排灌机械工程学报

作者：王斌, 乔长录, 张海川

单位：1. 石河子大学水利建筑工程学院, 新疆 石河子 832003;2. 寒旱区生态水利工程兵团重点实验室, 新疆 石河子 832000

关键词：小海子灌区,水-能-粮协同,多目标优化配置模型,种植结构,隶属度

基金：新疆生产建设兵团南疆重点产业创新发展支撑计划项目(2022DB024);新疆生产建设兵团重点领域科技攻关计划项目(2023AB059)

针对干旱区农业系统水-能-粮协同优化中的水资源约束问题,以小海子灌区种植比例大于5%的小麦、玉米、棉花、红枣及香梨5种作物为研究对象,构建了模糊非线性多目标优化配置模型,集成模糊集理论、交互式算法与层次分析法的动态决策框架,实现种植结构与水资源弹性配置的动态权衡.结果表明:隶属度α=0.8时,模型可兼顾多目标均衡解,其中节水效益优先型、能耗效益优先型和产值效益优先型的综合目标F4均超过0.7;经CEC单/多模态基准测试函数验证,DEGA算法在非线性单目标优化中Pareto解集准确性(MSE=1.25×10-4)、收敛速度(T=168)和鲁棒性(MD=1.37×10-2)均显著优于基准算法;作物种植面积调整对能耗(F2)与产值(F3)呈正向非线性关联,而对节水效益(F1)呈负向非线性制约,符合“扩产增效-资源约束”的权衡机制.可见,基于区间模糊规划和优化算法的双向优化框架,可解决干旱区水-能-粮系统“资源刚性约束-经济稳产保供”的矛盾,其阈值约束下的种植结构多情景优化方案可满足资源-经济发展需求,为干旱区农业可持续管理提供理论依据.

来源：2026年第5期

《排灌机械工程学报》期刊编辑部

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