2017年深圳杯数学建模C题决赛论文--吉林大学肖乐乐-杜春风-高智鹏

深圳市垃圾处理现状研究与预测队长：肖乐乐吉林大学通信工程学院队员：杜春风吉林大学材料科学与工程学院队员：高智鹏吉林大学材料科学与工程学院导师：王继利吉林大学机械科学与工程学院深圳市垃圾处理现状研究与预测摘要本文针对深圳市垃圾处理成本问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，结合定性和定量分析方法，以9项子成本衡量垃圾处理社会总成本，得到垃圾处理社会总成本的量化模型，并进行了定性分析评价。分析了处理深圳市垃圾的三种模式，预测了今后十年的总成本及诸模式下各项子成本比例的变化趋势。考虑远期成本效益，给出了垃圾分类的优选模式。针对问题一，采用多层次的多元线性回归模型定量计算垃圾处理社会总成本。首先建立社会总成本与3项子成本之间的关系，选取分别对3项子成本影响最大的3项次级子成本，分别建立每个子成本与其对应的3项次子成本的关系；最终得到 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 模式下的社会总成本和9项子成本的定量关系模型。同时为了定性分析年度社会总成本，建立了多层次模糊综合评价模型，采用专家模糊评分的方式确定3项一级指标权重。根据过去连续三年的9项子成本数据，利用熵值法求出相应的二级指标权重，并带入多层次模糊综合评价模型，给出评价结果。针对问题二，由于9项子成本与对应的垃圾重量密切相关，建立了基于垃圾重量的差分方程预测模型，同时参考附件一和相关文献分别建立了9项子成本的估算模型，预测出标准模式下未来十年9项子成本数据。深圳市三种垃圾处理模式下成本构成各不相同，都可以视为标准模式下9项子成本的特例。根据三种模式的处理方法，对相关数据进行修正，带入文中建立的多元线性回归模型，求出三种模式下未来十年的社会总成本值：555.6738、579.7025、608.2731、640.0237、663.1465、691.2699、723.0032、745.7802、773.1835、805.0176（亿元）。得到诸模式下各子成本比例的变化趋势：模式一：直接业务成本呈增长趋势，经济技术成本呈下降趋势，间接的当前和远期社会成本呈平稳趋势；模式二：直接业务成本呈平稳趋势，经济技术成本呈略微上升趋势，间接的当前和远期社会成本呈上升趋势；模式三：直接业务成本呈略微下降趋势，经济技术成本呈略微上升趋势，间接的当前和远期社会成本呈上升趋势。针对问题三，根据附件和深圳市垃圾数据，将深圳市11种垃圾具体成分指标按照R型聚类分析法优选出每类指标中典型的成分指标，再采取Q型聚类分析，最终将11种垃圾分为六大类：第一类：餐厨垃圾；第二类：纸、纺织、木竹、混合；第三类：砖瓦、玻璃、其他；第四类：金属类；第五类：灰土类；第六类：橡胶类。分别基于远期成本效益分析计算得到对应的净利润，依据利润高低排序，优先处理净利润最高的垃圾种类，最终获得深圳市垃圾分类优选模式，并计算出按此种分类模式的总成本：452.5137亿元。基于数字信号处理，将各类垃圾的十项检测指标的值归纳成波形，用检测波形的方法得到了检测深圳市垃圾分类和监控垃圾处理结果的模型。针对补充问题，由于专业分类和家庭分类的分类方法不同，根据各类垃圾的年产量和各自的处理方法，得到与9项子成本对应的重量，利用已经得到的多元线性回归模型计算两种分类方法的总成本：专业分类：466.1560亿元，家庭分类：469.2103亿元。本文的亮点是，先建立了包含深圳市三种模式下各子成本在内的标准模式模型，将三种模式视为标准模式下的特例，然后预测出未来十年的垃圾重量，计算得出未来十年各项成本数据。给出了总成本较低的分类模式，并得到了检测深圳市垃圾分类和监控垃圾处理结果的模型。关键字：回归分析模糊综合评价熵值法差分方程模型聚类分析数据波形检测目录第一章问题重述.......................................................................................................................1第二章问题分析.......................................................................................................................1第三章模型假设.......................................................................................................................2第四章符号 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 .......................................................................................................................2第五章模型建立.......................................................................................................................35.1问题一：深圳市城市垃圾处理社会总成本分析...............................................................35.1.1问题分析.................................................................................