基于博弈论的地下水消耗多智能体系统

地下水是全世界最至关重要的公共池塘资源之一。超过一半的地下水被用于种植农作物。本研究在多智能体系统框架内对地下水消耗模式进行建模。灌溉者被建模为多智能体系统中的智能体。采用博弈论研究了智能体所采取的灌溉策略。本研究考虑了一组由五名灌溉者组成的集合，种植三种作物：玉米、高粱和小麦。为了允许地下水流动，假定这些智能体位于相邻的农田中。灌溉者被建模为自私的智能体，它们制定灌溉策略以最大化自身效用，即农作物销售总收入与所产生成本（包括地下水抽取成本）之间的差额。由于地下水的流动性，它们没有节约地下水的动力。当没有灌溉者能够通过单方面改变策略来增加其效用时，这会导致在 Nash 均衡下资源的不可持续消耗。本研究中的所有参数均代表堪萨斯州。该地区的记录环境与经济数据以及 DSSAT 软件已被用于获取这些未来预测。模拟的涌现现象之一是灌溉者采用作物轮作模式来节约地下水。灌溉者在某一年种植利润更高但耗水密集的作物玉米，而在下一年通过改种高粱来节约水资源。本研究的另一个涌现结果是 LEMA 的可行性。当灌溉者受到 LEMA 层级的地下水使用限制时，LEMA 的总效用略有增加。