[发明专利]基于种植结构调整的农业灌溉用水优化配置方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种农业灌溉用水优化配置。特别是涉及一种基于种植结构调整的农业灌溉用水优化配置方法。

背景技术

目前我国人均水资源量只有2100m³，仅为世界人均水平的28％，全国年平均缺水量500多亿m³。在非常有限的水资源条件下，我国要以占全世界7％的耕地资源养活占全球22％的人口。与此同时，人口仍在增长，粮食需求日益增加，水资源过度开发问题突出，不少地方水资源开发远远超出水资源承载能力，并引发了一系列生态和环境问题。从全国总用水量来看，仅农业用水量就占到了总用水量的60％-70％。农业用水量的多少直接影响到总用水量的多少。农业水资源能否持续利用，将对水资源的可持续利用产生重大影响。目前越来越多的农业用水被用在满足中国快速发展的城市及工业用水之上，中国农用水源的急剧减少已日益威胁到粮食总产量乃至食物安全。这就需要对农业灌溉用水做优化配置，才能在不增加农业供水的条件下增大农业种植效益，满足我国对粮食日益增加的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够调整农业种植结构，进而优化农业灌溉用水分配，增大种植效益和提高粮食产量的基于种植结构调整的农业灌溉用水优化配置方法。

本发明所采用的技术方案是：一种基于种植结构调整的农业灌溉用水优化配置方法，是以种植业灌溉净效益最大为目标函数，以参与优化的作物的种植面积和其对应分配到的水量为决策变量，以作物种植面积、灌溉水量、粮食安全需求、优势作物产量4个方面为约束条件，建立基于种植结构调整的农业灌溉用水优化配置数学模型，采用遗传算法对所述模型进行计算，具体包括如下步骤：

1)设定目标函数；

2)确定决策变量，以参与优化的作物的种植面积和参与优化的作物所对应分配到的水量作为决策变量；

3)设定约束条件，所述的约束条件包括：作物种植面积约束、灌溉水量约束、粮食安全需求约束、优势作物产量约束及非负约束；

步骤1)至步骤3)构成了基于农业种植结构调整的灌溉用水优化配置数学模型。

步骤1)所述的目标函数是采用如下公式获得：

maxZ=Σi=1mΣk=1n(Yik·Pk-Ck)·Sik]]>

其中，Y_ik＝Q_ik·Y_ikm/(S_ik·q_ikm)

式中：i为一年内的作物分茬，一年内共分m茬；k为作物种类，共n种；Y_ik为第i茬第k种作物的单位面积实际产量，单位：公斤/亩；Y_ikm为第i茬第k种作物的单位面积最高产量，单位：公斤/亩；P_k为第k类作物的单价，单位：元/公斤；C_k为种植单位面积k种作物的生产成本，单位：元/亩；S_ik为第i茬第k种作物的种植面积，单位：亩；Q_ik为第i茬第k种作物全生育期分配到的总灌溉水量，单位：m³；q_ikm为第k种作物充分灌溉时的灌溉定额，单位：m³/亩。

步骤3)所述的作物种植面积约束包括有：

(a)接茬作物面积约束：接茬作物面积约束即接茬作物种植面积不超过前茬作物占地面积，即