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基于pareto front的多目标遗传算法在灌区水资源配置中的应用 总被引：1，自引：0，他引：1
为了解决灌区非充分灌溉时,灌区作物产量最高与供水部门收益最大之间的矛盾,建立了灌区一次灌水水资源配置的多目标优化数学模型.该模型目标函数之一为高度非线性的,为了克服传统方法在求解非线性多目标优化问题时容易陷入局部最优点的缺点,引入了基于Pareto front的多目标遗传算法来解该模型.实例应用表明,基于Pareto front的多目标遗传算法可以快速求解灌区多目标优化问题,并为之提供非劣集,以便决策者参考. 相似文献
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针对农业水资源优化配置中多目标赋权的不确定性问题,以黑龙江省绰尔屯灌区为研究区域,构建了基于模糊几何加权法的灌区水资源优化配置模型,把多目标规划问题转化为单目标非线性问题,得到了不同权重下不同生育期的灌区水资源最佳配置方案,并通过灌区综合能力评价体系进行比选.结果表明:通过与线性多目标模糊规划模型的对比,模糊几何加权模型可以根据实际情况对不同目标的权重进行调整,得出该条件下的灌区水资源最佳配置方案;当灌水量权重为0.3和经济权重为0.7时为最优方案,水稻产值为8 245万元,分蘖期、拔节期、抽穗期、乳熟期的灌水量分别为1 154.56万、779.12万、539.45万、336.57万m3.验证了模糊几何加权法在灌区水资源优化配置的可行性应用,为灌区农业水资源高效利用提供参考方案和决策支持. 相似文献
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《灌溉排水学报》2021,40(9)
【目的】解决灌区水资源短缺、农业用水效率不高的问题,为灌区水资源管理提供科学依据。【方法】基于大系统分解协调原理构建了包含灌区作物种植结构和作物灌溉制度的层次优化模型,并剖析第1层模型中灌水时间对灌溉制度优化的影响,以及第2层模型中生态效益对作物种植结构优化的影响。以宝鸡峡五泉灌区为研究对象,构建了2层协调优化模型,并利用非支配排序遗传算法,实现了灌区水资源的优化配置。【结果】(1)以灌水量和灌水时间为优化对象的优化设计方案,可以提高灌区整体经济效益。第2层模型不考虑生态效益时,灌水量与灌水时间同时优化时的经济效益较只优化灌水量时增加1.87%,而第2层模型考虑生态效益时,对应的增长率为1.32%。(2)在作物种植结构的优化模型层引入生态效益优化目标,虽然经济效益有所降低,但优化后的经济效益依然显著高于现状种植结构下的经济效益,方案1、方案2、方案3和方案4与现状情况下的经济效益相比,增长率分别为15.72%、15.27%、15.99%和15.07%。(3)考虑生态效益后,优化后的生态耦合度值与现状相比也有所提升,提高23.5%。【结论】采用第1层模型优化灌溉水量和灌水时间,且第2层模型考虑经济效益和生态效益的方案,可实现水资源最优配置。 相似文献
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为协调渠井结合灌区灌溉经济效益、灌溉用水效率、作物缺水、地下水可持续利用和渠系配水公平度5个目标,确定各作物合理的灌溉用水量与适宜的渠井用水比例。采用基于Python开发的MODFLOW模块FloPy构建地下水数值模拟模型,在此基础上采用优化框架Pymoo中的NSGA-Ⅲ算法构建了紧密耦合的灌区多目标水资源优化配置模拟优化模型,获得了一个假想渠井结合灌区的多目标水资源优化配置方案。结果表明：与57个非劣解集的平均值相比,经济效益最优方案,经济效益高1.10%;地下水可持续利用方案中地下水平均累计降深低4.52%;作物缺水量最小方案中缺水量低14.25%;配水公平度最高方案中公平度高32.84%;用水效率最高的方案中用水效率高19.72%;采用博尔达计数规则优选出的最优方案中,经济效益高0.14%,地下水平均累计降深低4.49%,缺水量低0.15%,用水效率高16.90%,但用水公平度低52.2%。基于模拟优化模型通过调整渠井用水比例和灌溉水量来进行渠井结合灌区多目标水资源优化配置,并采用博尔达计数规则确定最优配置方案,可为灌区地表水地下水可持续安全高效利用,地下水取水总量和地下水水位双... 相似文献
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为了合理分配大荔县农业水资源,提高大荔县的农户总收益,建立农业水资源优化配置模型,得到大荔县主要农作物的合理种植面积以及灌水量优化配置方案,解决将大荔县灌区有限农业水资源在不同作物中合理分配的问题,实现总收益最大化的目标.模型求解中使用粒子群算法,对算法同时进行线性递减惯性权值及限速粒子群的2种改进,解决了粒子逃离函数定义域导致程序中断的问题.结果表明:经过优化后大荔县丰水年(降雨频率P=25%)总收益为29.78亿元,平水年(P=50%)总收益为29.75亿元,枯水年(P=75%)总收益为29.50亿元,与优化前的总收益28.98亿元相比均有所增长,水资源更多分配给经济作物棉花,农作物种植面积和水量均实现最优分配.对改进前后的粒子群算法求解进行比较,改进后粒子群算法寻优能力强,结果可靠合理,为区域水资源优化配置提供了新的解决思路. 相似文献
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基于多目标遗传算法的南水北调东线工程湖泊群优化调度研究 总被引：1，自引：0，他引：1
结合南水北调东线工程的自身特点,构建包含缺水量最小与抽水量最小2个目标的多目标优化调度模型,并将一种基于NSGA-Ⅱ算法的多目标优化技术应用于模型求解,得到问题的Pareto最优解集,最后采用基于组合权重的多属性决策方法对生成的非劣方案集进行评价,从而获得南水北调东线工程湖泊群系统的最优水量调配方案。结果表明,对比常规调度,该方法能有效降低系统总缺水量及工作能耗,使系统水资源得到更为科学合理的配置,具有很好的应用价值,为南水北调东线工程的运行管理及未来实时优化调度提供了新的思路。 相似文献
