垃圾減量分類的量化模型

管珍，劉華

（天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)理學(xué)院，天津300222）

垃圾減量分類的量化模型

管珍，劉華

（天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)理學(xué)院，天津300222）

以天津市某小區(qū)為研究對(duì)象，對(duì)垃圾減量分類進(jìn)行直觀量化分析，建立AHP模型，基于9級(jí)標(biāo)度法進(jìn)行量化處理，得到垃圾分類影響因素的參數(shù)比重，以期對(duì)未來(lái)幾年的垃圾清運(yùn)情況及需要采取的措施進(jìn)行預(yù)測(cè)。

城市生活垃圾；減量分類；AHP模型；9級(jí)標(biāo)度法

隨著城市生活人口的不斷增加，城市生活垃圾也逐漸成為城市生活中人們不得不關(guān)注的一個(gè)棘手難題。城市生活垃圾以往大多采取焚燒、掩埋、填海等辦法處理，并不能達(dá)到標(biāo)本兼治的效果，而且污染環(huán)境，浪費(fèi)了許多有價(jià)值的垃圾資源。就目前專家研究分析及各地試點(diǎn)小區(qū)的實(shí)施效果來(lái)看，最有效又容易實(shí)施的辦法垃圾減量分類［1］。本文以天津市一個(gè)試點(diǎn)居民小區(qū)為例，在活動(dòng)前和活動(dòng)后分別對(duì)該小區(qū)的垃圾清運(yùn)情況進(jìn)行調(diào)查，并在所搜集數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上建立AHP模型，基于9級(jí)標(biāo)度法對(duì)垃圾減量分類做量化分析，得到所有影響因素的參數(shù)比重，進(jìn)一步探究影響垃圾分類的社會(huì)因素與個(gè)體因素之間的相互關(guān)系，最終以該小區(qū)為例給出了天津市未來(lái)幾年垃圾分類的效果預(yù)測(cè)。

1　模型的建立

1.1AHP模型的建立

社會(huì)因素及個(gè)體因素對(duì)垃圾減量分類結(jié)果影響的量化模型可以用層次分析法（AHP）模型來(lái)構(gòu)建。經(jīng)實(shí)地調(diào)查及文獻(xiàn)參考［2］，對(duì)垃圾日產(chǎn)量影響較大的因素主要分為社會(huì)因素和個(gè)體因素。社會(huì)因素包括各項(xiàng)宣傳教育、督導(dǎo)、激勵(lì)措施；個(gè)體因素包括個(gè)體的生活習(xí)慣、戶籍類型、家庭收入水平；其余影響因素包括個(gè)體受教育程度和家庭結(jié)構(gòu)等，雖然有影響但很小，故忽略不計(jì)［3］。垃圾減量分類的影響因素層次結(jié)構(gòu)模型［4］如圖1所示。

后文計(jì)算將用到AHP模型指標(biāo)參數(shù)，這里引入Saaty層次分析法［5］中對(duì)不一致性的定義及求取不一致矩陣權(quán)向量的方法。一致性指標(biāo)表達(dá)式為：

圖1　垃圾減量分類的影響因素層次結(jié)構(gòu)圖

式中：d表示A的最大特征根，n表示A的階數(shù)。引入其已測(cè)定的隨機(jī)一致性指標(biāo)RI，其數(shù)值如表1所示。

表1　隨機(jī)一致性指標(biāo)RI的數(shù)值

對(duì)于n≥3的成對(duì)比較矩陣A，一致性比率為CR（n同階時(shí)比較），當(dāng)CR=CI/RI＜0.1時(shí)，認(rèn)為A的不一致程度在允許范圍內(nèi)，可用其特征向量作為權(quán)向量。其中，對(duì)于一級(jí)指標(biāo)，假設(shè)其各因素權(quán)重相等，即社會(huì)因素與個(gè)人因素均占0.5。

1.2采用9級(jí)標(biāo)度法建立判斷矩陣

研究對(duì)象為天津試點(diǎn)小區(qū)，在嘗試?yán)鴾p量分類的試點(diǎn)活動(dòng)期間，選取部分代表做入戶調(diào)查，活動(dòng)前和活動(dòng)后的合格率、參與率、準(zhǔn)確率及獎(jiǎng)罰情況如圖2所示。對(duì)于該試點(diǎn)小區(qū)C1層社會(huì)因素的比較排序如表2所示。C2層個(gè)體因素的比較排序如圖3所示，具體比較如表3所示。

