基于鲁棒规划方法的农业水资源多目标优化配置模型

在干旱半干旱地区,调整种植结构可以促进农业水资源的高效利用。农业水资源配置需要在多个目标间权衡博弈,对各目标的偏好和赋权直接影响着优化模型的输出和决策方案的制定,但以往研究往往忽略了权重确定过程中因主观等因素的影响而普遍存在的不确定性。针对农业水资源多目标规划中存在的权重不确定性难题,建立了基于鲁棒优化方法的农业水资源多目标优化配置模型方法(MRPWU)。该方法可以把权重中蕴含的复杂不确定性信息纳入建模过程,产生可靠的模型结果;并能提供效益值及风险值均定量化的方案集,便于决策者在权衡效益与风险后确定最优方案。模型以作物种植经济收益和碳吸收量最大化为目标、以水土资源供需平衡等为约束条件,并应用于农业水资源供需矛盾突出的甘肃省民勤县。优化结果表明,随着保护度水平的提高,生态效益上升,经济效益和综合效益下降,系统面临的风险也随之下降。相比于权重为确定参数的模型,MRPWU模型可以在综合效益下降3.7%的同时,较大地提高系统应对权重不确定性以及风险的能力。与2017年的实际情况相比,MRPWU模型可以减少种植面积1.6%、节省灌溉用水3.9%,同时提高生态效益1.6%。

基于模糊优选和可信性的农业水资源多目标优化配置模型

干旱半干旱流域内社会、经济和生态问题多是由水资源匮乏或管理不当导致的,因此寻求有效的水资源管理方法至关重要。针对农业水资源配置过程的多目标性和不确定性问题,建立了一个多目标模糊可信性优化模型(MFCP)。该模型不仅通过定量分析不同目标在农业发展中的权重,对决策变量的综合效益进行模糊优选,还基于模糊可信理论处理了模糊参数。所开发的MFCP模型应用于甘肃省武威市民勤灌区进行实证研究,构建了以经济、生态和社会效益为目标、以水土资源自然禀赋限制等为约束的水资源优化配置模型。结果表明,可以通过减小玉米和葵花种植面积、增大瓜类和蔬菜的面积达到区域综合效益最优。以2015年为例,与优化前现状相比,优化后的方案在减少11.1%的种植总面积的情况下,能节约水量12.6%、提高经济收益13.8%。