基于灰色理論的露天煤礦生態恢復投資預測＊

周懷峰才慶祥李 遠周 游

(1.徐州市國土資源局,江蘇省徐州市,221008; 2.中國礦業大學,江蘇省徐州市,221008)

★節能與環保 ★

基于灰色理論的露天煤礦生態恢復投資預測＊

周懷峰1,2才慶祥2李 遠2周 游2

(1.徐州市國土資源局,江蘇省徐州市,221008; 2.中國礦業大學,江蘇省徐州市,221008)

在生態恢復過程中各種因素的不確定性影響了生態恢復的進程與企業的利益。本文以灰色理論為基礎,以平朔安太堡露天煤礦為例,對無序、雜亂的因素進行數據生成,并建立模型,得到了可靠的預測結果,為露天煤礦生態恢復投資預測提供了一種新的方法。

露天煤礦 灰色理論 生態恢復 GM(1,1)模型 投資預測

AbstractIn the course of ecological rehabilitation,uncertainties in various factors affect the process of the ecological rehabilitation proper and the interests of coal mine companies involved.In this paper, grey theory is used as a basis and the real case of Antaibu opencast coalmine in Pingshuo,Shanxi province as an example.In doing so,the orderless and random factors are given their respective expressive data and put into appropriate model established,from where reliable forecast results are obtained.This provides a new method for forecast of investment in opencast coal mine ecological rehabilitation.

Key wordsopencast coal mine,grey theory,ecological rehabilitation,GM(1,1)model, forecast

生態系統恢復強調系統內部的協調共生、持續生存,以及它們之間形成相對穩定的關系。生態系統恢復工程是一項綜合性很強的工作,它具有效益較低、見效慢且易產生變化的特點。在進行生態恢復的過程中投資大,并且經常由于恢復過程中出現的不可預料因素進一步影響了整個生態投資的成本,造成其控制與預測不易掌控。因此,灰色系統理論作為一門能有效解決數據規律性不強的理論被引入到了對露天煤礦生態恢復預測的過程之中。

1 露天煤礦生態恢復與重建的重點

(1)挖損壓占問題。挖損壓占問題是露天煤礦開采過程中對環境損害最大的問題。我們應對剝離的巖土、生活垃圾、廢棄物及煤矸石等進行有計劃的堆放,盡量減少其對環境造成的破壞。對剝離巖土的排放原則是做到盡量少的外排、盡可能多的內排。做好表土分層覆蓋工作,并種植速生耐旱、耐貧瘠的植物以達到涵養水分、保持水土、增加肥力的目的。植被恢復以草、灌、喬復合型植被結構進行,根據不同地形種植不同特征的植物。

(2)水土保持問題。水土保持的重點是排土場,對排土場的整治采用工程措施和生物措施相結合的原則。通過修筑防護堤、排水溝、護坡等工程,與種草種樹有機結合起來,形成對水土的綜合保護與治理。

(3)荒漠化問題。露天開采過程中對地表破壞十分嚴重,容易造成沙化,所以,必須在開采的過程中就對荒棄部分進行生態恢復,避免造成沙漠化和使沙漠化進一步擴大。

(4)綠化問題。工業場地內四周空地用適宜當地生長條件的速生喬木和灌木建成窄綠化帶,道路兩側種植行道林,行政福利建筑物周圍和零星空地設置花壇、草坪、觀賞樹木等進行綠化,工業場地綠化系數不低于30%。

2 生態恢復投資預測方法

目前比較常用的投資費用預測方法有線性回歸方法、非線性回歸方法和經濟序列法。線性和非線性回歸方法建模簡單,易于掌握的特點使其在工程建模過程中得到了廣泛使用,但是這兩種預測方法都對原始數據的分布有較高要求,且預測的精度有限。經濟序列法雖然能夠取得較高的預測精度,但是在預測時需要大量的數據,且要求波動不大。這種方法具有計算過程復雜、計算量巨大的特點。在實際預測問題的處理過程中,無經驗、數據少的問題廣泛存在。

2.1 基于灰色理論的生態投資預測模型

近年來,針對這種少數據、不確定性的問題,人們開始引入灰色系統理論預測方法來研究解決這類問題。根據灰色預測的基本理論與方法,本文提出了利用灰色預測模型建立礦區生態重建投資預測模型的幾個主要步驟。

