基于WDO-PP模型的文山州近10年水资源承载力评价

利用6个典型测试函数对新型优化算法——风力驱动优化(WDO)算法进行仿真验证,将仿真结果与布谷鸟搜索(CS)算法、差分进化(DE)算法、混合蛙跳算法(SFLA)、粒子群优化(PSO)算法、蚁群优化(ACO)算法、帝国竞争算法(ICA)和模拟退火算法(SA)的寻优结果进行比较。选取水资源开发利用率、降水量等10个评价指标,运用风力驱动投影寻踪(WDO-PP)模型计算文山州2006—2015年的水资源承载力,并对其变化趋势及规划水平年2020年、2030年水资源承载力进行预测及评价分析。结果表明:1无论是单峰还是多峰函数,WDO算法寻优效果远优于CS、DE、SFLA、PSO、ACO、ICA和SA算法,具有较好的寻优精度、收敛速度、极值寻优能力以及收敛稳定性与可靠性。2文山州2006—2014年水资源承载力评价结果均为基本可承载(Ⅲ级),2015年评价结果为可承载(Ⅱ级)。水资源承载力随时间呈提升趋势,且提升趋势显著。规划水平年2020年、2030年水资源承载力预测评价结果分别为可承载(Ⅱ级)和绝对可承载(Ⅰ级)。     

SSO-PP模型在水源地安全保障达标评价中的应用

从水量安全、水质安全和管理安全3个方面遴选出9个指标,构建水源地安全保障达标评价指标体系和分级标准;针对PP模型在实际应用中最佳投影方向a难以确定的不足,利用一种全新的仿生群体智能算法——群居蜘蛛优化(SSO)算法搜寻PP模型最佳投影方向a,提出SSO-PP评价模型,通过5个高维复杂函数对SSO算法进行验证,并与粒子群优化(PSO)算法进行对比;利用SSO-PP模型对实例进行达标评价。结果表明:SSO算法具有较好的收敛精度和全局寻优能力,将SSO算法用于PP模型最佳投影方向a的选取,可有效提高PP模型评价精度。SSO-PP模型对暮底河水源地2010年、2015年达标评价结果为"基本达标"和"达标",2020年、2030年达标评价结果为"理想"。     

萤火虫算法-投影寻踪模型在云南省洪灾评估中的应用

针对投影寻踪(PP)模型在实际应用中最佳投影方向a难以确定的不足,利用萤火虫(FA)算法搜寻PP模型的a,建立FA-PP洪灾评估模型,并与PSO-PP模型进行对比。以云南省2001—2013年为例,分别选取农作物受灾面积、受灾人口、死亡人口、倒塌房屋间数、直接经济损失5个洪灾评估指标,利用洪灾投影系列均值z珋及标准差σ构造洪灾评估分级标准进行洪灾评估。结果表明:FA算法收敛精度优于PSO算法,具有较高的寻优精度和全局寻优能力。将FA算法用于PP模型a的选取,可有效提高PP模型评估精度,避免a寻优结果变化范围过大的缺陷;利用FA-PP洪灾评估模型对云南省13年来洪灾评估结果为:特大洪灾3次,重大洪灾2次,较大洪灾7次,一般洪灾1次,洪灾随时间呈减弱趋势,且减弱趋势显著。     

基于水贫困指数及MSCS-SVM模型的云南省水安全评价

为科学评价云南省近10年水安全状况,利用多策略布谷鸟搜索(MSCS)算法搜寻支持向量机(SVM)最佳学习参数,提出MSCS-SVM模型。首先选取6个典型测试函数对CMCS算法进行仿真验证,并与布谷鸟搜索(CS)算法的仿真结果进行对比;其次基于国际上通用的水贫困指数构建区域水安全评价指标体系和分级标准,采用在分级标准阈值间随机内插和随机选取的方法构造训练样本及检验样本,以对MSCS-SVM模型进行训练及检验;最后利用MSCS-SVM模型对云南省近10年及2020年水安全状况进行评价分析。结果表明:MSCS算法寻优精度远优于CS算法,表现出较好的收敛速度、极值寻优能力和全局搜索性能。利用MSCS-SVM模型对云南省2006年水安全进行评价,结果为不安全,2007—2015年评价结果为临界,2020年评价结果为安全,近10年水安全评价结果随时间呈提升趋势,且提升趋势显著。     

