基于双层分式规划的种植结构多目标模型研究

构建了基于双层分式规划的种植结构多目标优化模型,并通过交互式模糊规划方法进行求解。该模型可以定量得到研究区域在最小灌溉水量情况下的最大种植收益,避免多目标模型求解过程中的主观性;可以兼顾并综合上层管理者和下层管理者的种植方案决策。将构建的模型及相应求解方法应用于黑河中游甘州区、临泽县、高台县的种植结构优化中,并将优化结果与实际结果进行对比,结果发现:优化的种植结构整体效益增加3.2×108元,整体用水量减少1.3×109m3,单方水种植效益比实际增加了1.94元/m3,得到的结果验证了模型及求解方法的可行性。构建的模型与得到的优化结果可为黑河中游及类似地区作物种植结构优化提供理论依据与决策支持。     

基于2型模糊集的多目标农业-生态水土资源优化配置

针对西北干旱区灌区生态环境脆弱、水资源短缺、复杂不确定性等问题,以石羊河流域红崖山灌区为例,耦合2型模糊集、模糊可信度约束规划和多目标规划等理论方法,构建了基于2型模糊集的多目标农业-生态水土资源优化配置模型。模型以灌溉水损失最小、生态植被灌溉水满意度最大、生态植被灌溉水费用最小和主要粮食作物经济效益最大为目标,对红崖山灌区10个决策单元的地表水、地下水和粮食作物种植面积进行优化配置。求解模型得到不同可信度水平和不确定性程度下的水土资源优化配置方案。结果表明：耦合2型模糊集的模型能够提供丰富的配置方案,水量对可信度水平的敏感性高于不确定性程度,作物种植结构对可信度水平不敏感。以不确定性程度参数为0.5、可信度水平为0.7时为例,生态植被均通过地表水灌溉,作物通过地表水、地下水联合灌溉,玉米的产量和经济效益均大于小麦。相比前人研究,本研究考虑生态植被灌溉需求,优化结果更加真实合理。本研究可为决策者提供较为符合灌区实际的配置方案,为西北干旱区灌区现代化建设提供科学指导。     

基于正交设计模型的多目标进化算法

为提高多目标进化算法在求解复杂多目标问题上的收敛性和解集多样性,提出了一种基于正交设计模型的多目标进化算法。该算法在基于分解技术的多目标进化算法框架下,将正交实验设计方法同分解技术相融合。利用正交实验设计方法,有针对性地对父代个体进行重组,并生成多个保留优良基因的子代个体,避免了盲目性搜索以提高算法收敛性,并应用分解技术选择优秀个体来维持全局搜索和局部寻优的动态平衡。将该算法与目前典型的优异算法在18个标准测试函数集上进行对比测试,仿真结果表明所提算法相比另外4种算法具有良好的竞争力,在保持良好收敛性的同时,所获得的Pareto前端分布更加均匀,尤其在求解具有复杂Pareto解集的问题时,能保持较好的搜索性能。为了测试算法在求解含有约束问题的性能,将其应用于I型主梁多目标优化设计中,获得的Pareto前沿较均匀,且解集域较宽广,对比分析表明了算法的工程实用性。