基于灰色預測方法廣州市垃圾預測與分析

王 浩,曹昱東

（北京師范大學珠海分校,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，使垃圾的數量劇增。據統計，目前全球年產工業垃圾和家庭垃圾120億噸，人均2噸，許多城市都被垃圾包圍，地球成了個大垃圾場。

垃圾對人類的危害是長遠的，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，人類終有一天會失去潔凈的水源。同時，垃圾場和垃圾填坑將會占用大量寶貴的土地。

據國家統計局數據顯示，2010年我國城市垃圾的年產量高達15804.8萬噸，平均年增長率為6.1%，垃圾成分也日益復雜。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的解決，人類的健康就難以得到保障，垃圾對人類生存環境的影響絕不能被忽視。

廣州是我國最發達的城市之一，隨著經濟的快速增長，廣州生活垃圾產生量也在飛速增長，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生量以及成分的分析，為城市規劃管理提供決策分析。

本文利用灰色關聯度分析，對廣州市生活垃圾產生量的各個相關因子進行了關聯度分析，從而找出主要影響因子和次要影響因子，同時運用灰色預測理論GM（1,1）模型，對十二五期間廣州年城市垃圾產生量進行了預測。

1 廣州垃圾產生了與相關因素灰色關聯度分析

城市生活垃圾主要包括城市居民日常生活中產生的廚房垃圾、商業垃圾、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生量的因素有城市的生產總值，人口，消費品零售總額和旅游業等，表1給出了2000～2011年廣州市城市垃圾產生量影響因子的統計資料。

表1 廣州市2000～ 2011年城市生活垃圾產生量及因素統計

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

再計算各比較數列與參比數列的關聯系數：

δ為分辨系數，其作用在于提高關聯系數間差異顯著性，其取值范圍在0到1之間，一般取值為0.5[3]，以此計算第j個影響因子(Xj)與城區垃圾清運量(Yi)間的關聯度ijγ：

計算所得的關聯度如表2所示。

表2 廣州市垃圾產生量與各因素的關聯度

從表二的結果來看，關聯度最大的是人口數，達到了0.8410，對城市垃圾產生量的影響最為顯著，說明隨著人口的增加，產生了越來越多的垃圾，由人口帶來的垃圾問題日益嚴重。2000～2011，廣州人口數增長了16.25%,而垃圾產生量的增長了110.50%。其次是旅游業，關聯系數達到了0.7241，廣州作為一個旅游城市，每年都會吸引大量中外游客，因此也會在一定程度上產生跟多的垃圾。其后是地區生產總值（0.6633），最后是消費品零售總額（0.6470）。因此為宏觀上控制垃圾總量，應該首先從“人口”相關方面進行考慮，提高城市人口素質，增強民眾愛護環境的意識，培養青少年保護環境的習慣。

2 灰色預測模型 GM（1,1）

大量的預測經驗表明,在建立預測模型時,若數據量太少,不宜建立傳統的回歸分析或其它時間序列模型,采用灰色動態模型( Grey Dynamic Model,GM)所需的數據量少,且可以達到滿意的預測精度。本研究主要采用灰色GM(1,1)建模,經一次累加生成有規律的時間序列,同時弱化原序列的隨機性,然后采用一階單變量GM(1,1)進行擬合,將求出來的生成數回代計算值,作累減還原運算,最后對還原值進行精度檢驗,隨后用于預測。具體過程如下。設原始數列為:{x0（k）},作一次AGO(accumulated generation operation)：

解微分方程，求得時間函數：

經過以上計算，求得的GM( 1,1)預測模型為：

經過遞減還原運算，求得的2000～2011年廣州市城市垃圾產生量的預測值及相對誤差列于表3。

表3 廣州市2000～2011年城市垃圾產生量GM(1, 1)模型預測結果

從表3中可知，預測值與實際值最大的相對誤差為0.1275，多數在0.05以下，說明本文預測結果具有較高的可信度，可以運用模型進行預測。

表4 十二五期間廣州垃圾預測

由表4的預測結果可知，2016年廣州市城市垃圾產生量會達到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，因此必須要加強對垃圾量的控制，從源頭上減少垃圾的產生，同時充分利用垃圾再處理，提高垃圾利用率。

3 結語

通過對廣州市生活垃圾產生量的各個相關因子的灰色關聯度分析，表明垃圾產生量與城市人口變化關聯度最大，要處理好垃圾問題，需從人口相關方面著手。傳統的垃圾處理方式有：焚燒處理法、填埋法、堆肥處理，這些方法不僅會侵占大量土地，而且對土壤、地下水、大氣等都會造成現實的影響和潛在的危害，有悖于可持續發展。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。當然我們必須認識到垃圾與人類的生活息息相關，垃圾的治理更是一個社會化的系統工程，需要全社會的共同努力。

[1]王潔.垃圾問題與世界發展[N].光明觀察周刊,2002年1月24.

[2]廣州市統計年鑒[EB/OL].[2013年7月10日].http://data.gzstats.gov.cn/gzStat1/chaxun/njsj.jsp

[3]張艷麗,丁建礎.洛陽市城市生活垃圾產生量的灰色預測[J].礦業安全與環保,2002年(01期).

[4]王清印.灰色數學基礎[M].武漢:華中理工大學出版社,1996.

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