基于SEM模型的生活垃圾分類及垃圾桶配備方案的研究

鄭思晗 楊徐昕 吳成碧

摘 要 本文通過(guò)調(diào)查研究和數(shù)據(jù)分析，運(yùn)用問(wèn)卷調(diào)查法、對(duì)比實(shí)驗(yàn)法、典型調(diào)查法，基于SEM模型和層次分析法，有效地配備垃圾桶。通過(guò)方案的確定與選擇，最終確定了最佳方案：在家中增設(shè)2個(gè)垃圾桶，樓道垃圾桶離樓梯口的距離應(yīng)在3～10米，且應(yīng)該將不同種類的分類垃圾桶擺放在同一個(gè)地點(diǎn)，便于住戶在出門時(shí)可同時(shí)完成扔垃圾和處理垃圾，從而激勵(lì)人們對(duì)于垃圾分類行為的主動(dòng)性，有助于分類意識(shí)的養(yǎng)成，從而合理有效地回收生活垃圾，保護(hù)自然資源和生態(tài)環(huán)境。

關(guān)鍵詞 生活垃圾分類 垃圾桶配備 SEM模型 層次分析法 實(shí)驗(yàn)法

中圖分類號(hào)：X705 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2018.03.014

Abstract Based on investigation and data analysis， this paper uses questionnaire survey， comparative experiment and typical investigation method， which is based on SEM model and AHP. Through the determination and selection， and ultimately determine the best scheme： add 2 trash at home， the trash corridor from the stairs in the distance of 3～10 meters， and should be the garbage classification of different placed in the same place， for households in the home can be completed at the same time to throw garbage and waste disposal thus， inspire initiative for the classification of garbage classification， contribute to the cultivation of consciousness， so as to effectively recycle garbage， protect the natural resources and ecological environment.

Keywords classification of domestic waste； garbage cans； SEM model； analytic hierarchy process； experimental method

1 方案研究

1.1 方案一

1.1.1 研究設(shè)計(jì)

本方案以湖南第一師范學(xué)院教師周轉(zhuǎn)房小區(qū)內(nèi)居民為研究對(duì)象分三輪實(shí)驗(yàn)，三輪實(shí)驗(yàn)兩兩形成對(duì)比。在第三輪使用控制變量法以解決前兩輪實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的問(wèn)題。

1.1.2 對(duì)比試驗(yàn)方案

（1）第一輪實(shí)驗(yàn)實(shí)施。第一輪實(shí)驗(yàn)采用問(wèn)卷調(diào)查法，對(duì)未進(jìn)行垃圾分類的小區(qū)內(nèi)居民發(fā)放問(wèn)卷，調(diào)查居民的垃圾分類的意識(shí)習(xí)慣。實(shí)施情況反饋：發(fā)放問(wèn)卷35份，回收35份。利用EXCEL進(jìn)行數(shù)據(jù)報(bào)表化。

（2）第二輪實(shí)驗(yàn)實(shí)施。完善策略：添置分類垃圾桶，在樓道貼海報(bào)、發(fā)宣傳單，鼓勵(lì)居民進(jìn)行垃圾分類。

流程：第二輪實(shí)驗(yàn)采用實(shí)驗(yàn)法，進(jìn)行實(shí)地實(shí)驗(yàn)。通過(guò)成本分析，在小區(qū)六個(gè)單元設(shè)立4個(gè)垃圾分類點(diǎn)，置于樓棟兩端，每天進(jìn)行垃圾的稱量及成分分析。二輪研究后，對(duì)住戶進(jìn)行走訪，確定試驗(yàn)方法的改進(jìn)。

實(shí)施情況反饋：實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本情況較好，但沒(méi)有達(dá)到理想分類狀況，即垃圾成分不穩(wěn)定（注：測(cè)量數(shù)據(jù)為7天，只取數(shù)據(jù)比較合理的情況下的四天，即排除偏差太大的天數(shù)）。

（3）第三輪實(shí)驗(yàn)實(shí)施。完善策略：控制變量，通過(guò)變化的量來(lái)觀察效果，得出理想的分類效果。

流程：第三輪實(shí)驗(yàn)采用控制變量法，只選取一個(gè)單元的住戶作為研究對(duì)象，對(duì)這個(gè)單元中的8戶人家每一家配備2個(gè)垃圾桶，方便住戶將垃圾分為4類，其他單元不變。

