基于多目标粒子群的西藏水利水电建设征地移民安置规划方法

昂拉姆

(西藏自治区水利电力规划勘测设计研究院，西藏 拉萨 850000)

目前随着西藏地区水利水电建设不断推进，对于征地移民的安置规划需求也越来越迫切[1]。西藏的水利水电建设是一项浩大的工程，涉及的移民总量与征地范围都十分庞大。依赖投靠亲友、自谋出路等无规划的安置方式对征地移民无法进行有效的处理，并且不能保证全部征地移民都得到合理的安置，因此需要设计出对水利水电建设征地移民的统一安置规划方法，维护征地移民的合理生存权益与发展权益，促进地区的和谐与社会的稳定[2]。

有研究人员采用灰色系统理论，通过GM(1，1)模型对坝区移民搬迁的人口数据进行偏差预测分析，并提出合理化建议，对整个水库建设工程的移民安置情况提供了有效的依据[2]。但是这种移民安置规划方法缺乏统一的规划目标与规划标准，导致规划后的效果差异较大，会引起土地资源紧张、生活资源分配不均等社会问题，对征地移民的生活质量产生不利的影响。还有研究学者引入粗糙数的概念，通过最优最劣法确定水库移民指标权重，并基于粗糙数的消去与选择转换法对移民方案进行排序，实现水库移民安置区的规划[3]。但是该方法的重心在于对现阶段的移民进行安置，只能满足单方面的规划目标，例如经济效益或者社会效益，对安置后的移民生活发展问题没有进行合理的考量，导致规划结果缺少综合性，安置后续效果较差，不满足可持续发展的要求。

而多目标粒子群算法可以将多种规划目标设置为目标函数，通过该算法不仅可以规划经济效益，也可以规划社会效益、文化效益等综合目标。实现对征地移民的多目标安置规划的同时，保证规划结果的综合社会效益得到最大程度的提高。通过对子目标和总目标进行设定，可建立出多目标体系，满足对征地移民安置规划的多目标规划需求[4]。

因此，本文为了解决现有水库移民安置规划方法存在的不足，结合多目标粒子群算法对水利水电建设征地移民的安置规划方法进行研究，不仅要考虑现阶段的征地利用情况与移民生活需求，同时也要考虑到移民日后的发展水平，保障移民个人的切身利益，以期促进西藏地区繁荣稳定发展。

1.1 水利水电建设征地移民安置规划目标设定

对征地移民安置规划的整体原则进行制定，具体包括可持续发展原则、社会效益原则、经济效益原则、生态效益原则、整体性原则、部分性与整体性相统一原则[5]。根据上述制定的移民安置规划原则，对征地移民安置规划的目标进行确定。通过对征地移民安置目标规划的总目标、详细目标以及子目标进行设定，保障对水利水电建设征地移民进行合理的安置规划，对土地、生态、经济等资源进行合理的分配与利用。所设定的征地移民安置规划目标见表1。

表1 西藏水利建设征地移民安置规划目标

1.2 构建移民安置规划多目标规划模型

在确定西藏水利建设征地移民安置规划目标后，利用多目标粒子算法构建征地移民多目标安置规划模型[6]。将规划的个体设定为不同维度不同空间的粒子，粒子在既定的空间内按照既定的速度进行运动，通过粒子的运动经验对运动的具体速度进行对应的调整。

在征地移民安置规划多目标体系当中，设定模型内部粒子的集合为：

X={x1,x2…xi}

(1)

式中，X—个体设定的粒子集合；
i—粒子的总体数量。

在该集合中，设置变量为经济效益、社会效益、人均耕地占有率、农业设施用地等[7]。则根据该设定可对目标效果进行优化，通过计算出限定的目标个体粒子的运动速度，为每个目标个体粒子寻求最佳的节点定位[8]，运动速度的计算公式如下：

(2)

式中，sij—目标个体粒子的最佳运动节点；
smax—目标个体粒子的最大运动速度。

由于在征地移民多目标安置规划模型中，不同个体粒子的运动会受到惯性加权的影响，导致最终结果会有局部不均的问题[9]。因此选择对个体目标粒子的运动惯性加权进行优化，保证其受到的影响最小，具体优化公式如下：

sij(t+1)=ωsij(t)+μrand[pij(t)-sij(t)]

(3)

式中，ω—惯性加权系数；
pij(t)—优化后的目标个体粒子位置适应度；
μrand—目标个体粒子的整体规模。则利用优化后的多目标粒子算法构建出目标函数，主要包括社会效益、经济效益和环境效益。将经济效益设定为水电建设征地移民安置规划目标的主要目标效益[10]，具体公式如下：

Maxe(x)=∑(ai,xi)

(4)