................................................35.1.2多元线性回归模型和多层次模糊综合评价的建立.............................................................35.2问题二：深圳市生活垃圾直接成本估算...........................................................................95.2.1预测模型建立.........................................................................................................................95.2.2三个模式的预测与计算.......................................................................................................125.3问题三：远期成本效益分析下的垃圾处理优选模式.....................................................165.3.1分析成本效益并得出优选模式...........................................................................................165.3.2分类模式的总成本...............................................................................................................195.3.3基于数字信号处理的检测垃圾分类模型...........................................................................205.4补充问题：家庭分类与专业分类模式下的社会总成本分析.........................................255.5深圳市垃圾处理建议.........................................................................................................27第六章模型评价.....................................................................................................................286.1模型优点............................................................................................................................286.2模型缺点............................................................................................................................28第七章参考文献.....................................................................................................................28第八章附录...........................................................................................................................301第一章问题重述国务院发布了《生活垃圾分类制度实施 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 》，这标志着中国垃圾分类制度建设开始了一个全新阶段。垃圾分类对推动社会经济绿色发展、提升城市管理和服务水平、优化人居环境有重要作用。科学地计算及动态地监测城市生活垃圾分类处理的全过程总成本是保证这一目标能够顺利实现的重要措施。科学计算垃圾处理总成本的能力，直接反映了城市管理、社会治理水平的高低。目前我国在这方面的欠缺较大，许多城市面临严重的垃圾处理问题。2017年3月22日中国人民大学国家发展与战略研究院公布的《北京市城市生活垃圾焚烧社会成本评估报告》，各方面对此意见不一，但对于生活垃圾处理社会总成本的分析估算，不可否认是一次有意义的探索实践。为了实现对城市生活垃圾分类处理总成本的分析估算，收集并参考有关资料，解决以下问题：1、建立深圳市城市垃圾处理社会总成本分析模型；2、基于你的模型，完善附件中提及的各个生活垃圾处理模式的直接成本估算方法，并分别估算各模式的当期社会总成本，预测未来十年的总成本数量、及各模式下各分项成本比例的变化趋势；3、基于你的模型，通过远期成本效益分析 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 生活垃圾分类制度建设的优选模式，并根据模型和分析结果给政府提出相应的决策建议。第二章问题分析本题主要基于现有的生活垃圾处理情况，分析垃圾处理社会成本估算当前成本与预测未来十年成本。社会垃圾处理成本主要包括直接的业务、经济技术成本以及间接的当下和远期社会成本。