隨著杭州市經濟的發展和人民物質化生活水平的普遍提高, 城市生活垃圾的處理卻成為一個關系老百姓民生的重要問題。從生活垃圾的處理方法來看, 主要有填埋、焚燒、堆肥手段這三種主要手段, 其中填埋是最主要的生活垃圾處理方式。杭州市區唯一的生活垃圾填埋場位于天子嶺。但據管理人員報告, 若按照杭州市目前每年的生活垃圾增長數量, 這一填埋中心再過2年就將被填滿。由此看來, 杭州這座美麗的城市所面臨的垃圾危機非常嚴重, 因此本文試圖用數學模型的方法較準確的預測未來城市的生活垃圾數量, 這將對今后更好的開展環境管理非常重要。
近年國內外文獻對城市生活垃圾數量預測問題的研究主要是對已知數據進行不同數據分析方法建模, 如灰色預測分析方法[3,4,5], 指數趨勢的分析方法[6], 采用神經網絡的多因素分析方法[7]等?；疑A測方法有嚴格的理論基礎, 最大優點是方便實用, 其結果比較穩定, 特別適合數據量較少時保持預測結果的準確性[1]。本文利用灰色理論基礎GM (1, 1) 模型來預測垃圾量, 取得具備較好精度要求的預測結果。
一、研究區概況
(一) 區域概括
杭州, 簡稱杭, 是浙江省省會, 2013年末, 全市常住人口884.4萬人, 比上年末增加4.2萬人, 其中城鎮人口662.42萬人。2013年, 全市實現地區生產總值8343.52億元, 比上年增長8.0%。人均生產總值94566元, 增長7.4%。
(二) 杭州市生活垃圾產量概況與基本特征
表1給出了2001-2013年13年間杭州市市區城市生活垃圾產生量[8]。由數據計算得杭州市生活垃圾年增長率平均為9.52%?？梢钥闯?004、2006、2007、2008、2010年是垃圾產量增長量比較快的時期, 表2給出2001-2013年杭州市市區人口數量[8], 在經過 (0, 1) 化處理后, 可以看出垃圾總量的變化與人均可支配收入的增長關系密切, 由于人口數量基數較大, 關系表現的不是很明顯, 但遞增的趨勢是一致的。
二、預測模型的選取
城市生活垃圾的產量預測常采用的算法有灰色預測法, 主成分分析法及神經網絡算法, 這些方法各有各的特點。
從城市生活垃圾的影響因素上看, 既有人口、收入等已知信息, 也有政策調節、經濟水平變動、人群消費習慣變化等未知信息, 因此從性質上看它是灰色系統, 而且從垃圾數量的角度看, 城市垃圾產生量具有單調遞增, 且變化率不均勻的特征, 故符合灰色理論的一般建模條件[1]。
因此本文利用灰色模型GM (1, 1) 來對城市垃圾數量進行建模, 并做出未來10年生活垃圾數量的預測。
三、杭州市城市生活垃圾產量的預測
把杭州市過去13年生活垃圾年產量作為原始數據序列, 按灰模型建模步驟, 逐步計算, 最后可得到杭州市生活垃圾年產量的GM (1, 1) 模型:
用模型計算出的計算值與實際的比較值如表3所示。
然后對模型進行精確度檢驗, 確保預測結果的有效性。數據通過精確度檢驗公式計算后, 得到C=0.1224, P=1。顯示檢驗等級達到最優級, 因此說明該模型結果預測精度較高, 可以以此進行杭州市生活垃圾年產量預測。
由以上模型, 對杭州市未來20年年生活垃圾產量做出了預測計算。從結果看, 杭州市生活垃圾年產量明年將達到349.8萬噸;十年后, 杭州市生活垃圾年產量將超過1000萬噸, 二十年后, 杭州市生活垃圾年產量將超過2000萬噸。
四、結論
本文利用灰色GM (1, 1) 模型對杭州市生活垃圾數量進行了建模與預測, 結果數據是比較嚇人的。當然以上數學上的討論, 也是根據當前數據和政策現狀提出的預測, 如果進一步加強垃圾處理的成本個人化, 政策管理的力度更嚴格一些, 上述預測數據也很有可能會大幅度降低。
摘要：隨著杭州市經濟的發展和人民物質化生活水平的普遍提高, 城市生活垃圾已成為困擾城市發展、污染市容環境、影響市民生活的社會問題。本文通過對2001-2013年杭州市城市生活垃圾現狀的分析, 得出杭州市城市生活垃圾數量逐年增長, 平均年增長率為9.52%, 且在2004、2006、2007、2008、2010年增長速度較快, 均超過10個百分點。在此基礎上本文建立灰色預測GM (1, 1) 模型, 對未來20年的城市生活垃圾產量進行預測, 結果表明在只考慮現有數據的情況下, 杭州市到2025年的生活垃圾產量將超過1000萬噸。
關鍵詞：灰色預測模型,城市生活垃圾,產量,預測
參考文獻
[1] 肖新平, 毛樹華.灰預測與決策方法[M].北京:科學出版社, 2013.
[2] 卓金武. MATLAB在數學建模中的應用[M].北京:航空航天大學出版社, 2011.
[3] 向盛斌.城市居民生活垃圾影響因素分析及產量預測[J].環境衛生工程, 1998, 6 (01) :7-12.
[4] 舒瑩.基于灰色預測模型的合肥市城市生活垃圾產量預測[J].環境科學與管理, 2007, 32 (09) :5-8.
[5] 陳金發, 寧平, 侯明明.城市生活垃圾產量預測模型[J].再生資源研究, 2003 (06) :25-27.
[6] 廖智強, 朱寧, 胡亞東.基于指數趨勢模型在城市垃圾產量預測中的應用[J].環境保護科學, 2006, 32 (04) :27-29.
[7] 王秀芬, 馬志宏, 穆志民, 韓秀利.基于BP神經網絡的多因素城市生活垃圾產量預測模型研究[J].安徽農業科學, 2010, 38 (10) :5475-5477.
[8] 杭州市統計年鑒[C].2001-2013.
[9] 鎖志文.中國城市垃圾的現狀和對策[J].環境保護, 1997 (04) :46-47.
[10] 劉長青, 陳健飛.福州市生活垃圾產量及物理成分預測[J].土壤與環境, 2002, 11 (03) :258-263.
[11] 嚴樹, 吳文.城市生活垃圾的衛生填埋[J].長江流域資源與環境, 2003, 12 (05) :479-484.
[12] 姚穎悟.中國城市垃圾處理現狀與分析[J].環境保護科學, 2004 (02) :37-39.