基于多目標(biāo)粒子群的西藏水利水電建設(shè)征地移民安置規(guī)劃方法

昂拉姆

(西藏自治區(qū)水利電力規(guī)劃勘測設(shè)計研究院，西藏 拉薩 850000)

目前隨著西藏地區(qū)水利水電建設(shè)不斷推進(jìn)，對于征地移民的安置規(guī)劃需求也越來越迫切[1]。西藏的水利水電建設(shè)是一項浩大的工程，涉及的移民總量與征地范圍都十分龐大。依賴投靠親友、自謀出路等無規(guī)劃的安置方式對征地移民無法進(jìn)行有效的處理，并且不能保證全部征地移民都得到合理的安置，因此需要設(shè)計出對水利水電建設(shè)征地移民的統(tǒng)一安置規(guī)劃方法，維護(hù)征地移民的合理生存權(quán)益與發(fā)展權(quán)益，促進(jìn)地區(qū)的和諧與社會的穩(wěn)定[2]。

有研究人員采用灰色系統(tǒng)理論，通過GM(1，1)模型對壩區(qū)移民搬遷的人口數(shù)據(jù)進(jìn)行偏差預(yù)測分析，并提出合理化建議，對整個水庫建設(shè)工程的移民安置情況提供了有效的依據(jù)[2]。但是這種移民安置規(guī)劃方法缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃目標(biāo)與規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致規(guī)劃后的效果差異較大，會引起土地資源緊張、生活資源分配不均等社會問題，對征地移民的生活質(zhì)量產(chǎn)生不利的影響。還有研究學(xué)者引入粗糙數(shù)的概念，通過最優(yōu)最劣法確定水庫移民指標(biāo)權(quán)重，并基于粗糙數(shù)的消去與選擇轉(zhuǎn)換法對移民方案進(jìn)行排序，實現(xiàn)水庫移民安置區(qū)的規(guī)劃[3]。但是該方法的重心在于對現(xiàn)階段的移民進(jìn)行安置，只能滿足單方面的規(guī)劃目標(biāo)，例如經(jīng)濟(jì)效益或者社會效益，對安置后的移民生活發(fā)展問題沒有進(jìn)行合理的考量，導(dǎo)致規(guī)劃結(jié)果缺少綜合性，安置后續(xù)效果較差，不滿足可持續(xù)發(fā)展的要求。

而多目標(biāo)粒子群算法可以將多種規(guī)劃目標(biāo)設(shè)置為目標(biāo)函數(shù)，通過該算法不僅可以規(guī)劃經(jīng)濟(jì)效益，也可以規(guī)劃社會效益、文化效益等綜合目標(biāo)。實現(xiàn)對征地移民的多目標(biāo)安置規(guī)劃的同時，保證規(guī)劃結(jié)果的綜合社會效益得到最大程度的提高。通過對子目標(biāo)和總目標(biāo)進(jìn)行設(shè)定，可建立出多目標(biāo)體系，滿足對征地移民安置規(guī)劃的多目標(biāo)規(guī)劃需求[4]。

因此，本文為了解決現(xiàn)有水庫移民安置規(guī)劃方法存在的不足，結(jié)合多目標(biāo)粒子群算法對水利水電建設(shè)征地移民的安置規(guī)劃方法進(jìn)行研究，不僅要考慮現(xiàn)階段的征地利用情況與移民生活需求，同時也要考慮到移民日后的發(fā)展水平，保障移民個人的切身利益，以期促進(jìn)西藏地區(qū)繁榮穩(wěn)定發(fā)展。

1 基于多目標(biāo)粒子群的西藏水利水電建設(shè)征地移民安置規(guī)劃方法

1.1 水利水電建設(shè)征地移民安置規(guī)劃目標(biāo)設(shè)定

對征地移民安置規(guī)劃的整體原則進(jìn)行制定，具體包括可持續(xù)發(fā)展原則、社會效益原則、經(jīng)濟(jì)效益原則、生態(tài)效益原則、整體性原則、部分性與整體性相統(tǒng)一原則[5]。根據(jù)上述制定的移民安置規(guī)劃原則，對征地移民安置規(guī)劃的目標(biāo)進(jìn)行確定。通過對征地移民安置目標(biāo)規(guī)劃的總目標(biāo)、詳細(xì)目標(biāo)以及子目標(biāo)進(jìn)行設(shè)定，保障對水利水電建設(shè)征地移民進(jìn)行合理的安置規(guī)劃，對土地、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)等資源進(jìn)行合理的分配與利用。所設(shè)定的征地移民安置規(guī)劃目標(biāo)見表1。

表1 西藏水利建設(shè)征地移民安置規(guī)劃目標(biāo)

