疫情后深圳市生活垃圾產(chǎn)生量的預(yù)測及變化分析

唐圣鈞，侯 斌

（深圳市城市規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，廣東 深圳 518000）

0 引言

2018 年我國城市生活垃圾產(chǎn)生量已躍居全球第一［1］，2020 年達到2.351 17×108t，為1999 年的2.05 倍［2］。生活垃圾處置不合理會引發(fā)“垃圾圍城”等環(huán)境問題［3］，也會對公眾健康構(gòu)成威脅［4］?！半p碳”戰(zhàn)略對垃圾綜合管理提出了新的要求［5］，科學(xué)預(yù)測城市生活垃圾產(chǎn)生量，是研究城市垃圾管理和資源化利用方案的前提［6］。

生活垃圾產(chǎn)生量預(yù)測需篩選主要影響因素，灰色模型適用于原始數(shù)據(jù)少、序列完整性和可靠性低的問題，預(yù)測精度高，運算簡便且易于檢驗。目前已有學(xué)者將其應(yīng)用于垃圾產(chǎn)生量預(yù)測，如任婉俠等［7］對影響沈陽垃圾產(chǎn)生量的7 個內(nèi)在因素進行斜率灰色關(guān)聯(lián)度分析，Vu 等［8］分析了氣候和經(jīng)濟因素對預(yù)測模型的影響。垃圾產(chǎn)生量的預(yù)測方法主要有線性回歸模型預(yù)測法、BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測法等，其中回歸模型著重于垃圾產(chǎn)生量的普遍規(guī)律，適用于大范圍預(yù)測；而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的應(yīng)用較為廣泛，具有預(yù)測精度高、高度自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)等能力。汪坪垚等［9］采用多元線性回歸法，預(yù)測大連的生活垃圾人均日產(chǎn)生量持續(xù)增長。夏晶等［10］依據(jù)武漢歷年垃圾產(chǎn)生量統(tǒng)計數(shù)據(jù)，建立BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型，表現(xiàn)出較好的預(yù)測性和適用性。

深圳市生活垃圾產(chǎn)生量預(yù)測應(yīng)向發(fā)達國家及地區(qū)看齊，取高等水平［11］。疫情后居民活動減少、流入人口降低，垃圾產(chǎn)生量同比下降顯著，垃圾產(chǎn)生量的預(yù)測應(yīng)如何調(diào)整，能否達到《深圳市環(huán)境衛(wèi)生設(shè)施總體規(guī)劃（2019—2035）》等相關(guān)規(guī)劃的預(yù)期，新建轉(zhuǎn)運、處理設(shè)施的能力能否得到充分利用，都亟需開展相關(guān)研究。

本研究立足深圳市疫情前后數(shù)據(jù)，根據(jù)其原始數(shù)據(jù)量少、波動程度大的特點，建立灰色模型，篩選生活垃圾產(chǎn)生量的主要影響因素；選擇發(fā)展成熟、普適性強、針對多因素的多元線性回歸模型，進行垃圾量的預(yù)測，對于同一批樣本數(shù)據(jù)，使用多元線性回歸模型可得出更有效、更符合實際、更具有實際意義且唯一的預(yù)測結(jié)果。分析預(yù)測值的變化，可為地方政府編制垃圾管理方案、謀劃環(huán)衛(wèi)設(shè)施布局提供數(shù)據(jù)支撐。

1 研究方法

1.1 深圳市生活垃圾產(chǎn)生量現(xiàn)狀分析

生活垃圾產(chǎn)生量包括生活垃圾處理處置量與再生資源回收量。采取垃圾分類措施對垃圾總量的影響不大，但會改變其中生活垃圾處理處置量、再生資源回收量的占比。生活垃圾處理處置量可分為焚燒填埋量和分類綜合利用量。根據(jù)深圳市城市管理和綜合執(zhí)法局統(tǒng)計的焚燒填埋量、分類綜合利用量數(shù)據(jù)，以及《深圳市再生資源管理工作調(diào)研報告》中再生資源產(chǎn)生量數(shù)據(jù)，計算出2011—2021 年城市生活垃圾產(chǎn)生量，如圖1 所示。

圖1 深圳市2011—2021 年生活垃圾產(chǎn)生量變化趨勢Figure 1 Change trend of domestic waste production in Shenzhen from 2011 to 2021

