渔场鱼量最优化模型

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从图中可用看到y=f(x)必与y=h(x)=Ex有交点P,P的横坐标就是稳定平衡点X0,并且交点P*为可获得最大的持续产量,此时稳定平衡点为:X0 =N/e,并且得到的单位时间的最大持续产量和保持渔场鱼量稳定在X0的捕捞率与上述一样,即可得出一样的结论。

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效益模型

从经济角度看不应追求产量最大,而应考虑效益最佳。如果经济效益用从捕捞所得的收入中扣除开支后的利润来衡量,并且简单地假设:鱼的销量单价为常数p,单位捕捞率(如每条出海渔船)的费用为常数c,那么单位时间的收入T和支出S分别为

T=ph(x)=pEx,S=cE (9) 单位时间的利润为

R=T-S=pEx-cE (10) 在稳定条件x=x下,以(4)代入(10)式,得

R(E)=pENeE-r-CE (11)

对R(E)求导,令其等于0得:

pN-

-c

=0 (12)

记pN=a,=q,则(12)式变为

a-aq-ce=0 (13)

我们在不求解(13)的情形下分析使利润

R(E)达到最大的捕鱼强

度强度ER及渔场稳定数目量XR和单位时间的持续产量hR

此时必有

<

=r (14)

pN,pN--c

否则若>=r,则pN- <0,与(12)矛盾;

另一方面有

(15)

>

否则若

XR<=,则ER=rln

>=r,与(14)矛盾。

将(14)和(15)与产量模型中的(6).(8)相比较可以看出,在最大利益的原则下,捕捞强度有所减少,而渔场应保持的稳定鱼量有所增加。由(13)式可知,q即为a(1-q)和ce交点的横坐标,且由图1可以

q看出,当c一定,a越大,则越大,而a=pN,q=E/r,即当c,r一定时,

Rp越大, ER越大;即随着销售单价的增加,捕鱼强度也会增加,这是符合实际情况。

图1

捕捞过度

上面的效益模型是以计划捕捞(或称封闭式捕捞)为基础的,即渔场由单独的经营者有计划的捕捞,可以追求最大利润。如果渔场向众多盲目的经营者开放,比如在公海上无规则地捕捞,那么即使只有微薄的利润,经营者也会蜂拥而去,这种情况称为盲目捕捞(或开放式捕捞)。这种捕捞方式将导致捕捞过度,下面讨论这个模型。 (11)式给出了利润与捕捞强度的关系R(E),令R(E)=0的解为Es,可得

c Es=-rlnpN

(15)

当E0,盲目的经营者们会加大捕捞强度;若E>Es,利润R(E)<0,他们当然要减小强度。所以Es是盲目捕捞下的临界强

度。将(15)代入(4)式,得到盲目捕捞下的渔场稳定鱼量为

crlnpN Xs=

Ner=

NeclnpN

Xs完全由成本-价格比决定,随着价格的上升和成本的下降,Xs将迅速减少,出现捕捞过度。

模型的评价与推广

模型评价 优点:

(1)建立Gompertz模型,便于研究鱼群的自然规律; (2)建立优化模型,使问题得到简化;

(3)利用图解法和微分法,使问题分析清晰明了。 缺点:

模型具有局限性,并不能真正表示鱼群的自然增长规律。 模型的推广

该模型可用来研究渔业、林业等可再生资源持续稳产的问题,同时可近似得到在持续稳产的前提下产量的最优值。

参考文献

[1]姜启源,谢金星,叶俊,数学模型,北京:高等教育出版社,2011 [2]陈杰 Matlab宝典[M].电子工业出版社,2007.

[3]W.F.Lucas.微分方程模型[M]国防科技大学出版社,1988。 [4]M.Mraum.微分方程及其应用[M](张鸿林译),2007.

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