周懷峰才慶祥李 遠(yuǎn)周 游

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

★節(jié)能與環(huán)保 ★

基于灰色理論的露天煤礦生態(tài)恢復(fù)投資預(yù)測＊

周懷峰1,2才慶祥2李 遠(yuǎn)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(yè)大學(xué),江蘇省徐州市,221008)

在生態(tài)恢復(fù)過程中各種因素的不確定性影響了生態(tài)恢復(fù)的進(jìn)程與企業(yè)的利益。本文以灰色理論為基礎(chǔ),以平朔安太堡露天煤礦為例,對無序、雜亂的因素進(jìn)行數(shù)據(jù)生成,并建立模型,得到了可靠的預(yù)測結(jié)果,為露天煤礦生態(tài)恢復(fù)投資預(yù)測提供了一種新的方法。

露天煤礦 灰色理論 生態(tài)恢復(fù) GM(1,1)模型 投資預(yù)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(tài)系統(tǒng)恢復(fù)強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部的協(xié)調(diào)共生、持續(xù)生存,以及它們之間形成相對穩(wěn)定的關(guān)系。生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)工程是一項綜合性很強(qiáng)的工作,它具有效益較低、見效慢且易產(chǎn)生變化的特點。在進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)的過程中投資大,并且經(jīng)常由于恢復(fù)過程中出現(xiàn)的不可預(yù)料因素進(jìn)一步影響了整個生態(tài)投資的成本,造成其控制與預(yù)測不易掌控。因此,灰色系統(tǒng)理論作為一門能有效解決數(shù)據(jù)規(guī)律性不強(qiáng)的理論被引入到了對露天煤礦生態(tài)恢復(fù)預(yù)測的過程之中。

1 露天煤礦生態(tài)恢復(fù)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(huán)境損害最大的問題。我們應(yīng)對剝離的巖土、生活垃圾、廢棄物及煤矸石等進(jìn)行有計劃的堆放,盡量減少其對環(huán)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(nèi)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(dá)到涵養(yǎng)水分、保持水土、增加肥力的目的。植被恢復(fù)以草、灌、喬復(fù)合型植被結(jié)構(gòu)進(jìn)行,根據(jù)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(jié)合的原則。通過修筑防護(hù)堤、排水溝、護(hù)坡等工程,與種草種樹有機(jī)結(jié)合起來,形成對水土的綜合保護(hù)與治理。

(3)荒漠化問題。露天開采過程中對地表破壞十分嚴(yán)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(jìn)行生態(tài)恢復(fù),避免造成沙漠化和使沙漠化進(jìn)一步擴(kuò)大。

(4)綠化問題。工業(yè)場地內(nèi)四周空地用適宜當(dāng)?shù)厣L條件的速生喬木和灌木建成窄綠化帶,道路兩側(cè)種植行道林,行政福利建筑物周圍和零星空地設(shè)置花壇、草坪、觀賞樹木等進(jìn)行綠化,工業(yè)場地綠化系數(shù)不低于30%。

2 生態(tài)恢復(fù)投資預(yù)測方法

目前比較常用的投資費用預(yù)測方法有線性回歸方法、非線性回歸方法和經(jīng)濟(jì)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(yù)測方法都對原始數(shù)據(jù)的分布有較高要求,且預(yù)測的精度有限。經(jīng)濟(jì)序列法雖然能夠取得較高的預(yù)測精度,但是在預(yù)測時需要大量的數(shù)據(jù),且要求波動不大。這種方法具有計算過程復(fù)雜、計算量巨大的特點。在實際預(yù)測問題的處理過程中,無經(jīng)驗、數(shù)據(jù)少的問題廣泛存在。

2.1 基于灰色理論的生態(tài)投資預(yù)測模型

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

(1)獲取礦區(qū)生態(tài)重建投資價格的歷史數(shù)據(jù)?；疑到y(tǒng)理論認(rèn)為歷史數(shù)據(jù)是過去各種確知的和不確知的信息的綜合反映,灰色數(shù)據(jù)即是各種經(jīng)濟(jì)變動規(guī)律對投資價格的綜合影響的一種復(fù)雜反映,投資價格完全可以用歷史數(shù)據(jù)作為灰色信息的反映來進(jìn)行分析、研究確定其變動規(guī)律,從而預(yù)測出其未來的走勢。