其中直接的业务包括用地成本、收运成本和焚烧成本；经济技术成本包括填埋场运营成本，填埋场建设成本，政府补贴成本；间接的当下和远期社会成本包括健康损失成本，餐厨垃圾处理成本，环保投资成本。问题的特点在于问题数据量大且分类复杂，可挖掘的指标值多。难点在于依据各项数据，建立评价指标。对于问题一，模型的建立要从定量与定性两部分入手。定量计算社会总成本可以采用多层次的多元线性回归模型。可以用直接的业务、经济技术成本、间接的当前和远期社会成本来代表社会总成本。再用几个参数去分别代表直接的业务、经济技术成本、间接的当前和远期社会成本。这样就使总成本与比较基础的参数联系起来。给社会总成本定性可以利用多层次模糊综合评价法，通过专家打分，熵值法计算权重，社会调查等方法可以对社会总成本得到一个正确的评价。针对问题二，因为九项子成本随着垃圾重量发生改变，建立差分方程模型，可以预测十年的垃圾重量，完善附件1中提及的深圳市生活垃圾处理诸模式的直接成本估算方法，垃圾重量带入估算公式，得到标准模式下十年的总成本。深圳市垃圾三种处理模式下因为成本各不相同，但都是九项子成本的特例，可以根据具体处理方式进行修正模型，带入多元线性回归模型，得到三种模式下十年的总成本值与各个子成本的数值，获得诸模式下各分项成本比例的变化趋势。2问题三中，深圳市垃圾分类模式依据聚类分析模型，先进行R型聚类分析得到指标关联性较大的一组，合并为一个指标，再采取Q型聚类分析，最终得出十一种垃圾分类情况，分别基于远期成本效益分析计算得到净利润，依据净利润高低，依次排序，获得深圳市垃圾分类优选模式，最后给出建议。第三章模型假设第四章符号说明符号说明T垃圾总吨数buT焚烧垃圾吨数bT掩埋垃圾吨数kT餐厨垃圾吨数a掩埋场占地面积l垃圾运输距离b单位面积土地价格DP直接业务成本EP经济技术成本envP环保投资成本BUP焚烧成本LP填埋场用地成本GP生活垃圾收运成本BP填埋场运营成本CP填埋场建设成本nIP政府补贴成本HP健康损失成本KP餐厨垃圾处理成本CUP当前和远期成本P社会总成本1、假设附录与参考文献给出的各项数据都是真实可靠的。2、假设深圳市三种垃圾处理模式下均有政府补贴成本和环保投资成本，且数值基本不变。3、假设填埋场所使用的地的地价在预测的几年之内基本不变。4、假设不考虑由于生产力提高，造成的各种垃圾处理成本的降低。3第五章模型建立5.1问题一：深圳市城市垃圾处理社会总成本分析5.1.1问题分析本问题要求建立深圳市城市垃圾处理社会总成本分析模型，考虑从定量和定性两个方面对其进行分析。首先对所给的数据的进行统计，得到前五年的垃圾吨数。接着对社会垃圾成本进行归纳与分析，得到社会垃圾处理三级成本模型。由各成本计算公式，计算出前五年的各项成本。之后可以建立多元线性回归模型，得到各个成本与总成本之间的关系，实现对社会总成本的定量分析。通过选取连续几年的数据利用熵值法对各项成本求取权重，并且通过多层次模糊综合评价法对所得到的模型进行定性分析，由此得到深圳市城市垃圾处理社会总成本分析模型。图1垃圾处理三级成本系统5.1.2多元线性回归模型和多层次模糊综合评价的建立本问题要求建立深圳市城市垃圾处理社会总成本分析模型，通过如下几个步骤建立多元线性回归模型：1）依据附件和参考文献中提供的数据，首先统计了各年的垃圾总重量，对垃圾处理各项成本进行归纳分析并且得到了如图一所示的垃圾处理三级成本模型。将垃圾处理社会总成本定为第零级成本，直接业务成本，经济技术成本以及当前和远期成本则为一级成本，垃圾焚烧成本、填埋场用地成本、和生活垃圾收运成本等则为二级成本，零级成本对应三个一级成本，每一项一级成本对应三项二级成本。接着由附件与参考文献得到垃圾处理各项成本与垃圾重量的公式，在得到的公式中所有的成本都只与垃圾的重量有4关，各类垃圾重量是方程当中的唯一变量。单位垃圾焚烧社会成本354.77元[2]，乘以总处理垃圾重量得到焚烧成本。得到的垃圾焚烧成本与焚烧垃圾吨数关系为：=354.77BUbuPT（5.1.1）填埋场内的垃圾堆填密度一般为0.8吨/立方米，平均填埋高度按20米[2]，质量与体积和密度的的公式可以得到填埋场用地面积。0.820bTa（5.1.2）b为2011年深圳市基准地价为标准，由国家统计局资料得到2401元/平方米，填埋场用地费用为填埋面积乘以单位面积地价。LPab（5.1.3）深圳市生活垃圾目前的基本收运成本大约为60元/吨（10公里以内）20公里以外的增量收运成本为1.5元/吨公里。因此，收运成本与运距相关[1]。卫生填埋场的收运成本与垃圾运输距离和垃圾总重量之间的关系，它们是分段函数的关系，通过各个垃圾处理厂年处理垃圾占总垃圾总量的比例，并计算得出各年的垃圾收运成本。卫生填埋场的运行成本可按60元/吨垃圾估算[1],总的成本等于处理重量与单位重量处理价格的乘积。60BbPT（5.1.5）新建填埋场需投资约25.0亿元。按使用年限16年计，平均每年约需1.56亿元[1]。1.56cP亿/年（5.1.6）深圳市对于每千户人口垃圾补贴十万元[3],假设每户人口数目为四人，表1中由国家统计局的人口数据得到深圳市人口数目，由此可以得到每年深圳市的垃圾补贴总金额。设每年垃圾总重量与补贴金额成一元线性关系：y+bax，由MATLAB一元线性拟合可得到其图2所示的图像并得到补贴金额与垃圾总重量之间的函数关系：0.00270.6592InPT（5.1.7）60GbPT（010l）(50)GbPlT（1020l）（5.1.4）(401.5)GbPlT（20l）5图2垃圾重量与补贴金额拟合图像表1深圳市人口数据年份20102011201220132014年末总人口（万人）259.87267.9287.62332.21254.99得到每吨生活垃圾焚烧会造成763.99元健康损失[2],由此可以计算健康损失成本。763.99HbuPT（5.1.8）每吨餐厨垃圾的处理费用为298.975元[4]，因此可以餐厨垃圾处理成本与餐厨垃圾重量关系。