(1)獲取礦區生態重建投資價格的歷史數據。灰色系統理論認為歷史數據是過去各種確知的和不確知的信息的綜合反映,灰色數據即是各種經濟變動規律對投資價格的綜合影響的一種復雜反映,投資價格完全可以用歷史數據作為灰色信息的反映來進行分析、研究確定其變動規律,從而預測出其未來的走勢。

(2)對數據的處理給出原始的數據序列,此數據序列必須為非負序列 x(0),記為:

對原始數據序列進行一次累加生成新的數據序列:

(3)建立GM(1,1)模型,建立一階白化非線性微分方程:

用最小二乘法估計可以得到GM(1,1)模型參數向量a和b。a和b分別表示 GM(1,1)模型的發展系數和灰作用量,則:

得到白化微分方程的解是累加生成數列預測的計算公式:

通過上式可以得到原始數據估值公式:

2.2 模型精度檢驗

對模型的預測精度檢驗,可用殘差大小檢驗法、關聯度檢驗法和后驗差檢驗法。本文采用后驗差檢驗法對模型的預測精度進行檢驗。

各時刻的殘差計算公式:

殘差平均值:

對歷史數據統計后,進行均值計算:

計算原始數據的標準差:

對殘差的標準差進行計算:

后驗差的比值:

表1 精度檢驗等級參照表

3 基于GM(1,1)模型的露天煤礦生態恢復投資預測

本文以平朔安太堡露天煤礦為例,來驗證模型的精度檢驗及其適用性。運用本模型,在確定了安太堡露天礦進行生態重建投資時第一年的投資值,按前面所描述理論,就可以規劃出安太堡露天礦將來每年的生態投資優化額,能為領導層決策提供依據,提高了生態恢復效率,同時取得了較高的經濟收益。

在露天煤礦的生態恢復投資的過程中,受到多種因素的影響,而這些因素相互之間也無確定關系,處于一種模糊的系統狀態。為了將這些復雜的因素對我們預測的影響降到最低,我們采用利用灰色系統理論建立的GM(1,1)模型進行分析,以驗證其對露天煤礦生態恢復投資過程中的預測。安太堡露天煤礦進行生態恢復投資的實際金額:2002年為5650萬元;2003年6100萬元;2004年6170萬元;2005年6600萬元;2006年6900萬元。

取2002—2006年5年的生態恢復投資金額為原始離散數據,可得:

由公式 (1)得累加生成新的數據列:

建立矩陣B和yN:

則安太堡露天礦生態恢復投資預測模型為:

通過上述分析,現對露天煤礦生態恢復投資預測分析見表2。

表2 安太堡露天煤礦生態恢復投資預測分析

由公式 (7)～ (12)可得:N=5.32,S1= 46.13138,x=6284,S2=430.84。

用后驗差檢驗可得:C=0.107<0.35,P= 0.91>0.80。

由以上結果可知,P>0.80,C<0.45,預測結果可以接受,其擬合精度為二級。安太堡露天煤礦2007年生態恢復重建費用為7296萬元,2008年費用為7582萬元,與預測費用的誤差在允許范圍內,符合標準,說明運用灰色系統理論的方法能準確的對露天煤礦生態恢復投資進行預測,解決了生態恢復預測影響因素多,難于預測的問題。

該模型在安太堡露天煤礦生態恢復投資的預測并不能十分準確地確定其各個階段的投資數據,如要更為準確地預測露天煤礦生態恢復投資,還要進一步探討與商議。

[1]才慶祥,馬從安,韓可琦等.露天煤礦生產與生態重建一體化系統模型 [J].中國礦業大學學報,2002(2)

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[4]鄧聚龍.灰色預測與決策 [M].武漢:華中理工大學出版社,1986

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[6]鄧聚龍.灰色系統基本方法 [M].武漢:華中理工大學出版社,1987

Grey theory based ecological rehabilitation investment in open-cast coal mines

Zhou Huaifeng1,2,Cai Qingxiang2,Li Yuan2,Zhou You2
(1.Xuzhou Municipal Bureau of Land and Resources,Xuzhou,Jiangsu province 221008,China; 2.China University of Mining and Technology,Xuzhou,Jiangsu province 221008,China)

TD997.2

A

周懷峰 (1971-),男,高級經濟師,現任徐州市國土資源局處長,從事資源開發規劃與設計的研究。

(責任編輯 張艷華)

國家十一五支撐項目 (2006BAB16B00)