單塊灘涂圍墾進(jìn)度決策優(yōu)化

1、單塊灘涂圍墾進(jìn)度決策優(yōu)化摘 要： 針對單塊灘涂土地利用優(yōu)化規(guī)劃與最優(yōu)開發(fā)進(jìn)度決策問題，使灘涂圍墾達(dá)到預(yù)期的目的，并獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。確定灘涂圍墾工程的規(guī)模和空間布局、開發(fā)方案及實(shí)施策略。以單塊灘涂階段末 ?凈效益現(xiàn)值最大為目標(biāo)， 各階段開發(fā)面積為決策變量，充分考慮各階段單位籌集資金、灘涂總面積、適宜墾殖面積、各墾殖項(xiàng)目面積上下限為約束條件，構(gòu)建以單塊灘涂計算期末總凈效益最大為目標(biāo)函數(shù)的單塊灘涂優(yōu)化圍墾進(jìn)度模型。 采用大系統(tǒng)分解?動態(tài)規(guī)劃聚合法求解該模型，獲得單塊灘涂各墾殖項(xiàng)目各階段最優(yōu)開發(fā)面積，以及對應(yīng)的最大總凈效益現(xiàn)值。提出的模型求解方法對今后開展單塊灘涂開發(fā)建設(shè)具有一定實(shí)用價值，也為進(jìn)一

2、步開展多塊灘涂優(yōu)化圍墾進(jìn)度研究提供理論基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞： 單塊灘涂圍墾； 決策優(yōu)化； 大系統(tǒng)分解?動態(tài)規(guī)劃聚合法中圖分類號： P458.1+21.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A DOI ：10.11974/nyyjs.201804310221 概述灘涂圍墾必須建立在科學(xué)利用的基礎(chǔ)上，科學(xué)的處理好自然條件和社會因素的影響，確定出圍墾工程的空間布局和規(guī)模、開發(fā)利用方案等。系統(tǒng)工程理論和方法在灘涂決策研究中 1-7得到越來越多的應(yīng)用，灘涂圍墾的墾區(qū)排澇排水系統(tǒng)最優(yōu)規(guī)劃、最優(yōu)分期圍墾面積等研究課題都得到了預(yù)期的成果。吳玉柏等8利用線性規(guī)劃方法對大喇叭墾區(qū)分期開發(fā)進(jìn)行了研究，制定了墾區(qū)中長期發(fā)展規(guī)劃；郭元裕等9 利用

3、動態(tài)規(guī)劃原理對灘涂圍墾進(jìn)行了最優(yōu)規(guī)劃。但尚存在一定不足：數(shù)學(xué)模型適用范圍小，適應(yīng)范圍小，僅適應(yīng)于特定墾區(qū)；在多塊灘涂的最優(yōu)圍墾決策研究方面尚未展開；土地利用規(guī)劃、分期圍墾進(jìn)度與排澇排水規(guī)劃之間的內(nèi)在聯(lián)系沒有充分考慮。構(gòu)建以單塊灘涂計算期末總凈效益最大為目標(biāo)函數(shù)的單塊灘涂優(yōu)化圍墾進(jìn)度模型，采用大系統(tǒng)分解 -動態(tài)規(guī)劃聚合法 10-15 求解該模型，獲得單塊灘涂各墾殖項(xiàng)目各階段最優(yōu)開發(fā)面積，以及對應(yīng)的最大總凈效益現(xiàn)值，提出的模型求解方法對今后開展單塊灘涂開發(fā)建設(shè)具有一定實(shí)用價值，也為進(jìn)一步開展多塊灘涂優(yōu)化圍墾進(jìn)度研究提供理論基礎(chǔ)。2 單塊灘涂土地利用優(yōu)化規(guī)劃與最優(yōu)開發(fā)進(jìn)度決策模型建立的模型不考慮各塊

4、間匡圍時公共工程(如隔堤)等問題。為體現(xiàn)長期效益最大，設(shè)開發(fā)規(guī)劃期為T年，分為NN個階段，每個階段D年，T=DXNNc 將土地利用優(yōu)化規(guī)劃與最優(yōu)進(jìn)度決策相結(jié)合，以單塊灘涂從匡圍初期到計算期末開發(fā)的總凈效益現(xiàn)值最大為目標(biāo)，各階段各墾殖項(xiàng)目的開發(fā)面積為決策變量，考慮各階段開發(fā)單位籌集資金、灘涂總面積、適宜墾殖面積、以各墾殖項(xiàng)目面積的上下限為約束條件，構(gòu)建單塊灘涂土地利用優(yōu)化規(guī)劃與最優(yōu)開發(fā)進(jìn)度決策模 型，以期確定各階段優(yōu)化墾殖布局及開發(fā)進(jìn)度。2.1 目標(biāo)函數(shù)1.2 子模型單純形法優(yōu)化上述模型是線性規(guī)劃模型，可用單純形法求解。對于墾殖項(xiàng)目K,將各階段籌集資金KJ (n)按 一定步長m離散，即m=1,