无锡市水生态足迹与水资源可持续发展评价

分析评价无锡市水资源可持续发展水平,基于水生态足迹和水生态承载力计算模型,构建包含水生态盈亏、万元GDP水生态足迹、水生态可持续指数3个指标的水资源可持续发展综合评价模型,并结合ARIMA模型对无锡市水资源可持续发展趋势进行预测。结果表明:2008—2015年无锡市水生态足迹波动上升,万元GDP水生态足迹逐年下降,除2013年出现水生态赤字,水资源呈弱不可持续发展状态外,其余年份水生态承载力均略大于水生态足迹,水生态可持续指数维持在0.55~0.66,处于弱可持续发展状态;若维持目前的水资源利用模式,预测得2016—2020年无锡市水生态足迹逐年增加,水生态可持续指数有降到弱不可持续水平的风险。     

基于人工鱼群算法的水资源可持续供给能力评价方法探讨

人工鱼群算法是一种具有自适应能力和并行性较强、对初始值和目标函数性质及参数选择要求不高、可实现全局寻优等优点的随机搜索优化方法,适宜应用于方案优化、综合评价等问题的研究。本文应用人工鱼群算法,建立水资源可持续供给能力评价模型,运用MATLAB软件编程实现算法,并应用该模型进行了扬州市水资源可持续供给能力评价。案例研究结果表明,基于人工鱼群算法的评价模型优化程度较高,适宜于水资源可持续供给能力评价。     

基于最小耗费距离模型的西山区生态连接度评价

针对目前生态连接度评价空间显式表达的不足,提出一种基于最小耗费距离模型的评价方法。按照不同生态功能分区,计算土地生态服务价值、障碍影响指数及生态连接度指数,并对影响土地生态连接度的驱动机制进行深入分析。以云南省西山区2009年、2015年土地利用数据和2020年土地规划数据为例进行验证。结果表明:基于最小耗费距离模型和GIS方法可以显式的表达研究区生态连接度的空间差异程度;研究区2009—2015年生态连接度下降,是因为"十二五"期间经济快速发展及城市化进程加快,无序蔓延式扩张致使绿地被分割、耕地被占用;规划末期2020年生态连接度逐渐趋于好转,源于"十三五"高度重视生态保护,大量风景名胜区和生态湿地的建立对生态环境具有很好的促进作用。该方法可为生态连接度定量分析评价及驱动机制研究提供借鉴和参考。     

基于PSO的PPE模型的民生评价研究——吉林森工集团178户职工的调查数据

利用基于PSO(粒子群优化算法)构建的PPE(投影寻踪评价)模型,运用吉林森工集团泉阳、湾沟、三岔子3个林业局178户林业职工的调查数据,根据实证分析的计算结果对吉林森工集团3个林业局民生状况进行全面综合评价,以期对该区域的民生水平进行有效的检测。在研究结果的基础上,对吉林森工集团3个林业局的民生发展提出需要狠抓林区经济社会发展整体水平、加大教育投入力度、提高林区职工的就业质量、提升林区整体社会保障等公共服务水平、打造精品小区等相关对策建议。     

基于InVEST和CA-Markov模型的瓯江流域“水资源-社会-生态”协调发展评价

为寻求区域的可持续发展,基于InVEST和CA-Markov模型分析了不同时期瓯江流域生境质量,通过构建“水资源-社会-生态”耦合系统的评价指标体系对瓯江流域协调发展状况进行评价。结果表明:2000—2020年瓯江流域内以高生境质量区为主,但生境质量水平呈下降趋势,2030年下降幅度将进一步增加;流域内高生境质量区集中于西南侧,低生境质量区主要在温州龙湾区以及丽水市市中心附近;“水资源-社会-生态”系统建设水平与耦合协调度向好发展,水资源子系统的建设状况是影响整体水平的关键因素。提出了科学引导土地利用、合理规划水资源配置、优化产业结构三方面改进措施,以实现区域生态保护与高质量发展。     

基于模拟退火算法的投影寻踪模型在土地生态安全评价中的应用研究

针对土地生态安全评价所涉及的评价指标众多,数据量较大,评价体系具有明显的高维、非线性的特点,本文采用投影寻踪法构建土地生态安全评价模型,并应用模拟退火算法优化投影方向,将高维数据投影到低维空间上,根据优化出的一维投影值计算评价区域的土地生态安全度及主要影响要素.该模型在实际应用中取得了较为满意的效果,评价结果客观科学,...     

