假设某渔场内养殖有某种鱼群(如鲳鱼),分为4个年龄组,分别称为1龄鱼,2龄鱼,3龄鱼和4龄鱼。已知: 各年龄组每条鱼的平均重量分别为5.07,11.55,17.86和22.99克; 各年龄组鱼的自然死亡率均为0.8条/年; 这种鱼为季节性集中产卵繁殖,平均每条4龄鱼的产卵量为1.109×105个,3龄鱼的产卵量为4龄鱼的一半,2龄鱼和1龄鱼不产卵,鱼群产卵和孵化期为每年的最后4个月; 如果顺利则卵孵化并成活为1龄鱼,其成活率(1龄鱼条数与产卵量n之比)为 1.22×10^11/(1.22×10^11+n); 渔业管理部门规定,每年只允许在产卵期前的8个月内进行捕捞作业。 如果每年投入的捕捞能力(如渔船数、下网次数等)固定不变,这时单位时间捕捞量将与各年龄组鱼群条数成正比,比例系数称作捕捞强度系数。通常使用13mm网眼的拉网,这种网只能捕捞3龄鱼和4龄鱼,两类鱼的捕捞强度系数之比为0.42:1。渔业上称这种方式为固定努力量捕捞。用matlab求解(2) 某渔业公司承包这种鱼的捕捞业务5年,合同要求鱼群的生产能力不能受到太大的破坏。已知承包时各年龄组鱼群的数量分别为:122、29.7、10.1、3.29(×109条),如果仍用固定努力量的捕捞方式,该公司采取怎样的策略才能使总收获量最高?
时间: 2023-06-18 19:06:45 浏览: 119
这是一个典型的渔业资源管理问题,可以使用数学模型来求解。
首先,我们需要建立一个数学模型来描述鱼群数量的变化。设第 $i$ 年 $j$ 龄鱼的数量为 $N_{i,j}$,则有以下的递推公式:
$$
N_{i,j} = N_{i-1,j+1} \cdot \frac{1}{1.22\times10^{11}+N_{i-1,j+1}} \cdot f_j - 0.8 N_{i,j}
$$
其中,$f_j$ 为每条 $j$ 龄鱼的平均产卵量,根据题目中的数据,我们可以得到:
$$
f_4 = 1.109\times10^5,\quad f_3 = \frac{1}{2}f_4,\quad f_2 = f_1 = 0
$$
然后,我们需要建立一个目标函数来描述总收获量。设第 $i$ 年的总收获量为 $H_i$,则有:
$$
H_i = p_3 \cdot c_3 \cdot N_{i,3} + p_4 \cdot c_4 \cdot N_{i,4}
$$
其中,$p_j$ 为每条 $j$ 龄鱼的平均重量,$c_j$ 为每条 $j$ 龄鱼的捕捞强度系数。根据题目中的数据,我们可以得到:
$$
p_1 = 5.07,\quad p_2 = 11.55,\quad p_3 = 17.86,\quad p_4 = 22.99
$$
$$
\frac{c_3}{c_4} = \frac{0.42}{1} \Rightarrow c_3 = 0.42c_4
$$
最后,我们需要加入约束条件来限制捕捞时间。根据题目中的数据,我们可以得到:
$$
\sum_{j=3}^4 c_j \cdot N_{i,j} \leqslant T \cdot \sum_{j=3}^4 c_j \cdot N_{0,j}
$$
其中,$T$ 为每年能够进行捕捞的时间比例,根据题目中的数据,我们可以得到 $T = 8/12 = 0.67$。
现在,我们可以使用 MATLAB 中的优化工具箱来求解这个问题。具体来说,可以使用 fmincon 函数来求解最优解。代码如下:
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