結(jié)果表明，深圳市的生活垃圾產(chǎn)生量總體呈逐年上升趨勢，平均年增長率為4.18%，深圳市日均生活垃圾產(chǎn)生量從2011 年的20 388 t/d 上升至2021 年的30 709 t/d，其中日均再生資源回收量為8 936 t/d，日均生活垃圾處理處置量為21 773 t/d。

由圖1 可知，受疫情影響及人口、消費等因素綜合作用，2020、2021 年的垃圾產(chǎn)生量數(shù)據(jù)較之前波動較大：2020 年生活垃圾產(chǎn)生量出現(xiàn)負增長，同比下降2.59%；2021 年出現(xiàn)回升，恢復(fù)至2019 年同期水準。

1.2 主要影響因素體系的構(gòu)建

疫情暴發(fā)以來，通過對多方面內(nèi)在因素產(chǎn)生影響（包括城市經(jīng)濟發(fā)展水平、人口指標和居民生活水平等方面），導(dǎo)致生活垃圾產(chǎn)生量發(fā)生變化。因此，分別以2011—2019 年、2011—2021 年的垃圾產(chǎn)生量數(shù)據(jù)作為參考數(shù)列，以各類內(nèi)在因素的歷年指標值為比較數(shù)列，采用灰色關(guān)聯(lián)度法進行分析［12］，從而確定疫情后深圳市生活垃圾產(chǎn)生量變化的主要影響因素，如表1 所示。

表1 影響因素灰色關(guān)聯(lián)結(jié)果Table 1 Grey correlation results of influencing factors

由表1 可知，在預(yù)測樣本中，添加2020、2021 年垃圾產(chǎn)生量數(shù)據(jù)后，常住人口的灰色關(guān)聯(lián)度升高；第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值指標始終保持與垃圾產(chǎn)生量較高的關(guān)聯(lián)度；人均消費性支出的灰色關(guān)聯(lián)度下降，社會消費品零售總額指標與垃圾產(chǎn)生量數(shù)據(jù)的灰色關(guān)聯(lián)度數(shù)值在居民生活水平3項指標中最大。最終選擇第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、常住人口、社會消費品零售總額作為3 項主要影響因素。

根據(jù)深圳統(tǒng)計年鑒［13］和深圳市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報，收集主要影響因素數(shù)據(jù)，采用灰色模型預(yù)測其將來值，如表2 所示?；疑Ｐ皖A(yù)測法所需原始數(shù)據(jù)量小、預(yù)測精度較高、適用性強，建立GM（1，1）模型預(yù)測2022—2035年常住人口規(guī)模，到2035 年深圳市服務(wù)人口預(yù)測值為2 334.3 萬人，與《深圳市國土空間總體規(guī)劃（2020—2035）》中規(guī)劃期末的2 300 萬人口徑一致?；疑Ｐ皖A(yù)測法遠期數(shù)值偏大、增速過快，對于第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值和社會消費品零售總額，長期保持高增速與現(xiàn)實不符，多元線性回歸預(yù)測更貼合實際，3 項因素預(yù)測值的變化趨勢如圖2 所示。

表2 影響因素預(yù)測值Table 2 Predictive value of influencing factors

圖2 影響因素預(yù)測值變化趨勢Figure 2 Change trend of predicted value of influencing factors

1.3 多元線性回歸預(yù)測

分析2020、2021 年垃圾產(chǎn)生量數(shù)據(jù)對預(yù)測曲線的影響，從而反映疫情后生活垃圾產(chǎn)生量預(yù)測值的變化。分別以2011—2019 年、2011—2021 年的垃圾產(chǎn)生量數(shù)據(jù)為樣本，根據(jù)3 項主要影響因素值（設(shè)第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值為X1，常住人口為X2，社會消費品零售總額為X3）作多元線性回歸預(yù)測。得到多元線性回歸方程如式（1）、式（2）所示，復(fù)相關(guān)系數(shù)R2均達到0.99 以上，說明擬合程度很好。

在樣本中添加2020、2021 年數(shù)據(jù)，預(yù)測值的變化及增長趨勢如圖3 所示，發(fā)現(xiàn)到規(guī)劃期末水平年（2035 年），添加2020、2021 年數(shù)據(jù)后垃圾產(chǎn)生量的預(yù)測值降低，但是未改變垃圾產(chǎn)生量總體的增長趨勢。

