建筑廢棄物管理的系統動力學研究

鄒穎 彭盈

摘 要：隨著城市建設活動過程中產生的建筑廢棄物不斷增長，如何提高建筑廢棄物管理水平成為亟待解決的難題。本文在回顧系統動力學方法的理論研究的基礎上，從預測、政策分析、優化策略等方面回顧、評述了系統動力學在建筑廢棄物管理的應用研究概況，最后提出了進一步的研究方向。

關鍵詞：建筑廢棄物；系統動力學；廢棄物管理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.173

1 引言

伴隨著我國城市人口的不斷增長和城市化進程的日益加快，城市建設活動過程中產生的建筑廢棄物也在不斷增長。據統計，目前我國建筑廢棄物的排放量已達到城市固體廢棄物總量的40%，能耗占社會總量的25%。我國每年因拆除建筑產生的廢棄物達2億噸以上，新建建筑產生的廢棄物大約1億噸，回收率卻僅僅為 5%。我國對廢棄物管理與處理的方式方法相當落后，絕大部分建筑垃圾未經處理就被運往郊外或農村進行露天堆放或直接填埋，導致了土地、水體、大氣和土壤污染，影響環境衛生以及城市發展的可持續性。目前，建筑業已成為各國政府減少碳排放、能源消耗和物質資源使用的優先領域，因此，如何加強建筑廢棄物管理，健全建筑垃圾回收利用的行業標準和法律法規，支持建筑廢棄物回收利用技術的研發，提高建筑廢棄物管理水平成為亟待解決的難題。

而建筑廢棄物管理是一個系統工程，涉及了眾多的利益相關者，如政府、設計師、承包商、施工人員、廢棄物回收者等，包含了建筑廢棄物產生、回收、再利用、填埋等多個過程，囊括了廢棄物處理、經濟、社會、生態等多個子系統。應用系統動力學可以較好地解決建筑廢棄物動態管理的問題。

2 系統動力學理論

系統動力學是美國麻省理工學院J.W.Forrester教授所創立的一種研究復雜系統信息反饋的系統方法，它根據系統內部組成要素互為因果的反饋特點，建立動態的仿真模型，并通過仿真語言和仿真軟件來模擬元素間影響關系的動態變化對系統總體行為的影響。系統動力學遵從“結構決定行為”的原則，強調系統從系統結構角度來分析系統的功能和行為。

3 研究進展

3.1 預測研究

量化產生的建筑廢棄物數量是成功實施建筑廢棄物管理的先決條件。過去的文獻中，已有各種方法對區域或者項目層面的建筑廢棄物產生量進行量化研究，主要的方法包括現場訪問法、產生率法、壽命分析法、分類系統積累法、變量建模法。而系統動力學法屬于變量建模法。對于區域層面的估計，Ye G等提出了基于系統動力學理論的建筑廢棄物管理概念模型，認為系統動力學可以作為預測任何特定國家或者地區建筑廢棄物產生量的有用工具。王家遠等基于系統動力學的理論及方法，選取了五項建筑材料，從材料、運輸、填埋、分揀分類等四大部分，構建出評估建筑廢棄物經濟成本的評估模型，研究發現材料及運輸成本是建筑廢棄物的主要成本，占總成本的99.89%。袁紅平等運用系統動力學建立了建筑廢棄物管理的經濟有效性動態評估模型，研究發現開展建筑廢棄物管理的經濟有效性在建設項目前期為負，但隨著項目的進行，項目整體的建筑廢棄物管理具有經濟有效性將大于零。

3.2 政策分析研究

以往的研究主要考慮了補貼、罰款等政策對建筑廢棄物管理的影響。陳建國等以建筑廢棄物分揀回收補貼政策為研究對象，采用系統動力學仿真不同補貼額度對承包商分揀回收行為決策的影響，研究發現提高補貼金額能夠促使承包商的分揀回收行為，降低建筑廢棄物的填埋比例。劉景礦等考慮了社會福利，仿真模擬了補貼與罰款對承包商利潤與社會效益的影響，得到最佳的單位補貼費用與單位填埋費用。

3.3 優化策略研究

JLJ Hao等建立了深圳建筑廢棄物管理模型，研究發現參與者的積極參與和成本是影響建筑廢棄物減排的兩大因素。丁志坤等構建了施工階段的建筑廢棄物管理模型，通過模擬結果發現減量化措施和分類措施是促進提高建筑廢棄物回收再利用有效手段。而陳起俊等對濟南市建筑廢棄物處理產業進行了仿真分析，研究發現當加大完善質量認證程度時，帶來的是再生產品使用量的大幅度增加，從而減少對天然建材的開發使用。

4 結論

以上研究表明，系統動力學可以較好地進行動態、實時描述和模擬各系統的行為。筆者認為今后的研究方向還可以結合供應鏈理論、管理學理論以及其他工具算法來簡化系統問題的復雜性，提高模型對環境的適應能力。

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作者簡介：鄒穎（1993-），女，碩士研究生，研究方向：土木工程建造與管理。