黑龙江西部半干旱区种植结构调整与水资源优化配置

发布时间：2020-05-11 12:44

【摘要】： 经济的发展对水资源的依赖愈发显著,水资源匮乏已经成为农业进一步发展的瓶颈,尤其对于干旱半干旱区,农业水资源的短缺已经成为农业发展的重要限制因素,在开源节流、推广非充分灌溉的同时,种植结构调整成为增加有限水资源利用效益的最佳途径。 针对黑龙江省西部半干旱区农业种植所面临的缺水问题,论文以齐齐哈尔地区为研究案例,结合“黑龙江省千亿斤粮食产能工程”对该地区粮食生产的要求,进行基于种植结构调整的农业水资源优化配置研究。 首先总结概括了以往有关水资源优化配置以及种植结构调整的理论与方法,挖掘出传统的研究方法在处理多目标问题时,往往忽略个目标之间的相互作用关系,淡化了各目标之间的不可公度性与矛盾性,赋予各个目标以定量权重的做法,人为地割裂了事物之间的联系,难以得出切合实际的可行解;同时忽略了“人”在农业水资源优化配置中的主观能动作用。针对以上两方面的问题,文章运用复杂适应系统理论分析方法,系统阐述了复杂适应系统理论,通过分析种植结构调整的非线性与多层次性、开放性、动态性与不确定性、适应性、自组织性、涌现性,说明了种植结构调整的农业水资源系统是可以称之为一个复杂适应系统,从而说明了运用复杂适应系统理论解决农业水资源优化配置问题的充分性与必要性。 其次通过对农业水资源系统进行分析,将该地区的种植作物概化为八个种类,以把种作物的种植面积作为复杂适应系统的主体,从微观主体入手,对系统进行了层次的划分;采用自下而上的涌现生成建模方法再现了种植结构调整的受限生成过程,运用数学语言揭示了系统的演化过程及运行机理;合理刻画了主体的自主性、适应性,解决了由适应性所产生的系统复杂性问题,建立了基于种植结构调整的优化布局模型。 对遗传算法与复杂适应系统理论的本质进行剖析,得出两者无论在本质特性、进化模式方面,还是在实现目标与运行方式上都具有一致性,因此采用遗传算法对复杂适应系统所建立的模型进行求解是恰当可行的。结合种植结构调整的多目标要求,提出了运用多目标协同进化遗传算法对建立的模型进行求解,得出了切合当地实际的各作物种植面积比例。 采用复杂系统协调度理论,对子系统之间的协调度以及系统的总协调度进行分析,提出了系统子系统之间协调度的计算方法,对优化配置后的种植作物面积的社会效益、经济效益、生态效益之间的协调关系进行计算,协调度都已经非常接近于最佳值1,可以看出系统间的协调度均较高,并且系统总协调度大于0,说明系统的发展是趋于和谐的。 文章最后总结了论文研究的成果,指出了本文研究的不足,并提出了今后研究的方向——复杂适应系统理论、模型以及将研究成果与GIS的结合问题。
【图文】：

杂适应系统通过执行系统、信用分派、规则发现这三种有机结合的方式进行进化植结构调整的农业水资源复杂适应系统分析农业水资源系统业水资源系统是以农业（本文主要研究种植业）用水为主体的一种特定的系统。在一定的范围或环境下，为实现水资源开发目标，由相互联系、相互制约、相互农业用水主体（用水户与灌区）和管理主体所组成的整体，包括自然水文过程、管理、用水户、灌区及其所涉及的生态环境，与农业用水的管理、利用等有关的通过有机联系，便形成了系统的结构，从而决定着系统的整体功能——保护改善实现社会经济的可持续发展。因此，总体来说农业水资源系统是与生态环境、社耦合的水资源生态经济复合系统，是自然资源与人工管理系统相结合的复合系统究的农业水资源系统其外部环境为天然降雨径流来水过程、渠道输水能力、工业与其他（种植业之外）的互相影响的经济、社会以及生态系统；其内部的组成要同时间、空间、数量、质量、用途的水以及由此组成的、与种植业有关的社会、统。

igure 3-3 Complex adaptive system theory general steps for the problem of water resousystems.1 主体的抽象主体是一个抽象的概念，并不一定是指人或生命体（孙建，2002）。只要系统中其它个体的相互作用过程中随着时间的推进和信息的获得而对自身行为规则产化，我们就称它具有适应性，就能将其简称为主体。本文在进行主体抽象时考虑到多目标优化原则、协调发展原则和概化原则，选取（1）政府主体，主要行为包括宏观经济调控、人口发展管理、生态管理、社会主体的适应性表现为种植业综合效益最大化。（2）供水主体，主要行为包括降雨、地下水、地表水的统计及农业水资源量的政府主体的信息调控、收集企业需水信息报告并供水、收取水费等；（3）虚拟企业主体（需水主体），行为包括提供需水信息、获取水量、进行企业产品获得利润，企业主体的适应性行为表现为经济效益最大化；（4）外部环境主体，市场主体为产品交易场所，非本文研究的内容，，但不可或体包括个体用水户和灌区，是虚拟企业的执行体，适应性行为表现为社会效益与大。各主体行为之间关系见图 3-4。
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：F323.213;F326.1

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本文编号：2658475