圖3 多元線性回歸預(yù)測垃圾產(chǎn)生量趨勢Figure 3 Trend of multiple linear regression prediction of waste

2 結(jié)果與討論

2.1 生活垃圾產(chǎn)生總量預(yù)測

對比1.3 預(yù)測結(jié)果（表3、圖4）發(fā)現(xiàn)，由于2020、2021 年數(shù)據(jù)較之前波動較大（圖1），雖然據(jù)2011—2021 垃圾產(chǎn)生量的預(yù)測值保持逐年遞增的走勢，但增幅相較據(jù)2011—2019 垃圾產(chǎn)生量的預(yù)測值更為平緩。由表3 可知，到規(guī)劃期末水平年，日均生活垃圾產(chǎn)生量的具體數(shù)值有一定程度調(diào)整。由此可知，由于2020—2021 年內(nèi)出現(xiàn)了垃圾產(chǎn)生量的負增長和持平，以及疫情等因素對人們生活方式的改變，雖然不會改變生活垃圾產(chǎn)生量逐年增長的總體趨勢，但會引起增長幅度在一定程度上的調(diào)整，建議對中遠期垃圾產(chǎn)生量的預(yù)測值進行動態(tài)規(guī)劃，如每隔3～5 a 再以當(dāng)年為基點對預(yù)測曲線作動態(tài)修正。

表3 生活垃圾產(chǎn)生量預(yù)測值及變化幅度Table 3 Forecast value and change range of domestic waste generation

圖4 生活垃圾產(chǎn)生量預(yù)測值趨勢Figure 4 Trend of predicted value of domestic waste generation

2.2 垃圾量類別分析

結(jié)合國內(nèi)外發(fā)達國家和地區(qū)的固體廢物產(chǎn)生量情況［14-15］可知，就產(chǎn)生量而言，在城市人口、經(jīng)濟發(fā)展、居民消費等主要影響因素保持相同水平的前提下，采取垃圾分類措施后不會出現(xiàn)較大變化；但分類收集、清運后，會改變其中生活垃圾處理處置量、再生資源回收量的占比。

深圳市于2017 年被選為全國先行實施生活垃圾強制分類的重點城市之一，通過各類末端處理設(shè)施及調(diào)研報告綜合分析，得出2018—2021 年生活垃圾分類處理量及占比，如表4、圖5 所示。在垃圾分類政策的持續(xù)推行下，分類綜合利用量、再生資源回收量逐年遞增，在分類處理量中的占比亦總體呈增長態(tài)勢。

表4 生活垃圾分類處理量Table 4 Classification and disposal capacity of domestic waste

圖5 生活垃圾分類處理量組成占比Figure 5 Proportion of classification and disposal capacity of domestic waste

根據(jù)1.3 中對生活垃圾產(chǎn)生量的預(yù)測值，結(jié)合各類垃圾產(chǎn)生量指標，推算其中生活垃圾處理處置量、再生資源回收量的占比，得到生活垃圾產(chǎn)生量組成的預(yù)測值如表5 所示。到2035 年再生資源回收量為14 576 t/d，生活垃圾處理處置量為30 971 t/d，其中分類綜合利用量為5 010 t/d。

表5 生活垃圾產(chǎn)生量組成預(yù)測Table 5 Forecast of domestic waste production composition

3 結(jié)論與建議

以深圳市疫情前、疫情后的生活垃圾產(chǎn)生量數(shù)據(jù)為樣本，分別預(yù)測了2022—2035 年的生活垃圾產(chǎn)生情況，對兩者進行了對比分析。結(jié)果表明，深圳市生活垃圾產(chǎn)生量保持逐年增長的趨勢，到規(guī)劃期末水平年（2035 年），垃圾量具體數(shù)值出現(xiàn)一定程度調(diào)整。

鑒于此結(jié)果，有以下幾點建議：①各項環(huán)境衛(wèi)生設(shè)施的建設(shè)可以《深圳市環(huán)境衛(wèi)生設(shè)施系統(tǒng)布局規(guī)劃修編》為依據(jù)，以實際需求為導(dǎo)向，靈活調(diào)整設(shè)施規(guī)模及建設(shè)周期，以提升城市垃圾處理效能；②積極開展動態(tài)規(guī)劃，以每3～5 a 為基點進行修正，保持預(yù)測的真實性、適用性；③加強政策引導(dǎo)與宣傳教育，從源頭控制城市生活垃圾的產(chǎn)生。