基于区间优化模型的土地利用结构弹性区间测算

土地利用规划忽视未来不确定性,而令规划束缚过紧,导致规划失效。虽然目前规划编制规程与规划理论界较重视规划弹性研究,而对弹性空间大小一直未有科学测算,于是该文基于区间优化模型计量土地利用结构弹性区间,以为土地规划中弹性空间大小划定提供参考借鉴。该文首先介绍区间优化模型的一般概况与用到的标准形式,以及模型中区间数大小确定的根据;其次以江苏扬州为例计算最好最优值与最差最优值对应的土地利用结构区间,以该区间为基础用计算机程序求取当区间中有效向量的密度达一定要求时的土地利用结构弹性区间。结果表明,2020年扬州土地利用最好最优值是1.72×108万元,最差最优值是6.77×107万元。不同土地类型中,对不确定性承纳贡献最大的是水域、林地、交通水利用地,而最小是未利用地。不同用地中对不确定因素变化敏感性最大的是林地、交通水利用地,而敏感性最小是耕地。该研究成果为土地利用规划中不同用地弹性空间大小划定提供了理论支撑与科学方法。     

小流域综合治理中的多目标规划模型应用

小流域综合治理的现代意义是强调水土流失治理与流域经济持续发展紧密结合,必须综合考虑水土保持工程和水利工程建设、生态环境质量改善,以及经济发展等多种因素。因此,在小流域综合治理规划中运用多目标决策方法是有实际意义的。该文针对具体小流域的治理,阐述了多目标规划模型的建立及求解,并对备选方案进行了较全面的评价。     

基于区间多阶段随机规划模型的灌区多水源优化配置

灌区多水源灌溉系统中存在许多不确定性因素,随着系统环境的变化及不确定性因素的影响,导致其配水过程具有动态特征。针对灌区多水源灌溉系统的配水特点,该文建立基于区间多阶段随机规划的灌区多水源优化配置模型。同时,考虑灌溉水对作物产量的影响,引入水分敏感指数权重系数,并以黑龙江省和平灌区水稻不同生育阶段灌溉水资源优化配置进行实例研究。结果表明,在不同来水情境下,管理者可根据各个生育阶段水分敏感指数权重系数,判断作物不同生育阶段的需水敏感程度,当来水情境的来水量多时,会产生余水量,可调配给下一生育阶段;当来水情境的来水量少时,管理者可在减少灌溉水量与增加外调水之间进行权衡,并根据需水关键期与需水非关键期做出决策,使水资源在作物生育阶段间及作物生育阶段内进行分配,实现灌区多水源灌溉系统的动态配水。该模型的应用在确保作物产量的同时,使灌溉水资源在作物各个生育阶段进行合理配置,有效地避免了水资源浪费,对提高灌溉水利用效率、保证水资源的可持续利用具有重要意义。     

基于多目标决策-理想区间模型的喀斯特地区枯水资源承载力评价

枯水期的“水少”问题已经成为喀斯特地区社会经济发展的“瓶颈”。首先明确了枯水资源承载力的基本概念,阐述了枯水资源承载力的内涵及特征,并以贵阳地区为例,运用多目标决策-理想区间模型对贵阳地区的枯水资源承载力进行了综合评价,得出贵阳地区的枯水资源承载力为总体较弱,并提出了相应的措施,为贵阳地区实现循环经济发展提供一定的理论依据,以促进其社会、经济、生态、环境、资源的可持续发展。     

基于多目标微粒群优化算法的土地利用分区模型

土地利用分区实质上是一个多目标的土地利用空间优化问题,将传统分区方法用于解决多目标优化问题明显不足。该文提出了一种基于多目标微粒群优化的土地利用分区模型,构建了土地利用分区的属性约束指标,提取4个能够体现土地利用分区目的及意义的目标函数,即分区间差异性最大区内相似性最强、空间分区集中连片、土地利用效益最大化、土地适宜性评价指数最高,同时考虑了土地利用分区图上最小图斑面积、用途区面积、用途转换规则3类约束条件,并详细阐述了算法的核心思想、编码策略、状态更新机制及其算子等内容,最后以湖北省宜城市为例,对模型的可行性和有效性进行验证,结果表明通过对目标的权重调控可以得到不同目标偏好的土地利用分区方案,该文所构建模型在土地利用规划实践中具有可操作性。     

