城市垃圾产生量预测研究

城市生活垃圾是指居民生活、消费过程中产生的废弃物。随着城市经济的飞速发展、城市人口的快速增长以及城市居民消费水平的提高，城市垃圾逐年增加。目前，我国城市垃圾全年产生量已接近1.5亿t。城市垃圾数量庞大、组分复杂且不断变化，处理费用较高。垃圾占用大量土地、污染水体、污染大气、破坏植被，严重影响城市的市容景观和居民的生活环境。城市垃圾已成为各国政府急需妥善解决的首要问题之一。
城市垃圾产生量与城市规模、数量、城市经济的发展程度、城市人口的多少及居民的收入、消费水平等诸多因素有关。通常考虑的因素包括人口、能源结构、生活方式和消费水平等[1]。分析这些因素与城市垃圾量的关系，对垃圾的产生量做出预测，不仅能为垃圾的综合治理提供依据，有效控制垃圾的增长，减轻环境污染，还能为城市建设规划提供适用的参考数据。
1预测方法选择
由于城市生活垃圾的产生量直接影响着垃圾收运和处理量的大小，垃圾产生量预测是否接近实际，关系到城市规划、城市有关基础设施的设置与可行性，所以在选择预测方法时要从城市的实际出发，研究垃圾的主要成分，分析其形成的决定性因素，选择最合适的预测方法。
方法一：在获知基准年垃圾的产生量和该城市垃圾年增长率的条件下，可用增长率公式来预测若干年后的垃圾年产量[2]。其预测模式为：

式中：
T-n年后的年总产量
Tn——基准年垃圾年总产量
P——平均年增长率(%)(我国城市垃圾年增长率一般在8～10%)
N——距基准年的年数
用此方法参数少、数据简单易得，对一般人来说较易掌握。但因未考虑垃圾产生及影响的主要因素，其预测精度较差，因而只适用于粗略的预测。
方法二：灰色预测模型。
根据灰色系统[3]，利用灰色模型预测城市垃圾[4]是目前应用较广的一种方法，在很多文章中均有介绍，在此不再赘述。灰色预测模型虽有较高的预测精度，但所需参数较多，数据不易获取，且计算过程复杂，经验不足者不易掌握。
方法三：线形回归模型。
周燕芳等[5]通过对我国不同城市生活垃圾的主导因素进行分析，用逐步回归预测法预测城市垃圾的产生量，其计算参数少、计算过程简单，且结果通过检验都比较接近真实值。梁广生等[6]也通过多元线性回归分析法，建立回归模型预测北京市的生活垃圾产生量，预测值与真实值之间的误差均小于1%，精度较高。因此，本文将主要运用此法进行预测。
此外，杨先海[7]等人运用BP神经网络对城市垃圾的产生量进行预测研究，其预测精度也比较高。
总之，分析城市的垃圾成因，选择合适的方法才能做出精确的预测。
2城市垃圾产生量预测
影响城市垃圾产生量的众多因素中，首推城市人口。以中国西部城市成都为例，随着近年来城市人口的逐年增加，其垃圾产生量也明显地快速上升。通过分析成都市垃圾产生的主要因素，我们发现成都市的垃圾产生量与城市人口有着最为密切的关系。图1列出了1990～2001年12年间成都市人口与垃圾产量的对照关系。由此可见，城市人口数与城市垃圾产生量有着直接的关系。通过对统计数据用Matlab统计软件的分析得到成都市城市生活垃圾产生量与成都市人口数的线形回归模型Y=0.5816X1-99.19(Y-城市垃圾年产量，X1-城市总人口数)，该线形回归方程的F=241.90>>F0.05(1，12)=4.84。这样我们就可计算出1990至2020年间成都市城市生活垃圾的年产量(表1)。其预测值与真实值的相对误差较小，平均相对误差为01276%，因而具有较高的精度。

上海市作为中国东部的直辖市，城市经济高度发展。影响其垃圾产量的主要因素除了城市人口外，还有城市国内生产总值(GDP)，这与西方发达国家的情况类似(图2，图3)。所以，用这两个参数预测城市垃圾产生量就能达到较高的预测精度。根据这两个参数，利用Matlab统计软件，我们得到上海市城市生活垃圾产生量回归方程Y=3564.46-2.6081X1+8.683X3(Y-城市垃圾年产量，X1-城市人口数，X3-城市国内生产总值)，该线形回归方程的F=313.58>F0.05(1.10)=4196，这样可计算出上海市各年垃圾产生量(表2)。

图2上海市城市生活垃圾产量与人口关系

图3上海市城市生活垃圾产量与GDP关系
3结论
成都、上海2市分别是我国西部和东部的大都市，具有很强的代表性。从预测结果可知，在未来的若干年内，2市的垃圾量在各种因素，特别是在人口持续增长和GDP不断增加的作用下都会持续上升。城市生活垃圾产量的增长将会给经济发展快、人口增长多的城市带来沉重负担。为此，各城市应对垃圾产生量作一定的预测，早作规划。对于垃圾处理能力差的城市来说，首先要提高公民的环保意识，并针对垃圾产生的主导因素采取相应的对策。
表2上海市城市生活垃圾产生量预测

目前，垃圾的处理对世界各国都是一个难题，国际上大规模处理垃圾主要有焚烧、填埋和堆肥3种方式。由于这几种方法都有一定的缺憾，所以人们都正积极地寻求更为合理的垃圾处理方式，以期达到垃圾处理的减量化、无害化和资源化。我国经济不太发达，人们的环保意识还比较差，为此，政府应增加环保方面的宣传和投入，普遍提高公民的环保意识。对于城市来说，改变燃料结构，使用清洁燃料、健全垃圾收费制度以约束居民的排污量、对垃圾按不同类别进行分装、加强废品回收等都能在一定程度上降低垃圾产生量。选择合适的方法对若干年后的垃圾年产量做出预测，对于城市的整体规划，尤其是垃圾的处理设施具有十分重大的意义。
参考文献：
[1]周翠红，路迈西，吴文伟，白茹.北京市城市生活垃圾产量预测[J].中国矿业大学学报，2003，32(2).
[2]闫庆松.城市垃圾产生量的预测方法[J].山东环境，1991，63(2).
[3]邓聚龙.灰色理论基本方法[M].武汉：华中理工大学出版社，1987.
[4]陈士杰，王大逊.杭州市2000年垃圾预测及处理方式探讨[J].环境卫生工程，1996，4(1).
[5]周燕芳，江源，康慕谊等.中国城市生活垃圾产生状况预测[J].科技进步与对策，2003，12月号(下半月).
[6]梁广生，吴文伟，赵桂瑜等.北京市2002-2007年生活垃圾产生量预测分析.环境科学研究，2003，16(5).
[7]杨先海，褚金奎，吕伟毅.基于BP神经网络模型的城市生活垃圾产生量预测研究[J].西安理工大学学报，2003，19(4).