基于數(shù)學(xué)建模研究外賣垃圾對生態(tài)環(huán)境的影響

趙治軒

【摘要】 本文通過數(shù)學(xué)模型建立外賣垃圾與消費用戶的關(guān)系，用數(shù)學(xué)語言描述、演算外賣垃圾產(chǎn)生的環(huán)境問題中的數(shù)量關(guān)系、空間形式，以期為外賣產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整與生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)提供理論支持和實踐指導(dǎo).

【關(guān)鍵詞】 外賣垃圾;消費用戶;生態(tài)環(huán)境;數(shù)學(xué)建模

一、引 言

隨著外賣服務(wù)平臺的逐漸完善，外賣成為現(xiàn)代人的生活方式之一，外賣垃圾對社會生態(tài)環(huán)境造成一定威脅.伴隨科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)學(xué)已經(jīng)滲透到經(jīng)濟(jì)活動與社會生活的各個領(lǐng)域，當(dāng)需要對研究對象提供分析、預(yù)報、決策、控制等方面的定量結(jié)果時，建立數(shù)學(xué)模型是關(guān)鍵環(huán)節(jié).應(yīng)用數(shù)學(xué)建模解決實際問題有助于對數(shù)學(xué)有更深刻的理解，激發(fā)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新能力與應(yīng)用能力.

二、研究設(shè)計

（一）研究方法

本研究采用文獻(xiàn)法、問卷調(diào)查、交流訪談及典型相關(guān)分析模型.首先通過文獻(xiàn)了解數(shù)學(xué)建模思維過程與典型相關(guān)分析模型特點，設(shè)計問卷與隨機(jī)訪談采集2016～2017中國在線餐飲外賣市場的有關(guān)數(shù)據(jù)，建立數(shù)學(xué)模型驗證分析外賣固體垃圾與消費者之間的線性相關(guān)關(guān)系，提出合理化建議.

（二）問卷設(shè)計

根據(jù)城市生活垃圾管理辦法和問卷分析的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，選取外賣垃圾6個關(guān)鍵性指標(biāo)，構(gòu)建外賣固體廢棄物指標(biāo)體系：使用率、未降解率、材料制造成本、便攜程度、污染程度、可回收率.消費用戶特征指標(biāo)體系主要包括4個指標(biāo)：個人消費習(xí)慣、經(jīng)濟(jì)條件、環(huán)保意識、文化水平.所有等級指標(biāo)均以降序為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn).

三、數(shù)學(xué)建模實證分析

（一）固體廢棄物屬性與消費者特征的典型相關(guān)分析

首先將經(jīng)過整理的固體廢棄物屬性與消費者特征指標(biāo)數(shù)據(jù)利用Matlab軟件的canoncorr函數(shù)進(jìn)行處理，得出如下結(jié)果.

1.典型相關(guān)模型.本文采用標(biāo)準(zhǔn)化的典型系數(shù)，給出典型相關(guān)模型，如下例所示，典型相關(guān)方程中的xi（i=1，2，…，6）和yi（i=1，2，3，4）是標(biāo)準(zhǔn)化變量.

u1=0.8815x1+0.5692x2+0.4538x3+0.1277x4-0.0000x5-0.0000x6，

v1=0.1277y1+0.8815y2+0.5692y3+0.4538y4.

由典型相關(guān)方程可知，外賣固體廢棄物的主要因素按重要程度依次為x1，x2，x3（使用率：未降解率：平均制造成本），反映居民用戶消費特征的主要指標(biāo)是y2，y3，y4（經(jīng)濟(jì)條件：環(huán)保意識：文化水平）.

2.典型結(jié)構(gòu).結(jié)構(gòu)分析是根據(jù)原始變量和典型變量之間的關(guān)系，若同一典型變量下的原始變量相關(guān)系數(shù)都很高，那么兩組原始變量間就存在一定的相關(guān)性.相關(guān)系數(shù)在（0，1）內(nèi)波動，數(shù)值越大相關(guān)性越強(qiáng).結(jié)構(gòu)分析如表3.1，表3.2，表3.3.

