農(nóng)業(yè)水資源優(yōu)化配置模糊集分析決策模型研究

前言

我國是一個(gè)水資源相對(duì)貧乏的國家，特別是北方地區(qū)，近年來隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，水資源短缺問題日益嚴(yán)重。農(nóng)業(yè)是用水大戶，用水量約占我國總用水量的70％，水資源短缺已成為制約我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要瓶頸問題。同時(shí)，落后的水資源管理方式又導(dǎo)致農(nóng)業(yè)用水存在嚴(yán)重浪費(fèi)，灌溉水利用系數(shù)僅為0.46，對(duì)農(nóng)業(yè)水資源進(jìn)行可持續(xù)利用研究刻不容緩。干旱災(zāi)害是我國最為嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一，我國每年因旱災(zāi)所造成的損失占各種自然災(zāi)害的15％以上，每年受災(zāi)面積高達(dá)2000多萬hm2，糧食減產(chǎn)100億kg。近年來我國北方遭遇連年干旱，如自2008年冬季至2009年春季，大部分地區(qū)雨雪稀少，干旱面積逐步擴(kuò)大，嚴(yán)重影響和制約著冬小麥的生長發(fā)育及產(chǎn)量形成，對(duì)我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成很大的影響。干旱對(duì)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、糧食安全和社會(huì)穩(wěn)定構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。因此，研究我國北方農(nóng)業(yè)水資源的管理、利用和干旱影響具有特殊的意義，對(duì)緩解我國糧食生產(chǎn)、維持水資源的可持續(xù)利用具有重大意義。本書是作者在過去研究與實(shí)踐的基礎(chǔ)上，對(duì)研究方向的一次全面總結(jié)與體系的提升。本書闡述了水文水資源的不確定性、模糊水文水資源學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀、我國農(nóng)業(yè)水資源的概況和研究背景及研究的必要性等；分析了我國農(nóng)業(yè)水資源現(xiàn)狀及其可持續(xù)利用；在論述區(qū)域農(nóng)業(yè)水資源優(yōu)化領(lǐng)域研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，鑒于農(nóng)業(yè)水資源系統(tǒng)優(yōu)化的多目標(biāo)、多層次、多功能、多階段、多維與隨機(jī)的特征，針對(duì)系統(tǒng)中普遍存在的模糊性和隨機(jī)性開展研究，最后對(duì)農(nóng)業(yè)干旱風(fēng)險(xiǎn)問題進(jìn)行了探究。主要研究內(nèi)容和研究成果概括如下。（1）基于陳守煜提出的多目標(biāo)模糊優(yōu)選動(dòng)態(tài)規(guī)劃理論，提出復(fù)雜水資源系統(tǒng)的多維多目標(biāo)模糊優(yōu)選動(dòng)態(tài)規(guī)劃問題的兩種求解辦法，即多維多目標(biāo)決策序列相對(duì)優(yōu)屬度總和最大法和多維多目標(biāo)階段模糊優(yōu)選動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法。其中，多維多目標(biāo)決策序列相對(duì)優(yōu)屬度總和最大法適于解決不涉及時(shí)間維的“靜態(tài)”多階段優(yōu)化問題，而多維多目標(biāo)階段模糊優(yōu)選動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法不僅適用于“靜態(tài)”問題，而且適用于“動(dòng)態(tài)”的任一階段或任一層次的優(yōu)化問題。針對(duì)不同的情況，提出了多目標(biāo)模糊優(yōu)選與多維動(dòng)態(tài)規(guī)劃相結(jié)合的求解方法，并給出具體的求解步驟。多維多目標(biāo)模糊優(yōu)選動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法拓展了模糊優(yōu)選理論的應(yīng)用范圍。（2）針對(duì)現(xiàn)行非充分灌溉制度優(yōu)化設(shè)計(jì)模型中約束的不合理性，致使作物在敏感性指數(shù)小的階段末土壤含水率易趨于凋萎系數(shù)，生產(chǎn)中存在風(fēng)險(xiǎn)的不足，提出了考慮作物種植風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)情況下的非充分灌溉制度的多目標(biāo)優(yōu)化模型，并采用本書提出的多維多目標(biāo)動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法進(jìn)行模型求解。

