CN112950084A - 一种反渗透海水淡化厂选址方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种反渗透海水淡化厂选址方法，其首先确定拟建反渗透海水淡化厂的占地面积；然后获取目标区域道路、建设用地、厂区、海岸线、自来水厂等空间数据；再利用ArcGIS的空间分析功能得到拟建海水淡化厂的候选厂址；基于层次分析法的思想，结合海水淡化厂选址要素，建立海水淡化厂选址的层次分析模型；计算得到各候选厂址的运输费用，得到各候选厂址经济因素的重要性指数以及非经济因素的综合适宜性指数；最后采取专家问卷调查的方式确定经济因素和非经济因素的权重M和N，计算适宜性综合指数H。其将多种方法结合，提高了选址的合理性和科学性。
Description
技术领域
本发明涉及海水淡化厂设计技术领域，具体涉及一种反渗透海水淡化厂选址方法。
背景技术
随着沿海地区水资源日益稀缺，海水淡化行业有广阔的发展前景。选址是建设海水淡化项目的重要步骤，科学的选址有利于节省生产运营成本，同时带来巨大的资源、环境效益。
设施选址方法主要可分为传统方法(实地调查法、定量分析法、多指标定性分析法)和非传统方法(基于ArcGIS技术的选址方法)。传统方法受资金、时间、考虑因素和数据有限等因素限制，准确性不高，如实地调查法需要相关人员进行实地考察，耗时长、成本高；大部分定量选址方法(如重心法，线性规划-运输模型法)忽略了候选厂址的确定，且对非经济因素不加考虑，其选址结果并不理想；多指标定性分析方法(如层次分析法、因次分析法)综合考虑多种影响因素，并根据影响因素的重要性进行赋权，最后通过专家打分得出各候选厂址的综合适宜性指数。但该类定性选址方法主观性过强，且只适用于两个或几个已知可建设区域的适宜性比较。基于ArcGIS技术的非传统方法具备强大的空间分析和可视化功能，输出结果更加直观、清晰。但ArcGIS技术同样存在一定的局限性，借助该法进行选址时无法定量考虑某些空间特性不明显的影响因素，例如政策因素、水质因素等。
发明内容
本发明针对上述选址方法存在的问题，提供了依据地理信息系统快速定位，再通过因次分析法和层次分析法综合考虑经济性因素和非经济性因素得出各候选厂址的适宜性综合指数的一种反渗透海水淡化厂选址方法。可运用该方法快速、科学地进行反渗透海水淡化厂选址。
本发明采用以下技术方案予以实现：
一种反渗透海水淡化厂选址方法，具体包括以下步骤：
1)确定拟建反渗透海水淡化厂的占地面积：获得拟建海水淡化厂的工程规模，参考反渗透海水淡化厂规划用地指标，采取内插法确定拟建海水淡化厂的占地面积；
2)获取目标区域道路、建设用地、厂区、海岸线、自来水厂等空间数据：首先获取目标区域遥感影像，在ArcGIS里载入遥感影像并通过目视解译法获取目标区域绿地、水体、空地、耕地、厂房、林地、居住建设用地、自来水厂、海岸线和道路图层；
3)利用ArcGIS的空间分析功能得到拟建海水淡化厂的候选厂址：将用地条件、取用海水经济性、用户需求、用地面积转换为ArcGIS信息进行缓冲区分析、叠加分析和筛选，得出海水淡化厂候选厂址；
4)基于层次分析法的思想，结合海水淡化厂选址要素，建立海水淡化厂选址的层次分析模型，包括目标层、准则层和方案层，其中目标层是海水淡化厂最优场地，准则层包括经济因素、非经济因素，经济因素包括投资建设成本，非经济因素包括海域因素、社会因素和政策因素，其中海域因素包括海水水质，社会因素包括对附近居民的影响，对工业企业的影响和基础设施配备情况，政策因素包括城市规划，方案层为ArcGIS分析得出的各海水淡化厂候选厂址；
5)利用ArcGIS软件的距离测量功能得到候选厂址到自来水厂和到海岸线的总距离，借助常规供水工程费用模型
计算得到各候选厂址的运输费用Ci；
6)通过计算各候选厂址运输费用的倒数占所有候选厂址运输费用倒数之和的比值，得到各候选厂址经济因素的重要性指数Tm；