1.1.4 研究結(jié)果與分析

（1）三輪實(shí)驗(yàn)實(shí)施情況分析。分類意識(shí)養(yǎng)成天數(shù)比較：通過(guò)分析后兩輪實(shí)驗(yàn)，分類意識(shí)養(yǎng)成與分類設(shè)施放置是否完善和設(shè)施放置天數(shù)有較大的關(guān)系。隨著方案實(shí)施天數(shù)增加，垃圾成分會(huì)趨于穩(wěn)定，且分類意識(shí)逐漸養(yǎng)成一般在3天以后。

1.2 方案二

1.2.1 研究背景及方法選擇

為響應(yīng)國(guó)家推出的環(huán)保政策，長(zhǎng)沙市2016年在城區(qū)內(nèi)的幾個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行了垃圾分類試點(diǎn)，包括了天心區(qū)馨園小區(qū)、咸嘉湖街道兩處。為了掌握長(zhǎng)沙市垃圾分類試點(diǎn)的進(jìn)展情況，并且將其作為方案二，故選擇以上兩處地點(diǎn)進(jìn)行走訪調(diào)查。本方案采用典型調(diào)查法的社會(huì)調(diào)查方法，根據(jù)長(zhǎng)沙試點(diǎn)的實(shí)施時(shí)間，最終確定在試點(diǎn)施行后3個(gè)月進(jìn)行走訪調(diào)查。

1.2.2 結(jié)果與分析

居民對(duì)于垃圾分類表示支持，家中有足夠數(shù)量的垃圾桶可供分類，但是對(duì)于樓道垃圾桶里樓梯口的距離表示不滿，雖然物業(yè)節(jié)省了垃圾桶開支，但是不符合居民扔垃圾的習(xí)慣。

1.3 方案三

方案三的目的是將當(dāng)下社會(huì)普遍性虛設(shè)的分類垃圾桶（注：只分為可回收與不可回收兩類，對(duì)居民養(yǎng)成分類習(xí)慣無(wú)幫助）的典型案例作為研究對(duì)象，通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查法掌握的真實(shí)資料所產(chǎn)生的最普通的“社會(huì)垃圾分類方案”與有效方案進(jìn)行基于SEM模型下的層次分析選擇，進(jìn)一步確定三種方案的可行度，從而找出最優(yōu)垃圾桶配備方案。

2 基于SEM模型的垃圾桶配備方案選擇的綜合評(píng)價(jià)排序

2.1 求解步驟

（1）建立出符合此次研究的層次分析模型的一般形式，將決策問(wèn)題分解成4個(gè)層次，依次為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、子準(zhǔn)則層和方案層，通過(guò)以下步驟確立各個(gè)層次之間的權(quán)值，如圖1。

（2）利用多方調(diào)查結(jié)果，結(jié)合Saaty的實(shí)驗(yàn)研究，采用1～9的標(biāo)度法是一種將思維判斷數(shù)量化的方法、是在較簡(jiǎn)單的尺度中最好的尺度，標(biāo)度的含義：“1”表示兩個(gè)元素相比具有同樣的重要性（一般），“3”表示兩個(gè)元素相比，一個(gè)元素比一個(gè)元素稍微重要（較好/較差），“5”表示兩個(gè)元素相比，一個(gè)元素比另一個(gè)元素明顯重要（好/差），“7”表示兩個(gè)元素相比，一個(gè)元素比另一個(gè)元素強(qiáng)烈重要（很好/很差），“9”表示兩個(gè)元素相比，一個(gè)元素比另一個(gè)元素極端重要（極好/極差）。

（3）通過(guò)以上標(biāo)度和圖1確立層次變量之間關(guān)系，方案層P對(duì)于準(zhǔn)則層C的標(biāo)度如下：方案P1對(duì)應(yīng)C1～C8的標(biāo)度為：很強(qiáng)、好、一般、好、一般、很強(qiáng)、一般、較強(qiáng)，方案P2對(duì)應(yīng)C1～C8的標(biāo)度為：一般、好、一般、一般、差、強(qiáng)、差、好，方案P3對(duì)應(yīng)C1～C8的標(biāo)度為：一般、差、差、一般、一般、差、好、差。

