地下水基于水資源優(yōu)化配置的可開采量

王列娟

【摘要】隨著社會的全面發(fā)展，地下水基于水資源配置的優(yōu)化十分關(guān)鍵。其不僅能夠讓水資源配置得到全面的更新，還能讓開采量得到良好的控制。本文主要針對地下水基于水資源優(yōu)化配置的可開采量進(jìn)行分析，并提出了相應(yīng)的優(yōu)化措施。

【關(guān)鍵詞】地下水；水資源；優(yōu)化配置；可開采量

近年來，由于地下水開采便利，供水穩(wěn)定以及水質(zhì)優(yōu)良等特點被作為廣泛的優(yōu)質(zhì)水源進(jìn)行開采。但是，由于城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，人們對于水資源的需求急劇增加。為了保障社會經(jīng)濟(jì)的快讀穩(wěn)定發(fā)展，對地下水進(jìn)行長期不可理的開采，以至于出現(xiàn)了一系列的生態(tài)環(huán)境問題。其中較為突出的是地下水位下降，海水入侵地下水，甚至出現(xiàn)地標(biāo)沉降的現(xiàn)象。隨著人們對于經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展認(rèn)識的進(jìn)一步深入，地下水的合理開采也得到了廣泛的關(guān)注。

一、地下水資源優(yōu)化配置的基礎(chǔ)分析

我們現(xiàn)有的地下水資源開發(fā)利用模式主要是對地下水自然資源進(jìn)行人工開采，形成獨具特色的二元水循環(huán)系統(tǒng)。水資源的開發(fā)利用系統(tǒng)往往導(dǎo)致地下水資源的補(bǔ)排關(guān)系發(fā)生一系列的變化[1]。例如，人為的控制地表水的儲存能力對于地下水的補(bǔ)排有極大的影響。再者，通過新型的節(jié)水灌溉方式的推廣也可以為地下水補(bǔ)給提供優(yōu)勢。因此，對于地下水資源的優(yōu)化配置問題，基準(zhǔn)年計算地下水的方式往往難以滿足規(guī)劃年的地下水可供給水量，對于地下水的合理開發(fā)利用并不能起到指導(dǎo)性建設(shè)。所以，為了能夠讓地下水水資源配置體系得到全面的優(yōu)化，需要對其開采量進(jìn)行的比例進(jìn)行良好的配置。從而讓地下水資源得到科學(xué)合理的應(yīng)用。

二、水資源優(yōu)化配置的模型選擇

由于地表水供給不充分，地下水的大量開采，已經(jīng)造成連年超采的現(xiàn)象[2]。并且伴隨著無序開荒的土地耕種，更是對水資源造成了極大地浪費。因此，要解決我國的水資源問題，不能簡單的從節(jié)約用水修建蓄水工程來實現(xiàn)，我們更應(yīng)該多方面考慮，從水資源的產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)以及水資源的管理政策等非工程性的方案上面想辦法，利用先進(jìn)的計算方式對歲資源的開采量進(jìn)行計算，以此來全面的優(yōu)化水資源配置。

2.1配置體系的構(gòu)建

首先，根據(jù)分析不同水平年的國民經(jīng)濟(jì)以及生態(tài)需水?dāng)?shù)據(jù)以及長系列的資料的前提下，對供水凈化效益的最大以及損失水量最小的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解。其中，在計算的過程中，要以水資源分區(qū)套行政區(qū)作為最基本的計算單元。同時，通過人工開采自然水資源的二元水循環(huán)模式作為平衡水量關(guān)系的基礎(chǔ)約束條件。最后，利用專門的軟件系統(tǒng)對模型進(jìn)行系統(tǒng)的求解[3]。通過對比方案，選擇出最佳的推薦方案。在進(jìn)行水資源配置體系的優(yōu)化過程中，可以利用Windows GAMS2.5軟件對模型體系進(jìn)行基礎(chǔ)的計算。

2.2地下水?dāng)?shù)值模擬模型的選擇

對于地下水?dāng)?shù)值模擬我們采用地下水水流和溶質(zhì)移動模型來進(jìn)行操作。并通過該模型對地下水的特性進(jìn)行模擬以及地下水水流評價。其中，該模型描述潛水非穩(wěn)定三圍地下水流的偏微分方程組為：

