一种基于IFFLCCP的流域农业面源污染的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于IFFLCCP的流域农业面源污染的控制方法，包括以下步骤：S1：根据目标区域的实际需求构建农业面源污染防控决策模型；S2：获取农业面源污染防控决策模型所涉及的模型参数；S3：构建IFFLCCP模型；S4：对IFFLCCP模型的表达式进行近似等价线性转化，利用转化后的IFFLCCP模型和步骤S2获取的模型参数对农业面源污染防控决策模型进行求解，得到污染防控决策；S5：重复步骤S4的模型求解过程，在不同约束条件下求解农业面源污染防控决策模型的上限和下限，获得决策变量上下限区间X

【技术实现步骤摘要】
一种基于IFFLCCP的流域农业面源污染的控制方法


[0001]本专利技术属于农业面源污染防治
，具体地说是涉及一种基于IFFLCCP的流域农业面源污染的控制方法。

技术介绍

[0002]在全球范围内，30％～50％的地表水受到了农业面源污染的影响，在我国，农业已经超过工业成为我国最大的水污染来源。流域面源污染控制的复杂性和人类对环境系统认知的有限性，导致了在流域面源污染控制决策过程中产生了各种类型的不确定性信息。目前，人们已经认知到的不确定性主要包括随机性、模糊性、灰色性等。为解决上述不确定性，学者们提出了区间数学规划、随机数学规划和模糊数学规划等决策优化方法，用以分别表征和转化区间、随机和模糊不确定性信息，以及优化目标和约束条件中存在的模糊弹性，上述方法已广泛应用于环境领域。
[0003]随着人类认知及科研水平的不断进步，人们发现在现实的流域面源污染控制系统内部往往同时存在多种类型的不确定性信息，同时，在针对环境管理系统构建决策优化模型时，决策者在经济效益最大和环境效益最好之间进行选择的过程中，其主观偏向性也决定了优化目标函数和约束条件存在一定的模糊弹性。传统的区间数学规划、随机数学规划和模糊数学规划等各项不确定性优化方法虽然近年来在流域面源污染控制领域得到了不断的发展应用，但对于系统内共存的多重不确定性而言，其局限性也逐步显现：单一的不确定性优化方法仅能够有效解决单一种类的不确定性，无法同时解决多重复杂的不确定性问题。特别是，目前尚无有效的不确定性优化规划方法能够表征和解决在模糊弹性优化框架下同时存在区间不确定性、左手边机会约束和模糊可能性参数的情况。