圖2　活動(dòng)前后各項(xiàng)比率對(duì)比圖

表2　C1層各項(xiàng)社會(huì)因素模糊排序

（1）依據(jù)比較排序，給出決定因素之間的兩兩比較矩陣為：

（2）給出準(zhǔn)則因素之間的兩兩比較矩陣為：

（3）計(jì)算特征向量：以一個(gè)矩陣介紹計(jì)算過(guò)程。首先按列標(biāo)準(zhǔn)化（矩陣的每個(gè)元素除以所在列的和），然后每一行求出平均值得到的列向量即為特征向量。

計(jì)算得出該試點(diǎn)小區(qū)垃圾減量分類活動(dòng)其社會(huì)因素中影響程度的高低順序?yàn)镃12＞C11＞C13，即順序?yàn)槎綄?dǎo)垃圾分類、宣傳教育、獎(jiǎng)罰措施，它們的比重依次為0.556、0.333和0.111。

同理，對(duì)C2、C3可得到：

（4）計(jì)算最大特征值。

最大特征值計(jì)算式為：

分別代入得：

(5)一致性檢驗(yàn)。

結(jié)果表明，該試點(diǎn)小區(qū)的社會(huì)影響因素、個(gè)體影響因素及其準(zhǔn)則關(guān)系均在允許范圍之內(nèi)。

（6）影響因素綜合比重。

即w1∶w2∶w3=0.38∶0.48∶0.12

1.3綜合結(jié)果

將試點(diǎn)小區(qū)的社會(huì)因素與個(gè)體因素綜合考慮［6］，權(quán)衡它們對(duì)垃圾減量分類效果的影響。

一致性檢驗(yàn)結(jié)果表明，模型能很好地體現(xiàn)各個(gè)因素的實(shí)際影響效果，從而得出對(duì)于該試點(diǎn)小區(qū)各個(gè)因素的影響效果，依次為：C21∶C12∶C11∶C22∶C23∶C13=0.2917∶0.2500∶0.1677∶0.1677∶0.0833∶0.0417。

2　結(jié)果分析及預(yù)測(cè)

基于該模型，個(gè)人習(xí)慣在該小區(qū)垃圾減量分類中占比為29.17%。不難看出，在該居民小區(qū)中，家庭類型、獎(jiǎng)懲措施等因子遠(yuǎn)沒(méi)有個(gè)人習(xí)慣所占比重大，那么對(duì)于類似于該小區(qū)的工作人口偏多的小區(qū)進(jìn)行減量分類活動(dòng)推廣中，應(yīng)著重采取符合居民個(gè)人生活習(xí)慣的措施（定時(shí)定點(diǎn)投放垃圾）［7］。

由此，就該試點(diǎn)小區(qū)在進(jìn)行垃圾減量推廣活動(dòng)前后產(chǎn)生的垃圾總量及回收可利用垃圾的量做對(duì)比分析，以及實(shí)施針對(duì)性措施后的效果檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，雖然城市生活垃圾的總量伴隨著城市居民生活質(zhì)量的提高而不斷增加，但垃圾減量分類的活動(dòng)使得可清運(yùn)垃圾的量減少了。生活產(chǎn)生的垃圾被居民人為地分類丟棄后，更多的做了回收利用，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值的再創(chuàng)收不可小覷，其中，原來(lái)比較雜亂的廚余垃圾由于垃圾分類的細(xì)化，一些包裝紙、塑料雜物等都可被再回收利用，大大減少了原有廚余垃圾的比重。而更加符合居民個(gè)人生活習(xí)慣的分類措施和垃圾投放地點(diǎn)也改善了人們亂投亂放、隨意丟棄的行為，進(jìn)而也使得小區(qū)環(huán)境更加衛(wèi)生清潔。