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鄱阳湖水资源优化配置问题是一个多目标优化问题。将Pareto支配关系、精英保留策略、约束主导原理引入到多目标粒子群算法中。针对粒子群算法的容易陷入局部极小值、早熟等缺点,采用了线性变换惯性系数提高搜索的速度和性能,引入遗传算法的变异思想、混沌优化思想避免了陷入局部极小值。应用改进的多目标粒子群算法对鄱阳湖环湖区的水资源优化配置模型进行了求解,得出了一组非劣解集。采用模糊近似理想点法对非劣解进行了评价,得出了鄱阳湖环湖区2030年水资源配置的最佳方案。 相似文献
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为缓解水资源供需紧张,指导区域用水管理,以社会、经济、生态综合发展为目标,供水量与需水量双向约束构建区域水资源优化配置模型.结合该模型特点,引入NSGA-Ⅲ算法对模型进行求解,以寻求Pareto前沿面与最优解集.同时,利用TOPSIS决策理论对众多Pareto可行解进行综合评价,选择权衡解作为最佳折衷方案.将该模型应用于南阳市鸭河口灌区进行验证,对灌区来水频率P=75%时下近期水平年与远期水平年进行水资源优化配置,并进行二次水资源供需平衡分析.结果表明,相对于基本方案,折衷方案在近期水平年余水量增长至11 497.60万m3,可节约水资源3 272.38万m3;远期水平年由缺水4 279.28万m3变为余水3 950.30万m3,可节约水资源8 229.58万m3,节水效果明显,符合鸭河口灌区整体规划与用水需求. 相似文献
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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。 相似文献
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The organization of two farmer-managed irrigation systems in the western hills of Nepal is described by examining the ways in which the activities of water allocation, water distribution, maintenance, and resource mobilization are performed. Due to the topography and environment, these two organizations are structured primarily to mobilize the large amount of labor required for maintenance of the intake and canal. Both organizations precisely define each member's water allocation. In one system, water is allocated in proportion to the area of an individual's land holding, while in the other water allocation is by purchased shares. These two cases were used to analyze the importance of the principle of water allocation for expansion of area irrigated and equity of access to irrigation. Evidence from the two systems shows that in this hill environment water allocation by purchased shares provides the individual incentive and an organizational mechanism for efficient development of irrigation resources. Expansion of area irrigated and equity of access to irrigation were found to be greater in the system which allocates water by purchased shares than where water was allocated in proportion to area irrigated. 相似文献
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在有限供水条件下,为了使全灌区增产净效益达到最大。研究依据非充分灌溉中的调亏灌溉原理和作物的水分生产函数,推导出作物产量与土壤含水率之间的函数关系,并建立了全灌区某次供水增产净效益最大的优化配水模型。根据RS技术能够快速获取信息的特点,以陕西关中冯家山水库北干十一支灌区为例,用RS技术获取灌区土壤含水率情况,再用GIS计算出不同作物灌溉需水量数据,并根据来水量用Matlab计算软件对模型进行求解,可快速获得各斗渠优化配水量。模型在求解时不受灌区类型的限制,因此,模型具有较强的通用性、可操作性和推广性。 相似文献
