基于系统动力学模型的城市生活垃圾技术扩散与多政策协同机制研究——以北京市为例

《Scientific Reports》：A system dynamics model shows how policy incentives and technological diffusion shape municipal solid waste treatment

　　

摘要

城市生活垃圾处理经常面临结构性失衡问题，因为垃圾处理机构往往将利润置于环境适宜性之上。各项政策通常孤立制定，而在动态建模中，技术扩散往往被忽视。本研究引入老化链和基于SIR模型的转换机制，模拟先进焚烧和回收技术的扩散过程，并构建了一个系统动力学模型，将技术扩散与多政策互动进行内生化耦合。该模型利用北京市历史数据（2013–2024）进行校准和验证，并预测2035年趋势。结果表明，在当前政策下，到2035年处理方式的结构将严重失衡，焚烧将占主导地位（64%），回收率停滞不前（18%），填埋率依然居高不下（13%）。为解决此问题，本研究利用模型分析了三项现有政策的影响。结果显示：精准校准的垃圾处理补贴可以优化处理结构；将分类准确率维持在适当范围内可最大化回收效益，而过高的准确率则会导致边际收益递减；逐步降低上网电价可有效控制焚烧规模。本研究还对影响技术扩散的关键因素进行了敏感性分析，并确认在所选政策组合与加速扩散相结合的情况下，到2035年回收率可达34%，焚烧率降至48%，体现出显著的协同效应。这些发现强调了政策设计与技术创新相结合对实现城市生活垃圾可持续管理的重要性。所提出的模型为其他城市环境下的循证决策提供了可迁移的工具。