この作品は、水質改善目標の指定された一連の農業保全慣行の最適な（最も低コストの）配置を解くために、進化的アルゴリズムを用いた最適化コンポーネントを使用した水質モデルの統合を示します。ソリューションは、トレードオフの明確な定量化を可能にする、マルチ客観的なアプローチを使用して生成されます。
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この記事について
サマリー
要約
風景渡る特定の水質目標を達成するためのターゲティング保全実践投資のコスト効率の高い（ すなわち 、最も低コストの）方法を見つけることは流域管理における最も重要である。流域コンテキスト（ 例えば 、5,12,20）で最も低コストの解決策を見つけるの伝統的な経済学の方法は、外部への影響を正確に生成された敷地内の汚染の割合として記述することができることを想定しています。このようなアプローチは、汚染源の影響はしばしば複雑な生物物理学的プロセスによって決定される流域における実際の汚染プロセスを代表することはほとんどありません。現代の物理ベース、空間的に分散水文学的シミュレーションモデルの使用は、プロセス表現の面でリアリズムの大きい程度を可能にしますが、モデルは最適化の不可欠な一部となるシミュレーション最適化フレームワークの開発が必要である。
進化進アルゴリズムは流域シミュレーション·最適化問題のコンビナトリアル性質に対処するとフル水質モデルの使用を可能にすることが特に有用な最適化ツールであるように見えます。進化的アルゴリズムは、候補解として、流域の保全慣行の特定の空間的配分を扱い、最適化の目標に対して改善を見つけるために反復的に選択、交叉および突然変異の確率的演算子を適用する解候補の集合（集団）を利用する。この場合の最適化の目的は同時に保全慣行のコストを最小限に抑え、流域における非点、源汚染を最小にするためである。研究の最近の拡大とセットは同様の方法を使用しようとすると広義の進化的最適化手法3,4,9,10,13-15,17-19,22,23,25と水質モデルを統合しています。このアプリケーションでは、Rabotyagovらの適切に従うプログラムを実証ACHと保全の実践と保全の実践と、ユーザーが指定した水質のコストとの間の完全なトレードオフのフロンティアを検索するため、その費用の現代および一般SPEA2 26多目的進化アルゴリズムとSWATの水質モデル7を使用し、ユーザが指定したセットを統合目的。フロンティアは、様々な水質改善の目標に関連するコストの完全な範囲を提示することによって、流域管理者が直面してトレードオフを定量化する。プログラムは、指定された水質改善の目標と保全慣行の最適化された配置のマップの生産を達成する流域の構成を選択することができます。
プロトコル
1。流域モデルを準備して、最適化のための入力データを提供
- i_SWATデータベースを作成
- "回転子"と呼ばれるプログラムを使って、土壌、気象、管理や肥料などの複数の入力データベースからデータベースを構築します。
- あるいは、既存のSWATの実行は（おそらくArcSWATまたはAVSWATで作成された）i_SWAT.exeでインポートすることができます。この場合、プログラムは "swat_rewrite"が管理またはフィールド·レベルのデータに基づいて、他のHRU情報を交換するために使用することができます。
- SWATモデルのキャリブレーションと検証は、この時点で実行する必要があります。 Jhaはらによって説明されているように、このアライグマ川流域のEAモデリングフレームワーク内に組み込まれ、SWAT（バージョン2005）のモデルはもともと最大総デイリー負荷（TMDL）研究のためにキャリブレーションされ、検証されました。 （2010）。 SWATモデルの更なる校正および検証はdescriとして、ラクーン川流域マスタープランの開発を支援するために実施されたこの研究のために使用されたSWATのモデルですAgren社（2011）、のベッド。
- SWAT2005GA.exe呼ばSWAT2005.exeの修正版を使用してください。
- "流域presets.csv"ファイルの準備 - これはアライグマ流域に固有の設定の....
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ディスカッション
私たちは、流域レベルの栄養素削減目標の範囲を達成するために農業保全慣行の最低コストミックスと場所を含む流域構成のパレート効率的なセットを検索するための統合されたシミュレーション·最適化フレームワークを構築します。シミュレーション·最適化システムの概念図を図8に示されている。農業保全慣行の水質への影響をシミュレートすることを含む、流域シミュレーションは、Windowsベースのデータベース管理システム、i_SWAT 6,8と相まって水文モデル、SWAT2005によって処理されます。最適化コンポーネントは、SWATの水文応答単位（HRUs）上で動作し、同時に栄養負荷（N、P、または両方）と保全慣行のコストを最小限に抑える保全慣行の配分を見つけるために進化アルゴリズム26のロジックを採用しています。アルゴリズムの反復が、個々を存続のセットを終えられた後にualsは、おおよそのトレードオフのフロンティアを表しています。 2つの栄養素を同時に（硝酸塩-N及び全リン）が検討されているので、我々は3次元のトレードオフのフロンティアを入手してく.......
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開示事項
特別な利害関係は宣言されません。
謝辞
この研究は、米国環境保護庁のターゲット流域グラント·プログラム（プロジェクト＃WS97704801）、結合自然と人間系の国立科学財団のダイナミクス（プロジェクト＃DEB1010259-CARD-クリン）、及び米国司法省から受け取ったサポートから一部で賄われていたFoodand農業協定の農業プロジェクトの農研究所（プロジェクト＃20116800230190-CARD-）の。
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参考文献
- American Society of Agricultural and Biological Engineers. Design, layout, construction, and maintenance of terrace systems. ASAE Standard. , S268(2003).
- Raccoon River Watershed water quality master plan. , Agren, Inc. Carroll, IA. (2011).
- Arabi, M., Govindaraju, R. S., Hantush, M. M.
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再版と許可
