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 本文通過調查研究和數據分析，運用問卷調查法、對比實驗法、典型調查法，基于SEM模型和層次分析法，有效地配備垃圾桶。通過方案的確定與選擇，最終確定了最佳方案：在家中增設2個垃圾桶，樓道垃圾桶離樓梯口的距離應在3～10米，且應該將不同種類的分類垃圾桶擺放在同一個地點，便于住戶在出門時可同時完成扔垃圾和處理垃圾，從而激勵人們對于垃圾分類行為的主動性，有助于分類意識的養成，從而合理有效地回收生活垃圾，保護自然資源和生態環境。

關鍵詞 生活垃圾分類 垃圾桶配備 SEM模型 層次分析法 實驗法

中圖分類號：X705 文獻標識碼：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 研究設計

本方案以湖南第一師范學院教師周轉房小區內居民為研究對象分三輪實驗，三輪實驗兩兩形成對比。在第三輪使用控制變量法以解決前兩輪實驗出現的問題。

1.1.2 對比試驗方案

（1）第一輪實驗實施。第一輪實驗采用問卷調查法，對未進行垃圾分類的小區內居民發放問卷，調查居民的垃圾分類的意識習慣。實施情況反饋：發放問卷35份，回收35份。利用EXCEL進行數據報表化。

（2）第二輪實驗實施。完善策略：添置分類垃圾桶，在樓道貼海報、發宣傳單，鼓勵居民進行垃圾分類。

流程：第二輪實驗采用實驗法，進行實地實驗。通過成本分析，在小區六個單元設立4個垃圾分類點，置于樓棟兩端，每天進行垃圾的稱量及成分分析。二輪研究后，對住戶進行走訪，確定試驗方法的改進。

實施情況反饋：實驗結果基本情況較好，但沒有達到理想分類狀況，即垃圾成分不穩定（注：測量數據為7天，只取數據比較合理的情況下的四天，即排除偏差太大的天數）。

（3）第三輪實驗實施。完善策略：控制變量，通過變化的量來觀察效果，得出理想的分類效果。

流程：第三輪實驗采用控制變量法，只選取一個單元的住戶作為研究對象，對這個單元中的8戶人家每一家配備2個垃圾桶，方便住戶將垃圾分為4類，其他單元不變。

1.1.4 研究結果與分析

（1）三輪實驗實施情況分析。分類意識養成天數比較：通過分析后兩輪實驗，分類意識養成與分類設施放置是否完善和設施放置天數有較大的關系。隨著方案實施天數增加，垃圾成分會趨于穩定，且分類意識逐漸養成一般在3天以后。

1.2 方案二

1.2.1 研究背景及方法選擇

為響應國家推出的環保政策，長沙市2016年在城區內的幾個地點進行了垃圾分類試點，包括了天心區馨園小區、咸嘉湖街道兩處。為了掌握長沙市垃圾分類試點的進展情況，并且將其作為方案二，故選擇以上兩處地點進行走訪調查。本方案采用典型調查法的社會調查方法，根據長沙試點的實施時間，最終確定在試點施行后3個月進行走訪調查。

1.2.2 結果與分析

居民對于垃圾分類表示支持，家中有足夠數量的垃圾桶可供分類，但是對于樓道垃圾桶里樓梯口的距離表示不滿，雖然物業節省了垃圾桶開支，但是不符合居民扔垃圾的習慣。

1.3 方案三

方案三的目的是將當下社會普遍性虛設的分類垃圾桶（注：只分為可回收與不可回收兩類，對居民養成分類習慣無幫助）的典型案例作為研究對象，通過問卷調查法掌握的真實資料所產生的最普通的“社會垃圾分類方案”與有效方案進行基于SEM模型下的層次分析選擇，進一步確定三種方案的可行度，從而找出最優垃圾桶配備方案。

2 基于SEM模型的垃圾桶配備方案選擇的綜合評價排序

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，將決策問題分解成4個層次，依次為目標層、準則層、子準則層和方案層，通過以下步驟確立各個層次之間的權值，如圖1。