村级土地利用情景决策系统及其应用

本研究试图构建一个村级土地利用情景决策系统, 使该系统采用一种交互方式来探索村级土地利用配置问题。以重庆市渝北区龙兴镇为研究对象, 运用3 种多目标线性规划方法[目标规划法、逐步宽容约束法和Lu 等的方法(文献[9]方法)]进行土地资源优化配置并评价其结果。结果表明: 建立的村级土地利用情景决策系统可用各种方式将多个目标合并成一个单一目标, 从而为给定问题提供不同的解决方案; 对不同方法的资源优化配置结果进行了检查, 以协调和权衡不同目标优先级情形下的冲突, 使最终的决策更具有明确的指向性。只要研究区满足以下几个标准, 村级土地利用情景决策系统就可以进行调整, 以适用于新的研究背景:(1)研究区接近城市; (2)研究区有较为明显的旅游特征或潜质; (3)研究区是以农业生产为主的区域; (4)研究区有较多样的农业活动。村级土地利用情景决策系统是基于可用的信息和精确的方法, 所以不仅使规划更加“透明”, 还整合协调了各种利益冲突     

土地利用的弹性规划研究

市场经济越发达,经济生活中的不确定因素就越多。经济的不可预见性和难以预测性导致土地利用的变异性增加,从而对土地利用规划的弹性提出了要求。该文首次明确地界定了土地利用弹性规划的涵义;探讨了土地利用弹性规划的内容和研究方法。通过弹性比计算和弹性区间确定、评价目标和评价体系设计、以及柔性决策模型等方法对土地利用规划中的弹性预测、弹性评价、弹性决策以及弹性用地分区进行了探讨,结果表明：土地利用的弹性规划能较好地适应经济生活中不确定因素导致的用地数量、用地结构、用地方式等方面的变化。     

县域农业土地利用多目标决策指标体系的研究

针对县域农业土地利用多目标决策规划,构建了产地环境条件子系统、自然条件子系统、经济效益分析子系统和环境影响分析子系统以及各自包含的评价指数集。产地环境条件指标集和自然条件指标集是基于现状的,采用结果指标表达;环境影响分析和经济效益分析是一种预测评价,对其指标集的构建采用了过程指标的设计。由于把相应指数值进行趋同转换,使在适宜性评价和更高层次评价的时候带来了方便,尤其使最小欧氏距离的计算具有直观性。     

非充分灌溉条件下多目标整数规划配水模型构建

农业用水面临可用水资源匮乏、面源污染严重的现状,通过综合考虑非充分灌溉对经济效益、作物品质和环境效应的影响从而实现农业水资源合理配置具有重要的现实意义。该研究基于非充分灌溉和灰水足迹理论,建立不确定性下经济-品质-环境多目标整数规划模型,对河套灌区作物生育期内的灌溉水量进行分配,得出了经济、品质和环境3种不同偏好水平下的决策方案。结果表明：偏好于环境目标的情景灌溉程度主要为33%,67%的灌溉程度次之,亏缺灌溉的程度更大;偏好于经济目标的灌溉程度大部分为100%,亏缺灌溉的程度较小;偏好于品质目标时则介于前述两种情况之间。通过与仅包括经济、品质和环境单目标的模型对比可见,多目标模型更兼顾品质指标、经济效益和灰水足迹,可以使得各项指标均处于总体较好的情况,其中番茄品质-经济-环境多目标模型品质指标为8.7,经济效益为21.3×108元,灰水足迹为1.62×104 m3,灌溉水量为3.51×107 m3,瓜类品质-经济-环境多目标模型品质指标为[25.3,32.7],经济效益为[9.2×108,24.8×108]元,灰水足迹为[1.94×104,3.15×104] m3,灌溉水量为[6.32×107,7.62×107] m3,各指标表现更佳。模拟结果可为不同情景下灌溉水合理配置提供参考。     

