一种基于水权约束条件下灌区最优种植比的确定方法技术

本发明专利技术公开了一种基于水权约束条件下灌区最优种植比的确定方法，包括以下步骤：(1)搜集灌区种植种类、产量要求、水权约束数量，确定灌区种植结构优化配置模型；(2)将多目标函数统一转化为寻求最大值形式，将用水量最小单目标函数乘以(

【技术实现步骤摘要】
一种基于水权约束条件下灌区最优种植比的确定方法


[0001]本专利技术涉及一种基于水权约束条件下灌区最优种植比的确定方法，属于灌区优化规划领域。

技术介绍

[0002]随着国际、国内经济社会的发展和变化，如何在有限的耕地和水资源条件下确保粮食安全，并尽可能取得最大经济效益，一直是我国灌区续建配套与现代化改造的重要课题。目前我国农业用水占总用水量的80％以上，逐步减少农业用水、提升用水效率亦已成为社会共识。对于农业用水量受到水权限制，在一定的水权约束条件下，寻求灌区最优农业种植结构和最大产量的多目标非线性规划，目前使用最广泛的优化方法为对各单目标函数设置权重，化多目标函数为单目标函数进行求解。但在一定的水权约束条件下，如何合理确定权重，在保障粮食安全的同时，取得最大经济效益，是灌区种植结构优化的主要问题之一。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：本专利技术提供了一种基于水权约束条件下灌区最优种植比的确定方法，能够客观的对基于水权约束条件下灌区最优种植比优化成果进行比较分析，并同时能够兼顾上级主管部门和灌区群众对粮食安全的要求，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于水权约束条件下灌区最优种植比的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)搜集灌区种植种类、产量要求、水权约束数量，确定灌区种植结构优化配置模型：第一规划目标为灌区一定农业布局条件下寻求最大经济效益，用净收益表示；第二规划目标为灌区农业产量最大；第三规划目标为灌区用水量最小；以灌区种植面积、总产量、总用水量为约束条件，建立灌区净效益最大、产量最高、用水量最小多目标函数；(2)将多目标函数统一转化为寻求最大值形式，将用水量最小单目标函数乘以(
‑
1)，转化为寻求最大用水量相反数的单目标函数；求解各单目标函数极值，设为y1、y2、y3；通过对净效益函数、产量函数、用水量函数分别设置权重λ1、λ2、λ3，λ1∈[0,1]，λ2∈[0,1]，λ3∈[0,1]，且λ1+λ2+λ3＝1，使多目标函数形式统一成单目标函数型式；(3)对单目标函数权重进行离散，λ1、λ2离散步长取0.05，λ3离散值取决于λ1、λ2权重的离散值，使各离散权重之和等于1；(4)分别计算不同权重离散组合时单目标函数最优值，获取不同离散值组合对应的最优解集；(5)在上述优化结果集中选择满足要求的结果作为优化结果。2.根据权利要求1所述的一种基于水权约束条件下灌区最优种植比的确定方法，其特征在于，所述步骤(1)具体为：灌区目标函数为三个：a.第一规划目标为灌区一定农业布局条件下寻求最大农业产量，其式为：式中：Y1表示灌区农作物产量，A
i
表示第i种作物种植面积(亩)，B
i
表示第i种作物亩均产量，n表示作物种类；第二规划目标为灌区一定农业布局条件下最大经济效益，其式为：式中：Y2表示灌区净收益，A
i
表示第i种作物种植面积(亩)，C
i
表示第i种作物亩均净收益，n表示作物种类；第三规划目标为灌区一定农业布局条件下灌区用水量最小，其式为：式中：Y3表示灌区用水量；A
i
表示第i种作物种植面积(亩)，q
i
表示第i种作物用水量，n表示作物种类；b.对应于上述目标函数的约束条件为：式中：A
i
表示第i种作物种植面积(亩)；A表示灌区总种植面积，n表示作物种类；
式中：A
i
表示第i种作物种植面积(亩)，B
i
表示第i种作物亩均产量，P表示灌区要求达到的粮食总产量；式中：A
i
表示第i种作物种植面积(亩)，q
i
表示第i种作物用水量；W
允许
表示受水权限制的灌区总用水量；c.综上，建立以灌区种植面积、总产量、总用水量为约束条件，建立灌区净效益最大、产量最高、用水量最小多目标函数如下：目标函数：约束条件：3.根据权利要求1或2所述的一种基于水权约束条件下灌区最优种植比的确定方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包括以下步骤：(2.1)将目标函数中各函数统一转化成寻求最大值形式：将用水量最小单目标函数乘以(
‑
1)，转化为寻求最大用水量相反数的目标函数；(2.2)求解各单目标函数极值，对应净经济效益、农业产量、灌区用水量的单目标函数极值分别为y1、y2、y3，即单目标函数的极值：y1＝MaxY1，y2＝MaxY2，y3＝MinY3；(2.3)通过对净效益函数、产量函数、用水量函数分别设置权重λ1、λ2、λ3，λ1∈[0,1]，λ2∈[0,1]，λ3∈[0,1]，且λ1+λ2+λ3＝1，使多目标函数形式统一成单目标函数型式：约束条件为前式
⑧
。4.根据权利要求1所述的一种基于水权约束条件下灌区最优种植比的确定方法，其特征在于，所述步骤(3)具体包括以下步骤：(3.1)按步长0.05离散λ1，设为λ
11
，λ
12
，
…
，λ
1k
，k为离散数量，k＝1，2，
…
，n；(3.2)按步长0.05离散λ2，设为λ
21
，λ
22
，
…
，λ
2k
，k为离散数量，k＝1，2，
…
，n；(3.3)对于λ3，离散时，当λ1取值λ
11
时，有λ
31
＝1
‑
λ
11
‑
λ
21
λ
32

【专利技术属性】
技术研发人员：张皓扬，汪靓，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：