（2）利用多方調查結果，結合Saaty的實驗研究，采用1～9的標度法是一種將思維判斷數量化的方法、是在較簡單的尺度中最好的尺度，標度的含義：“1”表示兩個元素相比具有同樣的重要性（一般），“3”表示兩個元素相比，一個元素比一個元素稍微重要（較好/較差），“5”表示兩個元素相比，一個元素比另一個元素明顯重要（好/差），“7”表示兩個元素相比，一個元素比另一個元素強烈重要（很好/很差），“9”表示兩個元素相比，一個元素比另一個元素極端重要（極好/極差）。

（3）通過以上標度和圖1確立層次變量之間關系，方案層P對于準則層C的標度如下：方案P1對應C1～C8的標度為：很強、好、一般、好、一般、很強、一般、較強，方案P2對應C1～C8的標度為：一般、好、一般、一般、差、強、差、好，方案P3對應C1～C8的標度為：一般、差、差、一般、一般、差、好、差。

（4）賦值求解。

①準則層B對于目標層A的判斷矩陣：所求的一致性比率CR小于某個足夠小的數（=0.1），就可以近似說明該成對比較陣A是一致陣。若檢驗不通過，則重新對之前的成對比較陣A進行修正。

具體一致性檢驗步驟：

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

b.隨機一致性指標RI（表1）

c.一致性比率CR：

隨機一致性指標對于n=1和n=2對應的RI為0，無法進行一致性檢驗，故根據要求，綜合之前調查和專家學者意見，得出經濟效益和社會效益對于最佳的垃圾桶配備方案所占權重是一樣，即分別為0.5，0.5。

②子準則層C對于準則層B的判斷矩陣（以B1為例）（表2）

③方案層P對于子準則層C的判斷矩陣（以C1為例）（表3）

2.2 求解結果

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

2.3 結論

依據表格的計算結果和各個判斷矩陣可知各層一致性檢驗比例CR都小于0.1，可以認為：各個層次之間的成對比較陣為可以接受的，得到的結果是符合實際結果的?？偟呐判蚪Y果為P1方案是最佳的基于SEM模型的垃圾桶配備方案，說明之前所研究的是準確的。

3 研究結果與分析

3.1 研究結果

通過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2個垃圾桶，且樓道垃圾桶離樓梯口距離應在三到十米，不宜太過分散，將不同種分類垃圾桶擺放在同一個地點以便于住戶在出門時可以把“扔垃圾”和“處理垃圾”兩件事同時完成。

3.2 結果分析

基于SEM模型的計算使用的是MATLAB7.0版，版本問題故求得的結果會有一定的偏差，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一步用更新穎、有效的方法進行驗證。

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，對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一步研究：

（1）方案數確定：對于商鋪及更大范圍的垃圾產生者而言，如何做到自覺分類是在源頭上垃圾分類的關鍵，從而方案的確定范圍也就更大，方案數更多，進而使用的方案驗證方法也更多。

（2）方案選擇：在方案的選擇上，在面向更多的方案時，就需要運用大數據分析原理，在準則層和子準則層和方案層中利用各種不同的變量來進行約束和優化，從而達到選取最優方案的目的。

參考文獻

[1] Ali Kokang，Ulviye Polat，Cansu Da？suyu.A new approximation for risk assessment using the AHP and Fine Kinney methodologies[J].Safety Science，2016.

[2] 徐榮雷，董振華，李興超，顧國榮.常見對比試驗數據一致性評價方法[J].實驗室科學，2016（2）：7-9.

[3] 姜啟源.數學模型[M].北京：高等教育出版社，2011.1.

[4] 王巍，趙鐵軍，辛國棟，徐冰.基于層次分析模型的產品多屬性綜合排序[J].通信學報，2016（5）：88-94.

[5] 陳學中，李光紅，王利.投資項目選擇的層次分析模型[J].山東建材學院學報，2000（2）：152-155.