基于數學建模研究外賣垃圾對生態環境的影響

趙治軒

【摘要】 本文通過數學模型建立外賣垃圾與消費用戶的關系，用數學語言描述、演算外賣垃圾產生的環境問題中的數量關系、空間形式，以期為外賣產業的結構調整與生態環境相協調提供理論支持和實踐指導.

【關鍵詞】 外賣垃圾;消費用戶;生態環境;數學建模

一、引 言

隨著外賣服務平臺的逐漸完善，外賣成為現代人的生活方式之一，外賣垃圾對社會生態環境造成一定威脅.伴隨科學技術的進步，數學已經滲透到經濟活動與社會生活的各個領域，當需要對研究對象提供分析、預報、決策、控制等方面的定量結果時，建立數學模型是關鍵環節.應用數學建模解決實際問題有助于對數學有更深刻的理解，激發學習數學的興趣，培養創新能力與應用能力.

二、研究設計

（一）研究方法

本研究采用文獻法、問卷調查、交流訪談及典型相關分析模型.首先通過文獻了解數學建模思維過程與典型相關分析模型特點，設計問卷與隨機訪談采集2016～2017中國在線餐飲外賣市場的有關數據，建立數學模型驗證分析外賣固體垃圾與消費者之間的線性相關關系，提出合理化建議.

（二）問卷設計

根據城市生活垃圾管理辦法和問卷分析的相關標準，選取外賣垃圾6個關鍵性指標，構建外賣固體廢棄物指標體系：使用率、未降解率、材料制造成本、便攜程度、污染程度、可回收率.消費用戶特征指標體系主要包括4個指標：個人消費習慣、經濟條件、環保意識、文化水平.所有等級指標均以降序為統一標準.

三、數學建模實證分析

（一）固體廢棄物屬性與消費者特征的典型相關分析

首先將經過整理的固體廢棄物屬性與消費者特征指標數據利用Matlab軟件的canoncorr函數進行處理，得出如下結果.

1.典型相關模型.本文采用標準化的典型系數，給出典型相關模型，如下例所示，典型相關方程中的xi（i=1，2，…，6）和yi（i=1，2，3，4）是標準化變量.

u1=0.8815x1+0.5692x2+0.4538x3+0.1277x4-0.0000x5-0.0000x6，

v1=0.1277y1+0.8815y2+0.5692y3+0.4538y4.

由典型相關方程可知，外賣固體廢棄物的主要因素按重要程度依次為x1，x2，x3（使用率：未降解率：平均制造成本），反映居民用戶消費特征的主要指標是y2，y3，y4（經濟條件：環保意識：文化水平）.

2.典型結構.結構分析是根據原始變量和典型變量之間的關系，若同一典型變量下的原始變量相關系數都很高，那么兩組原始變量間就存在一定的相關性.相關系數在（0，1）內波動，數值越大相關性越強.結構分析如表3.1，表3.2，表3.3.

3.典型冗余分析與解釋能力.典型冗余分析用來表示各典型變量對原始變量組整體的變差解釋程度，分為組內變差解釋和組間變差解釋，典型冗余分析的結果見表3.4、表3.5.

（二）典型相關分析模型的分析

1.垃圾屬性與用戶特征

通過表3.4、表3.5中數據可以看出，固體廢棄物屬性變量組被自身及其對立典型變量解釋的百分比、消費用戶特征變量組被自身及其對立典型變量解釋的百分比均較高，尤其是第三對典型變量具有較高的解釋百分比，反映兩者較高的相關性.

2.文化水平與消費特征

由表3.2、表3.3知，污染程度（x5）和可回收率（x6）在反映外賣固體廢棄物屬性方面占有主導地位，其中又以污染程度居于首位.另一方面，y3、y4呈現出兩者在體現用戶消費特征上高度統一的相關性，尤其在y4與v1、y3與v3的相關系數上體現得更為明顯，充分說明了文化水平（y4）和環保意識（y3）在評估用戶消費特征方面起到決定性作用.

3.環保意識與包裝材料

考查典型變量u3（x2，y3）和v3（x1，y3），兩組原始變量與典型變量都有較高的相關系數，且呈現反向相關現象.例如，表中u3對y3（環保意識）的相關系數為0.576，同時u3對應x2（未降解率）的相關系數-88.86 % .分析結果表明，Y組的環保意識指標與X組外賣包裝材料的使用率與未降解率指標有一定的反向作用.

4.經濟條件與污染程度

考查典型變量v1（x5，y2）和u1（x5，y2），y2（經濟條件）對x5（污染程度）有相當高的預測能力，相關系數為0.7214、0.6773.x5作為抑制變量也可以在一定程度上很好地反映y2指標，體現了“用戶組”對“廢棄物組”的本質影響作用，與指標的實際經濟聯系非常吻合，說明典型相關結果具有較高的可信度.

四、研究討論

（一）提高城市環境承載量和資源調配

通過城市能源、交通、道路、住房和衛生設施條件等因素提高城市的人文生態環境.地區經濟條件在很大程度上制約著城市吸引、利用并創造價值的能力和水平.減小地域貧富差距，完善社會保障體系全力實現全面脫貧.

（二）提高消費者的文化水平和環保意識

提高現代社會提高人口素質和文明程度有助于提高環保事業建設.城市主流消費群體對經濟社會與生態環境關系的認識水平，反映了社會的人口素質和城市發展的能力和潛力.文化水平和環保意識是決定消費者行為的主要因素.

本課題通過將數學知識與環保聯系起來，建立數學模型解決生態環境問題，培養數學核心能力與創新能力.但本課題的探索與思考仍有待完善，進一步探索合適的建模方式，收集與處理復雜的數據，分析模型實踐檢驗模型，從而使模型數據更加真實可靠，為環境保衛之戰提供更好的解決方案.