298.975KkPT（5.1.9）通过2000年到2010年环保投资成本数据[5]，使用MATLAB对环保投资金额与垃圾重量进行一元线性回归方程拟合得到环保投资金额与垃圾总重量之间的关系。表2深圳市2000-2010年环保投资金额年份20002001200220032004环保投资/亿元30.6842.8647.4461.8779.50200520062007200820092010115.70156.60193.50218.58237.84272.96图3深圳市环保投资与年数的关系图4深圳市环保投资与垃圾重量关系环保投资金额与投资的年数所成的图像如图3所示，它们之间的关系为：25.863.18(0,1,2,3)envPxx（5.1.10）6式中：x表示环保投资持续的年数。由环保投资的金额与每年的垃圾总重量进行一元线性拟合得到环保投资金额与垃圾吨数之间的关系：1.374378.4envPT（5.1.11）2)由附件4-9的各项数据，通过公式5.1.1-5.1.11计算的得到表3中的2010年到2014年的各项成本的数据。利用MATLAB软件编写程序以此建立相应的多元线性回归方程，可设多元线性回归方程为：0112233y+xxx，可以解得总成本P与直接业务成本DP，经济技术成本EP以及当前和远期成本CUP之间的参数0、1、2、3的值分别为：0=64.5572、1=9.3926、2=22.4247、3=0.2605。由此可以得到P与DP、EP、CUP之间的关系为：64.5571+9.3926+22.4247+0.2605DECUPPPP(5.1.12)表32010年到2014年的各项成本以及垃圾重量数据类比于上文的多元线性回归方程求解过程，同样可以求解得到直接业务成本DP，经济技术成本EP以及当前和远期成本CUP与其各自组成成本之间的多元线性回归方程。直接业务成本DP与焚烧成本BUP、填埋场用地成本LP和生活垃圾收运成本GP之间的关系为：44.0080.74860.080822.2524DBULGPPPP(5.1.13)经济技术成本EP与填埋场运营成本BP、填埋场建设成本CP和政府补贴成本nIP之间的关系为:3.55700.54084.17012.5520EBCinPPPP(5.1.14)当前和远期成本CUP与健康损失成本HP、餐厨垃圾处理成本KP和环保投资成本envP20102011201220132014直接的业务：14.7815.5619.8720.6720.781.垃圾焚烧成本（亿）6.80136.32066.2839.05879.40712.填埋场用地成本（亿）3.86863.56634.19483.28833.52053.生活垃圾收运成本（亿）2.89142.9273.07353.16923.2874经济技术成本：（亿）5.455.675.895.776.2341.卫生填埋厂处理成本(亿)1.5431.67741.9731.54691.65592.卫生填埋厂建设成本（亿）1.561.571.581.591.63.政府补贴成本（亿）0.650.670.720.780.83间接的当前和远期社会成本:(亿）357.69370.87406.67434.45451.231.健康损失成本（亿）14.64613.61113.5319.50820.2582.餐厨垃圾处理成本（亿）6.68548.27296.86578.48348.94353.环保投资成本（亿）272.96287.64313.5339.36365.22社会总成本（亿）407.42447.76487.52505.63512.56总垃圾重量（万吨）475.96481.82505.93521.69541.14焚烧垃圾重量（万吨）191.71178.16177.1255.34265.16掩埋垃圾重量（万吨）257.13279.57328.84257.78275.98餐厨垃圾（万吨）223.61276.71229.64283.75299.147之间的关系为：e76.28110.00343.73431.1315CUHknvPPPP（5.1.15）把式5.1.13至式5.1.15代入可以得5.1.12可以得出总成本的最终计算公式：4408.687.030.76209.0112.1393.5157.238.86100.970.295.1.16BULGBCInHKENVPPPPPPPPPP（）因此通过多元线性回归方程，建立多元线性回归模型，得到总的社会成本与九个二级成本之间的定量关系。3)为了建立垃圾处理社会总成本的多层次模糊综合评价，需要充分考虑各项成本对于垃圾处理社会总成本的影响，设计合理分析评价方案。因此建立垃圾处理各项成本与垃圾处理社会总成本之间的评价指标，以评价指标为目标函数，建立对垃圾处理社会总成本的多层次模糊综合评价模型。评价指标分为一级和二级评价指标，它们分别对应为三级成本系统中的一级与二级成本。一级指标数量只有三个，各种关系可根据专家赋值得到各项一级指标的值，而二级指标数量较多，关系复杂可以由熵值法计算权重的方式来得到其各项指标权重值。熵值法是一种客观赋权法，其根据各项指标观测值所提供的信息的大小来确定指标权重。若是选取的年份数据过少会造成熵值法求得的权重不具有说服力，不能够准确表征各项二级成本对于总成本的影响，若是选取年份过多，会造成熵值不能够表示各项影响的变化情况。因此选取连续三年的各项成本数据作为建立熵值法的数据来源，以此建立多层次模糊综合评价模型。熵值法的基本原理为：假设有f个待评方案，g项待评价指标，形成原始指标矩阵。hijfgH（）（5.1.17）对于其中的某项指标ih，与指标值ijh的差距越大，则该指标在综合评价中所起的作用越大；如果某项指标的指标值全部相等，则该指标在综合评价中不起作用。在信息论中，熵是对不确定性的一种度量。信息量越大，不确定性就越小，熵也就越小；信息量越小，不确定性就越大，熵也越大。根据熵的特性，可以通过计算熵值来判断一个方案的随机性及无序程度，也可以利用熵值来判断某个指标的离散程度，指标的离散程度越大，该指标对综合评价的影响越大。