1.一種考慮地塊拓撲關系的流域最佳管理措施優(yōu)化方法,包括如下步驟:
(1)將流域整體劃分成具有上下游關系的多個獨立管理的地塊,并構建地塊樹,所述的地塊具有單一的土地利用類型和明確的上下游關系;
(2)初始化生成具有一定數量規(guī)模的種群,種群中的每一個體為一套潛在的流域整體管理方案,即對應一棵地塊樹且其中每一地塊通過空間相互作用規(guī)則確定了對應的BMP;
(3)根據泥沙削減率和成本利用快速非支配排序法對種群中的個體進行排序,按次序使個體兩兩配對進行交叉變異,從而生成下一代種群;
(4)根據步驟(3)不斷進行遺傳進化,直至達到設定的迭代終止條件,最終獲得的新一代種群即為精英集,進而根據流域治理的環(huán)境目標以及預算從精英集中選取出一個個體作為流域整體的最優(yōu)管理方案。
2.根據權利要求1所述的流域最佳管理措施優(yōu)化方法,其特征在于:所述步驟(1)的具體過程如下:
1.1利用DEM建立流域整體的流向圖;
1.2根據流向關系將流向圖中的所有柵格對應作為節(jié)點組建成樹形結構;
1.3根據土地利用圖使樹形結構中具有相同土地利用類型以及直接流向關系的節(jié)點進行合并,合并后的樹形結構即為所述的地塊樹且其中的每一節(jié)點即對應所述的地塊。
3.根據權利要求1所述的流域最佳管理措施優(yōu)化方法,其特征在于:所述步驟(2)的具體過程為:
2.1以流域出口所在的地塊作為地塊樹的根節(jié)點,根據土地利用類型為根節(jié)點選擇合適的BMP或隨機生成根節(jié)點的BMP;
2.2對于地塊樹中除根節(jié)點以外的任一地塊,若其直接流向的下游地塊BMP為無措施,則從無措施以及其他具體措施中隨機選擇其一作為該地塊的BMP;若其直接流向的下游地塊BMP為某一具體措施,則令該地塊的BMP為無措施;依此確定地塊樹中各地塊的BMP,從而得到一個個體;
2.3根據步驟2.1和2.2執(zhí)行多次,生成多個個體,從而組成種群。
4.根據權利要求1所述的流域最佳管理措施優(yōu)化方法,其特征在于:所述步驟(3)中個體泥沙削減率的計算表達式如下:
其中:Fsed(X)表示按個體X中各地塊BMP實施后流域整體的泥沙減少率,V(0)為各地塊不采取任何措施下流域整體受侵蝕所產生的泥沙模擬量,V(X)為按個體X中各地塊BMP實施情況下流域整體受侵蝕所產生的泥沙模擬量。
5.根據權利要求1所述的流域最佳管理措施優(yōu)化方法,其特征在于:所述步驟(3)中個體成本的計算表達式如下:
其中:Fcost(X)表示按個體X中各地塊BMP實施的總費用,C(xi)表示個體X中第i個地塊的單位面積BMP實施費用,Ai表示第i個地塊的面積,n為地塊總數。
6.根據權利要求1所述的流域最佳管理措施優(yōu)化方法,其特征在于:所述步驟(3)中使個體兩兩配對進行交叉變異的具體過程為:對于任一對個體,從其中一個個體A中除根節(jié)點外任意選定一個地塊a,同時從另一個個體B中選定一個地塊b且地塊b與地塊a在各自個體中的位置相同;使個體A中以地塊a為根節(jié)點的子樹與個體B中以地塊b為根節(jié)點的子樹進行相互交換,得到個體A'和個體B',從而完成交叉過程;對于交叉后得到的新個體,隨機從中選取若干個體,從被選取的新個體中隨機選取一地塊,并隨機選擇一種具體措施或無措施替換該地塊原有的BMP,從而完成變異過程。