三江平原水土资源优化配置的研究

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1、摘摘要要水土资源不仅是人类赖以生存和发展的物质基础，也是生态环境可持续发展不可或缺的自然支持因子。水土资源的组合状态对一个地区的经济、政治实力及发展前景有着深刻影响,实现水土资源的优化配置是区域可持续发展的必要条件。三江平原是黑龙江、松花江和乌苏里江汇流冲积形成的低地平原，是我国乃至世界沼泽湿地集中分布且面积最大的湿地区域。经过四次大规模开发后，三江平原已成为国家重要的商品粮基地，对于保障我国粮食安全做出了巨大贡献。与此同时，由于垦建脱节、重用轻养，致使三江平原湿地面积不断减少，水旱灾增多，土地沙化、流失日益严重，生物多样性明显下降，导致生态环境逐渐恶化。尤

2、其是实行“以稻治涝”改良中低产田措施后，地下水开采迅速增加，致使部分地区出现超采现象，地下水资源动态平衡被破坏，相比之下地表水资源开发利用程度低，水利工程建设标准低，抵御自然灾害能力差，致使三江平原地区水土资源利用不合理，不仅影响了农业的发展，也加剧了生态环境的恶化。因此，利用科学的方法，将水土资源结合起来进行优化利用研究，为实现区域农业可持续发展具有重要的意义。本论文以可持续发展思想为指导，以系统科学理论和方法为手段，以三江平原地区水土资源系统为研究对象，在分析区域水土资源利用现状、存在问题的基础上，尝试将遗传算法用于区域水土资源优化配置，提出了基于加速遗传

3、算法计算的区域水土资源优化配置模型，并重点选择红兴隆分局为典型研究区域，应用模型对该区水土资源在微观层次上进行优化配置。主要研究内容和成果如下：（1）在定量分析三江平原地区水土资源利用现状的基础上，指出该区水土资源利用存在的问题。根据三江平原实际情况，对三江平原水资源开发现状进行了定量分析，得出水资源利用结构和变化趋势，发现已开发水资源近90%用于农业用水，而其中用于水田的水量几乎达到98%；在了解土地资源总体利用结构的基础上，分析了土地利用程度，通过计算土地利用综合指数，得出各区土地资源的开发潜力，进而分析出水土资源利用中存在的问题。（2）深入分析了水土资源

4、优化配置的原则、模式、常用建模方式的特点，建立了微观层次上的数学模型。在介绍了水土资源优化配置概念的基础上，分析了水土资源优化配置应遵循的原则、典型模式和已有模型及其特点，构建了微观层次上的水土资源优化配置的数学模型。（3）系统介绍了遗传算法的基本原理、特点，指出了标准遗传算法的不足（不能保证收敛性）及改进方法（控制参数选择、编码的改进、遗传算子的改进等），详细介绍了基于实数编码的加速遗传算法的基本原理和求解步骤。（4）以红兴隆分局为典型研究区域，建立了基于实数编码加速遗传算法的水土资源优化配置数学模型。该模型以实现区域经济效益最优为主目标，生态效益和社会效益

5、为辅助目标设计目标函数，设置了包括水资源、种植面积、粮食产量等多方面约束条件，建立了在不同节水条件下的基于加速遗传算法的农业结构优化模型体系。该模型从标准遗传算法角度讲，I东北农业大学工学硕士学位论文进行了编码的改进、适应度函数的改进、变异操作的改进和加速处理。（5）模型的求解和结果分析。模型采用MATLAB7.0软件进行编程求解，得到三种用水条件下的种植结构。通过对优化结果的分析可知：通过加强水利工程建设、发展节水农业、合理配置水资源，既可以实现经济效益目标，又可以实现生态效益目标和社会效益目标，并为实现此目标提出相应的建议和对策。本论文的创新点是将有针对性

6、改进的遗传算法用于水土资源优化配置中，对文中所建模型及相关的优化模型体系具有重要的应用价值。关键词：水土资源；优化配置；加速遗传算法；三江平原IIAbstractStudyonLandandWaterResoureOptimizationAllocationonSanjiangPlainAbstractLandandwaterresourcesisnotonlythematerialfoundationofthehumansurvivalanddeve-lopment,butalsonaturalessentialfactorofthesustainabled

7、evelopmentofecologicalenvironment.Thescarcityofwater-landresourcesandeco-environmentaldegradationresultedfromunsustainableuseofwaterandlandresourcesmoreandmoreobvious.Itisimportantthatstudyoptimalallocationoflandandwaterresourcesinordertorealizeregionalsustainabledevelopment.Sanjian

8、gPlainisalowlandpla