基于系统动力学对鱼塘养殖进行分析

基于系统动力学对鱼塘养殖进行分析[摘要]健康养殖技术相对于传统的养殖技术与管理，也包涵了更广泛的内容，它不但要求有健康的养殖产品，以保证人类食品安全，而且养殖生态环境应符合养殖品种的生态学要求，养殖品种应保持相对稳定的种质特性。之所以提出这个概念，主要是因为我国水产养殖技术及其管理当前出现的随意性，导致疫病蔓延，种质退化，产品质量下降，甚至影响了食品的卫生安全，所以要采用一些生态的模型提高养殖技术了规模。[关键字]养殖业;系统动力学;反馈基模分析;一、建模的背景及目的在有限的渔业资源情况下，渔业的可持续增长必然要在养殖渔业上寻求发展，增加养殖密度，提高单位水体产量，适当增加可养水域。然而应用已有的传统养殖技术，已经不能适应我国对水产养殖发展的要求，问题是用传统的养殖方式，已难以大幅度提高单位面积产量，养殖比较效益下降；水产品质量下降，养殖环境恶化；主要养殖品种疫病严重，而且多呈暴发性流行。为了应付养殖中的疾病及生长缓慢，提高养殖密度，人们使用药物和添加剂不当，这不但没有抑制疫病流行，反而常因此而导致环境污染与食物污染，对人类食品安全构成威胁。因此我们应考虑现有的一些环境特点，利用所处地理位置的优越性，采用不同的养殖技术。以南方部分地区为例我们可以利用一些生态模式来进行养殖，比如利用养蝉技术与鱼塘进行有机的结合。二、建立流位流率系按问题的主要矛盾把主导结构系统的分成，人口，种植业，养殖业，纺织业四个子系统，并分别确定4个子系统的流位流率对（经济子系统安排在模型再开发中作专题深入研究）。（1）人口子结构。流位：总人口数了L1(t)(人)，流率：人口变化量R1（t）（人/年）（计划生育政策控制下的人口变化量另设模型研究）（2）种植业子结构。流位：桑树种植量L2(t)(棵)，流率：桑树数量变化量R2（t）(棵\年)。（3）纺织业子结构。流位：棉纱量L3（t）,流率：棉纱需求量R3（t）.（4）养殖业子结构。流位：鱼条数L4(t),l流率：鱼条数变化量R4（t）.（5）产业子结构。流位：经营规模L4(t)流率：经营规模变化量R5（t）主导结构流位流率系:{(L1(t),R1（t）),(L2(t),R2（t）),(L3(t),R3（t）),(L4(t),R4（t）)，(L4(t),R4（t）}三、确定流位控制流率的定性分析二部分图及流率基本入树模型3.1首先通过定性分析，得出图的4个人流位控制4个流率的定性分析二部分图。（1）由于养殖鱼的数量L4(t)增多，鱼塘面积增大淤泥变多，所以淤泥养分也变多，桑树量L2(t)变多，桑树变多蝉也增多，棉纱量L3(t)变多，随着食物和衣服原料的变多人们生活压力减小人的寿命变长，所以以流位L2(t)，L3(t)，L4(t)控制着人口变化量R1（t）流率变化（2）由于人口L1(t)多，需要的食物和生活用品变多。由于棉纱需求量L3(t)大蝉的养殖量大，桑树的数量减少，所以流位L1(t)，L3(t)控制着桑树的变化量R2（t）.（3）由于的人L1(t)的生活质量提高影响着对棉纱的需求，所以棉纱量增多L3（t），导致蝉的数量变多，养蝉的数量变多，桑树的数量L2(t)就会减少。因此，流位L1(t)，L2(t)，L3(t)同时控制着棉纱的变化量R3（t）。（4）由于鱼需要吃桑树叶L2(t)，鱼的数量增加导致桑树L2(t)变少，桑树量的变少直接导致蝉没有充足的食物，致使棉纱数量下降，而人口数量的变多导致对鱼的需求量直接增加，面对大量的需求，经营的面积和规模直接制约着产业的发展。所以，流位L1(t)，L2(t)，L4(t)，L5(t)同时控制着鱼的变化量R4（t）。（5）有于人们对棉纱L3(t)和鱼L4(t)的需求量的增加直接导致了，该产业的发展而去，要想产业得到进一步的发展产业的规模L5(t)直接制约着该反馈环。所以桑树的种植质量L2(t)，以及鱼塘的规模，也是影响的根本，所以流位L2(t)，L3(t)，L4(t)，L5(t)皆控制着经营规模的变化量R5（t）流率的变化。3.2分别确定各流位控制各流率的辅助变量，逐一建立各入树人口变化量流率基本入树模型桑树变化量流率基本入树模型棉纱变化量流率基本入树模型鱼条数变化量流率基本入树模型产业规模变化量流率基本入树模型四、模型分析4.1部分反馈环计算反馈环1（一阶正反馈环）人口变化量R1(t)←人口变化因子TOF(t)人们的物质生活水平鱼的数量L4(t)←人口变化量R1(t)。