Arid
绿洲防护林系统的最优控制模式及其应用研究
其他题名The optimal control pattern of oasis helter-forest system and its application
李自珍1; 程国栋2; 惠苍3
来源期刊地球科学进展
ISSN1001-8166
出版年2002
卷号17期号:1页码:27-32
中文摘要以河西地区绿洲防护林系统为研究对象,分析了防护林资源分布的时空特征及建群种的增长动态,运用生物控制理论,构建了防护林区生物资源管理的最大持续产量模型、生态经济意义下的最优控制模型及多资源种群控制模型。根据有关模型和试验观测结果,确定了防护林建群种的资源保护指标、生态经济意义下的最优种群水平和人工调控措施。该防护林主要建群种二白杨胸径的保护指标为k/2 = 18.22 cm,在不同成成本与价格比下计算了主要建群种二白杨胸径指标的个最优控制量。估算了防护林系统的生态需水量,其中农田生态需水量为1796m~3/hm~2,固沙林和阴沙防护林生态需水量为57100m~3/hm~2,并提出了相应的持续发展对策。
英文摘要In this paper, we take the oasis shelter-forest system in Hexi as the research object, analyze space-time feature of the distribution of forest resources of shelter-forest and the growth dynamic of established populations. By using the theory of biological control, we construct the maximum sustainable output model of the biological resources management, the optimal control model under the meaning of ecological economics, and the control model of multi resource populations. The optimal control model in perspective of ecological economy is: State equation: dx/dt = rx(1 - x/k) - u(t) Restrictive condition: x≥k/2, u_(min)≤u(t)≤u_(max); Target function; J(u) = _0~(+)e~(-deltat)(P - C(x))u(t)dt Here is the resource population size; dx/dt represents the growth rate of population; r and k are intrinsic rate of increase and carrying capacity, respectively; is control variable; and others are model coefficients. The two-dimension optimal control model of multi-resources population is: State equation: (dx_i)/(dt) = r_ix_i(1-(x_i)/(k_i)) - k_iEx_i,(i=1,2) Restrictive condition: x_i≥0, (i = 1,2),E_(min)≤E≤E_(max) Target function: J(E) = _0~(+)e~(-deltat)[P_1k_1x_1 + P_2K_2x_2 - C]E(t)dt Where x_i and (dx_i)/(dt) are, respectively, the size and growth rate of the resource population; i; r_i and k_i are its intrinsic growth rate and carrying capacity, E=E(t) respectively; represents the combine control variable. Based on observation and experiments, the criteria of resource protection and the optimal population level and the measure of artificial regulation are given. The protection index of Populus gansuensis breast-high diameter is k/2 = 18.22 cm. We also calculate the optimal control variables of breast-high diameter under different cost-price ratio. Furthermore, the ecological water requirement of oasis shelter-forest and the strategy sustainable development are proposed, in which the ecological required water quantity of crop field is 1796 m~3/hm~2 and the one of sand-fixation and sand-prevention woods in 57100 m~3/hm~2.
中文关键词绿洲 ; 防护林系统 ; 最优控制模型 ; 可持续发展
英文关键词oasis shelter-forest system optimal control model sustainable development
语种中文
国家中国
收录类别CSCD
WOS类目AGRICULTURE MULTIDISCIPLINARY
WOS研究方向Agriculture
CSCD记录号CSCD:968408
来源机构中国科学院西北生态环境资源研究院 ; 兰州大学
资源类型期刊论文
条目标识符http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/203098
作者单位1.兰州大学数学系, 兰州, 甘肃 730000, 中国;
2.中国科学院寒区旱区环境与工程研究所, 兰州, 甘肃 730000, 中国;
3.兰州大学, 干旱农业生态国家重点实验室, 兰州, 甘肃 730000, 中国
推荐引用方式
GB/T 7714
李自珍,程国栋,惠苍. 绿洲防护林系统的最优控制模式及其应用研究[J]. 中国科学院西北生态环境资源研究院, 兰州大学,2002,17(1):27-32.
APA 李自珍,程国栋,&惠苍.(2002).绿洲防护林系统的最优控制模式及其应用研究.地球科学进展,17(1),27-32.
MLA 李自珍,et al."绿洲防护林系统的最优控制模式及其应用研究".地球科学进展 17.1(2002):27-32.
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