內(nèi)容概要

　　《農(nóng)業(yè)水資源優(yōu)化配置模糊集分析決策模型研究》全面、系統(tǒng)地闡述了北方農(nóng)業(yè)水資源優(yōu)化配置模糊集分析決策模型的理論、技術(shù)與方法，以及干旱評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。主要內(nèi)容包括：緒論、多維多目標(biāo)模糊優(yōu)選動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法及其在農(nóng)業(yè)灌溉中的應(yīng)用、作物種植結(jié)構(gòu)多目標(biāo)模糊優(yōu)化模型與方法、渠井灌區(qū)配水序貫多指標(biāo)變權(quán)重模糊決策方法、復(fù)雜水資源系統(tǒng)的隨機(jī)多維模糊優(yōu)選動(dòng)態(tài)方法及其在作物灌溉制度中的應(yīng)用、多層次多指標(biāo)模糊模式識(shí)別方法及在節(jié)水灌溉技術(shù)優(yōu)選中的應(yīng)用、區(qū)域農(nóng)業(yè)水資源可持續(xù)利用優(yōu)化管理模型、水量訂單制度下黃河下游灌區(qū)水資源實(shí)時(shí)分配模型及管理軟件開發(fā)、基于模糊綜合評(píng)判的華北地區(qū)干旱評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及其應(yīng)用等?！　　掇r(nóng)業(yè)水資源優(yōu)化配置模糊集分析決策模型研究》可供水文水資源、農(nóng)業(yè)水土工程、管理科學(xué)等專業(yè)的研究生、科研人員及大中專院校師生參考，也可為灌區(qū)、農(nóng)田水利等管理部門的領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)人員提供決策依據(jù)和參考。

