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【摘 要】本文主要针对最优化技术在水土保持规划中的应用进行了分析和探究，首先通过对基本资料的搜集与分析、土地分级以及建立数学模型进行了分析；然后求得最优解和对方案综合评价进行了分析；最后对土地利用规划和治理措施的配置进行了具体的分析，希望对有关人士有所帮助。
【关键词】最优化技术；水土保持；规划；应用
一、前言
水土保持规划涉及多种资源的利用和多种措施的配置问题，但主要是还是如何利用和分配有限的资金、劳力、肥料使得土地达到充分、合理的利用，从而使流域既有较高的经济效益和良好的生态效益。本文主要对最优化技术在水土保持规划中的应用进行了分析。
二、基本资料的搜集与分析
进行水土保持规划要搜集自然和社会经济资料。而采用线性规划方法确定土地利用规划，是通过数学模型的求解来确定农、林、牧用地比例的，因此还要搜集与数学模型参数有关的资料，例如不同年份各种粮食作物及经济作物在不同级别土地上的产量，不同投入资源量对粮食作物和经济作物产量的影响，不同林种在不同土地上的材积量及果品产量，农、林、牧各项产品的价格，各项生产活动的定额，以及不同土地类型的土壤流失量等。为了使数学模型从本质上反映规划区域固有特点，建模前必须对搜集到的资料进行系统分析，找出影响系统功能的主要因素，以便在建立模型和措施配置时做到扬长避短、切实可行。
三、土地分级
土地分级是水土保持规划的理论基础，只有正确的进行土地分级，才能真正做到因地制宜。对于线性规划方法，土地分级又是选择决策变量的依据。土地分级因目的而异，作为水土保持规划，只要评价出土地对农、林、牧的适宜性即可，因此土地分级宜简不宜繁。在黄土丘陵区，地面坡度是影响水土流失的主导因子，因此将地面坡度作为土地分级的主要依据。土石山区的特点是山高坡陡，土薄石多，影响土地生产能力的主要因子是土层厚度，因此土层厚度应作为土地分级的主要依据，其次是地面坡度、坡向、海拔，和土壤熟化程度。
四、建立数学模型
线性规划的特点是用数学的方法进行定量的计算，从而得到农、林、牧用地的比例。而进行定量分析的关键是建立数学模型。根据线性规划的理论，优化模型应表示为在满足一组已知的约束条件下，求一组变量x、xZ、·…nx的值，使决策目标达到最优的数学表达式。
根据目标函数表达式，我们建立数学模型的主要工作是：选择决策变量；选用各种参数；选择目标函数；建立约束方程。
1、选择决策变量
决策变量是规划人员所要控制的诸种因素，也是规划人员所要寻求的答案，在水土保持规划中主要指：
农业用地面积，即各种粮食作物和经济作物在不同级别土地上的种植的面积；
林业用地面积，即各种用材林、经济林、防护林、薪炭林在不同级别土地上的营建面积；
牧业用地面积，即不同草种的人工草地在不同等级土地上的种植面积及天然草地和牧良草地的面积；
2、选用各种参数
数学模型中的参数表示为对决策变量有影响，但不能直接控制的因素。在肯定型数学模型中，所有参数都假定为不变的已知数，它包括目标函数系数Cj，约束条件系数aij和数学模型的右端bi。
（1）目标函数系数Cj
当目标确定为效益最大时，目标函数系数Cj就称为效益系数，它表示一单位生产活动的收益，如不同粮食作物、经济作物在不同级别土地上的单位产值；不同经济林、用材林、水保林、薪炭林、饲料林在不同级别土地上的单位产值；不同草种在不同级别土地上的单位产值以及各种家畜、家禽的单位产值等。
（2）、技术系数aij
约束条件中采用的技术系数也称投入产出系数，包括单位生产活动的产出定额和投入定领。对于水土保持规划来说，还应包括各类土地的侵蚀模数。不同级别土地上各种粮食作物和经济作物单产，不同级别土地上各林种的单产，不同级别土地各草种的单产等均系产出定额。进行某项治理、生产某种单位产品所需要的某种生产要素的投入景，如治理每亩土地所需的投资、投工及投物量，种植每亩作物所需的肥料劳力、种子，养殖各种家畜、家禽所需要的投资、饲草、饲料、劳力量均系投入定额。
