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多目标优化法在小流域综合治理中的应用——以库峪河小流域为例

论文摘要

库峪河小流域所处的水土保持区划类型区为重点预防保护区,自然因素造成的水土流失面积2.41km2,占总面积的22.8%,土壤侵蚀模数为3489t/km2·a,年流失总量8.78万吨,属中度流失区,土壤侵蚀以水力侵蚀为主,兼有少量重力侵蚀。水土流失影响了当地的蓄水保土和抵御自然灾害的能力,对当地的社会经济发展造成一定的阻碍。在此次规划中采用了多目标规划法。多目标规划法是运筹学中的一个分支,它是在线性规划的基础上发展起来的数学方法。在解决多个建设目标问题时,对不同目标根据重要程度赋予不同的权重系数,避免了主观因素对规划结果的影响,这样就将多个目标问题转化为单目标问题进行求解,可以提高规划的准确度与科学性。根据治理目标,结合多目标规划法在模型中将经济效益、生态效益、资金投入作为目标函数,决策变量选取了水保林面积、经果林面积、景观林面积、坡改梯田面积、封育治理面积、沟头防护等10个变量,结合治理目标及模型参数建立约束方程,从而建立模型。在求解的过程中采用线性加权和法,即每一个目标函数的重要性是不同的,根据重要性的不同对每个目标函数给予不同的系数,通过系数的变化从而将多个目标问题转化为单一目标问题进行求解,进一步利用Excel中的规划求解功能求得最优解。根据模型计算结果进行工程措施、林草措施和封育治理措施安排与布设。通过不同措施的布设,对小流域进行综合治理规划,达到经济效益、生态效益、资金投入的平衡,到设计水平年治理水土流失面积14.29km2,治理程度由治理之前的31.03%提高到87.03%,流失程度由中度流失降为轻度流失。为加快农村经济发展提供保障。到治理期末使农村农业总产值达到4083.11万元。农业人口人均纯收入可达到6926.4元,比治理初期增长33.2%,人均产粮达到400kg以上。生态效益分析、社会效益分析、经济效益分析、投资回收年限、敏感性分析指标进行评价,说明该次小流域综合治理规划的可行性。通过多目标优化法在库峪河小流域中的应用,使小流域治理规划更加合理,区域水土流失得到有效治理。