書籍目錄

前言第1章 緒論1.1 工程模糊集理論及其在水文水資源系統(tǒng)中的研究現(xiàn)狀1.2 我國農(nóng)業(yè)水資源的現(xiàn)狀及其可持續(xù)利用1.3 農(nóng)業(yè)水資源優(yōu)化研究領(lǐng)域的發(fā)展與現(xiàn)狀1.4 主要研究內(nèi)容第2章 多維多目標(biāo)模糊優(yōu)選動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法及其在農(nóng)業(yè)灌溉中的應(yīng)用2.1 水資源系統(tǒng)中多維多目標(biāo)問題的解決方法_2.2 多維多目標(biāo)模糊優(yōu)選動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法2.3 作物非充分灌溉制度設(shè)計(jì)的多目標(biāo)模糊優(yōu)化模型2.4 應(yīng)用實(shí)例及求解結(jié)果2.5 小結(jié)第3章 作物種植結(jié)構(gòu)多目標(biāo)模糊優(yōu)化模型與方法3.1 作物種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題的研究現(xiàn)狀及存在問題3.2 作物種植結(jié)構(gòu)的多目標(biāo)模糊優(yōu)化模型3.3 指標(biāo)權(quán)向量的模糊定權(quán)法3.4 應(yīng)用實(shí)例3.5 小結(jié)第4章 渠井灌區(qū)配水序貫多指標(biāo)變權(quán)重模糊決策方法4.1 問題的提出4.2 配水序貫多指標(biāo)系統(tǒng)模糊關(guān)系優(yōu)選方法4.3 指標(biāo)變權(quán)重確定的主、客觀結(jié)合法4.4 實(shí)例4.5 小結(jié)第5章 復(fù)雜水資源系統(tǒng)的隨機(jī)多維模糊優(yōu)選動(dòng)態(tài)方法及其在作物灌溉制度中的應(yīng)用5.1 動(dòng)態(tài)規(guī)劃及其存在問題5.2 隨機(jī)系列的生成5.3 隨機(jī)多維模糊優(yōu)選動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法5.4 作物非充分灌溉制度設(shè)計(jì)的隨機(jī)多維模糊優(yōu)化模型5.5 實(shí)例5.6 小結(jié)第6章 多層次多指標(biāo)模糊模式識(shí)別方法及其在節(jié)水灌溉技術(shù)優(yōu)選中的應(yīng)用6.1 引言6.2 多層次多指標(biāo)模糊模式識(shí)別方法6.3 指標(biāo)權(quán)重的確定6.4 實(shí)例6.5 小結(jié)第7章 區(qū)域農(nóng)業(yè)水資源可持續(xù)利用優(yōu)化管理模型7.1 農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展與農(nóng)業(yè)水資源的可持續(xù)利用7.2 區(qū)域農(nóng)業(yè)水資源可持續(xù)利用優(yōu)化管理模型7.3 實(shí)例7.4 小結(jié)第8章 水量訂單制度下黃河下游灌區(qū)水資源實(shí)時(shí)分配模型及管理軟件開發(fā)8.1 引黃灌區(qū)實(shí)時(shí)需水預(yù)測及水量訂單模型8.2 天氣類型對(duì)作物需水量影響的模糊聚類分析8.3 研究灌區(qū)及模型應(yīng)用8.4 系統(tǒng)軟件的編制與應(yīng)用8.5 小結(jié)第9章 基于模糊綜合評(píng)判的華北地區(qū)干旱評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及其應(yīng)用9.1 干旱評(píng)價(jià)指標(biāo)體系9.2 模糊綜合評(píng)判模型9.3 模型應(yīng)用9.4 結(jié)論第10章 結(jié)論與展望10.1 結(jié)論10.2 展望參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：模糊性由于在水資源系統(tǒng)中存在的廣泛性與普遍性，自工程模糊集理論創(chuàng)建以來，在水文水資源系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在考慮決策者因素的，兼有自然、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境的復(fù)雜水資源系統(tǒng)優(yōu)化中得以大量應(yīng)用，但在區(qū)域農(nóng)業(yè)水資源系統(tǒng)優(yōu)化中的應(yīng)用卻較少。1.1.1 水資源系統(tǒng)中的不確定性與模糊水文水資源學(xué)水文現(xiàn)象具有兩大規(guī)律，即確定性規(guī)律與不確定性規(guī)律。確定性規(guī)律是指水文現(xiàn)象之間具有的一定因果關(guān)系；不確定性規(guī)律則是指水文現(xiàn)象發(fā)生的不確定性，這種不確定性在理論上又分為隨機(jī)性和模糊性。由于水文現(xiàn)象的影響因素眾多、關(guān)系復(fù)雜，目前人類還無法準(zhǔn)確地給出影響某一水文現(xiàn)象的因素或條件，從而導(dǎo)致事物發(fā)生的條件不充分，使得在條件之間不能出現(xiàn)必然的因果關(guān)系，這就形成了水文現(xiàn)象的隨機(jī)性。例如，最常見的面臨階段的降雨日期、降雨歷時(shí)以及降雨量的大小，由于人類無法準(zhǔn)確地給出它們發(fā)生的充分條件，因此它們的準(zhǔn)確值都是無法預(yù)見的，都是隨機(jī)的。水文現(xiàn)象的隨機(jī)性早已為人們所普遍接受。在研究與解決實(shí)際水文問題中廣泛應(yīng)用概率統(tǒng)計(jì)的方法來處理水文現(xiàn)象與水文過程的隨機(jī)性。水文現(xiàn)象的模糊性作為一種基本的事實(shí)，主要是指客觀現(xiàn)象的差異在中介過渡時(shí)呈現(xiàn)的亦此亦彼性，是由于水文概念本身沒有明確的外延，一個(gè)對(duì)象是否符合這個(gè)概念難以確定而形成的不確定性。例如，水文現(xiàn)象中的汛期與非汛期的界定、年徑流的豐與枯的界定、干旱與濕潤的劃分、農(nóng)業(yè)灌溉水量的適宜與否，以及灌溉制度的合理與否等問題，由于給不出明確的界定和概念，從而形成了水文現(xiàn)象的模糊性。由于水文現(xiàn)象與水文實(shí)踐中存在著大量的模糊概念，給傳統(tǒng)的水文分析計(jì)算帶來了很多不便和麻煩，使很多水文分析計(jì)算中保留了不少經(jīng)驗(yàn)的成分。為尋求系統(tǒng)的精確解，人們開始用系統(tǒng)分析的方法來解決水文問題。

編輯推薦

《農(nóng)業(yè)水資源優(yōu)化配置模糊集分析決策模型研究》由黃河水利出版社出版。

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