技术实现思路

[0004]本专利技术就是针对上述问题，目的在于提供一种综合性的不确定性优化算法来解决决策系统内部同时存在模糊弹性、左手边机会约束和模糊可能性等不确定性信息的问题，提出了一种基于IFFLCCP(区间模糊弹性
‑
模糊可能性
‑
左手边机会约束决策)的流域农业面源污染的控制方法，本申请提出的IFFLCCP技术作为综合性的不确定性决策技术，是以模糊弹性规划(FFP)为主体框架，耦合了区间左手边机会约束规划(ILCCP)和模糊可能性规划(FPP)，使现有的不确定性决策得到了优化。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种基于IFFLCCP的流域农业面源污染的控制方法，包括以下步骤：
[0007]S1：根据目标区域的实际需求构建农业面源污染防控决策模型；
[0008]S2：获取农业面源污染防控决策模型所涉及的模型参数；
[0009]S3：构建区间模糊弹性
‑
模糊可能性
‑
左手边机会约束决策IFFLCCP模型；
[0010]S4：对IFFLCCP模型的表达式进行近似等价线性转化，利用转化后的IFFLCCP模型和步骤S2获取的模型参数对农业面源污染防控决策模型进行求解，得到污染防控决策；
[0011]S5：重复步骤S4的模型求解过程，在不同约束条件下求解农业面源污染防控决策模型的上限和下限，获得决策变量上下限区间X
±
；
[0012]S6：根据决策变量X
±
计算不同模糊弹性隶属度λ
±
、模糊可能性隶属度α和不同置信水平(1
‑
p
i
)下的农业面源污染防控决策目标函数值f
±
。
[0013]与现有技术相比，本专利技术的有益效果至少在于：通过以模糊弹性规划(FFP)为主体框架，耦合区间左手边机会约束规划(ILCCP)和模糊可能性规划(FPP)，一方面，能够有效转化处理流域面源污染控制模型中决策变量左手边随机参数、以模糊参数和区间参数表示的多重不确定性参数，另一方面，可以获得不同环境管理需求下的流域面源污染控制决策方案，整体上能够实现在同一优化模型框架下，同时表征和解决上述多重复杂不确定性对流域面源污染控制决策的影响。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0015]图1示出了本专利技术实施例基于IFFLCCP的流域农业面源污染的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
[0016]以下，将参照附图来描述本专利技术的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。
[0017]在附图中示出了根据本专利技术实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
[0018]在本专利技术实施例中，提供了一种基于IFFLCCP的流域农业面源污染的控制方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0019]S1：根据目标区域的实际需求构建农业面源污染防控决策模型。构建农业面源污染防控决策模型后，确定了决策目标是什么、决策变量包括哪些以及约束条件是什么。在本专利技术中，实际需求是指污染防控决策者在权衡经济效益和环境保护要求时的管理需求，也就是说，更倾向经济发展还是更倾向环境友好。
[0020]S2：获取农业面源污染防控决策模型所涉及的模型参数。在本专利技术中，模型参数包括确定性数据和不确定性数据，具体来说，模型参数包括区间左手边机会约束规划(ILCCP)的随机参数、模糊可能性规划(FPP)的模糊参数和区间参数。具体地，包括随机参数的均值和标准差、区间参数的上下限、模糊参数在不同水平截集下的上下限等。
[0021]对于上述这些参数的获取，可以根据目标区域的实际情况，通过调研、监测等方式
获得。
[0022]S3：构建区间模糊弹性
‑
模糊可能性
‑
左手边机会约束决策(IFFLCCP)模型。作为一种具体实施方式，构建IFFLCCP模型时，以模糊弹性规划(FFP)为主体框架，耦合区间左手边机会约束规划(ILCCP)和模糊可能性规划(FPP)，综合考虑了决策系统内的模糊弹性、左手边机会约束优化、模糊可能性优化和区间优化。本专利技术一方面考虑了决策系统内出现在决策变量左手边的随机参数，另一方面考虑了决策者在权衡经济效益和环境保护要求时的管理需求给决策系统带来的模糊弹性影响，能够解决决策系统内部同时存在模糊弹性、左手边机会约束和模糊可能性等不确定性信息的问题。
[0023]在步骤S3中，IFFLCCP模型的表达式表示为：
[0024]目本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于IFFLCCP的流域农业面源污染的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：根据目标区域的实际需求构建农业面源污染防控决策模型；S2：获取农业面源污染防控决策模型所涉及的模型参数；S3：构建区间模糊弹性
‑
模糊可能性
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左手边机会约束决策IFFLCCP模型；S4：对所述IFFLCCP模型的表达式进行近似等价线性转化，利用转化后的IFFLCCP模型和步骤S2获取的模型参数对农业面源污染防控决策模型进行求解，得到污染防控决策；S5：重复步骤S4的模型求解过程，在不同约束条件下求解农业面源污染防控决策模型的上限和下限，获得决策变量上下限区间X
±
；S6：根据决策变量X
±
计算不同模糊弹性隶属度λ
±
、模糊可能性隶属度α和不同置信水平(1
‑
p
i
)下的农业面源污染防控决策目标函数值f
±
。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述模型参数包括：左手边随机参数、模糊参数和区间参数。3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述模型参数包括：左手边随机参数的均值和标准差、区间参数的上下限、模糊参数在不同水平截集下的上下限。4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，构建所述IFFLCCP模型时，以模糊弹性规划FFP为主体框架，耦合区间左手边机会约束规划ILCCP和模糊可能性规划FPP。5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述IFFLCCP模型的表达式表示为：目标函数为：约束条件为：(1)(2)(3)X
±
≥0；其中，Pr{
·
}——代表随机事件；f为模型目标函数，X为模型决策变量，A～E均为决策变量参数，其中：A为出现在决策变量X左手边的随机不确定性参数，遵循随机分布μ
ij
为数学期望，为方差；D
μ
为模糊可能性不确定性参数，B、C和E均为区间不确定性参数。6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述对所述IFFLCCP模...

【专利技术属性】
技术研发人员：籍瑶，赵健，孙伟，李都峰，蒋青松，
申请(专利权)人：中国环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：