3.典型冗余分析與解釋能力.典型冗余分析用來表示各典型變量對原始變量組整體的變差解釋程度，分為組內(nèi)變差解釋和組間變差解釋，典型冗余分析的結(jié)果見表3.4、表3.5.

（二）典型相關(guān)分析模型的分析

1.垃圾屬性與用戶特征

通過表3.4、表3.5中數(shù)據(jù)可以看出，固體廢棄物屬性變量組被自身及其對立典型變量解釋的百分比、消費用戶特征變量組被自身及其對立典型變量解釋的百分比均較高，尤其是第三對典型變量具有較高的解釋百分比，反映兩者較高的相關(guān)性.

2.文化水平與消費特征

由表3.2、表3.3知，污染程度（x5）和可回收率（x6）在反映外賣固體廢棄物屬性方面占有主導(dǎo)地位，其中又以污染程度居于首位.另一方面，y3、y4呈現(xiàn)出兩者在體現(xiàn)用戶消費特征上高度統(tǒng)一的相關(guān)性，尤其在y4與v1、y3與v3的相關(guān)系數(shù)上體現(xiàn)得更為明顯，充分說明了文化水平（y4）和環(huán)保意識（y3）在評估用戶消費特征方面起到?jīng)Q定性作用.

3.環(huán)保意識與包裝材料

考查典型變量u3（x2，y3）和v3（x1，y3），兩組原始變量與典型變量都有較高的相關(guān)系數(shù)，且呈現(xiàn)反向相關(guān)現(xiàn)象.例如，表中u3對y3（環(huán)保意識）的相關(guān)系數(shù)為0.576，同時u3對應(yīng)x2（未降解率）的相關(guān)系數(shù)-88.86 % .分析結(jié)果表明，Y組的環(huán)保意識指標(biāo)與X組外賣包裝材料的使用率與未降解率指標(biāo)有一定的反向作用.

4.經(jīng)濟(jì)條件與污染程度

考查典型變量v1（x5，y2）和u1（x5，y2），y2（經(jīng)濟(jì)條件）對x5（污染程度）有相當(dāng)高的預(yù)測能力，相關(guān)系數(shù)為0.7214、0.6773.x5作為抑制變量也可以在一定程度上很好地反映y2指標(biāo)，體現(xiàn)了“用戶組”對“廢棄物組”的本質(zhì)影響作用，與指標(biāo)的實際經(jīng)濟(jì)聯(lián)系非常吻合，說明典型相關(guān)結(jié)果具有較高的可信度.

四、研究討論

（一）提高城市環(huán)境承載量和資源調(diào)配

通過城市能源、交通、道路、住房和衛(wèi)生設(shè)施條件等因素提高城市的人文生態(tài)環(huán)境.地區(qū)經(jīng)濟(jì)條件在很大程度上制約著城市吸引、利用并創(chuàng)造價值的能力和水平.減小地域貧富差距，完善社會保障體系全力實現(xiàn)全面脫貧.

（二）提高消費者的文化水平和環(huán)保意識

提高現(xiàn)代社會提高人口素質(zhì)和文明程度有助于提高環(huán)保事業(yè)建設(shè).城市主流消費群體對經(jīng)濟(jì)社會與生態(tài)環(huán)境關(guān)系的認(rèn)識水平，反映了社會的人口素質(zhì)和城市發(fā)展的能力和潛力.文化水平和環(huán)保意識是決定消費者行為的主要因素.

本課題通過將數(shù)學(xué)知識與環(huán)保聯(lián)系起來，建立數(shù)學(xué)模型解決生態(tài)環(huán)境問題，培養(yǎng)數(shù)學(xué)核心能力與創(chuàng)新能力.但本課題的探索與思考仍有待完善，進(jìn)一步探索合適的建模方式，收集與處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)，分析模型實踐檢驗?zāi)Ｐ?，從而使模型?shù)據(jù)更加真實可靠，為環(huán)境保衛(wèi)之戰(zhàn)提供更好的解決方案.