7)采用问卷调查方式，依据1-9标度法对非经济因素准则层各指标对于海水淡化选址的重要性进行评分，构建判断矩阵，将判断矩阵进行归一化处理得到非经济因素准则层各指标相对权重ωi；
8)采用强迫选择法，即各候选厂址就非经济因素准则层下单一指标进行两两比较，令较佳候选厂址的比重值为1，较差候选厂址的比重值为0，再将各候选厂址比重值除以总比重值得到各候选厂址非经济因素准则层下单一指标的适宜性指数Tdi，最后将各适宜性指数Tdi与对应指标的相对权重ωi相乘再相加可得候选厂址非经济因素的综合适宜性指数Tn
Tn＝∑Tdiωi
9)采取专家问卷调查的方式确定经济因素和非经济因素的权重M和N，计算适宜性综合指数H，根据H的大小确定海水淡化厂最优选址。
H＝MTm+NTn
所述步骤1)所述的反渗透海水淡化厂规划用地指标指的是2018年自然资源部发布的HY/T 074-2018《反渗透海水淡化工程设计规范》中提出的用地指标。
所述步骤2)所述的遥感影像来自于谷歌地球高清影像。
所述步骤3)中用地条件、取用海水经济性、用户需求、用地面积与ArcGIS信息转换关系如下：
用地条件：需要在ArcGIS中通过目视解译法提取目标区域海水淡化水可建设区域图层，其中可建设区域主要包括空地和耕地；海水淡化厂应靠近道路为企业发展提供便利，利用ArcGIS建立道路300m缓冲区。
取用海水经济性：海水淡化厂应靠近海水取水位置，减少海水运输成本，分别建立海岸线100米和2000米缓冲区，再运用擦除工具从2000米缓冲区中擦除100米缓冲区，得到距离海岸线100到2000米的缓冲区。
用户需求：海水淡化厂出水主要作为生活用水和工业用水，在ArcGIS中建立自来水厂2000米缓冲区和厂区1500缓冲区。
用地面积：运用ArcGIS统计海水淡化厂各拟选址面积，通过与海水淡化厂所需总面积对比，筛选符合区域。
所述步骤9)中H的适宜范围为0.129-0.164。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：
1、本发明结合地理信息系统，借助ArcGIS软件中空间分析工具得到海水淡化厂候选址，相比传统选址方法，更加便捷、快速；
2、本发明采用因此分析法综合考虑候选址的经济因素和非经济因素，并利用层次分析法对各影响因素进行赋权，具有综合性的特点，使选址更具科学性。
3、本发明可以简单直观地得到反渗透海水淡化厂选址结果，具有普适性，易于推广使用。
附图说明
图1是实施例1涉及的反渗透海水淡化厂选址方法流程图。
图2是实施例1得到的红石崖街区的遥感影像图。
图3是实施例1筛选得到6个候选厂址图。
图4是实施例1涉及的反渗透海水淡化厂选址的层次分析模型图。
具体实施方式
下面结合附图和实施对本发明的具体实施方式进行详细地描述。
实施例1
以青岛市红石崖街区为例，一种反渗透海水淡化厂选址方法，如图1所示，包括以下几个步骤：
01：确定拟建反渗透海水淡化厂的占地面积
通过青岛西海岸新区海水淡化产业发展规划获得红石崖街区拟建海水淡化厂的工程规模为3×104m3·d-1，参考2018年自然资源部发布的HY/T 074-2018《反渗透海水淡化工程设计规范》中提出的反渗透海水淡化厂规划用地指标，如下表所示：
采取内插法确定拟建海水淡化厂的占地面积为1.31×104m2。
02：获取目标区域道路、海岸线、厂区、自来水厂等空间数据
首先获取红石崖街区的遥感影像、在本实施例中，遥感影像来自于谷歌地球高清影像，再在ArcGIS里载入红石崖街区的遥感影像并通过目视解译获取目标区域绿地、水体、空地、耕地、厂房、林地、居住建筑地、道路图层，如图2所示；
03：利用ArcGIS的空间分析功能得到拟建海水淡化厂的候选厂址
将用地条件、取用海水经济性、用户需求、用地面积转换为ArcGIS信息进行缓冲区分析、叠加分析和筛选，得出海水淡化厂候选厂址。本实施例具体操作步骤如下：
(1)缓冲区分析
运用ArcGIS中Buffer命令建立道路200m缓冲区、海岸线位置100m和2000m缓冲区、自来水厂5000m缓冲区和厂区2000缓冲区，并用Erase命令从目标区域删除海岸线位置100m缓冲区，得到离海岸线位置100-2000m的缓冲区；
