[发明专利]考虑地块拓扑关系的流域最佳管理措施优化方法

权利要求书

1.一种考虑地块拓扑关系的流域最佳管理措施优化方法，包括如下步骤：

(1)将流域整体划分成具有上下游关系的多个独立管理的地块，并构建地块树，具体过程如下：

1.1利用DEM建立流域整体的流向图；

1.2根据流向关系将流向图中的所有栅格对应作为节点组建成树形结构；

1.3根据土地利用图使树形结构中具有相同土地利用类型以及直接流向关系的节点进行合并，合并后的树形结构即为所述的地块树且其中的每一节点即对应的地块，所述地块具有单一的土地利用类型和明确的上下游关系；

(2)初始化生成具有一定数量规模的种群，具体过程如下：

2.1以流域出口所在的地块作为地块树的根节点，根据土地利用类型为根节点选择合适的BMP或随机生成根节点的BMP；

2.2对于地块树中除根节点以外的任一地块，若其直接流向的下游地块BMP为无措施，则从无措施以及其他具体措施中随机选择其一作为该地块的BMP；若其直接流向的下游地块BMP为某一具体措施，则令该地块的BMP为无措施；依此确定地块树中各地块的BMP，从而得到一个个体；

2.3根据步骤2.1和2.2执行多次，生成多个个体，从而组成种群，种群中的每一个体为一套潜在的流域整体管理方案，即对应一棵地块树且其中每一地块通过空间相互作用规则确定了对应的BMP；

(3)根据泥沙削减率和成本利用快速非支配排序法对种群中的个体进行排序，个体泥沙削减率和成本的计算表达式如下：

其中：F_sed(X)表示按个体X中各地块BMP实施后流域整体的泥沙减少率，F_cost(X)表示按个体X中各地块BMP实施的总费用，V(0)为各地块不采取任何措施下流域整体受侵蚀所产生的泥沙模拟量，V(X)为按个体X中各地块BMP实施情况下流域整体受侵蚀所产生的泥沙模拟量，C(x_i)表示个体X中第i个地块的单位面积BMP实施费用，A_i表示第i个地块的面积，n为地块总数；

进而按次序使个体两两配对进行交叉变异，从而生成下一代种群，具体过程为：对于任一对个体，从其中一个个体A中除根节点外任意选定一个地块a，同时从另一个个体B中选定一个地块b且地块b与地块a在各自个体中的位置相同；使个体A中以地块a为根节点的子树与个体B中以地块b为根节点的子树进行相互交换，得到个体A'和个体B'，从而完成交叉过程；对于交叉后得到的新个体，随机从中选取若干个体，从被选取的新个体中随机选取一地块，并随机选择一种具体措施或无措施替换该地块原有的BMP，从而完成变异过程；

(4)根据步骤(3)不断进行遗传进化，直至达到设定的迭代终止条件，最终获得的新一代种群即为精英集，进而根据流域治理的环境目标以及预算从精英集中选取出一个个体作为流域整体的最优管理方案。