立足天津市而言，作為北方一座沿海一線城市，大部分的居民小區(qū)與試點(diǎn)小區(qū)一樣，都是工作人口偏多，因此若這里垃圾減量分類的量化模型能在驗(yàn)證可行的情況下在全市展開(kāi)實(shí)施（按實(shí)際情況做模型分析后采取相應(yīng)措施，不一定所有都是定時(shí)定點(diǎn)投放），以試點(diǎn)小區(qū)為例，本研究做如下結(jié)果預(yù)測(cè)：未來(lái)5年垃圾清運(yùn)量增幅將有明顯下降；廚余垃圾的比重將會(huì)大幅減少，同時(shí)對(duì)其利用率的提高會(huì)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益；環(huán)境問(wèn)題將會(huì)得到有效改善。然而，如果在活動(dòng)的進(jìn)行中沒(méi)有足夠的管理力和執(zhí)行力，以及資金使用不周有可能達(dá)不到預(yù)期效果。

3　結(jié)束語(yǔ)

隨著城市生活垃圾的增多，如何對(duì)居民生活垃圾進(jìn)行有效分類，最大限度進(jìn)行廢棄垃圾的再利用［8］成為必要且必需解決的問(wèn)題。傳統(tǒng)的垃圾總量定性分析并不能客觀、全面地對(duì)垃圾回收情況進(jìn)行明確的分類。本文摒棄傳統(tǒng)分類方式，引入了垃圾產(chǎn)生的社會(huì)因素與個(gè)人因素等影響因子，并依據(jù)模型及判斷矩陣確定了各參數(shù)比重，給出較為直觀的數(shù)據(jù)分析及預(yù)測(cè)。數(shù)據(jù)分析表明，不同的小區(qū)應(yīng)根據(jù)居民生活習(xí)慣采取具體垃圾投放措施，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)亩綄?dǎo)教育［9］。可以預(yù)測(cè)各小區(qū)采取垃圾減量分類后天津市未來(lái)的環(huán)境問(wèn)題將得到很大改善。

［1］裴如俊.天津市垃圾分類收集方案［C］//中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì).中國(guó)環(huán)境保護(hù)優(yōu)秀論文集.北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2005：1554-1556.

［2］陶立，楊磊，顏丙政，等.垃圾減量分類中社會(huì)及個(gè)體因素的量化分析［J］.數(shù)學(xué)建模及其應(yīng)用，2013，2（Z1）：23-34.

［3］郭秀軍，姚佩佩，黃瀟雨.垃圾填埋場(chǎng)滲漏污染原位三維電學(xué)檢測(cè)效果分析［J］.土木工程學(xué)報(bào)，2011（S2）：169-172.

［4］韓中庚.數(shù)學(xué)建模方法及其應(yīng)用［M］.2版.北京：高等教育出版社，2009.

［5］曹建軍.Matlab語(yǔ)言與數(shù)學(xué)建模［M］.合肥：安徽大學(xué)出版社，2005.

［6］宗艷麗，劉娜，馬閣華，等.我國(guó)城市生活垃圾處理現(xiàn)狀與對(duì)策分析［J］.科學(xué)時(shí)代，2012（13）：1-3.

［7］吳志剛.城市生活垃圾處理與管理研究［J］.科技風(fēng)，2012（6）：294.

［8］謝和成.城市垃圾回收利用的必要性及對(duì)策［J］.中國(guó)資源綜合利用，2015（4）：42-44.

［9］曹念.城市生活垃圾處理設(shè)施水平和城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系研究［D］.北京：北京交通大學(xué)，2014.

Quantitative model of reducing trash classification

GUAN Zhen，LIU Hua
（School of Science，Tianjin University of Technology and Education，Tianjin 300222，China）

In order to get a more intuitive quantitative analysis，with a residential area in Tianjin as the research object，based on the level nine scaling method，AHP model for obtaining influencing parameters of all factors is established The final results are the prediction of trash pickup for the next few years and the measures-taking forecast.

city life garbage；reduction classification；AHP model；nine grade scale method

O141.4；X705

A

2095－0926（2016）03－0043－04

2016-05-16

天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)研究生創(chuàng)新基金項(xiàng)目（YC16-13）.

管珍（1993—），女，碩士研究生；劉華（1971—），教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)閺?fù)分析.