建筑垃圾逆向物流網絡優化研究

摘 "要：隨著城市化進程的加速，建筑垃圾的產生量日益增加，對環境和資源造成了巨大壓力。文章以濟南市為研究對象，采用建筑面積估算法對濟南市建筑垃圾產量進行估算。以運輸成本和處理成本之和最小為目標，構建濟南市建筑垃圾回收物流網絡模型，并借助LINGO求解器進行計算。最后基于求解結果，優化逆向物流網絡，降低運輸成本，提高處理效率，從而有效緩解濟南市建筑垃圾處理壓力。

"關鍵詞：建筑垃圾；逆向物流；網絡優化

"中圖分類號：F252.8 " "文獻標志碼：A " "DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2024.23.019

Abstract： With the acceleration of urbanization， the production of construction waste is increasing， causing great pressure on the environment and resources. The article takes Jinan City as the research object， and adopts the construction area estimation method to estimate the production of construction waste in Jinan City. With the objective of minimizing the sum of transportation cost and disposal cost， the Jinan construction waste recycling logistics network model is constructed and calculated with the help of LINGO solver. Finally， based on the solution results， the reverse logistics network is optimized to reduce the transportation cost and improve the processing efficiency， so as to effectively alleviate the pressure of construction waste disposal in Jinan City.

Key words： construction waste; reverse logistics; network optimization

0 "引 "言

"隨著城市化進程的加速和建筑行業的蓬勃發展，建筑垃圾的產生量呈現出快速增長的趨勢。據不完全統計，截至2020年底，我國建筑垃圾堆存總量達到200億噸左右，但是現階段我國建筑垃圾年均資源化利用率不超過10%[1]。也有相關專家統計，全國平均每年能產生7億多噸的建筑垃圾[2]，其中城市建筑垃圾約占垃圾總量的30%～40%，是城市生活垃圾的5倍之多[3]。如此大量的建筑垃圾不能合理處理的話，大量堆積不僅會嚴重污染環境，危害居民的身體健康，還會占用著大量的土地資源，造成資源的浪費。

"國外對于建筑垃圾逆向物流的研究很早，Xavier Duran et al.[4]在2006年構建評估模型，來分析政府補貼和環境納稅對建筑垃圾回收的影響。同時開始引入目標規劃、整數規劃等方法來研究建筑垃圾逆向物流的網絡選址問題。我國在20世紀80年代末，開始了對建筑建筑垃圾管理的相關立法工作。馬麗星[5]通過分析建筑垃圾處理制度上的不足和缺陷，有針對性地提出了相關建議來完善管理制度。何波等[6]在綜合考慮了成本和居民意愿的基礎上，提出了一個多目標整數規劃模型，為城市垃圾中轉站和處理站的選址提供了科學依據。萬中等[7]基于廢棄物回收量不確定的情況下。構建回收網絡優化模型，并求解出最小化運輸成本和相應的最優運輸方案。張得志等[8]在考慮季節因素的影響，以及廢棄渣的產量不確定的情況下，以長贛鐵路工程項目為例，構建回收物流網絡多目標優化模型進行轉化和求解。總的來說，對于建筑廢棄物的研究，國內外已經較為成熟，但都傾向于建筑廢棄物回收利用技術、管理與政策機制等方面。盡管國內外研究學者在搭建建筑廢棄物物流網絡，但還僅僅停留在理論階段，并沒有使用完善的建筑廢棄物數據以及相應的數學模型進行更為精確的解析分析，可能會使整個網絡的實際可行性大打折扣。因此，建筑垃圾的精細化研究具有重要意義。使用物質流分析方法定量分析建筑垃圾逆向物流系統，并在此基礎上使用數學模型及計算機軟件對建筑垃圾逆向物流系統進行優化。

1 "問題描述

"隨著建筑業的飛速發展，濟南市各項城市建設項目如舊城區的拆遷和棚戶區改造項目在大力推進的進程中，隨之產生大量建筑垃圾和廢棄物，對濟南的環境治理尤其是建筑垃圾的處理水平提出更高的要求。因此，關注解決建筑垃圾的處理及回收問題刻不容緩。這不僅有助于改善濟南“泉城”的生態環境和居住環境，同樣也有助于促進濟南的經濟發展和提升經濟水平。

"在濟南市建筑垃圾逆向物流網絡中，根據建筑面積對建筑垃圾總產量進行估算，全市各個區產生的建筑垃圾選取區中心為垃圾產生點，分別運輸到濟南市規劃的建筑垃圾消納場進行處理，以總處理能力為單位進行決策。每當建筑垃圾總產量達到總處理能力時，進行規劃運輸與處理活動安排。

2 "研究方法

"最優化求解方法在很多領域都得到應用，其在建筑廢棄物逆向物流中主要用于建筑垃圾處理設施的布局以及運輸路徑的優化設計。在對建筑垃圾逆向物流系統優化時，主要是以整個系統的成本（包括運輸成本和處理成本）為前提進行優化設計。經現場調研發現，濟南市的建筑廢棄物主要來自拆除廢棄物（以廢磚、廢棄混凝土和廢沙灰為主）以及工程棄土（以余泥和棄土為主），并且由于濟南市當前的建筑垃圾處理方式較為單一。故本文擬用線性規劃的方法對濟南市的建筑垃圾逆向物流網絡展開優化分析。

