基于灰色预测方法广州市垃圾预测与分析

王 浩,曹昱东

（北京师范大学珠海分校,广东珠海,519085）

0 引言

垃圾伴随着人类生活的全过程，人们对垃圾早已司空见惯，不屑一顾。在过去的100年里，世界人口从16亿骤增至60亿。特别是在过去的50年里，世界城市人口增幅超过4倍，使垃圾的数量剧增。据统计，目前全球年产工业垃圾和家庭垃圾120亿吨，人均2吨，许多城市都被垃圾包围，地球成了个大垃圾场。

垃圾对人类的危害是长远的，在垃圾的处理过程中，大多城市采取的是垃圾掩埋方式，这将直接污染地面水和地下水，在地面水大面积污染的条件下，地下水再被垃圾分解的有毒化合物污染，长久如此，人类终有一天会失去洁净的水源。同时，垃圾场和垃圾填坑将会占用大量宝贵的土地。

据国家统计局数据显示，2010年我国城市垃圾的年产量高达15804.8万吨，平均年增长率为6.1%，垃圾成分也日益复杂。历年来的垃圾堆放存量超过60亿吨，全国约有67%的城市处于垃圾包围之中。特别是城市人口猛增的情况下，垃圾问题如果得不到足够的重视和科学的解决，人类的健康就难以得到保障，垃圾对人类生存环境的影响绝不能被忽视。

广州是我国最发达的城市之一，随着经济的快速增长，广州生活垃圾产生量也在飞速增长，垃圾带来的问题长期困扰着这座美丽的城市。通过对广州市生活垃圾产生量以及成分的分析，为城市规划管理提供决策分析。

本文利用灰色关联度分析，对广州市生活垃圾产生量的各个相关因子进行了关联度分析，从而找出主要影响因子和次要影响因子，同时运用灰色预测理论GM（1,1）模型，对十二五期间广州年城市垃圾产生量进行了预测。

1 广州垃圾产生了与相关因素灰色关联度分析

城市生活垃圾主要包括城市居民日常生活中产生的厨房垃圾、商业垃圾、道路清扫垃圾、餐馆饭店垃圾、部分工厂垃圾及少量建筑垃圾.直接或间接影响垃圾产生量的因素有城市的生产总值，人口，消费品零售总额和旅游业等，表1给出了2000～2011年广州市城市垃圾产生量影响因子的统计资料。

表1 广州市2000～ 2011年城市生活垃圾产生量及因素统计

本文以广州各年份生活垃圾产生量作为参比数列：Yi=｛Yi(k)| i =1；k=1,2,…，12｝，以地区生产总值、地区人口、消费品零售总额和旅游业总收入记为比较数列：Xj={Xj(k)| j=1，2，3，4；k=1，2，…，12}。对参比数列和比较数列作初始值的无量纲处理，即各数列均除以其对应的平均值进行初始化，初始化得到下列数列：

再计算各比较数列与参比数列的关联系数：

δ为分辨系数，其作用在于提高关联系数间差异显著性，其取值范围在0到1之间，一般取值为0.5[3]，以此计算第j个影响因子(Xj)与城区垃圾清运量(Yi)间的关联度ijγ：

计算所得的关联度如表2所示。

表2 广州市垃圾产生量与各因素的关联度

从表二的结果来看，关联度最大的是人口数，达到了0.8410，对城市垃圾产生量的影响最为显著，说明随着人口的增加，产生了越来越多的垃圾，由人口带来的垃圾问题日益严重。2000～2011，广州人口数增长了16.25%,而垃圾产生量的增长了110.50%。其次是旅游业，关联系数达到了0.7241，广州作为一个旅游城市，每年都会吸引大量中外游客，因此也会在一定程度上产生跟多的垃圾。其后是地区生产总值（0.6633），最后是消费品零售总额（0.6470）。因此为宏观上控制垃圾总量，应该首先从“人口”相关方面进行考虑，提高城市人口素质，增强民众爱护环境的意识，培养青少年保护环境的习惯。

2 灰色预测模型 GM（1,1）

大量的预测经验表明,在建立预测模型时,若数据量太少,不宜建立传统的回归分析或其它时间序列模型,采用灰色动态模型( Grey Dynamic Model,GM)所需的数据量少,且可以达到满意的预测精度。本研究主要采用灰色GM(1,1)建模,经一次累加生成有规律的时间序列,同时弱化原序列的随机性,然后采用一阶单变量GM(1,1)进行拟合,将求出来的生成数回代计算值,作累减还原运算,最后对还原值进行精度检验,随后用于预测。具体过程如下。设原始数列为:{x0（k）},作一次AGO(accumulated generation operation)：

解微分方程，求得时间函数：

经过以上计算，求得的GM( 1,1)预测模型为：

经过递减还原运算，求得的2000～2011年广州市城市垃圾产生量的预测值及相对误差列于表3。

表3 广州市2000～2011年城市垃圾产生量GM(1, 1)模型预测结果

从表3中可知，预测值与实际值最大的相对误差为0.1275，多数在0.05以下，说明本文预测结果具有较高的可信度，可以运用模型进行预测。

表4 十二五期间广州垃圾预测

由表4的预测结果可知，2016年广州市城市垃圾产生量会达到446.32万吨，相比2000年，垃圾量增加了近168.87%，由此可见未来垃圾问题更加不容乐观，因此必须要加强对垃圾量的控制，从源头上减少垃圾的产生，同时充分利用垃圾再处理，提高垃圾利用率。

3 结语

通过对广州市生活垃圾产生量的各个相关因子的灰色关联度分析，表明垃圾产生量与城市人口变化关联度最大，要处理好垃圾问题，需从人口相关方面着手。传统的垃圾处理方式有：焚烧处理法、填埋法、堆肥处理，这些方法不仅会侵占大量土地，而且对土壤、地下水、大气等都会造成现实的影响和潜在的危害，有悖于可持续发展。目前最有效的垃圾处理策略是分选处理法，“没有垃圾，只有放错位置的资源”，要把垃圾视为一种资源，最大限度地做到物尽其用，并将污染降到最低程度。当然我们必须认识到垃圾与人类的生活息息相关，垃圾的治理更是一个社会化的系统工程，需要全社会的共同努力。

[1]王洁.垃圾问题与世界发展[N].光明观察周刊,2002年1月24.

[2]广州市统计年鉴[EB/OL].[2013年7月10日].http://data.gzstats.gov.cn/gzStat1/chaxun/njsj.jsp

[3]张艳丽,丁建础.洛阳市城市生活垃圾产生量的灰色预测[J].矿业安全与环保,2002年(01期).

[4]王清印.灰色数学基础[M].武汉:华中理工大学出版社,1996.

[5]刘够生,宋兴福,张里杨.上海市城市垃圾产生量因子分析与灰色预测[J].环境与开发,2001, 第16卷(第3期).