基于多目標粒子群的西藏水利水電建設征地移民安置規劃方法

昂拉姆

(西藏自治區水利電力規劃勘測設計研究院，西藏 拉薩 850000)

目前隨著西藏地區水利水電建設不斷推進，對于征地移民的安置規劃需求也越來越迫切[1]。西藏的水利水電建設是一項浩大的工程，涉及的移民總量與征地范圍都十分龐大。依賴投靠親友、自謀出路等無規劃的安置方式對征地移民無法進行有效的處理，并且不能保證全部征地移民都得到合理的安置，因此需要設計出對水利水電建設征地移民的統一安置規劃方法，維護征地移民的合理生存權益與發展權益，促進地區的和諧與社會的穩定[2]。

有研究人員采用灰色系統理論，通過GM(1，1)模型對壩區移民搬遷的人口數據進行偏差預測分析，并提出合理化建議，對整個水庫建設工程的移民安置情況提供了有效的依據[2]。但是這種移民安置規劃方法缺乏統一的規劃目標與規劃標準，導致規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量產生不利的影響。還有研究學者引入粗糙數的概念，通過最優最劣法確定水庫移民指標權重，并基于粗糙數的消去與選擇轉換法對移民方案進行排序，實現水庫移民安置區的規劃[3]。但是該方法的重心在于對現階段的移民進行安置，只能滿足單方面的規劃目標，例如經濟效益或者社會效益，對安置后的移民生活發展問題沒有進行合理的考量，導致規劃結果缺少綜合性，安置后續效果較差，不滿足可持續發展的要求。

而多目標粒子群算法可以將多種規劃目標設置為目標函數，通過該算法不僅可以規劃經濟效益，也可以規劃社會效益、文化效益等綜合目標。實現對征地移民的多目標安置規劃的同時，保證規劃結果的綜合社會效益得到最大程度的提高。通過對子目標和總目標進行設定，可建立出多目標體系，滿足對征地移民安置規劃的多目標規劃需求[4]。

因此，本文為了解決現有水庫移民安置規劃方法存在的不足，結合多目標粒子群算法對水利水電建設征地移民的安置規劃方法進行研究，不僅要考慮現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展水平，保障移民個人的切身利益，以期促進西藏地區繁榮穩定發展。

1 基于多目標粒子群的西藏水利水電建設征地移民安置規劃方法

1.1 水利水電建設征地移民安置規劃目標設定

對征地移民安置規劃的整體原則進行制定，具體包括可持續發展原則、社會效益原則、經濟效益原則、生態效益原則、整體性原則、部分性與整體性相統一原則[5]。根據上述制定的移民安置規劃原則，對征地移民安置規劃的目標進行確定。通過對征地移民安置目標規劃的總目標、詳細目標以及子目標進行設定，保障對水利水電建設征地移民進行合理的安置規劃，對土地、生態、經濟等資源進行合理的分配與利用。所設定的征地移民安置規劃目標見表1。

表1 西藏水利建設征地移民安置規劃目標

1.2 構建移民安置規劃多目標規劃模型

在確定西藏水利建設征地移民安置規劃目標后，利用多目標粒子算法構建征地移民多目標安置規劃模型[6]。將規劃的個體設定為不同維度不同空間的粒子，粒子在既定的空間內按照既定的速度進行運動，通過粒子的運動經驗對運動的具體速度進行對應的調整。

在征地移民安置規劃多目標體系當中，設定模型內部粒子的集合為：

X={x1,x2…xi}

(1)

式中，X—個體設定的粒子集合；i—粒子的總體數量。

在該集合中，設置變量為經濟效益、社會效益、人均耕地占有率、農業設施用地等[7]。則根據該設定可對目標效果進行優化，通過計算出限定的目標個體粒子的運動速度，為每個目標個體粒子尋求最佳的節點定位[8]，運動速度的計算公式如下：

(2)