1.2 構(gòu)建移民安置規(guī)劃多目標(biāo)規(guī)劃模型

在確定西藏水利建設(shè)征地移民安置規(guī)劃目標(biāo)后，利用多目標(biāo)粒子算法構(gòu)建征地移民多目標(biāo)安置規(guī)劃模型[6]。將規(guī)劃的個體設(shè)定為不同維度不同空間的粒子，粒子在既定的空間內(nèi)按照既定的速度進(jìn)行運動，通過粒子的運動經(jīng)驗對運動的具體速度進(jìn)行對應(yīng)的調(diào)整。

在征地移民安置規(guī)劃多目標(biāo)體系當(dāng)中，設(shè)定模型內(nèi)部粒子的集合為：

X={x1,x2…xi}

(1)

式中，X—個體設(shè)定的粒子集合；i—粒子的總體數(shù)量。

在該集合中，設(shè)置變量為經(jīng)濟(jì)效益、社會效益、人均耕地占有率、農(nóng)業(yè)設(shè)施用地等[7]。則根據(jù)該設(shè)定可對目標(biāo)效果進(jìn)行優(yōu)化，通過計算出限定的目標(biāo)個體粒子的運動速度，為每個目標(biāo)個體粒子尋求最佳的節(jié)點定位[8]，運動速度的計算公式如下：

(2)

式中，sij—目標(biāo)個體粒子的最佳運動節(jié)點；smax—目標(biāo)個體粒子的最大運動速度。

由于在征地移民多目標(biāo)安置規(guī)劃模型中，不同個體粒子的運動會受到慣性加權(quán)的影響，導(dǎo)致最終結(jié)果會有局部不均的問題[9]。因此選擇對個體目標(biāo)粒子的運動慣性加權(quán)進(jìn)行優(yōu)化，保證其受到的影響最小，具體優(yōu)化公式如下：

sij(t+1)=ωsij(t)+μrand[pij(t)-sij(t)]

(3)

式中，ω—慣性加權(quán)系數(shù)；pij(t)—優(yōu)化后的目標(biāo)個體粒子位置適應(yīng)度；μrand—目標(biāo)個體粒子的整體規(guī)模。則利用優(yōu)化后的多目標(biāo)粒子算法構(gòu)建出目標(biāo)函數(shù)，主要包括社會效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。將經(jīng)濟(jì)效益設(shè)定為水電建設(shè)征地移民安置規(guī)劃目標(biāo)的主要目標(biāo)效益[10]，具體公式如下：

Maxe(x)=∑(ai,xi)

(4)

式中，Maxe(x)—西藏水利水電建設(shè)征地移民規(guī)劃最大化經(jīng)濟(jì)效益；ai—各區(qū)域的經(jīng)濟(jì)效益參數(shù)。

社會方面目標(biāo)為達(dá)到最大的社會效益，具體包括維護(hù)水利建設(shè)征地地區(qū)的社會穩(wěn)定與發(fā)展[11]，滿足征地移民的生活需求等，具體公式如下：

Maxe(x)=∑(bi,xi)

(5)

式中，Maxe(x)—水利水電建設(shè)征地移民的最大化社會效益；bi—各區(qū)域的社會效益參數(shù)。

生態(tài)方面的目標(biāo)是達(dá)到最大生態(tài)效益，具體包括保障征地地區(qū)的生態(tài)安全、降低征地地區(qū)水土流失程度等，具體表達(dá)式如下：

Maxe(x)=∑(ci,xi)

(6)

式中，Maxe(x)—水利水電建設(shè)征地移民的最大化生態(tài)效益；ci—各區(qū)域的生態(tài)效益參數(shù)。通過對上述構(gòu)建的目標(biāo)參數(shù)進(jìn)行整合，即可構(gòu)建出綜合性移民安置多目標(biāo)規(guī)劃模型，具體表達(dá)式如下：

F(x)=Maxex(x)+Maxe(x)+Maxh(x)

(7)

通過上述步驟即可構(gòu)建出西藏水利水電建設(shè)征地移民多目標(biāo)規(guī)劃模型，對該模型進(jìn)行求解即可完成對征地移民的合理安置規(guī)劃。至此，基于多目標(biāo)粒子群的西藏水利水電建設(shè)征地移民安置規(guī)劃方法設(shè)計完成。

2 實例驗證

為了更好地驗證提出的基于多目標(biāo)粒子群的西藏水利水電建設(shè)征地移民安置規(guī)劃方法能夠具有較好的社會綜合效益，在理論方面設(shè)計完成后，進(jìn)行實例驗證。為提高實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，本次實驗選用文獻(xiàn)[2]提出的基于灰色系統(tǒng)理論的水庫移民安置方法與文獻(xiàn)[3]提出基于粗糙數(shù)BWM_ELECTRE的水庫移民安置方法作為對比對象，與本文設(shè)計的規(guī)劃方法，共同進(jìn)行驗證，對不同規(guī)劃方法的實際規(guī)劃效果進(jìn)行分析。