（4）賦值求解。

①準(zhǔn)則層B對(duì)于目標(biāo)層A的判斷矩陣：所求的一致性比率CR小于某個(gè)足夠小的數(shù)（=0.1），就可以近似說(shuō)明該成對(duì)比較陣A是一致陣。若檢驗(yàn)不通過(guò)，則重新對(duì)之前的成對(duì)比較陣A進(jìn)行修正。

具體一致性檢驗(yàn)步驟：

a.求取一致性指標(biāo)CI（其中是特征值） ： CI=0時(shí)，成對(duì)比較陣為一致陣；CI越大，成對(duì)比較陣的不一致程度越嚴(yán)重。

b.隨機(jī)一致性指標(biāo)RI（表1）

c.一致性比率CR：

隨機(jī)一致性指標(biāo)對(duì)于n=1和n=2對(duì)應(yīng)的RI為0，無(wú)法進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，故根據(jù)要求，綜合之前調(diào)查和專家學(xué)者意見，得出經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益對(duì)于最佳的垃圾桶配備方案所占權(quán)重是一樣，即分別為0.5，0.5。

②子準(zhǔn)則層C對(duì)于準(zhǔn)則層B的判斷矩陣（以B1為例）（表2）

③方案層P對(duì)于子準(zhǔn)則層C的判斷矩陣（以C1為例）（表3）

2.2 求解結(jié)果

綜上述得知，利用MATLAB軟件計(jì)算出基于SEM模型的垃圾桶配備最佳方案，P層次總排序結(jié)果為：P1：1.20497681、P2：0.55250141、P3：0.24231909。

2.3 結(jié)論

依據(jù)表格的計(jì)算結(jié)果和各個(gè)判斷矩陣可知各層一致性檢驗(yàn)比例CR都小于0.1，可以認(rèn)為：各個(gè)層次之間的成對(duì)比較陣為可以接受的，得到的結(jié)果是符合實(shí)際結(jié)果的?？偟呐判蚪Y(jié)果為P1方案是最佳的基于SEM模型的垃圾桶配備方案，說(shuō)明之前所研究的是準(zhǔn)確的。

3 研究結(jié)果與分析

3.1 研究結(jié)果

通過(guò)方案的確定與方案選擇，最終確定了生活垃圾分類垃圾桶最佳配備方案：在住戶家中增設(shè)2個(gè)垃圾桶，且樓道垃圾桶離樓梯口距離應(yīng)在三到十米，不宜太過(guò)分散，將不同種分類垃圾桶擺放在同一個(gè)地點(diǎn)以便于住戶在出門時(shí)可以把“扔垃圾”和“處理垃圾”兩件事同時(shí)完成。

3.2 結(jié)果分析

基于SEM模型的計(jì)算使用的是MATLAB7.0版，版本問(wèn)題故求得的結(jié)果會(huì)有一定的偏差，但在以上的分析中已避免了較大的誤差，確定的最佳配備方案還可進(jìn)一步用更新穎、有效的方法進(jìn)行驗(yàn)證。

4 方案推廣

此方案涉及到的因素范圍較小，故適用于一般的家庭住戶和小區(qū)，對(duì)于商鋪等更大范圍的分類垃圾桶配備的方案還需在以下方面進(jìn)一步研究：

（1）方案數(shù)確定：對(duì)于商鋪及更大范圍的垃圾產(chǎn)生者而言，如何做到自覺分類是在源頭上垃圾分類的關(guān)鍵，從而方案的確定范圍也就更大，方案數(shù)更多，進(jìn)而使用的方案驗(yàn)證方法也更多。

（2）方案選擇：在方案的選擇上，在面向更多的方案時(shí)，就需要運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析原理，在準(zhǔn)則層和子準(zhǔn)則層和方案層中利用各種不同的變量來(lái)進(jìn)行約束和優(yōu)化，從而達(dá)到選取最優(yōu)方案的目的。

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