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本研究以我国城市固体废物管理系统为研究对象,通过对城市固体废物管理系统的系统分析,建立了适合我国城市特点的区间参数不确定性城市固体废物优化模型。研究以此模型为基础,对固体废物优化系统中各种参数和多种形式的不确定性进行了深入分析和研究,建立了多种针对不同城市特点的固体废物长期优化模型。
对于人口变化和经济发展适中条件下的中等规模城市,除了考虑采用针对经济参数的区间规划求解外,还需考虑设施实际处理量的随机性,将机会约束规划与不确定性城市固体废物优化模型相结合,建立了不确定性机会约束混合整数优化模型,并应用于佛山市的固体废物长期优化系统中。结果表明,如果佛山市不对目前固体废物管理现状做任何调整,固体废物管理方案会对环境和居民的生活造成影响。从优化结果可以看出,较高的废物资源化水平能够有效降低系统成本,但同时也为建立大规模焚烧和堆肥设施提出了更高的要求。
由于我国城市类型多样,大中城市的固体废物管理系统中参数的不确定性表现为多种形式,本研究将用于解决政策参数不确定性的两阶段规划与已经建成的不确定性机会约束混合整数优化模型相结合,建立了城市固体废物不确定性两阶段机会约束混合整数优化模型,并应用于佛山市的固体废物管理系统。该模型能够在系统成本和系统风险之间进行权衡分析,为管理者提供决策依据。优化结果表明较高的资源化水平能够使填埋场使用年限得到延长,从而有效缓解城市土地紧缺问题。
针对大规模城市固体固体废物管理系统的复杂不确定性,研究将功能性区间参数、随机参数、离散参数相结合,建立了城市固体废物不确定性机会约束无限混合整数优化模型(Inexact full-infinite chance-constrained mixed integer linearprogramming,IFICCMILP),解决大规模城市固体废物优化问题。并与传统优化模型(IMILP)相比较。结果表明,IFICCMILP模型的系统成本较高,这是由于传统模型只需要满足一个目标函数,而且约束条件的个数较IFICCMILP模型少,造成了较高的成本。但是IFICCMILP模型能够保证优化系统满足所有的目标函数和约束条件,避免了由于少考虑约束条件和其他因素而造成的系统风险,具有更高的系统可靠性。
在对城市固体废物不确定性机会约束无限混合整数优化模型的实用性验证的基础上,将该模型应用于北京市固体废物优化系统中。结果表明,固体废物从不同的产生源运往转运站的量将会越来越多,较高的系统风险会降低系统的可靠性,但同时能够保证较低的系统成本。北京城区的大部分固体废物需经过中转站预处理,郊区的固体废物大部分直接运往处理设施。转运站在北京的固体废物的管理系统中将起到越来越重要的作用,到规划末期,从产生源运往中转站的量会超过全市固体废物产生量的50％。
为了对优化模型的多种方案进行更全面和深入的分析,即有效的后优化分析,本研究将多属性评价模型与固体优化模型相结合,解决城市固体废物管理多种情景的决策问题。研究选择资源化水平、系统成本、公众满意程度和填埋场延长时间作为评价指标,用于多情景发展情况下固体废物管理模式的优选。情景1作为对比方案,情景2和情景3的资源化水平逐渐提高。评价结果表明情景3是最优的决策方案。然而,情景3的系统成本是最高的,这也说明情景1和情景2节约的系统成本不足以弥补环境影响带来的惩罚,这些环境影响包括占用土地带来的后果以及资源化程度低下。结果证明,多属性优化模型与城市固体废物多情景优化模型的结合,能够为决策者提供有效的决策依据,是城市固体废物管理系统的决策的重要手段。