基于SEM模型的生活垃圾分类及垃圾桶配备方案的研究

郑思晗 杨徐昕 吴成碧

摘 要 本文通过调查研究和数据分析，运用问卷调查法、对比实验法、典型调查法，基于SEM模型和层次分析法，有效地配备垃圾桶。通过方案的确定与选择，最终确定了最佳方案：在家中增设2个垃圾桶，楼道垃圾桶离楼梯口的距离应在3～10米，且应该将不同种类的分类垃圾桶摆放在同一个地点，便于住户在出门时可同时完成扔垃圾和处理垃圾，从而激励人们对于垃圾分类行为的主动性，有助于分类意识的养成，从而合理有效地回收生活垃圾，保护自然资源和生态环境。

关键词 生活垃圾分类 垃圾桶配备 SEM模型 层次分析法 实验法

中图分类号：X705 文献标识码：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 研究设计

本方案以湖南第一师范学院教师周转房小区内居民为研究对象分三轮实验，三轮实验两两形成对比。在第三轮使用控制变量法以解决前两轮实验出现的问题。

1.1.2 對比试验方案

（1）第一轮实验实施。第一轮实验采用问卷调查法，对未进行垃圾分类的小区内居民发放问卷，调查居民的垃圾分类的意识习惯。实施情况反馈：发放问卷35份，回收35份。利用EXCEL进行数据报表化。

（2）第二轮实验实施。完善策略：添置分类垃圾桶，在楼道贴海报、发宣传单，鼓励居民进行垃圾分类。

流程：第二轮实验采用实验法，进行实地实验。通过成本分析，在小区六个单元设立4个垃圾分类点，置于楼栋两端，每天进行垃圾的称量及成分分析。二轮研究后，对住户进行走访，确定试验方法的改进。

实施情况反馈：实验结果基本情况较好，但没有达到理想分类状况，即垃圾成分不稳定（注：测量数据为7天，只取数据比较合理的情况下的四天，即排除偏差太大的天数）。

（3）第三轮实验实施。完善策略：控制变量，通过变化的量来观察效果，得出理想的分类效果。

流程：第三轮实验采用控制变量法，只选取一个单元的住户作为研究对象，对这个单元中的8户人家每一家配备2个垃圾桶，方便住户将垃圾分为4类，其他单元不变。

1.1.4 研究结果与分析

（1）三轮实验实施情况分析。分类意识养成天数比较：通过分析后两轮实验，分类意识养成与分类设施放置是否完善和设施放置天数有较大的关系。随着方案实施天数增加，垃圾成分会趋于稳定，且分类意识逐渐养成一般在3天以后。

1.2 方案二

1.2.1 研究背景及方法选择

为响应国家推出的环保政策，长沙市2016年在城区内的几个地点进行了垃圾分类试点，包括了天心区馨园小区、咸嘉湖街道两处。为了掌握长沙市垃圾分类试点的进展情况，并且将其作为方案二，故选择以上两处地点进行走访调查。本方案采用典型调查法的社会调查方法，根据长沙试点的实施时间，最终确定在试点施行后3个月进行走访调查。

1.2.2 结果与分析

居民对于垃圾分类表示支持，家中有足够数量的垃圾桶可供分类，但是对于楼道垃圾桶里楼梯口的距离表示不满，虽然物业节省了垃圾桶开支，但是不符合居民扔垃圾的习惯。

1.3 方案三

方案三的目的是将当下社会普遍性虚设的分类垃圾桶（注：只分为可回收与不可回收两类，对居民养成分类习惯无帮助）的典型案例作为研究对象，通过问卷调查法掌握的真实资料所产生的最普通的“社会垃圾分类方案”与有效方案进行基于SEM模型下的层次分析选择，进一步确定三种方案的可行度，从而找出最优垃圾桶配备方案。