從方程組中我們可以看到Г2為二類邊界；Г3為自由面。其開采量也隨著地下水的變化而發(fā)生變化。

地下水水流和溶質(zhì)移動模型主要用于多年降、徑流、蒸發(fā)、供用水以及地下水位監(jiān)測等數(shù)據(jù)的識別和模型驗證。在規(guī)劃年水資源開發(fā)利用格局中起到重要的作用。該模型利用有限的單元法將數(shù)字模型的空間將有限元方程按照全隱式有限差分格式進(jìn)行定向的離散化，最終簡化微分方程。這種方式使得計算求解更加快捷簡單。

為了進(jìn)一步提高水資源開發(fā)利用格局來改變情形下的地下水評價景區(qū)以及水資源優(yōu)化配置的可靠性，本文將單獨求解運(yùn)算的歲資源優(yōu)化配置模型和地下水?dāng)?shù)值模擬模型進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合。在兩個模型中的公用數(shù)據(jù)以及參考信息的反饋通過耦合迭代計算可以更好的實現(xiàn)共享以及確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

三、地下水基于水資源優(yōu)化配置的可開采量分析

為了進(jìn)一步提高水資源開發(fā)利用格局來改變情形下的地下水評價景區(qū)以及水資源優(yōu)化配置的可靠性，本文將單獨求解運(yùn)算的歲資源優(yōu)化配置模型和地下水?dāng)?shù)值模擬模型進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合。在兩個模型中的公用數(shù)據(jù)以及參考信息的反饋通過耦合迭代計算可以更好的實現(xiàn)共享以及確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3.1建立模擬數(shù)據(jù)的相互關(guān)系。

地下水資源的開發(fā)利用量對各行各業(yè)的水資源分配起到重要的作用。同時，對于水資源的優(yōu)化配置模型也起到一定程度的約束作用。反之，水資源的優(yōu)化配置模型也為各行業(yè)各的用水量以及地表水的取水量起到?jīng)Q定性作用。測量實際參數(shù)然后將參數(shù)輸入兩個模型中，通過計算后的輸出數(shù)據(jù)相互起到制約的作用。

3.2建立科學(xué)的地下水開采量評價方式。

通過對規(guī)劃年的需水方案進(jìn)行科學(xué)地規(guī)劃，將規(guī)劃年的開水量作為可開采量，實現(xiàn)地下水采補(bǔ)平衡。由于地區(qū)的地下水開采量嚴(yán)重超采，我們可以采用一下方式進(jìn)行逐漸改善。第一，對規(guī)劃年的超采量進(jìn)行逐年減少。第二，對于地下水水位的降幅進(jìn)行嚴(yán)格控制，保障降幅不超過含水層厚度的三分之一。第三，所有的地下水開采工作都要以不引起生態(tài)環(huán)境地質(zhì)問題為前提。

3.3水資源優(yōu)化配置模型的計算流程

對地區(qū)的現(xiàn)有水資源條件、當(dāng)?shù)氐乃Y源地質(zhì)條件、以及地下賀歲補(bǔ)徑條件進(jìn)行深入的研究分析，并且和基準(zhǔn)年的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，計算出現(xiàn)有的地下水資源流量以及開采量。

通過對地區(qū)的現(xiàn)有發(fā)展規(guī)劃需求進(jìn)行分析，建設(shè)不同的節(jié)水方案以及水資源優(yōu)化配置的發(fā)展模式。

將不同的水資源優(yōu)化方案輸入結(jié)合后的計算模式中，通過反復(fù)試驗與計算得到最優(yōu)水資源優(yōu)化配置方案以及地下水開采方案。

四、結(jié)語

在進(jìn)行地下水資源配置體系的優(yōu)化過程中，需要結(jié)合實際情況，采用多種不同的方式對其配置體系進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，并結(jié)合相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行全面的計算。通過對水資源的開采量進(jìn)行科學(xué)的計算和研究，來降低我國的水資源的超采現(xiàn)象。實現(xiàn)水資源的可持續(xù)發(fā)展的同時來實現(xiàn)我國社會經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。為我國地下水資源的合理利用做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]周志芳，鄭虎，莊超.論地下水資源的永久性消耗量[J].水利學(xué)報.2014（12）

[2]張展羽，司涵，馮寶平，胡超，呂夢醒.缺水灌區(qū)農(nóng)業(yè)水土資源優(yōu)化配置模型[J]. 水利學(xué)報.2014（04）.

[3]程軍蕊，王侃，馮秀麗，王益澄.基于GIS的流域水質(zhì)模擬及可視化應(yīng)用研究[J].水利學(xué)報.2014（11）