(2)建立海水淡化厂可建设区域图层
在ArcGIS中通过目视解译法提取目标区域海水淡化水可建设区域图层，其中可建设区域由包括空地图层和耕地图层组成；
(3)叠加分析
通过ArcGIS中的Analysis Tools，使用Overlay中Intersect命令，对道路200m缓冲区、海岸线100-2000m的缓冲区、自来水厂5000m缓冲区、厂区2000缓冲区及可建设区域图层进行叠加分析，最终得到反渗透海水淡化厂的拟选址分布；
(4)筛选
运用ArcGIS统计海水淡化厂各拟选址面积，通过与海水淡化厂所需总面积对比，确定符合区域。通过筛选得到6个候选厂址，如图2所示：
04：构建海水淡化厂选址的层次分析模型
基于层次分析法的思想，结合海水淡化厂选址要素，建立海水淡化厂选址的层次分析模型，包括目标层、准则层和方案层。本实施例中海水淡化厂选址的层次分析模型如图3所示，其中目标层是海水淡化厂最优场地，准则层包括经济因素、非经济因素，经济因素包括投资建设成本，非经济因素包括海域因素、社会因素和政策因素，其中海域因素包括海水水质，社会因素包括对附近居民的影响，对工业企业的影响和基础设施配备情况，政策因素包括城市规划，方案层为ArcGIS分析得出的各海水淡化厂候选厂址。
05:计算候选厂址运输成本Ci
考虑到各厂区除运输水成本相差较大外，基建等其他费用基本相同，本实施例经济因素只考虑运输水的费用，具体地，利用ArcGIS软件的距离测量功能得到候选厂址到自来水厂和到海岸线的总距离，利用常规供水工程费用模型
计算得到各候选厂址的运输费用Ci。
06：计算候选海水淡化厂厂址经济因素的重要性指数Tm
通过各候选厂址总建设成本Ci，计算各候选海水淡化厂厂址经济因素的重要性指数Tm，计算公式如下：
07：采用层次分析法得到非经济因素准则层各指标相对权重ωi
采用问卷调查方式，依据1-9标度法对非经济因素准则层各指标对于海水淡化选址的重要性进行评分，构建判断矩阵，将判断矩阵进行归一化处理得到非经济因素准则层各指标相对权重ωi。本例权重计算结果如下：
08：计算候选厂址的非经济因素的重要性指数Tn
采用强迫选择法就各单一非经济指标对候选厂址进行两两比较，令较佳的候选厂址比重值为1，较差的比重值为0，将候选厂址比重值除以候选厂址的总数目得到候选厂址单一非经济指标的重要性指数Td,每单一非经济指标的重要性指数Td与该指标的相对权重ωi相乘，相加所有非经济指标的乘积可得候选厂址的非经济因素的重要性指数Tn，计算公式如下：
Tn＝∑Tdiωi
各厂对应的单一非经济指标的重要性指数Td和非经济因素的重要性指数Tn
09：采取专家问卷调查的方式确定经济因素和非经济因素的权重M和N，计算适宜性综合指数H，确定海水淡化厂最优选址。
H＝MTm+NTn
H最大的候选厂址为建设反渗透海水淡化厂最优场地。
将专家填写结果进行统计后取平均值，得到M为0.61，N为0.39，适宜性综合指数H计算结果如下：
候选厂址的综合适宜性指数从大到小排列顺序为A>D>B>C>E>F，由此得出红石崖街区海水淡化厂最适宜建在候选厂址A处。
本实施例的反渗透海水淡化厂选址方法具有定位快、综合考虑经济因素和非经济因素对选址的影响的特点，生成的选址结果客观直接，易于推广使用。
以上所述仅是本发明的一种优选实施方式，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种反渗透海水淡化厂选址方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)确定拟建反渗透海水淡化厂的占地面积：获得拟建海水淡化厂的工程规模，参考反渗透海水淡化厂规划用地指标，采取内插法确定拟建海水淡化厂的占地面积；
2)获取目标区域道路、建设用地、厂区、海岸线、自来水厂的空间数据：首先获取目标区域遥感影像，在ArcGIS里载入遥感影像并通过目视解译法获取目标区域绿地、水体、空地、耕地、厂房、林地、居住建设用地、自来水厂、海岸线和道路图层；
