基于模糊數(shù)學(xué)的城區(qū)生活垃圾污染防治研究

湯玉苗+++田俊+++岳子奇

摘 要：城市生活垃圾污染問題日趨嚴重，已成為全球環(huán)境污染主要問題之一，已經(jīng)引起了全世界多方面的關(guān)注。文章利用模糊綜合評價方法對城區(qū)生活垃圾污染防治指標進行綜合評價。首先，一種基于模糊數(shù)學(xué)模型建立的城區(qū)生活垃垃圾防治指標被建立。其次，我們對所建立的數(shù)學(xué)模型進行算例仿真，從而計算出城區(qū)生活垃圾污染源中各指標，對選擇性防止城區(qū)生活垃圾有著一定的借鑒性與可操作性。

關(guān)鍵詞：模糊數(shù)學(xué)；城區(qū)生活垃圾；污染防治

1 概述

隨著城鎮(zhèn)發(fā)展規(guī)模的不斷擴大，城市的生活垃圾也隨之大幅度增加，城市生活垃圾對居民生活環(huán)境的破壞越來越嚴重，治理城市生活垃圾污染對提高居民生活質(zhì)量，改善居民生活環(huán)境有著舉足輕重的作用，這項工作也一直受到各地政府環(huán)保部門的高多重視。因此，構(gòu)建符合巢湖市城區(qū)自身特點的生活垃圾轉(zhuǎn)運系統(tǒng)，尋求防治巢湖市城區(qū)生活垃圾污染的方法具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

2 模型建立

2.1 傳統(tǒng)綜合評價模型

從眾多的綜合評價的方法來看，所能建立的數(shù)學(xué)模型的基本形式是多種多樣的，而其中通過建立指數(shù)數(shù)學(xué)模型的方法對進行綜合評價應(yīng)用較為廣泛，該評價方法主要如下，首先是對每個指標確定最大值和最小值，形成有效評估區(qū)間；其次，找到當前樣本集合數(shù)據(jù)在第一步中所建立的區(qū)間中所處的位置；最后，將所有指數(shù)進行平均，得到一個總的綜合評價指數(shù)，這種方法主要是運用了綜合評分的數(shù)學(xué)思想[1]，根據(jù)這種數(shù)學(xué)思想所建立的數(shù)學(xué)評價模型如下式表達[2]：

這其中i為第i個指標，j為第j個原因分組，pj為污染因素結(jié)構(gòu)權(quán)重，Ki為各指標權(quán)重，xi為基期單指標測試平均值，xij為報告期單指標測試平均值，fi為調(diào)節(jié)因子。這種評價方法的優(yōu)點在于指標結(jié)構(gòu)簡單，只涉及到單一的指標，并且所涉及到的指標一般而言都有一定的實際意義，可以讓非數(shù)學(xué)專業(yè)人士也能理解；然而不足之處在于，我們所了解的污染體系絕不僅僅是只涉及到單一的指標，而往往是一個多維度的復(fù)雜體系，另外，這樣一個多維度的復(fù)雜體系中的各個指標也會隨著污染種類的變化發(fā)生相應(yīng)的變化，這更是一個復(fù)雜的問題，因而，僅僅用單個指標來代表復(fù)雜的污染因素將會有很大的困難，并且直接會影響到評估的有效性。本文基于模糊數(shù)學(xué)理論所建立的污染綜合評價模型就能很好地避開傳統(tǒng)模型的難點，具有較好的可行性。

2.2 基于模糊數(shù)學(xué)理論的數(shù)學(xué)模型的建立

構(gòu)建評價系數(shù)矩陣， 首先要調(diào)查所在城市的所有污染源（實際評估中可以選取幾種重要的污染源），并且根據(jù)所選取的污染源所造成的嚴重程度予以打分，根據(jù)所打的分就可以確定一個矩陣R，這個矩陣稱為指標評價系數(shù)矩陣，具體如下矩陣所示[3]。

接著，通過（3）式來計算評價權(quán)重的一個向量W，如下所示

最后，參考文獻[4，5]的方法將所計算出來的權(quán)重向量予以歸一化處理，并且將代表較好和較好以上級別的權(quán)重（較好及以上的權(quán)重才有評價的意義，忽略權(quán)重級別較低的指標）相加，將所得的和值乘以100，將這個值作為所研究的污染源之一的得分。

3 算例仿真

現(xiàn)在巢湖市城區(qū)生活垃圾進行綜合評價，經(jīng)過調(diào)查研究巢湖市城區(qū)生活垃圾的幾個重要影響因素為：人口數(shù)量、城區(qū)面積、城市經(jīng)濟承載力、居民收入、消費結(jié)構(gòu)、回收再利用率，以上因素通過調(diào)查統(tǒng)計所得數(shù)據(jù)如表1。

通過層次分析法計算出他們的權(quán)重向量：

4 結(jié)束語

根據(jù)上面的算例仿真結(jié)果，可以看出本文所介紹的評價模型較好地克服用單個指標來代表復(fù)雜的污染因素從而對評估結(jié)果的有效性不確定性的影響，并且在評價城市城區(qū)污染因素方面能夠做到有效的定量分析，一定程度地保證了評價結(jié)果的有效性，除此之外，也使得評價結(jié)果更加清晰直觀。正如前文所述，對于城區(qū)垃圾污染的評價來說，城區(qū)垃圾污染問題本身就是一個多維度的復(fù)雜體系所構(gòu)成的，它是一個復(fù)雜且模糊性的數(shù)學(xué)問題，用模糊數(shù)學(xué)綜合評價方法來進行評價具有較高的可操作性與可靠性，是一種實用且科學(xué)的方法。

參考文獻

[1]L. Liu. Application of fuzzy mathematics： Shaanxi science and technology press，1996.

[2]C.L Bai， Y.Luo， The construction of students' physique monitoring and evaluation system， China's adult education，2008（9）：134-135.

[3]R. Cai， C.M Jiang， Y.D Zhen and Y.M Zhang， Establishment of Mathematical Model of National Fitness Composite Index， 2005， 25（3）： 30-32.

[4]C.F Cai， Mathematical model of the modeling analysis： Science press， Beijing， 1995.

[5]M.Pan， Y.C. Yu： Application of Fuzzy Integrated Evaluation to Sensory Evaluation of Sichuan Pickles， Journal of Sichuan University of Science&Engineering，2013，26（2）：11-14.