（3）制约常数bi
数学模型的右端bi，一般认为是常鼠，也称制约常数，主要指各种资源的限制量，有时也指社会的需求量或发展目标，此外，为维护当地的生产能力而确定的允许土壤流失量，也可作为常量处理。
3、选择目标函数
系统追求的目标用数学式子表达，这就是目标函数。在水土保持规划中选择的目标可以是利用有限的资源，获取最大的收益，在这种情况上，日标函数是求极大值。
4、建立约束方程
在水土保持的线性规划方法中的约束方程可以分为几种类型，一是各种资源的限制条件二是社会对系统中的某种资源的最低需要量，三是系统目标要求所规定的约束。
五、求得最优解
当分析模型认为没有忽略重要的约束条件、各约束方程无明显矛盾时，就可上机求解。求解时可对一些参数做必要的变动，以考虑模型对环境的适应能力。
六、方案的综合评价
一个区域因约束条件不同，可供选择的规划方案可能有多个，究竟选择那个方案，需要用系统的观点、系统分析的方法进行综合论证和评价。水土保持规划的目的是合理利用水土资源，防治水土流失，建立良好的生态环境，因此方案的评价应该综合考虑经济效益、社会效益和生态效益。
1、经济效益
为了发展生产，改善人民群众生活，经济效益应是评价水土保持规划的重要条件之一。具体的评价指标可以从总产值、净产值、投入产出比等方面入手，在其他方面差别不大的情况下，经济效益最高的方案当为首选方案。
2、社会效益 社会效益的内容很广泛，但目前容易用数量表示的则主要是缓洪减沙，所以流域拦畜泥沙的数量，可作为评价的指标。但值得指出的是，对规划区域来讲，不一定是泥沙减得愈多的方案愈好，而是只要控制在允许土壤流失量的范围之内即可，即使土地不再造成加速侵蚀。
3、生态效益
良好的生态环境是农、林、牧稳产高产的基础，因此生态环境的改善应当作为评价水土保持方案的条件之一。目前对生态效益的评价定性阐述较多，而定量化还没有一个统一的、确切的方法，但是林草面积与生态环境改善有一定的相关性，因此可用林草的覆被度作为间接反映生态效益的指标。需要说明的是，系统是个涉及自然和社会的复杂整体，因此在评价方案时应注意定量分析和定性分析相结合，以求方案切实可行。
七、土地利用规划
土地利用规划就是土地的平面配置和安排。决策者选中的最优方案仅仅表明了农、林、牧用地的比例，但农、林、牧用地在平面上如何配置，则需通过土地利用规划解决。对于流域规划来说，由于流域中包括若干个自然村，因此农、林、牧用地的平面配置就要进行控制分配。即将各个村划分为规划单元，将优化模型提供的农、林、牧用地比例分配给各规划单元。如果由于地貌类型、土地等级和人口密度不同而不能直接按模型照搬时，则应从流域实际出发，因地制宜地分配，各规划单元可将某项生产活动用地面积作相互调整，使整个流域的结构基本不发生大的变化，以保证流域的整体功能最优。
八、治理措施的配置
建立模型时，通过系统分析，各项治理措施的配置已考虑在内。例如，在进行粮食平衡时，必然考虑坝地的面积，而坝地的面积只有当坝址确定后才能确定，所以当设定坝地面积的决策变时，相应的淤地坝布设位置也就确定了；在土石山区只有厚土层才能修梯田，因此除了我们在确定方案时进行必要的灵敏度分析，还应在实施过程中不断进行监测，并利用信息反馈做出必要的调整和控制，以保证规划方案顺利实施。
九、结束语
综上所述，随着国家和社会环保意识的不断提高，国家在水土保持规划上面做的工作也越来越多，减少水土保持规划中的问题可以让水土资源得到更加合理化的运用，同时还能实现其可持续的发展。其中技术的运用时至关重要的，最优技术对于水土保持规划有着重要的作用，所以被广泛的应用。
参考文献：
[1]王锐亮，何丙辉，罗雷.城市水土保持规划与城市可持续发展[J]；水土保持应用技术；2011年01期
[2]王治国，王春红.对我国水土保持区划与规划中若干问题的认识[M].北京大学出版社，2011.