5、2, - KJ (n, m),分別 進(jìn)行一系列不同資金約束 KJ (n, m)下的子模型優(yōu) 化求解，獲得一系列給定各階段資金約束下，各階段最優(yōu)種植面積分配X ( n， m) ，及對應(yīng)的最大凈效益現(xiàn)值 PP (m),即 PP (k, m)X (n, m)。對每一個墾殖項(xiàng)目 K ， 共需進(jìn)行 K 組子系統(tǒng)優(yōu)化方法，最終獲得一系列PP (k, m)X (k, n, m) 關(guān)系。1.3 大系統(tǒng)動態(tài)規(guī)劃聚合模型構(gòu)建及求解以各墾殖項(xiàng)目各階段的籌集資金為決策變量，將原模型（1）（5）轉(zhuǎn)換為如下聚合模型。1.4 聚合模型優(yōu)化成果回查尋優(yōu)根據(jù)獲得的各墾殖項(xiàng)目各階段最優(yōu)資金分配值，回查子模型優(yōu)化成果中各子系統(tǒng)給定

6、籌集資金下對應(yīng)的優(yōu)化種植面積分配，最終獲得各墾殖項(xiàng)目各階段最優(yōu)種植面積分配。以上采用基于單純形法的大系統(tǒng)分解-動態(tài)規(guī)劃聚合法求解思路如圖 1 所示。4 計算實(shí)例4.1 墾區(qū)基本情況鹽城市蒲港墾區(qū)主要以鹽業(yè)和對蝦養(yǎng)殖為開發(fā)項(xiàng)目，灘涂總面積393.33hm2,基本情況及墾殖經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如表 1 所示。規(guī)劃期共30a,均分為6個階段，每階段5a, 土于 堤及排灌設(shè)施壽命30a,資金年折現(xiàn)率7%。項(xiàng)目開發(fā) 初期一次性投資 300 萬元。采用前述方法，進(jìn)行單塊墾區(qū)最優(yōu)化決策計算。4.2 蒲港墾區(qū)土地利用優(yōu)化規(guī)劃與最優(yōu)開發(fā)進(jìn)度決策成果最優(yōu)化決策結(jié)果如表2 所示。各階段墾殖項(xiàng)目面積如圖 2 所示。由圖 2 可以

7、看出，采用基于子系統(tǒng)單純形法優(yōu)化的大系統(tǒng)分解- 動態(tài)規(guī)劃聚合法，對蒲港墾區(qū)不同墾殖項(xiàng)目優(yōu)化決策計算分析，鹽業(yè)項(xiàng)目和對蝦項(xiàng)目的最大墾殖面積分別位于開發(fā)期的第 5 階段和第 6 階段，結(jié)合表 2 可知，可獲得合計800 萬元的最大開發(fā)凈效益值。5 結(jié)論本文針對單塊灘涂土地利用優(yōu)化規(guī)劃與最優(yōu)開發(fā)進(jìn)度決策問題，以單塊灘涂階段末總凈效益現(xiàn)值最大為目標(biāo)，各階段開發(fā)面積為決策變量，考慮各階段單位籌集資金、灘涂總面積、適宜墾殖面積、各墾殖項(xiàng)目面積上下限為約束條件，構(gòu)建了單塊灘涂土地最優(yōu)開發(fā)進(jìn)度數(shù)學(xué)模型，采用基于子模型單純形法優(yōu)化的大系統(tǒng)分解- 動態(tài)規(guī)劃聚合法求解，以鹽城市蒲港墾區(qū)為計算實(shí)例，獲得了較好的優(yōu)化開發(fā)進(jìn)度成果。本文方法有效可行，獲得的成果效益明顯，可為單塊灘涂土地優(yōu)化開發(fā)進(jìn)度決策提供借鑒與參考；同時也為開展多塊灘涂優(yōu)化圍墾進(jìn)度決策研究提供理論支撐。參考文獻(xiàn)1 王華杰 . 灘涂圍墾區(qū)土地開發(fā)利用中優(yōu)化方法應(yīng)用的研究D. 上海： 上海交通大學(xué)， 2001（ 1） ： 21