基于灰色預(yù)測方法廣州市垃圾預(yù)測與分析

王 浩,曹昱東

（北京師范大學(xué)珠海分校,廣東珠海,519085）

0 引言

垃圾伴隨著人類生活的全過程，人們對垃圾早已司空見慣，不屑一顧。在過去的100年里，世界人口從16億驟增至60億。特別是在過去的50年里，世界城市人口增幅超過4倍，使垃圾的數(shù)量劇增。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全球年產(chǎn)工業(yè)垃圾和家庭垃圾120億噸，人均2噸，許多城市都被垃圾包圍，地球成了個(gè)大垃圾場。

垃圾對人類的危害是長遠(yuǎn)的，在垃圾的處理過程中，大多城市采取的是垃圾掩埋方式，這將直接污染地面水和地下水，在地面水大面積污染的條件下，地下水再被垃圾分解的有毒化合物污染，長久如此，人類終有一天會(huì)失去潔凈的水源。同時(shí)，垃圾場和垃圾填坑將會(huì)占用大量寶貴的土地。

據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2010年我國城市垃圾的年產(chǎn)量高達(dá)15804.8萬噸，平均年增長率為6.1%，垃圾成分也日益復(fù)雜。歷年來的垃圾堆放存量超過60億噸，全國約有67%的城市處于垃圾包圍之中。特別是城市人口猛增的情況下，垃圾問題如果得不到足夠的重視和科學(xué)的解決，人類的健康就難以得到保障，垃圾對人類生存環(huán)境的影響絕不能被忽視。

廣州是我國最發(fā)達(dá)的城市之一，隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長，廣州生活垃圾產(chǎn)生量也在飛速增長，垃圾帶來的問題長期困擾著這座美麗的城市。通過對廣州市生活垃圾產(chǎn)生量以及成分的分析，為城市規(guī)劃管理提供決策分析。

本文利用灰色關(guān)聯(lián)度分析，對廣州市生活垃圾產(chǎn)生量的各個(gè)相關(guān)因子進(jìn)行了關(guān)聯(lián)度分析，從而找出主要影響因子和次要影響因子，同時(shí)運(yùn)用灰色預(yù)測理論GM（1,1）模型，對十二五期間廣州年城市垃圾產(chǎn)生量進(jìn)行了預(yù)測。

1 廣州垃圾產(chǎn)生了與相關(guān)因素灰色關(guān)聯(lián)度分析

城市生活垃圾主要包括城市居民日常生活中產(chǎn)生的廚房垃圾、商業(yè)垃圾、道路清掃垃圾、餐館飯店垃圾、部分工廠垃圾及少量建筑垃圾.直接或間接影響垃圾產(chǎn)生量的因素有城市的生產(chǎn)總值，人口，消費(fèi)品零售總額和旅游業(yè)等，表1給出了2000～2011年廣州市城市垃圾產(chǎn)生量影響因子的統(tǒng)計(jì)資料。

表1 廣州市2000～ 2011年城市生活垃圾產(chǎn)生量及因素統(tǒng)計(jì)

本文以廣州各年份生活垃圾產(chǎn)生量作為參比數(shù)列：Yi=｛Yi(k)| i =1；k=1,2,…，12｝，以地區(qū)生產(chǎn)總值、地區(qū)人口、消費(fèi)品零售總額和旅游業(yè)總收入記為比較數(shù)列：Xj={Xj(k)| j=1，2，3，4；k=1，2，…，12}。對參比數(shù)列和比較數(shù)列作初始值的無量綱處理，即各數(shù)列均除以其對應(yīng)的平均值進(jìn)行初始化，初始化得到下列數(shù)列：

再計(jì)算各比較數(shù)列與參比數(shù)列的關(guān)聯(lián)系數(shù)：

δ為分辨系數(shù)，其作用在于提高關(guān)聯(lián)系數(shù)間差異顯著性，其取值范圍在0到1之間，一般取值為0.5[3]，以此計(jì)算第j個(gè)影響因子(Xj)與城區(qū)垃圾清運(yùn)量(Yi)間的關(guān)聯(lián)度ijγ：