[3]宋海荣，蔡玉梅，何挺，等.村级土地利用规划技术研究现状和趋势[J].中国土地科学，2012，6（1）：71-74.
【关键词】最优化技术；水土保持；规划；应用
一、前言
水土保持规划涉及多种资源的利用和多种措施的配置问题，但主要是还是如何利用和分配有限的资金、劳力、肥料使得土地达到充分、合理的利用，从而使流域既有较高的经济效益和良好的生态效益。本文主要对最优化技术在水土保持规划中的应用进行了分析。
二、基本资料的搜集与分析
进行水土保持规划要搜集自然和社会经济资料。而采用线性规划方法确定土地利用规划，是通过数学模型的求解来确定农、林、牧用地比例的，因此还要搜集与数学模型参数有关的资料，例如不同年份各种粮食作物及经济作物在不同级别土地上的产量，不同投入资源量对粮食作物和经济作物产量的影响，不同林种在不同土地上的材积量及果品产量，农、林、牧各项产品的价格，各项生产活动的定额，以及不同土地类型的土壤流失量等。为了使数学模型从本质上反映规划区域固有特点，建模前必须对搜集到的资料进行系统分析，找出影响系统功能的主要因素，以便在建立模型和措施配置时做到扬长避短、切实可行。
三、土地分级
土地分级是水土保持规划的理论基础，只有正确的进行土地分级，才能真正做到因地制宜。对于线性规划方法，土地分级又是选择决策变量的依据。土地分级因目的而异，作为水土保持规划，只要评价出土地对农、林、牧的适宜性即可，因此土地分级宜简不宜繁。在黄土丘陵区，地面坡度是影响水土流失的主导因子，因此将地面坡度作为土地分级的主要依据。土石山区的特点是山高坡陡，土薄石多，影响土地生产能力的主要因子是土层厚度，因此土层厚度应作为土地分级的主要依据，其次是地面坡度、坡向、海拔，和土壤熟化程度。
四、建立数学模型
线性规划的特点是用数学的方法进行定量的计算，从而得到农、林、牧用地的比例。而进行定量分析的关键是建立数学模型。根据线性规划的理论，优化模型应表示为在满足一组已知的约束条件下，求一组变量x、xZ、·…nx的值，使决策目标达到最优的数学表达式。
根据目标函数表达式，我们建立数学模型的主要工作是：选择决策变量；选用各种参数；选择目标函数；建立约束方程。
1、选择决策变量
决策变量是规划人员所要控制的诸种因素，也是规划人员所要寻求的答案，在水土保持规划中主要指：
农业用地面积，即各种粮食作物和经济作物在不同级别土地上的种植的面积；
林业用地面积，即各种用材林、经济林、防护林、薪炭林在不同级别土地上的营建面积；
牧业用地面积，即不同草种的人工草地在不同等级土地上的种植面积及天然草地和牧良草地的面积；
2、选用各种参数
数学模型中的参数表示为对决策变量有影响，但不能直接控制的因素。在肯定型数学模型中，所有参数都假定为不变的已知数，它包括目标函数系数Cj，约束条件系数aij和数学模型的右端bi。
（1）目标函数系数Cj
当目标确定为效益最大时，目标函数系数Cj就称为效益系数，它表示一单位生产活动的收益，如不同粮食作物、经济作物在不同级别土地上的单位产值；不同经济林、用材林、水保林、薪炭林、饲料林在不同级别土地上的单位产值；不同草种在不同级别土地上的单位产值以及各种家畜、家禽的单位产值等。
（2）、技术系数aij
约束条件中采用的技术系数也称投入产出系数，包括单位生产活动的产出定额和投入定领。对于水土保持规划来说，还应包括各类土地的侵蚀模数。不同级别土地上各种粮食作物和经济作物单产，不同级别土地上各林种的单产，不同级别土地各草种的单产等均系产出定额。进行某项治理、生产某种单位产品所需要的某种生产要素的投入景，如治理每亩土地所需的投资、投工及投物量，种植每亩作物所需的肥料劳力、种子，养殖各种家畜、家禽所需要的投资、饲草、饲料、劳力量均系投入定额。
（3）制约常数bi
