灰色系统预测垃圾产量问题.doc

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1、城市生活垃圾管理问题研究[摘要]城市生活垃圾治理问题困扰着我国绝大部分城市，已成为影响城市整体功能正常发辉的“社会公害之一”。城市生活垃圾产量的增长将给城市带来沉重的负担，因此，对垃圾产量的尽早预测至关重要。城市生活垃圾收运系统是生活垃圾管理的重要组成部分，随着城市生活垃圾产生量的增加，收运系统对环境及社会系统造成的压力也日益凸现。因而有必要对垃圾车的收运路线进行合理优化，以降低收运系统成本，减少环境污染与社会影响[[1]宋薇、刘建国、聂永丰，城市生活垃圾收运路线优化研究，环境卫生工程，16卷01期：11-15，2008-2。]。本文在对合肥市生活垃圾管理研究的基础上，用灰色关联度法

2、分析了生活垃圾产量的影响因素，并用MATLAB编程求解关联度，从结果可知，合肥市生活垃圾产量与社会商品零售总额的关联程度最大，其次是人均生活消费支出，说明近几年合肥生活垃圾产量在受人口数量增加和经济快速发展影响的同时，受城市的商业化水平、社会商品零售总额和居民生活水平的提高等因素影响也很大。然后，我们运用灰色系统建立了GM(1,1)的城市生活垃圾年产量预测模型。先建立白化微分方程，利用最小二乘法求参数，，即得灰色预测模型：通过一组历史数据对模型进行了验证，预测值的相对误差大多在3.065%以下，说明该模型得到的预测值与实际值较吻合。受关联因素的影响，垃圾年产量呈上升趋势，揭示了生活垃

3、圾产量的内在规律，并对未来生活垃圾的产量进行预测和分析，以期为该城市生活垃圾的管理和城市环境合理规划提供科学依据。在解决问题二时先不考虑垃圾收运车负载达到最大时前往中转站的问题，垃圾收运车从车库出发，找到一条遍历所有收集点的最短路径，从而将问题转化为TSP问题。首先运用MATLAB调用Manhattan距离计算公式，求出任意两点间距离，放入矩阵a中，用表示第的收集点为距最近的点，因此建立了如下模型：在求解时，为避免在搜索最短距离点时矩阵对角线上的值造成干扰，故将其设定为无穷大。然后在矩阵的第一行中选取最小值（为到车库的距离最短的收集点），然后从矩阵的第行中搜索除之外的最小值，即编号为

4、的收集点，即垃圾收运车将要去的收集点。再以相同方法搜索第3~275个收集点，它们的编号分别为。得到一条近似最短路径，输出路线顺序。经计算，所有收集点的垃圾总量小于每辆垃圾车每天的负载总量；每辆垃圾车每天可将275个收集点全部遍历。因此先假设不考虑车库工作区间，用一辆车按已求得路线收集所有垃圾，并在负载量达到最大时前往中转站，用MATLAB求出近似最短总路程S=464.8013mile，进而求得总时间T=19.3353h。从结果可知，至少需要三辆垃圾收运车才能在车库的工作区间内将垃圾全部运往中转站。[关键词]灰色GM(1,1)模型灰色关联度Manhattan距离TSP...1问题重述随

5、着人类生产和生活的不断发展，由此而产生的垃圾对生态环境及人类生存带来极大的威胁，成为重要的社会问题。城市生活垃圾的年增长速度达8-10%，严重污染环境。城市垃圾管理包括计划、组织、行政、金融、法律和工程等多方面，并涉及到城市生活垃圾收集、运输和处置。而中国目前处置水平低，管理办法不多，更是急待解决的问题。在这方面，世界许多国家在谋求解决城市生活垃圾过程中，产生出许多好的办法，并在此过程中总结了经验和教训。一般认为，城市生活垃圾的影响因素包括地理位置、人口、经济发展水平（生产总值）、居民收入以及消费水平、居民家庭能源结构等等。城市生活垃圾产量是垃圾管理系统的关键参数，因此对未来某段时间

6、内垃圾产量的准确预测是相关垃圾管理的部门做出管理规划的前提。另外，城市垃圾自其产生到最终被送到处置场处理，需要环卫部门对其进行收集与运输，这一过程称为城市垃圾的收运。收运过程可简述如下：每天垃圾车从车库出发，经过收集点收集垃圾，当垃圾负载达到最大装载量时，垃圾车运往中转站，在中转站卸下所有收运的垃圾，然后再出站收集垃圾，如此反复，直到所有收集点的垃圾都被收集完，垃圾车返回车库。（以上收运过程均在各点的工作区间之内完成。）通过查阅相关文献，搜集垃圾产量数据，建立城市生活垃圾产量中短期预测模型，并且分析模型的准确性和实用性。已知：车库、收集点与中转站的坐标；各收集点每天的垃圾产量；每辆垃

7、圾收运车的最大载荷；垃圾收集点、车库、中转站的工作区间。在上述条件下，安排垃圾收运车的收运路线，使在垃圾收运车的行车里程尽可能的少，或者垃圾收运时间尽可能短。给出规划以上垃圾收运路线的数学模型，并设计出有效的算法，针对附录一中给出的数据，求解模型。并且对模型的适用性、算法的稳定性和鲁棒性做出分析。2问题分析近几年来，环境保护部门对城市生活垃圾年产量预测作了不少的尝试。但由于垃圾产量与诸多因素有关如气候的变化，影响城市生活垃圾年产量的因素也很多，其中有些可以