因此，可根据各项指标的变异程度，利用信息熵这个工具，计算出各个指标的权重，为多层次模糊综合评价提供依据。计算基本公式如下：①数据矩阵111212121211ggfffghhhhhhHhhh（5.1.18）其中ijh第i个方案中的第j个指标的数值。②数据的非负数化处理由于熵值法计算采用的是各个方案某一指标占同一指标总和的比值，因此不存在量纲的影响，不需要进行标准化处理，若数据中有负数，就需要虽数据进行非负化处理。此外，为了避免求熵值是对数的无意义，需要对数据平移。对于越大越好的指标：8minmaxminiijhhhhh（5.1.19）对于越小越好的指标：maxmaxminjijhhhhh（5.1.20）为了方便起见，仍记非负化后的数据为ijh。③计算第3项指标下第i个方案占该指标的比重1(1,2,3)ijijgijihHjfh（5.1.21）由此可以建立数据的比重矩阵:fgijHh（5.1.22）④计算第j项指标的信息熵1lnfgijijicEhh（5.1.23）式中E为常数。1lnEf（5.1.24）⑤计算第g项指标的差异系数。对于第g项指标，指标值ijh的差异越大，对评价方案作用越大，熵值就越小。ggllc，则gl指标越大越重要。⑥求权重1gjgjgaKl[6]1,2,jg（5.1.25）3）根据相关数据调查可知，垃圾处理社会总成本的一级成本以及各一级成本包括的二级成本的指标数据如表4所示表4各项指标数据一级指标二级指标评价高成本中等成本低成本直接的业务成本垃圾焚烧成本0.60.30.1填埋场用地成本0.50.30.2生活垃圾收运成本0.30.40.3经济技术成本卫生填埋厂处理成本0.30.50.2卫生填埋厂建设成本0.60.20.2政府补贴成本0.20.20.6间接的当前和远期社会成本健康损失成本0.20.30.5餐厨垃圾处理成本0.30.30.4环保投资成本0.70.20.19根据专家设定指标权重，一级指标权重为：0.3,0.5,0.2D。二级指标权重为：112324563789,,,,,,DKKKDKKKDKKK（5.1.26）对各个子因素集进行一级模糊综合评判得到，1K至9K的值由公式（5.1.25）求得。1111222233330.60.30.10.50.30.20.30.40.30.30.50.20.60.20.2..0.20.20.60.20.30.50.30.30.40.70.MDRRMDRRMDRR（5127）20.11[6]23MRMMKRM设，则。由此建立垃圾处理社会总成本的多层次模糊综合评价，考虑了各项成本对于垃圾处理社会总成本的影响，并且提供定性且定量的对成本进行估计的方法。5.2问题二：深圳市生活垃圾直接成本估算问题要求根据附件一完善深圳市生活垃圾处理各模式的直接成本估算方法，并估算各模式的当期社会总成本以及与预测未来十年的总成本、及各模式下各分项成本比例的变化趋势，这是一个预测与评价相结合的问题。这个问题需要在问题一中所建立的模型的基础上结合材料提供的处理模式对社会总成本进行计算，并且建立相应的预测模型，预测未来十年的社会总成本，得出各二级成本的比例变化趋势。在问题一中建立的多元线性回归模型得到了垃圾处理社会总成本与垃圾重量之间的关系，为了实现对各模式下的成本估算与预测，需要将其转化为对各模式下各种处理方式的垃圾重量进行估算与预测，进而通过在问题一中建立的成本计算公式计算出成本。在这个过程中需要充分考虑处理模式不同而导致的各种处理方法的垃圾重量的变化，并且通过差分方程实现对垃圾重量变化的有效的预测。5.2.1预测模型建立①垃圾重量预测利用二阶差分方程对2017—2027年的垃圾重量进行预测，得到垃圾重量的预测值之后可以通过成本计算公式得到成本的预测值，从而实现对总成本的预测。以tT表示第10t年的各种处理方式的垃圾重量，建立形式如下的差分方程：11223tttTdTdTd(5.2.1)式5.2.1中的123ddd，，为常数。用最小二乘法求一组总体吻合度较好的数据。以建立二阶差分方程方程，选取123ddd，，，使得对于已知观测数据tT(1,2,3,4,5t),使23112233ttttTdTdTd达到最小。通过表5当中的数据，利用MATLAB编写程序得到吻合程度最好的各种处理方式的垃圾重量的计算参数，从而得到各项垃圾重量的变化公式。表5各年份垃圾重量将表五中的附件中的已知数据代入，根据最小二乘法求数据吻合情况最好的差分方程的参数，得到总垃圾重量的差分方程为：1t20.55400.451129.2988ttTTT(5.2.2)其中tT表示某一年的垃圾总重量，1tT表示1t年的垃圾总重量，2tT表示2t年的垃圾总重量。焚烧垃圾重量的差分方程为：but(1)(2)0.04720.577791276.4butbutTTT(5.2.3)其中butT表示某一年的焚烧垃圾总重量。掩埋垃圾重量的差分方程为：t(1)(2)0.9721.0325866.0693bbtbtTTT(5.2.4)其中tbT表示某一年的掩埋垃圾重量。餐厨垃圾重量的差分方程为：(1)(2)=5.15.62427.7ktktktTTT(5.2.5)其中ktT表示餐厨垃圾的重量[6]。通过差分方程来实现对未来十年的各项垃圾重量的计算，计算结果如表6所示。表6未来十年垃圾预测值年份20152016201720182019总垃圾重量（万吨）558.8133577.2015595.1771613.2507631.1916焚烧垃圾重量（万吨）280.76303.17325.58347.99370.4掩埋垃圾重量（万吨）331.6589258.7475272.1289334.4032260.0563餐厨垃圾重量（万吨）309.96325.77341.58357.39373.2年份20202021202220232024总垃圾重量（万吨）649.1044666.9421684.7263702.4475720.1103焚烧垃圾重量（万吨）392.81415.22437.63460.04482.45掩埋垃圾重量（万吨）268.0233337.0425261.7299263.6715339.5445餐厨垃圾重量（万吨）389.01404.82420.63436.44452.25②标准情况下垃圾处理成本评价将问题一中提出的各种成本都进行考虑的多级成本模型定义为标准模式下垃圾处理情况。