式中，Maxe(x)—西藏水利水电建设征地移民规划最大化经济效益；
ai—各区域的经济效益参数。

社会方面目标为达到最大的社会效益，具体包括维护水利建设征地地区的社会稳定与发展[11]，满足征地移民的生活需求等，具体公式如下：

Maxe(x)=∑(bi,xi)

(5)

式中，Maxe(x)—水利水电建设征地移民的最大化社会效益；
bi—各区域的社会效益参数。

生态方面的目标是达到最大生态效益，具体包括保障征地地区的生态安全、降低征地地区水土流失程度等，具体表达式如下：

Maxe(x)=∑(ci,xi)

(6)

式中，Maxe(x)—水利水电建设征地移民的最大化生态效益；
ci—各区域的生态效益参数。通过对上述构建的目标参数进行整合，即可构建出综合性移民安置多目标规划模型，具体表达式如下：

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

(7)

通过上述步骤即可构建出西藏水利水电建设征地移民多目标规划模型，对该模型进行求解即可完成对征地移民的合理安置规划。至此，基于多目标粒子群的西藏水利水电建设征地移民安置规划方法设计完成。

为了更好地验证提出的基于多目标粒子群的西藏水利水电建设征地移民安置规划方法能够具有较好的社会综合效益，在理论方面设计完成后，进行实例验证。为提高实验结果的准确性，本次实验选用文献[2]提出的基于灰色系统理论的水库移民安置方法与文献[3]提出基于粗糙数BWM_ELECTRE的水库移民安置方法作为对比对象，与本文设计的规划方法，共同进行验证，对不同规划方法的实际规划效果进行分析。

2.1 实验环境描述

本次实验选取了西藏某水利水电建设项目的征地及移民作为规划安置对象，具体项目为水电站，其搬迁人口总数共65户135人，房屋占地面积为5413.56m2，耕地面积为16423.56亩。其中，永久性耕地面积为1546.14亩，临时性耕地面积为154.32亩。涉及迁移公路总长为15.8km，通信光缆线路总长为1.24m。宗教建筑包括碉房、庄园、宗山和江孜宗等，宗教建筑总面积为564.23m2。由于该地区经济用地和农业用地资源较为稀缺、生态环境较为脆弱、社会经济发展水平较为落后，因此本次移民安置规划需要对社会、经济和生态3方面的效益进行综合考量，保证安置规划在提高移民的生活水平和经济水平的同时，不会对生态环境产生较大的破坏，最大限度保留耕地面积，对宗教设施进行最大限度的保留。具体实验环境参数见表2。

表2 实验环境参数

根据上述参数布置实验环境，通过利用3种移民安置规划方法对耕地移民进行合理规划安置，比较最终的综合社会效益增长点。

2.2 实验结果

本次实验选取的比较指标为综合社会效益增长点，涵盖了社会效益、经济效益和生态效益3个方面，通过将3个效益进行加权求和，求得综合社会效益增长点(见表3)，对比3种规划方法下的综合社会效益增长点大小，增长点越大代表该规划方法更能对社会、经济和生态3方面资源进行合理规划，规划效果更优。

表3 综合社会效益增长点对比结果

通过上述实验结果可知，在不同社会资源利用率的条件下，移民安置规划方法所达到的综合社会效益增长点也有所不同，传统的移民规划安置方法的综合社会效益增长点一般在8～9之间。其中，基于灰色系统理论的方法侧重经济发展效益，基于粗糙数BWM_ELECTRE的方法侧重生态发展效益，因其规划目标均为单方面指标，所以综合加权得到的综合社会效益增长点较小，不能满足对社会、经济和生态3方面的合理规划与安置。而本文提出的基于多目标粒子群的西藏水利水电建设征地移民安置规划方法所计算出的综合社会效益增长点均在12以上，远远高于其他2种传统的安置规划方法所计算出的社会效益增长点。这是由于本文提出的移民规划安置方法与多目标粒子群算法进行了结合，构建出了多目标规划模型，通过以社会、经济和生态3方面的指标作为目标函数，实现了对征地移民的综合规划，在综合效益上要优于传统的规划安置方法，通过对子目标和总目标进行设定，构建出的多目标体系能够满足对西藏水利水电建设征地移民安置规划需求。

本文基于多目标粒子群算法设计西藏水利水电建设征地移民安置规划方法，将社会效益与经济效益作为主要目标，建立民安置规划体系，构建移民安置规划模型，并通过实验验证设计方法可提高综合效益增长点，有利于对规划后的社会效益与经济效益之间做出平衡。但是由于时间限制，本文方法的安置规划未能考虑居民的实际意愿与满意程度。因此在后续的研究中将不断完善设计方法，将居民意愿与满意度作为重要指标用以衡量安置规划方法的应用性。以期对西藏水利水电建设征地移民做出科学的规划决策，为推进西藏地区水电建设征地移民安置规划研究提供理论与实践的帮助。