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水稻灌溉水量、氮肥和种植面积的高效管理有助于提升农业经济效益,提高资源利用效率和改善生态环境。以黑龙江省13个市（区）为研究区域,利用Meta分析量化不同灌溉方式和施氮量对水稻产量和温室气体（CO2、CH4、N2O）排放的影响,并建立水肥生产函数。在此基础上,以经济效益、温室气体排放量、水肥利用效率为目标函数构建多目标优化模型,以优化分配各地区的水肥资源,调整水稻种植面积。优化结果表明：控制灌溉和施加氮肥不同程度影响产量和温室气体排放,优化后水稻种植面积减少3.76%,水利用效率提高18.4%,灌溉水量均值为4513.54m3/hm2,氮肥施用量减少11%,氮肥利用效率提高32%,氮肥施用量均值为100kg/hm2;经济效益增加8.1%,温室气体排放降低10.6%。本模型可以量化表征区域尺度基于控制灌溉的水肥施用与产量及温室气体排放的响应关系,协同优化稻田水土肥资源最佳配比,平衡经济、温室气体排放和资源利用效率,有助于黑龙江省水稻不同目标间的水肥资源优化和种植面积调整,促进农业可持续发展,可为水稻水土肥资源优化与管理提供参考。 相似文献
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灌区水资源优化配置中存在众多不确定性因素，而考虑不确定性因素的优化模型往往存在结构复杂、不确定性参数考虑有限、计算精度和效率较低等问题。本文将LH-OAT（Latin hypercube-One factor at a time）方法与灌区用水优化模型耦合，构建了灌区用水优化模型参数敏感性分析与不确定性优化方法，并以黑河流域中游典型灌区为案例研究区，对模型中6类共25个不确定性参数进行了全局敏感性分析。计算获得了模型中25个不确定性参数的敏感度排序，并从中筛选出10个高敏感性参数，以高敏感性参数作为优化模型不确定性参数输入，获得了不确定性下的灌区用水优化结果。案例分析表明，该方法有效筛选出优化模型中高敏感的关键参数，综合考虑了不确定性参数对模型优化结果的影响，大大减少了模型不确定性参数的表征数量，降低了模型复杂性，有效提高了模型计算效率，可为灌区水资源优化配置问题提供方法参考。 相似文献
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This paper focuses on irrigation schemes under rotational water supply in arid and semiarid regions. It presents a methodology
for developing plans for optimum allocation of land area and water, considering performance measures such as productivity,
equity and adequacy. These irrigation schemes are characterized by limited water supply and heterogeneity in soils, crops,
climate and water distribution network, etc. The methodology proposed in this paper, therefore, uses a previously developed
simulation–optimization model (Area and Water Allocation Model, AWAM) that considers the heterogeneity of the irrigation scheme
in the allocation process, and modifies this to take account of equity and adequacy of supply to irrigated areas. The AWAM
model has four phases to be executed separately for each set of irrigation interval over the irrigation season: 1. generation
of irrigation strategies for each crop–soil–region combination (CSR unit), 2. preparation of irrigation programmes for each
irrigation strategy, 3. selection of specified number of irrigation programmes for each CSR unit and 4. optimum allocation
of land area and water to different parts of the irrigation scheme (allocation units) for maximizing productivity. In the
modified AWAM model, the adequacy is included at Phase-2 (by including only the irrigation programmes for full irrigation
of each CSR unit) and equity is included at Phase-4 (by including the constraints for equity). The paper briefly discusses
the applicability of the modified AWAM model for a case study of Nazare medium irrigation scheme in Southern India. The results
of the case study indicated that the performance measures of productivity, equity and adequacy conflict with each other. 相似文献