将在上文中通过差分方程预测出的十年的各类垃圾的重量，代入问题一中的定年份20102011201220132014总垃圾重量（万吨）475.96481.82505.93521.69541.14焚烧垃圾重量（万吨）191.71178.16177.1255.34265.16掩埋垃圾重量（万吨）257.13279.57328.84257.78275.98餐厨垃圾重量（万吨）223.61276.71229.64283.75299.1411量成本计算模型中计算出各年的成本数据，计算结果如表7所示。通过表7当中的各年的成本数据使用问题一当中提出的熵值计算方法来计算每年的熵值每选取三年的成本数据来计算一年的熵值。以计算15年的熵值计算方法为例。使用13、14以及15年的成本数据，将其共同代入到5.1.18公式到5.1.25公式当中，计算出的熵值，得到的熵值如表8所示。接着使用问题一中建立的模糊综合评价模型，将表8当中的熵值代入，计算出的结果与问题一当中的评价指标进行对比，实现对未来成本的有效的评价。评价的结果如表9所示。表7标准模式下2015-2024年成本预测2015201620172018直接的业务：23.675625.654727.473329.24581.垃圾焚烧成本9.960510.755511.550612.34562.土地机会成本4.97693.88284.08365.01813.生活垃圾收运成本3.39483.50653.61573.7255经济技术成本：6.40126.33306.54196.91021.卫生填埋厂处理成本1.98991.55241.63272.00642.卫生填埋厂建设成本1.611.621.631.643.政府补贴成本0.84950.89920.94770.9965间接的当前和远期社会成本：480.5982507.3526533.4670559.73341.健康损失成本21.449723.161824.873926.58612.餐厨垃圾处理成本9.26709.739710.212410.68503.环保投资成本387.7330412.9432437.5878462.3667社会总成本555.6738579.7025608.2731640.023720192020202120222023202431.166132.982834.715336.615638.413740.114213.140713.935714.730715.525816.320817.11583.90244.02205.05773.92763.95675.09523.83443.94334.05174.15974.26734.37466.83447.02537.41397.33387.50387.91341.56041.60812.02221.57041.58202.03721.651.661.671.681.691.71.04501.09341.14151.18951.23741.2851585.7939611.8108637.7112663.5287689.2484714.877528.298230.010331.722433.434535.146536.858611.157711.630412.103112.575713.048413.5211486.9636511.5221535.9776560.3597584.6555608.8712663.1465691.2699723.0032745.7802773.1835805.0176125.2.2三个模式的预测与计算①模式一从附件一深圳市生活垃圾处理工作志愿者调研笔记当中可以得知，模式一的特点是以焚烧为主，原采用填埋方式处理的垃圾全部改用焚烧方式处理。将原填埋垃圾全部改用焚烧处理之后，与填埋垃圾有关的各项处理费用大部分可以忽略，但仍有占原来10%～15%的原填埋量的炉渣与飞灰需要处理掩埋处理。在模式一当中没有涉及到对周围居民的健康补贴成本HP，将其定为零，由于其没有对垃圾进行分类处理，因此不必表8各年各项的权重权重20152016201720182019直接的业务：1.垃圾焚烧成本0.04100.11760.22480.19070.17512.土地机会成本0.93780.85540.73430.77220.78843.生活垃圾收运成本0.02110.02690.04080.03690.0364经济技术成本：1.卫生填埋厂处理成本0.89890.90700.85520.87760.88532.卫生填埋厂建设成本0.00200.00200.00180.00170.00173.政府补贴成本0.09900.09080.14280.12060.1128间接的当前和远期社会成本：1.健康损失成本0.26420.44720.47650.47060.46312.餐厨垃圾处理成本0.2260430.18140.20530.21270.21843.