"由于LINGO軟件操作簡單、功能強大、計算速度快，故本研究使用LINGO軟件對線性規劃模型進行求解。通常，使用LINGO計算機軟件解決數學優化問題時，可以按照以下兩個步驟操作進行：

（1）數學模型的建立。根據實際情況，建立相應的數學模型；

"（2）計算機求解。主要是根據 LINGO 軟件編碼規則將數學優化模型轉換為計算機語言，然后使用計算機進行最優化求解。

3 "實證分析

3.1 "濟南市建筑垃圾處理

"濟南市建筑垃圾處理專項規劃（2021—2035年）規劃確定建筑垃圾消納場8處，分別是長清區的雙泉街道北部、歷城區巨野河街道南部、章丘區文祖街道南部、章丘區高官寨街道和黃河街道交界處、起步區孫耿規劃能源小鎮、平陰縣玫瑰鎮東部、萊蕪區高莊街道青蘭高速附近、商河縣孫集鎮西部。這將會大大提高濟南市建筑垃圾消納能力。本文選擇規劃中的這8處消納場作為研究對象，編號A1至A8號。

"結合分析各個建筑垃圾消納場的處理能力和總處理能力，現考慮當總建筑垃圾產量每達到880萬噸時，就對所產生的所有建筑垃圾進行運輸搬運，將其從垃圾產生點運輸到對應的建筑垃圾消納場。但缺少對濟南各個區縣的建筑垃圾相關統計數據。根據相關研究的經驗，本文將根據濟南統計年鑒中濟南市各個區的土地面積統計數據，將整個濟南市建筑垃圾總量按面積比例分配，來估計各個區縣的建筑垃圾總量[9]。

3.2 "模型建立

3.2.1 "數據準備

經過對現存建筑垃圾產生點進行現場勘察，結合相關研究資料，本文決定將每個區的所有建筑垃圾產生點綜合選定為各區的區政府，統計建筑垃圾產生點與各個消納場之間的距離。規定建筑垃圾的運輸單價為5元/噸·千米。根據濟南市發改委和濟南市城市管理局2021年發布的文件建筑垃圾消納處置服務收費實行市場調節價。結合現有建筑垃圾處理的發展水平，本文規定建筑垃圾的處理費用為200元/噸。加上處理費用，最后得到總成本費用，具體如表1所示。

3.2.2 "模型建立

（3）模型假設

建筑垃圾的收集處理當前建筑垃圾的主要成分是以廢沙灰、廢磚以及廢棄混凝土為主的房屋拆除廢棄物和以棄土、余泥為主的工程棄土，其處理方式主要為直接運往消納場進行填埋處理，方式較為單一，尚未頒布關于建筑垃圾資源化利用方面的政策法規。

"建筑垃圾運輸及處理費用通過調研得知，濟南市各個建筑垃圾消納場的單位處理成本和運輸成本基本一致，為了便于建立數學模型，在本模型研究中，假定濟南市各個建筑垃圾消納場的單位處理成本和單位運輸費用都是一樣的。

3.2.3 "模型求解

在LINGO中求解可以得到函數的目標值為128 319.4，濟南市2022年建筑垃圾總產量按五次處理成本計算，可得濟南市2022年處理建筑垃圾的最低費用為641 597元。

4 "總 "結

"本文以濟南市為例，基于濟南市建筑總面積進行估算建筑垃圾總產量，并構建建筑垃圾逆向物流網絡模型，通過運用LINGO求解規劃，以最小運輸成本和最小處理成本優化確定了建筑垃圾的運輸路線與流量分配，為逆向物流網絡的設計和優化提供科學依據，為濟南市的“無廢城市”的建設助力。

"建筑垃圾逆向物流網絡的優化是一個復雜而系統的工程，本文由于只考慮了一種運輸方式，且只考慮運輸成本和處理成本，對于社會環境的影響以及時間窗等要求考慮的不夠全面，這些都是值得進一步研究的。

參考文獻：

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[2] 曹小琳，劉仁海. 建筑廢棄物資源化多級利用模式研究[J]. 建筑經濟，2009（6）：91-93.

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[8] 張得志，羅湘鈺，李翔，等. 季節性運輸波動下山區鐵路工程棄渣回收物流網絡優化[J/OL]. 鐵道科學與工程學報，1-12（2024-05-27）[2024-10-31]. https：//doi.org/10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20240488.

[9] 羅麗穎. 城市建筑垃圾資源化調蓄處置場選址[J]. 物流技術，2016，35（6）：115-118.

收稿日期：2024-10-17

基金項目：國家社科基金青年項目（21CJY027）；山東省自然科學基金面上項目（ZR2021MG049）

作者簡介：趙 "格（2001—），女，山東淄博人，濟南大學管理科學與工程學院碩士研究生，研究方向：物流工程與管理；馮 "群（1986—），本文通信作者，女，山東聊城人，濟南大學管理科學與工程學院，副教授，博士，研究方向：低碳物流、建筑科學；李 "青（1987—），女，河北唐山人，北京匯澤時代科技有限公司項目經理，研究方向：地理信息科學；韓 "曉（2003—），女，山東濟南人，濟南大學管理科學與工程學院學生，研究方向：管理科學。

引文格式：趙格，馮群，李青，等. 建筑垃圾逆向物流網絡優化研究——基于濟南市的實證分析[J]. 物流科技，2024，47（23）：71-73.