石羊河流域多目标水资源配置模型及其应用

石羊河位于甘肃河西走廊内陆河流域,降雨稀少,生态环境脆弱,水是控制生态系统演变和限制社会经济发展的关键因子,水资源的合理配置是流域水资源持续利用的基础。遵循生态平衡原则、效率原则以及公平性原则,以流域生态需水满足度最大为生态目标、流域总的净效益最大为经济目标、流域内各计算单元人均净效益变率的均方差最小为社会公平目标,建立了水资源配置多目标评价函数。从供水、节水、结构调整、虚拟水等措施假设不同的水资源模拟配置情景,通过计算单元优化配置模型和水资源转化模拟模型的耦合模型得到各方案的配置结果,由多目标评价函数评价各方案的优劣,提出了流域水资源合理配置的方案。     

基于邻域因子的土地利用空间格局分析--以北京市海淀区为例

土地利用空间格局及其变化分析是土地资源可持续利用的重要指标,本文建立了一种基于邻域因子的土地利用空间格局分析方法,用于定量分析土地利用类型在不同距离邻域内的空间聚集、排斥作用及其变化趋势。并以北京市海淀区为例进行了土地利用空间格局分析,结果表明该方法可以准确描述不同土地利用类型的空间分布规律及其变化趋势。该方法可以作为常规景观指数的有益补充,还可以为土地利用变化模拟模型提供重要信息。     

基于两阶段随机规划方法的灌区水资源优化配置

灌区水资源优化配置的不确定性研究,对于提高水分的利用效率,减少农业灌溉用水,建立节水型社会具有重要的意义,尤其是对于中国的干旱半干旱地区。该文针对灌区水资源系统中存在的不确定性,以西营灌区、清源灌区、永昌灌区为研究区域,运用区间2阶段随机规划的方法,建立了地表水和地下水联合调度的灌区之间水资源优化配置模型。该模型以多灌区、多水源联合调度系统的成本最小为目标函数,引入随机数和区间数表示该系统中存在的不确定性,将地下水和地表水水资源在不同地区之间进行优化,并以配置结果为输入数据,以作物全生育期的水分生产函数为基础,建立灌区不同农作物灌溉定额的非线性区间不确定性水资源优化配置模型,将优化配置水量分配到灌区典型农作物。2个模型均以区间的形式给出优化配置的结果,为决策者提供更为准确的决策空间,更真实地反映实际的水资源优化配置形式。     

基于土地利用驱动力的马尔科夫模型及其应用

马尔科夫模型在土地利用变化的预测中已经得到了广泛的应用,但如何通过区域社会经济指标对马尔科夫模型进行修正,提高其预测精度是一个值得研究的科学问题。本文解译1995,2001,2005,2008四个时相的TM遥感影像得到太仓土地利用结构图,构建基于土地利用驱动力分析的加权马尔科夫模型,对2013年太仓市的土地利用结构(农用地,建设用地等)进行预测。改进后的模型将1995—2001年,2001—2005两阶段转移矩阵作为加权马尔科夫模型的加权因子;再根据GDP、非农人口数量、二产比重的自相关系数确定两阶段转移矩阵的权重,建立基于土地利用驱动力分析的加权马尔科夫模型,以此对2013年土地利用结构进行预测。同时基于城市土地利用现状(2008年)分析,对比上述加权马尔科夫模型预测结果,证明加权马尔科夫模型预测精度较高。     

陕西省丹江流域NDVI分布及其与土地利用的关系

植被覆盖是陆地生态系统的主体,研究植被空间分布格局与土地利用之间的关系,对于生态环境保护和水土流失防治具有积极意义.以南水北调中线工程水源地,丹江流域为研究对象,利用MODIS 250 m NDVI数据,结合地理信息系统技术,对丹江流域NDVI等级分布图和DEM图叠加,得到NDVI在不同海拔、坡度和坡向等地形因子的分布情况,并且与土地利用进行相关分析.结果表明:1)丹江流域NDVI平均值为0.84,表明流域植被覆盖较好.高植被覆盖分布于流域边缘高山区,东北和东南较集中;中植被覆盖分布于丹江流域河道两侧川塬区和低山区,西北和南部较集中;低植被覆盖位于丹江流域川道区,呈点和线状分布.2)不同海拔和坡度,植被覆盖面积呈单峰分布,平地的植被覆盖面积接近0;不同坡向植被覆盖面积差异不明显.3)除坡向外,不同海拔和坡度,高、中植被覆盖与耕地、林地和草地显著相关;不同地形因子下,低植被覆盖与建设用地和水域显著相关.丹江流域植被覆盖度与人类活动范围呈逆向分布,说明人类活动对植被分布影响较大;优化土地利用,适当增加林地覆盖面积,有利于提高丹江流域的水土保持功能.     