(2)對數(shù)據(jù)的處理給出原始的數(shù)據(jù)序列,此數(shù)據(jù)序列必須為非負(fù)序列 x(0),記為:

對原始數(shù)據(jù)序列進(jìn)行一次累加生成新的數(shù)據(jù)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(shù)向量a和b。a和b分別表示 GM(1,1)模型的發(fā)展系數(shù)和灰作用量,則:

得到白化微分方程的解是累加生成數(shù)列預(yù)測的計算公式:

通過上式可以得到原始數(shù)據(jù)估值公式:

2.2 模型精度檢驗

對模型的預(yù)測精度檢驗,可用殘差大小檢驗法、關(guān)聯(lián)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(yù)測精度進(jìn)行檢驗。

各時刻的殘差計算公式:

殘差平均值:

對歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計后,進(jìn)行均值計算:

計算原始數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差:

對殘差的標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)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(tài)恢復(fù)投資預(yù)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(jìn)行生態(tài)重建投資時第一年的投資值,按前面所描述理論,就可以規(guī)劃出安太堡露天礦將來每年的生態(tài)投資優(yōu)化額,能為領(lǐng)導(dǎo)層決策提供依據(jù),提高了生態(tài)恢復(fù)效率,同時取得了較高的經(jīng)濟(jì)收益。

在露天煤礦的生態(tài)恢復(fù)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(guān)系,處于一種模糊的系統(tǒng)狀態(tài)。為了將這些復(fù)雜的因素對我們預(yù)測的影響降到最低,我們采用利用灰色系統(tǒng)理論建立的GM(1,1)模型進(jìn)行分析,以驗證其對露天煤礦生態(tài)恢復(fù)投資過程中的預(yù)測。安太堡露天煤礦進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)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(tài)恢復(fù)投資金額為原始離散數(shù)據(jù),可得:

由公式 (1)得累加生成新的數(shù)據(jù)列:

建立矩陣B和yN:

則安太堡露天礦生態(tài)恢復(fù)投資預(yù)測模型為:

通過上述分析,現(xiàn)對露天煤礦生態(tài)恢復(fù)投資預(yù)測分析見表2。

表2 安太堡露天煤礦生態(tài)恢復(fù)投資預(yù)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(jié)果可知,P>0.80,C<0.45,預(yù)測結(jié)果可以接受,其擬合精度為二級。安太堡露天煤礦2007年生態(tài)恢復(fù)重建費用為7296萬元,2008年費用為7582萬元,與預(yù)測費用的誤差在允許范圍內(nèi),符合標(biāo)準(zhǔn),說明運用灰色系統(tǒng)理論的方法能準(zhǔn)確的對露天煤礦生態(tài)恢復(fù)投資進(jìn)行預(yù)測,解決了生態(tài)恢復(fù)預(yù)測影響因素多,難于預(yù)測的問題。

該模型在安太堡露天煤礦生態(tài)恢復(fù)投資的預(yù)測并不能十分準(zhǔn)確地確定其各個階段的投資數(shù)據(jù),如要更為準(zhǔn)確地預(yù)測露天煤礦生態(tài)恢復(fù)投資,還要進(jìn)一步探討與商議。

[1]才慶祥,馬從安,韓可琦等.露天煤礦生產(chǎn)與生態(tài)重建一體化系統(tǒng)模型 [J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報,2002(2)

[2]李志明,李克民,周偉等.灰色理論在分析露天礦設(shè)備能力中的應(yīng)用 [J].金屬礦山,2010(1)

[3]尚濤,顧正洪,才慶祥.現(xiàn)代化露天開采若干問題的研究 [M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2004

[4]鄧聚龍.灰色預(yù)測與決策 [M].武漢:華中理工大學(xué)出版社,1986

[5]張磊,才慶祥,彭竹.大型露天礦土地復(fù)墾和生態(tài)重建技術(shù)初探 [J].露天采礦技術(shù),2008(3)

[6]鄧聚龍.灰色系統(tǒng)基本方法 [M].武漢:華中理工大學(xué)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

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周懷峰 (1971-),男,高級經(jīng)濟(jì)師,現(xiàn)任徐州市國土資源局處長,從事資源開發(fā)規(guī)劃與設(shè)計的研究。

(責(zé)任編輯 張艷華)

國家十一五支撐項目 (2006BAB16B00)