厨余垃圾处理中心的待选点，即用尽可能少的厨余垃圾处理中心去覆盖所有的垃圾中转站。具体过程如下： 1.1符号说明 M={1，2，…，m}表示有m座垃圾中转站组成的集合; C（k）表示第k座垃圾中转站的中转能力; X表示第座垃圾中转站的垃圾量; A(k)表示筛选出的第k座垃圾厨余垃圾处理中心所覆盖的垃圾中转站的集合; B表示可以覆盖第座垃圾转运站的厨余垃圾处理中心的集合; 表示是否启用第座厨余