基于復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論的農(nóng)業(yè)水土資源優(yōu)化配置研究.pdf

1、隨著人口增加和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,水土資源的供需矛盾日益尖銳,諸多生態(tài)環(huán)境問題也不斷加劇。農(nóng)業(yè)作為用水用地的大戶,其水土資源利用合理與否,不僅關(guān)系到社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,而且影響著生態(tài)環(huán)境恢復(fù)與重建的進(jìn)程。
　　 然而,已有研究多是單純優(yōu)化水資源或土地利用結(jié)構(gòu),只考慮土地結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整,將水資源只作為一種約束條件而不加優(yōu)化配置;或者只對(duì)水資源根據(jù)預(yù)測(cè)需求進(jìn)行優(yōu)化配置而不考慮土地資源的利用情況。這種將水土資源視為獨(dú)立系統(tǒng)分別進(jìn)行研究的思想阻礙

2、了區(qū)域水土資源系統(tǒng)整體效能的充分發(fā)揮,容易導(dǎo)致系統(tǒng)超負(fù)荷運(yùn)行的弊端。水資源和土地資源作為自然地理系統(tǒng)的重要組成因子,彼此之間相互聯(lián)系、相互滲透、相互制約,水資源利用合理與否,直接影響到土地資源的生產(chǎn)效率;而土地資源的利用程度也制約著水資源的開發(fā)與利用。盡管人們已經(jīng)在水土資源調(diào)查、評(píng)價(jià)、規(guī)劃,以及以水土資源綜合利用為核心的區(qū)域經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展等方面開展了大量工作,但總體而言,目前將兩類資源結(jié)合起來所做的研究還比較少,已有研究也

3、多偏重于水資源的配置,與土地資源的結(jié)合不夠,缺乏建立適于科學(xué)分析高度復(fù)雜的水土資源系統(tǒng)演化和運(yùn)行機(jī)理的理論體系和方法體系。因此要將水土資源視為一個(gè)統(tǒng)一系統(tǒng)進(jìn)行研究,以提高區(qū)域水土資源利用效率,維持系統(tǒng)的相對(duì)平衡。
　　 隨著農(nóng)業(yè)水土資源相關(guān)理論研究的不斷深入,水土資源的大系統(tǒng)、多目標(biāo)、非線性等復(fù)雜系統(tǒng)的特點(diǎn)越來越明顯。要解決這樣的復(fù)雜性問題就要在復(fù)雜性科學(xué)中尋求答案,而復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)(Complex Adaptive System

4、,CAS)理論為我們提供了一種全新的思路,本文將復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論引入到區(qū)域農(nóng)業(yè)水土資源配置當(dāng)中,著重從個(gè)體的主動(dòng)適應(yīng)性角度研究系統(tǒng)的復(fù)雜行為。詳盡分析了該系統(tǒng)的CAS特性,包括基本特征和機(jī)制及演化機(jī)理,并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行解析。在此基礎(chǔ)上結(jié)合三江平原實(shí)際特點(diǎn),建立了基于復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論的區(qū)域農(nóng)業(yè)水土資源優(yōu)化配置仿真模型,針對(duì)當(dāng)?shù)厮临Y源利用現(xiàn)狀進(jìn)行了仿真優(yōu)化。得到了不同地下水開采強(qiáng)度下的水土資源利用方案,結(jié)果表明:社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)子系統(tǒng)對(duì)水量

5、變化的敏感程度和變化趨勢(shì)各有不同,表現(xiàn)出不同的適應(yīng)性,同時(shí)水資源已經(jīng)成為制約當(dāng)?shù)厣鐣?huì)—經(jīng)濟(jì)—生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展及土地資源合理高效利用的主要因素,合理高效的利用地下水,大力開發(fā)地表水資源,成為當(dāng)?shù)刎酱鉀Q的問題。
　　 針對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的多層次、非線性等特點(diǎn),加之含有大量隨機(jī)不確定因素,給系統(tǒng)的演化仿真工作帶來巨大的困難。本文提出基于實(shí)數(shù)編碼的多目標(biāo)嵌套加速遺傳算法(RMONAGA)來對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行演化仿真,利用復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)自身特點(diǎn)與遺傳算