环保投资成本0.5097670.37130.31810.31660.318420202021202220232024202520260.1515770.1299750.12120.10470.09100.08590.07410.8150350.8397510.84910.86830.88460.89010.90440.0333880.0302750.02960.02680.02430.02380.02130.9002210.9137630.91850.92900.93790.94070.94850.0016790.0015760.00160.00150.00140.00140.00130.09810.0846610.07980.06940.06050.05770.05000.4574690.451960.44720.44280.43890.43530.43210.2242150.2293020.23410.23850.24260.24650.25010.3183160.3187390.31860.31860.31830.31800.3177表9评价结果高成本中等成本低成本评价结果20150.39080.37530.2339高成本20160.37840.37940.2421中等成本20170.37330.37320.2535高成本20180.37370.37640.2499中等成本20190.37390.37750.2486中等成本20200.37420.37970.2461中等成本20210.37450.38160.2439中等成本20220.37470.38230.2431中等成本20230.37490.38380.2413中等成本20240.37510.38510.2398中等成本20250.37520.38550.2393中等成本20260.37540.38660.238中等成本13考虑额外的餐厨垃圾的处理费用。将本用于填埋处理的垃圾用焚烧处理之后，焚烧处理的垃圾重量将等于原用于焚烧和掩埋的垃圾总重量。需要使用问题一中建立的多元线性回归模型计算总垃圾处理社会总成本，考虑到掩埋飞灰炉渣，以及飞灰炉渣掩埋占地等费用，其较低成本与模型中同样较低的掩埋场建设成本CP和掩埋垃圾处理成本BP之和近似相当，而把与掩埋垃圾相关的较高的填埋场用地成本LP当作为零处理。因此BUP大幅增加，填埋场用地成本LP、餐厨垃圾处理成本KP和健康损失成本HP为零，而GP、BP、CP、nIP和envP则变化幅度不大或者上升与下降程度基本相当。使用上文预测出的十年垃圾变化情况，通过计算得到的未来十年生活垃圾处理各项成本数据如表10所示。可以使用问题一当中的模糊综合评价法，对模式一的成本进行评价。表10模式一未来十年垃圾处理成本预测2015201620172018直接的业务：15.269519.096520.576020.77021.垃圾焚烧成本21.726719.935121.204924.20922.土地机会成本00003.生活垃圾收运成本3.39473.50643.61573.7254经济技术成本：6.40126.33306.54196.91021.卫生填埋厂处理成本1.98991.55241.63272.00642.卫生填埋厂建设成本1.611.621.631.643.政府补贴成本0.84960.89920.94770.9965间接的当前和远期社会成本：515.2770543.8023571.6877599.72501.健康损失成本00002.餐厨垃圾处理成本00003.环保投资成本387.7330412.9432437.5878462.3667社会总成本485.7526527.6000553.4463570.833220192020202120222023202424.574826.189626.172829.981931.730831.508322.366623.444326.688024.811125.675129.16180000003.83443.94334.05174.15974.26734.37466.83437.02537.41397.33377.50387.91341.56031.60812.02221.57031.58202.03721.651.661.671.681.691.71.04501.09331.14151.18951.23741.2851627.5565655.3443683.0157710.6041738.0948765.4948000000000000486.9636511.5221535.9776560.3597584.6555608.8712612.1164638.8045654.5683695.7357723.1381737.3712②模式二附件一中的模式二的垃圾处理模式为源头分类收集+湿垃圾生物处理+干垃圾焚烧+中心城区干垃圾转运，这一模式的特点是在源头按干湿对垃圾进行分类，所以要对标准模型进行一系列修正。由于收集到的垃圾相应为干、湿两大类，湿垃圾的比例按40%考虑，干垃圾的比例按60%考虑，干的部分采用焚烧方式处理，湿的部分暂考虑采用厌氧发酵技术处理[1]。所以：0.6buTT（5.2.6）模式二的用地需求约为81至118公顷[1],所以取平均值为99.5公顷。所以九项二级成本中的填埋场用地成本为：1499.5240110000()lP元（5.2.7）由于模式二中填埋垃圾很少，可以不考虑填埋场建设成本，即：0cP（5.2.8）由于餐厨垃圾的处理成本已经计算到干湿垃圾的处理成本里了，所以：0kP（5.2.9）其余各项二级成本仍按公式5.1.1-5.1.16计算得到，根据已经得到的多元线性回归模型计算得到总成本'P。由于湿垃圾采用厌氧发酵的方式处理，且厌氧发酵处理项目的投资标准按50万元/吨日处理规模计[1]，所以厌氧发酵成本为：50100000.4yyPT（元）（5.2.10）由于模式二有源头分类收集，有附件[1]得源头分类收集成本为：10.6()flP亿元（5.2.11）所以总成本为'yyflPPPP。计算得到的未来十年生活垃圾处理各项成本数据如表11所示。可以使用问题一当中的模糊综合评价法实现对模式二成本的评价。表11模式二未来十年垃圾处理成本预测2015201620172018直接的业务：40.485040.876441.259041.64371.垃圾焚烧成本11.895012.286412.669113.05382.