3)利用ArcGIS的空间分析功能得到拟建海水淡化厂的候选厂址：将用地条件、取用海水经济性、用户需求、用地面积转换为ArcGIS信息进行缓冲区分析、叠加分析和筛选，得出海水淡化厂候选厂址；
4)基于层次分析法的思想，结合海水淡化厂选址要素，建立海水淡化厂选址的层次分析模型，包括目标层、准则层和方案层，其中目标层是海水淡化厂最优场地，准则层包括经济因素、非经济因素；
5)利用ArcGIS软件的距离测量功能得到候选厂址到自来水厂和到海岸线的总距离，借助常规供水工程费用模型
计算得到各候选厂址的运输费用Ci；
6)通过计算各候选厂址运输费用的倒数占所有候选厂址运输费用倒数之和的比值，得到各候选厂址经济因素的重要性指数Tm，
7)采用问卷调查方式，依据1-9标度法对非经济因素准则层各指标对于海水淡化选址的重要性进行评分，构建判断矩阵，将判断矩阵进行归一化处理得到非经济因素准则层各指标相对权重ωi；
8)采用强迫选择法，即各候选厂址就非经济因素准则层下单一指标进行两两比较，令较佳候选厂址的比重值为1，较差候选厂址的比重值为0，再将各候选厂址比重值除以总比重值得到各候选厂址非经济因素准则层下单一指标的适宜性指数Tdi，最后将各适宜性指数Tdi与对应指标的相对权重ωi相乘再相加可得候选厂址非经济因素的综合适宜性指数Tn，Tn＝∑Tdiωi。
9)采取专家问卷调查的方式确定经济因素和非经济因素的权重M和N，计算适宜性综合指数H，根据H的大小确定海水淡化厂最优选址H＝MTm+NTn。
2.根据权利要求1所述的反渗透海水淡化厂选址方法，其特征在于，所述步骤1)所述的反渗透海水淡化厂规划用地指标指的是2018年自然资源部发布的HY/T 074-2018《反渗透海水淡化工程设计规范》中提出的用地指标。
3.根据权利要求1所述的反渗透海水淡化厂选址方法，其特征在于，所述步骤2)所述的遥感影像来自于谷歌地球高清影像。
4.根据权利要求1所述的反渗透海水淡化厂选址方法，其特征在于，所述步骤3)中用地条件、取用海水经济性、用户需求、用地面积与ArcGIS信息转换关系如下：
用地条件：需要在ArcGIS中通过目视解译法提取目标区域海水淡化水可建设区域图层，其中可建设区域主要包括空地和耕地；海水淡化厂应靠近道路为企业发展提供便利，利用ArcGIS建立道路300m缓冲区；
取用海水经济性：海水淡化厂应靠近海水取水位置，减少海水运输成本，分别建立海岸线100米和2000米缓冲区，再运用擦除工具从2000米缓冲区中擦除100米缓冲区，得到距离海岸线100到2000米的缓冲区；
用户需求：海水淡化厂出水主要作为生活用水和工业用水，在ArcGIS中建立自来水厂2000米缓冲区和厂区1500缓冲区；
用地面积：运用ArcGIS统计海水淡化厂各拟选址面积，通过与海水淡化厂所需总面积对比，筛选符合区域。
5.根据权利要求1所述的反渗透海水淡化厂选址方法，其特征在于，所述步骤4)中，经济因素包括投资建设成本，非经济因素包括海域因素、社会因素和政策因素，其中海域因素包括海水水质，社会因素包括对附近居民的影响，对工业企业的影响和基础设施配备情况，政策因素包括城市规划，方案层为ArcGIS分析得出的各海水淡化厂候选厂址。
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| CN114757549A (zh) * | 2022-04-24 | 2022-07-15 | 中交第二航务工程勘察设计院有限公司 | 内河干流航道水上服务区功能与规模决策方法 |
| CN115099507A (zh) * | 2022-07-01 | 2022-09-23 | 交通运输部水运科学研究所 | 一种复杂多因素条件下海上安全选址的定位方法 |
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