計(jì)算所得的關(guān)聯(lián)度如表2所示。

表2 廣州市垃圾產(chǎn)生量與各因素的關(guān)聯(lián)度

從表二的結(jié)果來看，關(guān)聯(lián)度最大的是人口數(shù)，達(dá)到了0.8410，對城市垃圾產(chǎn)生量的影響最為顯著，說明隨著人口的增加，產(chǎn)生了越來越多的垃圾，由人口帶來的垃圾問題日益嚴(yán)重。2000～2011，廣州人口數(shù)增長了16.25%,而垃圾產(chǎn)生量的增長了110.50%。其次是旅游業(yè)，關(guān)聯(lián)系數(shù)達(dá)到了0.7241，廣州作為一個(gè)旅游城市，每年都會(huì)吸引大量中外游客，因此也會(huì)在一定程度上產(chǎn)生跟多的垃圾。其后是地區(qū)生產(chǎn)總值（0.6633），最后是消費(fèi)品零售總額（0.6470）。因此為宏觀上控制垃圾總量，應(yīng)該首先從“人口”相關(guān)方面進(jìn)行考慮，提高城市人口素質(zhì)，增強(qiáng)民眾愛護(hù)環(huán)境的意識，培養(yǎng)青少年保護(hù)環(huán)境的習(xí)慣。

2 灰色預(yù)測模型 GM（1,1）

大量的預(yù)測經(jīng)驗(yàn)表明,在建立預(yù)測模型時(shí),若數(shù)據(jù)量太少,不宜建立傳統(tǒng)的回歸分析或其它時(shí)間序列模型,采用灰色動(dòng)態(tài)模型( Grey Dynamic Model,GM)所需的數(shù)據(jù)量少,且可以達(dá)到滿意的預(yù)測精度。本研究主要采用灰色GM(1,1)建模,經(jīng)一次累加生成有規(guī)律的時(shí)間序列,同時(shí)弱化原序列的隨機(jī)性,然后采用一階單變量GM(1,1)進(jìn)行擬合,將求出來的生成數(shù)回代計(jì)算值,作累減還原運(yùn)算,最后對還原值進(jìn)行精度檢驗(yàn),隨后用于預(yù)測。具體過程如下。設(shè)原始數(shù)列為:{x0（k）},作一次AGO(accumulated generation operation)：

解微分方程，求得時(shí)間函數(shù)：

經(jīng)過以上計(jì)算，求得的GM( 1,1)預(yù)測模型為：

經(jīng)過遞減還原運(yùn)算，求得的2000～2011年廣州市城市垃圾產(chǎn)生量的預(yù)測值及相對誤差列于表3。

表3 廣州市2000～2011年城市垃圾產(chǎn)生量GM(1, 1)模型預(yù)測結(jié)果

從表3中可知，預(yù)測值與實(shí)際值最大的相對誤差為0.1275，多數(shù)在0.05以下，說明本文預(yù)測結(jié)果具有較高的可信度，可以運(yùn)用模型進(jìn)行預(yù)測。

表4 十二五期間廣州垃圾預(yù)測

由表4的預(yù)測結(jié)果可知，2016年廣州市城市垃圾產(chǎn)生量會(huì)達(dá)到446.32萬噸，相比2000年，垃圾量增加了近168.87%，由此可見未來垃圾問題更加不容樂觀，因此必須要加強(qiáng)對垃圾量的控制，從源頭上減少垃圾的產(chǎn)生，同時(shí)充分利用垃圾再處理，提高垃圾利用率。

3 結(jié)語

通過對廣州市生活垃圾產(chǎn)生量的各個(gè)相關(guān)因子的灰色關(guān)聯(lián)度分析，表明垃圾產(chǎn)生量與城市人口變化關(guān)聯(lián)度最大，要處理好垃圾問題，需從人口相關(guān)方面著手。傳統(tǒng)的垃圾處理方式有：焚燒處理法、填埋法、堆肥處理，這些方法不僅會(huì)侵占大量土地，而且對土壤、地下水、大氣等都會(huì)造成現(xiàn)實(shí)的影響和潛在的危害，有悖于可持續(xù)發(fā)展。目前最有效的垃圾處理策略是分選處理法，“沒有垃圾，只有放錯(cuò)位置的資源”，要把垃圾視為一種資源，最大限度地做到物盡其用，并將污染降到最低程度。當(dāng)然我們必須認(rèn)識到垃圾與人類的生活息息相關(guān)，垃圾的治理更是一個(gè)社會(huì)化的系統(tǒng)工程，需要全社會(huì)的共同努力。

[1]王潔.垃圾問題與世界發(fā)展[N].光明觀察周刊,2002年1月24.

[2]廣州市統(tǒng)計(jì)年鑒[EB/OL].[2013年7月10日].http://data.gzstats.gov.cn/gzStat1/chaxun/njsj.jsp

[3]張艷麗,丁建礎(chǔ).洛陽市城市生活垃圾產(chǎn)生量的灰色預(yù)測[J].礦業(yè)安全與環(huán)保,2002年(01期).

[4]王清印.灰色數(shù)學(xué)基礎(chǔ)[M].武漢:華中理工大學(xué)出版社,1996.

[5]劉夠生,宋興福,張里楊.上海市城市垃圾產(chǎn)生量因子分析與灰色預(yù)測[J].環(huán)境與開發(fā),2001, 第16卷(第3期).