水土资源约束下区域农业供给侧结构优化——以河北省为例

在水土资源约束背景下,如何通过农业供给侧结构优化协调区域水土资源分布与农业生产的关系是当前农业问题的重中之重。借助比较优势理论和农业系统理论,构建水土资源约束下区域农业供给侧结构优化模型,并以河北省为研究对象进行实证分析,选用多目标优化粒子群算法对模型进行求解,以实现区域农业经济高效、可持续发展。     

基于PSO-PP模型的江苏城市资源环境承载力评价

在新型城镇化背景下,对城市资源环境承载力提出了新要求。通过建立江苏省13个城市资源与环境承载力的指标体系,应用投影寻踪模型和粒子群算法和Matlab仿真模拟编程,对江苏省资源环境承载力进行评价,形成江苏城市的等级划分,评价结果与发展现状基本吻合。模型评价避免了主观赋权的干扰,评价结果客观。     

黔南州水资源承载力研究

水资源是区域经济社会发展重要的基础支撑物质系统。水资源的利用及其承载力研究是区域水资源规划和开发利用管理的重要依据。以黔南州为实例,分析了当地水资源变化趋势和用水结构变化,应用"承载人口数"定量研究黔南州地区不同福利生活水平下的水资源所能承载的人口数量与经济发展规模,并对几种方法进行了对比研究,结果发现水资源承载力不能就水资源单因子研究地区人口承载力,应根据地区资源因子找出承载力的控制因子。黔南州喀斯特人口承载力的决定性限制"原位性资源"是土地资源人口承载的极限,地区水资源丰沛,但水资源开发利用率低,已成为影响和制约喀斯特地区可持续发展主要制约因素,水资源可承载的人口数量有足够的空间,建议在考虑技术上的可行性、经济上的合理性以及生态环境的可承受性,通过工程措施提高黔南州水资源开发利用率,推动黔南州2020年全面建成小康社会。     

水资源约束下的黄淮海平原区土地利用结构优化

[目的]黄淮海平原作为中国粮食的主产区,同时该区域水资源短缺问题日益加剧。如何在水资源可承载的条件下,保证粮食安全和经济发展,对黄淮海平原区土地利用结构的优化调整进行探索,具有重要意义。[方法]文章应用多元优化模型及遗传算法,在土地面积、宏观计划约束、粮食产量约束、市场约束等条件下,追求流域水资源平衡,同时保障粮食产量最大化,得到2020年黄淮海平原区土地利用结构优化方案,并通过土地转移矩阵,在2020年土地利用总体规划的约束下,依据2000~2010年土地利用变化路径,预测出2020年最大概率自然演化形成的土地利用结构。[结果]将最优方案与自然演化进行了土地利用结构、用水结构以及粮食产出3个方面对比,最优方案的粮食产量为8464.75万t,总耗水量减少18.56亿m~3,均优于自然演化结果,证明土地利用结构优化方案具有一定的有效性。[结论]黄淮海平原区土地利用结构优化的方向是在满足社会经济发展的情况下,尽量降低高耗水强度的建设用地面积占比,减少水资源匮乏流域的耕地面积,增加水资源较丰富流域的耕地面积,以保障粮食产量,充分利用未利用面积,增加林地、水域等生态用地的面积;优化后的土地利用结构,有效缓解了地下水水位下降的趋势。     

济南市水资源承载力系统动力学模拟研究

运用系统动力学原理,在全面分析济南市水资源承载力系统的基础上,建立了水资源承载力系统动力学模型,模拟了在自然延续型、经济发展型、节水型、协调发展型4种方案下济南市2001～2020年水资源承载力的动态变化。结果表明,协调发展型方案是提高济南市水资源承载力,保证社会、经济与环境协调发展的最可行方案,该方案下模拟的2020年济南市水资源可承载的工业总产值和城镇人口分别为4 989.21亿元和515.55万人。     

土地流转背景下缺水地区农用水权初始分配——基于投影寻踪混沌粒子群优化模型分析

[目的]文章从公平性和效率性2个方面选取6个指标构建了缺水地区微观主体农用水权初始分配指标体系,在该指标体系基础上,提出了投影寻踪混沌粒子群优化模型,研究了在土地流转背景下如何对缺水地区微观主体农用水权进行初始分配的问题。[方法]该文利用了投影寻踪技术对微观主体农用水权初始分配问题进行降维处理,采用混沌优化和粒子群优化算法寻找最优投影方向,并通过算例验证分析证明了该模型的可行性、合理性和有效性,为农用水权初始分配问题提供了相应的方法和思路。[结果]研究认为,土地流转使农业生产向土地规模化、经营主体职业化、分工专业化方向发展,为农用水权在微观主体之间进行初始分配提供了条件;农用初始水权明晰有利于缺水地区优化农业用水结构,节约农业用水,实施农用水权置换,促进农业用水转向第二、三产业,以推动缺水地区产业结构优化升级、社会经济转型发展;在农用水权初始分配过程中各指标重要性水平不能主观评估,应当由不同地区的样本数据驱动,客观地计算决策方案的最优值,公正地确定权重和水权分配比例。[结论]农用水权初始分配应考虑法律制度政策、社会经济、生态环境等多种因素,以构建完善的农用水权初始分配体系。