考虑风险价值的不确定性水资源优化配置

保障区域农业用水的可持续发展,对水资源进行优化配置至关重要。由于粮食主产区水资源配置过程中存在许多不确定性因素,在追求最小用水成本时,也存在着较大的风险,因此该文以三江平原涵盖的七台河、佳木斯、双鸭山、鹤岗和鸡西5个重要粮食主产区为研究区域,以区间两阶段随机规划模型为基础,引入风险偏好,构建地表水和地下水优化配置模型。结果表明,双鸭山和鸡西的配水过程中地表水缺水量很大,主要开采利用地下水;佳木斯作为粮食生产面积较大的行政区,需要外来水进行补给;七台河和鹤岗的种植面积较小,综合考虑引水成本和粮食收益,引用较少的外来水来降低成本;最后得出不同来水水平下,各种风险偏好下水资源优化配置的最小成本的变化规律,即在低来水水平下,用水成本从344.2×108~355.4×108元增加到411.5×108~430.7×108元;在高来水水平下,总用水成本从422.5×108~435.3×108元降低到351.7×108~365.3×108元;在中来水水平时,总用水成本则呈现出先增加后减少的规律。该模型兼有区间两阶段和风险价值模型的特点,综合衡量成本和风险,可有效节约用水成本,并能增强水资源系统规避风险的能力,并以佳木斯2014年实际用水为例,计算得到相对误差在15%以内,较为真实地反映水资源优化配置过程中的不确定性和风险性,为提高水资源利用效率和区域水资源规划管理提供依据。     

减振器节流阀片区段均布压力下应力解析算法及其应用

农用车辆驾驶室减振器节流阀片应力特性分析及相关问题研究普遍依赖于有限元法,尚缺少有效的解析算法,给工程应用带来诸多不便。针对该问题,该研究建立驾驶室减振器节流阀片区段受压力学模型,推导基于阀片应力影响系数的周向、径向及复合应力解析表达式,进而提出一种简洁实用的减振器节流阀片区段均布压力作用下应力特性解析算法,该算法确切计及了区段压力、阀片片数、各片厚度、阀口半径、上垫片半径及下垫片半径等参数。实例计算分析和有限元仿真对比结果显示在减振器工作压力下,各片阀片不同半径位置处周向应力、径向应力及复合应力解析值与仿真值的相对偏差均在1.5%以内,表明了所提算法的正确性和可靠性。在此基础上,建立了基于该解析算法的驾驶室减振器叠加节流阀片应力快速校核方法、节流阀片厚度拆分设计方法及优化设计准则,并进行实例设计和减振器台架试验,结果显示所设计减振器与原减振器阻尼力最大相对偏差仅为4.6%,且100.0万次以上仍可正常工作。该算法避免了有限元法的诸多局限,可有效应用于揭示减振器叠加节流阀片结构参数与应力内在物理联系、结构参数对应力影响规律,为相关工程技术人员提供了更为实用、便捷的有效工具。     

南疆丰收灌区水资源多目标优化配置方案优选

针对灌区水资源多目标优化配置模型求解算法的不确定性和最优方案选择问题,以新疆阿克苏地区阿瓦提县丰收灌区为研究对象,以灌区可持续发展为目标,建立基于优选算法的灌区水资源多目标优化配置及方案优选模型.对比改进的NSGA-Ⅱ算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-Ⅱ,带精英策略的...     

Long-term effects of inundation dynamics and agricultural land-use on the distribution of soil macrofauna in fluvisols

The distribution of soil macrofauna was studied in fluvisols. Ordination procedures were used to investigate changes in pppulation structure, long-term effects of agriculture, and inundation dynamics. The main environmental factor in the decrease in species numbers, abundances, and fresh biomass of isopods and diplopods in intensively farmed sites was the gradient of agricultural land-use. The land-use gradient also influenced the earthworm community by increasing the fresh biomass and the mean individual weight of adults. The long-term effects of inundations on the soil macrofauna distribution showed that several species preferred periodically or episodically flooded locations.