此正反馈环刻画了人口数量的增多，人们对物质的需求变化量增加（鱼的数量变多），人们物质生活变好，人口数量增加的循环规律。反馈环2（一阶正反馈环）鱼变化量R4(t)←鱼塘的影响因子（鱼塘淤泥）NOF(t)←桑树量L2(t)←鱼的变化量R4(t)。此正反馈环刻画了鱼塘与桑树的关系，说明了鱼数量增加导致鱼塘淤泥变多，桑树的养料充足，鱼的食物增加，鱼的数量也变多反馈环3（一阶正反馈环）人口变化量R1(t)←人口变化因子TOF(t)人们的物质生活水平纱的数量L3(t)←人口变化量R1(t)。此正反馈环刻画了人口数量的增多，人们对物质的需求变化量增加（纱的产量变多），人们物质生活变好，人口数量增加的循环规律。反馈环4（二阶正反馈环）纱产量变化量R3(t)←蝉的提供量ROL(t)←桑树的种植量L2(t)←投入的桑树的种植变化量R2(t)←蝉的食物因子TOF(t)←桑叶的变化量TOL(t)←产的养殖数量←纱产量变化量R3(t)。此正反馈环刻画了在纱的数量增加导致养蚕的数量变多蝉的数量不多桑树的种植变多，在此反馈环中需要企业考虑桑树种植量与养殖数量的比例反馈环5（二阶正反馈环）人口变化量R1←食物提供量GOL(t)←鱼产量L4←鱼变化量R4←种植桑树的数量L2←蝉的变化因子TOF(t)←纱需求变化量R3←纱的需求量L3←人口变化量R1。此正反馈环刻画了人口增加，个物质产量也会相应的增加的规律。反馈环6（四阶负反馈环）产业规模变化量R5←影响产业变化的因子ROL(t)←人口变化量R1←食物提供量GOL(t)←鱼产量L4←鱼变化量R4←种植桑树的数量L2←种植桑树的变化量R2←蝉的变化因子TOF(t)←纱需求变化量R3←纱的需求量L3←纱的生产因子TOF(t)←人口变化量R1←人口需求量L1←产业规模变化量R5。产业规模的变化量主要的影响因子还是人的影响不论是人的数量还是人技术等原因都存在影响因素。而人口的变化又受人的物质水平的影响，所以对鱼和蝉的需求就会变大，在本生态系统中鱼的数量增加导致鱼塘淤泥的增多，桑树养分的充足，桑树提供桑叶的数量变多，蝉的数量也变多，提供的纱的原材料增加，所以产业规模也会扩大，产业规模的扩大，由于人口数，及素质的影响导致此生态系统产业的受阻。建议商家考虑到该区域人口的数量和人口的整体技术水平等因素，还要对该区域整体环境的考虑，还要协调好个环境的综合条件，使产业的利润达到最大化。4.2增长上限基模分析纱产量成长上限基模Ⅰ如下图：在本纱产量成长上限基模中，左边正反馈环刻画“纱数量变多，要求蝉的养变多，对桑树的需求在某种程度上增多，随着桑树量多养蚕能能力提高，纱的量增长规律，右边负反馈环刻画“纱产量多，影响纺织业因子变多，产业规模减弱，出现供过于求，纱量呈现出减少的趋势”，产生了制约纱产量的成长上限。要解决本成长上限中的问题，要求商家要及时的掌握市场需求信息，并针对市场需求做出准确的判断和预测，指导企业更合理科学的安排种植和养殖计划，使得纱产量能很好的满足市场需求，尽量避免出现供大于求或者供小于求的情况，取得最大的经济利纱产量成长上限基模Ⅱ如下图：在本纱产量成长上限基模中，左边正反馈环刻画“纱产量多，蝉量多，桑树因子变化，导致鱼数量变多，部分人们生活水平变好，人们对纱需求高，纱产量多”的增长规律，右边负反馈环刻画“纱产量多，影响纺织业因子变多，产业规模减弱，出现供过于求，纱量呈现出减少的趋势”，产生了制约纱产量的成长上限。要解决本成长上限中的问题，要求商家要及时的掌握市场需求信息，并针对市场需求做出准确的判断和预测，指导企业更合理科学的安排种植和养殖计划，使得纱产量能很好的满足市场需求，尽量避免出现供大于求或者供小于求的情况，取得最大的经济利五、结束语利用反馈基模对鱼塘与桑婵系统中反馈结构分析，可以清楚地发现系统中子系统之问的相互关系，从而通过对子系统间反馈关系的分析，制定出正确的解决办法。通过反馈动态复杂性分析．可以清楚地看出系统中各子系统及变量之间的相互制约关系，从而把握系统整体结构，为产业提高利润提出正确的解决方向提供依据。参考文献[1]贾伟强，朱文渊．系统入树反馈基模生成系向量生成法[J]．系统工程，2005(7)：100—104.[2]贾仁安，丁荣华．系统动力学——反馈动态性复杂分析[M]．北京：高等教育出版社，2002．[3]贾仁安，伍福明，徐南孙．系统动力学流率基本入树建模法[J]．系统工程理论与实践，1998(6)：6-11．