式中，sij—目標個體粒子的最佳運動節點；smax—目標個體粒子的最大運動速度。

由于在征地移民多目標安置規劃模型中，不同個體粒子的運動會受到慣性加權的影響，導致最終結果會有局部不均的問題[9]。因此選擇對個體目標粒子的運動慣性加權進行優化，保證其受到的影響最小，具體優化公式如下：

sij(t+1)=ωsij(t)+μrand[pij(t)-sij(t)]

(3)

式中，ω—慣性加權系數；pij(t)—優化后的目標個體粒子位置適應度；μrand—目標個體粒子的整體規模。則利用優化后的多目標粒子算法構建出目標函數，主要包括社會效益、經濟效益和環境效益。將經濟效益設定為水電建設征地移民安置規劃目標的主要目標效益[10]，具體公式如下：

Maxe(x)=∑(ai,xi)

(4)

式中，Maxe(x)—西藏水利水電建設征地移民規劃最大化經濟效益；ai—各區域的經濟效益參數。

社會方面目標為達到最大的社會效益，具體包括維護水利建設征地地區的社會穩定與發展[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)—水利水電建設征地移民的最大化社會效益；bi—各區域的社會效益參數。

生態方面的目標是達到最大生態效益，具體包括保障征地地區的生態安全、降低征地地區水土流失程度等，具體表達式如下：

Maxe(x)=∑(ci,xi)

(6)

式中，Maxe(x)—水利水電建設征地移民的最大化生態效益；ci—各區域的生態效益參數。通過對上述構建的目標參數進行整合，即可構建出綜合性移民安置多目標規劃模型，具體表達式如下：

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

(7)

通過上述步驟即可構建出西藏水利水電建設征地移民多目標規劃模型，對該模型進行求解即可完成對征地移民的合理安置規劃。至此，基于多目標粒子群的西藏水利水電建設征地移民安置規劃方法設計完成。

2 實例驗證

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

2.1 實驗環境描述

本次實驗選取了西藏某水利水電建設項目的征地及移民作為規劃安置對象，具體項目為水電站，其搬遷人口總數共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。由于該地區經濟用地和農業用地資源較為稀缺、生態環境較為脆弱、社會經濟發展水平較為落后，因此本次移民安置規劃需要對社會、經濟和生態3方面的效益進行綜合考量，保證安置規劃在提高移民的生活水平和經濟水平的同時，不會對生態環境產生較大的破壞，最大限度保留耕地面積，對宗教設施進行最大限度的保留。具體實驗環境參數見表2。

表2 實驗環境參數

根據上述參數布置實驗環境，通過利用3種移民安置規劃方法對耕地移民進行合理規劃安置，比較最終的綜合社會效益增長點。

2.2 實驗結果

本次實驗選取的比較指標為綜合社會效益增長點，涵蓋了社會效益、經濟效益和生態效益3個方面，通過將3個效益進行加權求和，求得綜合社會效益增長點(見表3)，對比3種規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劃方法更能對社會、經濟和生態3方面資源進行合理規劃，規劃效果更優。

表3 綜合社會效益增長點對比結果

通過上述實驗結果可知，在不同社會資源利用率的條件下，移民安置規劃方法所達到的綜合社會效益增長點也有所不同，傳統的移民規劃安置方法的綜合社會效益增長點一般在8～9之間。其中，基于灰色系統理論的方法側重經濟發展效益，基于粗糙數BWM_ELECTRE的方法側重生態發展效益，因其規劃目標均為單方面指標，所以綜合加權得到的綜合社會效益增長點較小，不能滿足對社會、經濟和生態3方面的合理規劃與安置。而本文提出的基于多目標粒子群的西藏水利水電建設征地移民安置規劃方法所計算出的綜合社會效益增長點均在12以上，遠遠高于其他2種傳統的安置規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劃安置方法與多目標粒子群算法進行了結合，構建出了多目標規劃模型，通過以社會、經濟和生態3方面的指標作為目標函數，實現了對征地移民的綜合規劃，在綜合效益上要優于傳統的規劃安置方法，通過對子目標和總目標進行設定，構建出的多目標體系能夠滿足對西藏水利水電建設征地移民安置規劃需求。

3 結論

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