2.1 實驗環(huán)境描述

本次實驗選取了西藏某水利水電建設(shè)項目的征地及移民作為規(guī)劃安置對象，具體項目為水電站，其搬遷人口總數(shù)共65戶135人，房屋占地面積為5413.56m2，耕地面積為16423.56畝。其中，永久性耕地面積為1546.14畝，臨時性耕地面積為154.32畝。涉及遷移公路總長為15.8km，通信光纜線路總長為1.24m。宗教建筑包括碉房、莊園、宗山和江孜宗等，宗教建筑總面積為564.23m2。由于該地區(qū)經(jīng)濟(jì)用地和農(nóng)業(yè)用地資源較為稀缺、生態(tài)環(huán)境較為脆弱、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較為落后，因此本次移民安置規(guī)劃需要對社會、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)3方面的效益進(jìn)行綜合考量，保證安置規(guī)劃在提高移民的生活水平和經(jīng)濟(jì)水平的同時，不會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生較大的破壞，最大限度保留耕地面積，對宗教設(shè)施進(jìn)行最大限度的保留。具體實驗環(huán)境參數(shù)見表2。

表2 實驗環(huán)境參數(shù)

根據(jù)上述參數(shù)布置實驗環(huán)境，通過利用3種移民安置規(guī)劃方法對耕地移民進(jìn)行合理規(guī)劃安置，比較最終的綜合社會效益增長點。

2.2 實驗結(jié)果

本次實驗選取的比較指標(biāo)為綜合社會效益增長點，涵蓋了社會效益、經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益3個方面，通過將3個效益進(jìn)行加權(quán)求和，求得綜合社會效益增長點(見表3)，對比3種規(guī)劃方法下的綜合社會效益增長點大小，增長點越大代表該規(guī)劃方法更能對社會、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)3方面資源進(jìn)行合理規(guī)劃，規(guī)劃效果更優(yōu)。

表3 綜合社會效益增長點對比結(jié)果

通過上述實驗結(jié)果可知，在不同社會資源利用率的條件下，移民安置規(guī)劃方法所達(dá)到的綜合社會效益增長點也有所不同，傳統(tǒng)的移民規(guī)劃安置方法的綜合社會效益增長點一般在8～9之間。其中，基于灰色系統(tǒng)理論的方法側(cè)重經(jīng)濟(jì)發(fā)展效益，基于粗糙數(shù)BWM_ELECTRE的方法側(cè)重生態(tài)發(fā)展效益，因其規(guī)劃目標(biāo)均為單方面指標(biāo)，所以綜合加權(quán)得到的綜合社會效益增長點較小，不能滿足對社會、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)3方面的合理規(guī)劃與安置。而本文提出的基于多目標(biāo)粒子群的西藏水利水電建設(shè)征地移民安置規(guī)劃方法所計算出的綜合社會效益增長點均在12以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他2種傳統(tǒng)的安置規(guī)劃方法所計算出的社會效益增長點。這是由于本文提出的移民規(guī)劃安置方法與多目標(biāo)粒子群算法進(jìn)行了結(jié)合，構(gòu)建出了多目標(biāo)規(guī)劃模型，通過以社會、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)3方面的指標(biāo)作為目標(biāo)函數(shù)，實現(xiàn)了對征地移民的綜合規(guī)劃，在綜合效益上要優(yōu)于傳統(tǒng)的規(guī)劃安置方法，通過對子目標(biāo)和總目標(biāo)進(jìn)行設(shè)定，構(gòu)建出的多目標(biāo)體系能夠滿足對西藏水利水電建設(shè)征地移民安置規(guī)劃需求。

3 結(jié)論

本文基于多目標(biāo)粒子群算法設(shè)計西藏水利水電建設(shè)征地移民安置規(guī)劃方法，將社會效益與經(jīng)濟(jì)效益作為主要目標(biāo)，建立民安置規(guī)劃體系，構(gòu)建移民安置規(guī)劃模型，并通過實驗驗證設(shè)計方法可提高綜合效益增長點，有利于對規(guī)劃后的社會效益與經(jīng)濟(jì)效益之間做出平衡。但是由于時間限制，本文方法的安置規(guī)劃未能考慮居民的實際意愿與滿意程度。因此在后續(xù)的研究中將不斷完善設(shè)計方法，將居民意愿與滿意度作為重要指標(biāo)用以衡量安置規(guī)劃方法的應(yīng)用性。以期對西藏水利水電建設(shè)征地移民做出科學(xué)的規(guī)劃決策，為推進(jìn)西藏地區(qū)水電建設(shè)征地移民安置規(guī)劃研究提供理論與實踐的幫助。