基于粒子群算法的大荔县农业水资源优化配置研究

论文摘要

我国水资源逐渐出现短缺,为了使有限的水资源支撑农业可持续发展,有必要对农业水资源进行优化配置。本文基于国内外对于农业水资源优化配置的研究,结合研究区域大荔县的实际情况,对大荔县农业水资源进行优化配置,并对种植面积分配进行优化,基础数据来自大荔县统计年鉴、大荔县志等资料,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农业水资源的优化配置方案,解决了将大荔县灌区有限农业水资源合理分配给多种作物的问题,实现了农业生产经济效益最大化的目标:文章主要研究内容和结论如下:(1)大荔县1990～2013年农业毛需水量变化很大,整体呈上升趋势,毛需水量每年都处于缺水状态,其中2007年缺水程度最大,农业缺水程度较为严重;每年的净需水量均小于供水量,均有余水量以及节水空间。预测2020年、2030年大荔县农业需水量将比1990～2013年的平均需水量增加,仍处于缺水困境。(2)大荔县农业水资源承载力较差,综合评分值基本处于0.29～0.34之间,2013年隶属度0.454,承载力处于饱和阶段,预测2020年、2030年仍处于饱和阶段,农业水资源可开发潜力较小,未来农业发展不应大规模扩大农业种植面积,应及时调整作物种植结构,提升农业水资源利用效率。(3)对大荔县现状年水资源配置和种植结构进行优化,建立优化模型并求解,对比优化前后,结果表明,通过合理配置大荔县农业水资源和种植结构,可以提升农业生产经济效益,并通过对粒子群算法进行改进,解决了算法易陷入局部最优解以及寻优过程中粒子超出约束范围的问题。(4)考虑种植面积变量离散性,采用线性规划、连续粒子群算法、离散粒子群算法分别进行优化,对不同算法求解结果进行比较发现,采用离散粒子群算法可解决种植面积变量离散性的问题,用于规划年的作物种植面积分配更适用和可行,可应用于实际。综合分析表明,农业水资源优化配置可以使农业水资源利用效率得以提高,并使大荔县的农业生产经济收益增大,研究成果对于促进农业水资源优化配置方向研究,实现农业可持续发展具有一定的指导意义。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 1 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•     1.1.1 研究背景
•     1.1.2 研究目的意义
•   1.2 国内外研究进展
•     1.2.1 水资源配置研究现状
•     1.2.2 目前存在的问题
•     1.2.3 今后研究趋势
•   1.3 研究内容
•   1.4 研究方案及技术路线
•     1.4.1 研究方案
•     1.4.2 技术路线
• 2 大荔县概况及分析方法
•   2.1 自然地理
•     2.1.1 地理位置
•     2.1.2 地质地貌
•     2.1.3 土壤植被
•     2.1.4 气象条件
•   2.2 经济状况
•   2.3 区域水资源状况
•     2.3.1 降雨资源
•     2.3.2 地表水资源
•     2.3.3 地下水资源
•     2.3.4 水资源总量
•     2.3.5 水资源利用现状及存在的问题
•   2.4 农业水利用基本资料
•   2.5 分析方法
•     2.5.1 模糊综合评判方法
•     2.5.2 灰色系统GM（1,1）模型
•     2.5.3 粒子群算法
•     2.5.4 线性规划方法
•     2.5.5 离散粒子群算法
•   2.6 本章小结
• 3 农业水资源供需分析
•   3.1 供用水历年变化
•   3.2 农业水资源供需平衡分析
•     3.2.1 水资源利用现状
•     3.2.2 农业水供需平衡分析
•   3.3 农业需水预测
•     3.3.1 大荔县农业供需水预测分析
•     3.3.2 预测年农业水供需平衡结果与分析
•   3.4 本章小结
• 4 大荔县农业水资源承载力分析
•   4.1 农业水资源承载力评价
•     4.1.1 指标分级
•     4.1.2 隶属度计算
•     4.1.3 权重确定
•   4.2 评价因素指标
•   4.3 综合评价结果及分析
•   4.4 发展建议
•   4.5 本章小结
• 5 农业水资源优化配置模型建立及求解
•   5.1 模型建立
•   5.2 粒子群算法的改进
•     5.2.1 线性递减权值策略
•     5.2.2 限速粒子群算法
•   5.3 计算结果与分析
•     5.3.1 计算结果
•     5.3.2 计算结果分析
•   5.4 本章小结
• 6 不同算法求解比较与分析
•   6.1 线性规划方法（LP）
•     6.1.1 模型建立
•     6.1.2 求解结果
•   6.2 连续粒子群算法（CPSO）
•     6.2.1 模型建立
•     6.2.2 求解结果
•   6.3 离散粒子群算法（DPSO）
•     6.3.1 模型建立
•     6.3.2 求解结果
•   6.4 不同算法求解结果比较
•     6.4.1 经济效益
•     6.4.2 灌水量分配
•     6.4.3 灌水量分配占比
•     6.4.4 种植面积分配
•     6.4.5 种植面积分配占比
•   6.5 本章小结
• 7 结论与建议
•   7.1 结论
•   7.2 思考与建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间主要研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张倩

导师: 张建丰

关键词: 水资源优化配置,水资源承载力,粒子群算法,离散粒子群算法

来源: 西安理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技,经济与管理科学

专业: 资源科学,农业基础科学,农业经济

单位: 西安理工大学

分类号: F323.213

总页数: 82

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