土地机会成本23.890023.890023.890023.89003.生活垃圾收运成本4.70004.70004.70004.7000经济技术成本：1.34131.38541.42861.47201.卫生填埋厂处理成本1.34121.38531.42841.47182.卫生填埋厂建设成本00003.政府补贴成本0.00020.00020.00020.0002间接的当前和远期社会成本：415.0251441.1334466.6559492.31751.健康损失成本25.615726.458627.282628.11102.餐厨垃圾处理成本00003.环保投资成本389.4095414.6749439.3733464.2065社会总成本612.7892617.9361622.9676628.026520192020202120222023202442.025642.406942.786643.165243.542443.918413.435713.817014.196714.575214.952415.328423.890023.890023.890023.890023.890023.89004.700004.70004.70004.70004.70004.70001.51501.55801.600801.64351.68611.72851.51491.55791.60071.64331.68591.72830000000.00020.00020.00020.00020.00020.0002517.7907543.2240568.5507593.8014618.9626644.041028.933429.754630.572231.387432.199833.0094000000488.8573513.4694537.9784562.4139586.7629611.0316633.0482638.0621643.0550648.0329652.9931657.9370③模式三附件一当中的模式三的处理模式为混合收集+末端分类+湿垃圾生物处理+干垃圾焚烧+中心城区干垃圾转运模式，模式三相当于是模式二在分类收集全面推广实现前的一种过渡模式，除了收集阶段仍然沿用现状的混合收集模式、混合收集到的原生垃圾在末端采用人工分选或高压压榨技术分离干、湿垃圾外，后续的分类处理模式与模式二完全15相同[1]。所以模式三可以在模式二的基础上加以修正。模式三中干湿两大类，分别各占总数的50%[1]，所以：0.5buTT（5.2.12）模式三的用地需求约为94至135公顷[1]，所以取平均值为114.5公顷。所以填埋场用地成本为：114.5240110000()lP元（5.2.13）与模式二相同，0cP，0kP。其余各项二级成本仍按公式5.1.1-5.1.16计算得到，根据已经得到的多元线性回归模型计算得到总成本'P。由于湿垃圾采用厌氧发酵的方式处理，且厌氧发酵处理项目的投资标准按200万元/吨日处理规模计，分类收集的成本已按照高压压榨预处理的方式纳入厌氧发酵的垃圾处理费支付标准考虑[1]，所以厌氧发酵成本为：200100000.4yyPT（元）（5.2.14）所以总成本为'yyPPP。计算得到的未来十年生活垃圾处理各项成本数据如表12所示。可以使用问题一当中的模糊综合评价法实现对模式三成本的评价。表12模式三未来十年垃圾处理成本预测2015201620172018直接的业务：42.10442.430142.74943.06961.垃圾焚烧成本9.912510.238710.557510.87812.土地机会成本27.491527.491527.491527.49153.生活垃圾收运成本4.74.74.74.7经济技术成本：1.67661.73181.78571.83991.卫生填埋厂处理成本1.67641.73161.78551.83982.卫生填埋厂建设成本00003.政府补贴成本0.00020.00020.00020.0002间接的当前和远期社会成本：410.7559436.7237462.1088487.63231.健康损失成本21.346422.048822.735523.42592.餐厨垃圾处理成本00003.环保投资成本389.4095414.6749439.3733464.2065社会总成本621.9304627.817633.5715639.357420192020202120222023202443.387843.705644.02244.337544.651844.965111.196411.514111.830612.14612.460412.773727.491527.491527.491527.491527.491527.49154.74.74.74.74.74.71.89371.94752.0012.05442.10752.16051.89361.94732.00082.05422.10732.16030000000.00020.00020.00020.00020.00020.0002512.9685538.2649563.4553588.5701613.596638.539424.111224.795525.476926.156226.833127.5079000000488.8573513.4694537.9784562.4139586.7629611.0316645.1008650.8353656.5456662.2389667.912673.5664④变化趋势预测通过对得出的各模式下的直接业务成本PD、经济技术成本PE和当前和远期成本PCU的数值，将其输入到MATLAB当中，运用MATLAB生成曲线图的方式得到各模式下各分项成本的变化趋势。得到的三种模式直接业务变化趋势如图4所示，经济技术成本变16化趋势如图5所示，间接的当前和远期社会成本变化趋势如图6所示图4直接的业务图5经济技术成本图6间接的当前