基于Pareto解集的多目标农业水土资源优化配置模型

摘要

考虑农业系统中水资源与土地资源相互联系、相互影响的特征,本研究建立非线性多目标水土资源联合配置模型.模型基于二次水分生产函数,以灌区总灌溉净效益最大和用水效率最大为目标,对不同作物不同月份的地表水灌溉水量和地下水灌溉水量、灌区种植结构进行联合优化配置.针对传统的求解方法造成结果信息丢失等问题,本研究使用遗传算法求解此复杂非线性多目标模型的 Pareto 解集.将模型应用于黑河流域中游盈科灌区,得到 194 组非劣的水土资源分配方案.结果表明:Pareto 解集不仅可以直观展示出目标之间相互博弈的状态,而且可以全面展现出水土资源分配的博弈状态,以及随着目标倾向性改变,作物的重要性也可能随之改变的过程.该模型统筹考虑了地表水与地下水资源、水资源与土地资源、灌溉净效益与水资源利用效率之间的关系,将其内在复杂的博弈关系清晰地展现出来,可以为实际应用提供更丰富的决策支持信息.