数学模型的右端bi，一般认为是常鼠，也称制约常数，主要指各种资源的限制量，有时也指社会的需求量或发展目标，此外，为维护当地的生产能力而确定的允许土壤流失量，也可作为常量处理。
3、选择目标函数
系统追求的目标用数学式子表达，这就是目标函数。在水土保持规划中选择的目标可以是利用有限的资源，获取最大的收益，在这种情况上，日标函数是求极大值。
4、建立约束方程
在水土保持的线性规划方法中的约束方程可以分为几种类型，一是各种资源的限制条件二是社会对系统中的某种资源的最低需要量，三是系统目标要求所规定的约束。
五、求得最优解
当分析模型认为没有忽略重要的约束条件、各约束方程无明显矛盾时，就可上机求解。求解时可对一些参数做必要的变动，以考虑模型对环境的适应能力。
六、方案的综合评价
一个区域因约束条件不同，可供选择的规划方案可能有多个，究竟选择那个方案，需要用系统的观点、系统分析的方法进行综合论证和评价。水土保持规划的目的是合理利用水土资源，防治水土流失，建立良好的生态环境，因此方案的评价应该综合考虑经济效益、社会效益和生态效益。
1、经济效益
为了发展生产，改善人民群众生活，经济效益应是评价水土保持规划的重要条件之一。具体的评价指标可以从总产值、净产值、投入产出比等方面入手，在其他方面差别不大的情况下，经济效益最高的方案当为首选方案。
2、社会效益 社会效益的内容很广泛，但目前容易用数量表示的则主要是缓洪减沙，所以流域拦畜泥沙的数量，可作为评价的指标。但值得指出的是，对规划区域来讲，不一定是泥沙减得愈多的方案愈好，而是只要控制在允许土壤流失量的范围之内即可，即使土地不再造成加速侵蚀。
3、生态效益
良好的生态环境是农、林、牧稳产高产的基础，因此生态环境的改善应当作为评价水土保持方案的条件之一。目前对生态效益的评价定性阐述较多，而定量化还没有一个统一的、确切的方法，但是林草面积与生态环境改善有一定的相关性，因此可用林草的覆被度作为间接反映生态效益的指标。需要说明的是，系统是个涉及自然和社会的复杂整体，因此在评价方案时应注意定量分析和定性分析相结合，以求方案切实可行。
七、土地利用规划
土地利用规划就是土地的平面配置和安排。决策者选中的最优方案仅仅表明了农、林、牧用地的比例，但农、林、牧用地在平面上如何配置，则需通过土地利用规划解决。对于流域规划来说，由于流域中包括若干个自然村，因此农、林、牧用地的平面配置就要进行控制分配。即将各个村划分为规划单元，将优化模型提供的农、林、牧用地比例分配给各规划单元。如果由于地貌类型、土地等级和人口密度不同而不能直接按模型照搬时，则应从流域实际出发，因地制宜地分配，各规划单元可将某项生产活动用地面积作相互调整，使整个流域的结构基本不发生大的变化，以保证流域的整体功能最优。
八、治理措施的配置
建立模型时，通过系统分析，各项治理措施的配置已考虑在内。例如，在进行粮食平衡时，必然考虑坝地的面积，而坝地的面积只有当坝址确定后才能确定，所以当设定坝地面积的决策变时，相应的淤地坝布设位置也就确定了；在土石山区只有厚土层才能修梯田，因此除了我们在确定方案时进行必要的灵敏度分析，还应在实施过程中不断进行监测，并利用信息反馈做出必要的调整和控制，以保证规划方案顺利实施。
九、结束语
综上所述，随着国家和社会环保意识的不断提高，国家在水土保持规划上面做的工作也越来越多，减少水土保持规划中的问题可以让水土资源得到更加合理化的运用，同时还能实现其可持续的发展。其中技术的运用时至关重要的，最优技术对于水土保持规划有着重要的作用，所以被广泛的应用。
参考文献：
[1]王锐亮，何丙辉，罗雷.城市水土保持规划与城市可持续发展[J]；水土保持应用技术；2011年01期
[2]王治国，王春红.对我国水土保持区划与规划中若干问题的认识[M].北京大学出版社，2011.
[3]宋海荣，蔡玉梅，何挺，等.村级土地利用规划技术研究现状和趋势[J].中国土地科学，2012，6（1）：71-74.