2 基于SEM模型的垃圾桶配备方案选择的综合评价排序

2.1 求解步骤

（1）建立出符合此次研究的层次分析模型的一般形式，将决策问题分解成4个层次，依次为目标层、准则层、子准则层和方案层，通过以下步骤确立各个层次之间的权值，如图1。

（2）利用多方调查结果，结合Saaty的实验研究，采用1～9的标度法是一种将思维判断数量化的方法、是在较简单的尺度中最好的尺度，标度的含义：“1”表示两个元素相比具有同样的重要性（一般），“3”表示两个元素相比，一个元素比一个元素稍微重要（较好/较差），“5”表示两个元素相比，一个元素比另一个元素明显重要（好/差），“7”表示两个元素相比，一个元素比另一个元素强烈重要（很好/很差），“9”表示两个元素相比，一个元素比另一个元素极端重要（极好/极差）。

（3）通过以上标度和图1确立层次变量之间关系，方案层P对于准则层C的标度如下：方案P1对应C1～C8的标度为：很强、好、一般、好、一般、很强、一般、较强，方案P2对应C1～C8的标度为：一般、好、一般、一般、差、强、差、好，方案P3对应C1～C8的标度为：一般、差、差、一般、一般、差、好、差。

（4）赋值求解。

①准则层B对于目标层A的判断矩阵：所求的一致性比率CR小于某个足够小的数（=0.1），就可以近似说明该成对比较阵A是一致阵。若检验不通过，则重新对之前的成对比较阵A进行修正。

具体一致性检验步骤：

a.求取一致性指标CI（其中是特征值） ： CI=0时，成对比较阵为一致阵；CI越大，成对比较阵的不一致程度越严重。

b.随机一致性指标RI（表1）

c.一致性比率CR：

随机一致性指标对于n=1和n=2对应的RI为0，无法进行一致性检验，故根据要求，综合之前调查和专家学者意见，得出经济效益和社会效益对于最佳的垃圾桶配备方案所占权重是一样，即分别为0.5，0.5。

②子准则层C对于准则层B的判断矩阵（以B1为例）（表2）

③方案层P对于子准则层C的判断矩阵（以C1为例）（表3）

2.2 求解结果

综上述得知，利用MATLAB软件计算出基于SEM模型的垃圾桶配备最佳方案，P层次总排序结果为：P1：1.20497681、P2：0.55250141、P3：0.24231909。

2.3 结论

依据表格的计算结果和各个判断矩阵可知各层一致性检验比例CR都小于0.1，可以认为：各个层次之间的成对比较阵为可以接受的，得到的结果是符合实际结果的。总的排序结果为P1方案是最佳的基于SEM模型的垃圾桶配备方案，说明之前所研究的是准确的。

3 研究结果与分析

3.1 研究结果

通过方案的确定与方案选择，最终确定了生活垃圾分类垃圾桶最佳配备方案：在住户家中增设2个垃圾桶，且楼道垃圾桶离楼梯口距离应在三到十米，不宜太过分散，将不同种分类垃圾桶摆放在同一个地点以便于住户在出门时可以把“扔垃圾”和“处理垃圾”两件事同时完成。

3.2 结果分析

基于SEM模型的计算使用的是MATLAB7.0版，版本问题故求得的结果会有一定的偏差，但在以上的分析中已避免了较大的误差，确定的最佳配备方案还可进一步用更新颖、有效的方法进行验证。

4 方案推广

此方案涉及到的因素范围较小，故适用于一般的家庭住户和小区，对于商铺等更大范围的分类垃圾桶配备的方案还需在以下方面进一步研究：

（1）方案数确定：对于商铺及更大范围的垃圾产生者而言，如何做到自觉分类是在源头上垃圾分类的关键，从而方案的确定范围也就更大，方案数更多，进而使用的方案验证方法也更多。

（2）方案选择：在方案的选择上，在面向更多的方案时，就需要运用大数据分析原理，在准则层和子准则层和方案层中利用各种不同的变量来进行约束和优化，从而达到选取最优方案的目的。

参考文献

[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] 徐荣雷，董振华，李兴超，顾国荣.常见对比试验数据一致性评价方法[J].实验室科学，2016（2）：7-9.

[3] 姜启源.数学模型[M].北京：高等教育出版社，2011.1.

[4] 王巍，趙铁军，辛国栋，徐冰.基于层次分析模型的产品多属性综合排序[J].通信学报，2016（5）：88-94.

[5] 陈学中，李光红，王利.投资项目选择的层次分析模型[J].山东建材学院学报，2000（2）：152-155.