【正文】 節(jié)水的目的；第四，調(diào)整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，推廣抗旱優(yōu)良品種，發(fā)展多種經(jīng)營(yíng)。實(shí)行以微灌、噴灌、滴灌為代表的先進(jìn)灌溉技術(shù)，可節(jié)水 40％～70％，還可增產(chǎn) 10％～ 30％，蔬菜、水果、果樹(shù)及一些經(jīng)濟(jì)作物效果更佳，有的成倍增產(chǎn)；第三，優(yōu)化作物灌溉制度，減少作物的無(wú)效蒸騰。這些充分表明，在解決農(nóng)業(yè)干旱問(wèn)題上，水的如何使用亟待解決的問(wèn)題，也說(shuō)明農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力巨大。 水資源管理的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)與行政法律措施 水資源的管理的技術(shù)措施 建立節(jié)水型社會(huì)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)體系，嚴(yán)格控制需水量的無(wú)限增長(zhǎng) 節(jié)水 是緩解水資源緊缺的重要途徑，也是我國(guó)為解決水資源問(wèn)題所確立的基本國(guó)策，對(duì)許多地區(qū)而言，以開(kāi)源和節(jié)流而論，雖然水資源的廣度開(kāi)發(fā)仍有潛力，但最大的潛力是節(jié)水，這里關(guān)鍵在于節(jié)水的深度開(kāi)發(fā)。 從水資源的特性出發(fā)，對(duì)水資源的管理還可歸納為：對(duì)水資源的開(kāi)發(fā)利用和保護(hù)并重，對(duì)水量與水質(zhì)進(jìn)行統(tǒng)一管理，對(duì)地表水和地下水進(jìn)行綜合管理和統(tǒng)一調(diào)度，以及盡可能謀求最大的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，制定相應(yīng)的水資源工作的方針和政策，興利和減害并重，重視并加強(qiáng)水情監(jiān)測(cè)工作等。 地下水規(guī)劃與管理 隨著人口增加、經(jīng)濟(jì)與城市的發(fā)展，用水量迅速增加。因而出現(xiàn)了由于大量開(kāi)發(fā)利用地下水而發(fā)生的許多環(huán)境水文地質(zhì)問(wèn)題，如區(qū)域地下水位持續(xù)下降、水質(zhì)惡化、土地荒漠化、海水入侵、地面沉降等公害，對(duì)人民生活與工農(nóng)業(yè)建設(shè)帶來(lái)了嚴(yán)重影響和巨大損失。 由于水資源管理的內(nèi)容涉及面很廣，它和自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境諸系統(tǒng)都有十分密切的關(guān)系。為此，要嚴(yán)格控制需水量的無(wú)限制增長(zhǎng)，努力提高全社會(huì)節(jié)水意識(shí)，做到取水有計(jì)劃，節(jié)水有措施，讓用水部門(mén)在節(jié)水中求生存、求發(fā)展，逐步建立起一個(gè)高效合理用水的節(jié)水型社會(huì)經(jīng)濟(jì)體系。農(nóng)業(yè)節(jié)水應(yīng)從五個(gè)方面 著手： 第一，完善田間工程配套，實(shí)現(xiàn)渠道防滲管道化。這是指對(duì)灌溉用水采取優(yōu)化調(diào)度，合理分配等管理措施，結(jié)合各種耕作栽培技術(shù)，盡量減少對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量形成屬非關(guān)鍵期的水分蒸騰，以提高農(nóng)作物水 分的利用效率。例如秦嶺北坡以及山前洪積傾斜平原是發(fā)展果林和飼養(yǎng)業(yè)的良好基地。因此，從工業(yè)用水的用途上講，節(jié)水重點(diǎn)應(yīng)放在冷卻用水上。此外要加強(qiáng)對(duì)供水管網(wǎng)的管理，杜絕跑、冒、滴、漏現(xiàn)象，把浪費(fèi)水資源減小到最低程度。從根本上講，就是實(shí)現(xiàn)了南水北調(diào)也不能忘記節(jié)水，節(jié)水比開(kāi)源更重要，節(jié)水見(jiàn)效快，能夠立竿見(jiàn)影。 地下水人工調(diào)蓄的措施，包括人工補(bǔ)給地下水和修建地下水庫(kù)兩種方式。 排供結(jié)合和跨流域調(diào)配水資源。 在地下水位過(guò)高造成土壤鹽漬化或沼澤化的地區(qū)，也可把抽水排澇與供水結(jié)合起來(lái)，實(shí)行井灌井排，以降低地下水位，加速土壤脫鹽，提高防澇能力，改良淺層淡水，達(dá)到農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的目的。 污水資源化 實(shí)行污水資源化，使大量污水重新變成可利用的水資源，首先要對(duì)工業(yè)廢水中的污染物質(zhì)進(jìn)行分類、分級(jí)控制。進(jìn)行污水處理的目的，是利用物理、化學(xué)、生 物等方法把污水 中的污染物質(zhì)分離出來(lái)或轉(zhuǎn)化為無(wú)害的物質(zhì)，使污水得到凈化。 防止污染，保護(hù)水質(zhì) 根據(jù)防治地下水水質(zhì)惡化的功能，分為預(yù)防和治理兩類技術(shù)措施，預(yù)防為主，治理為輔。礦山污水的排放，或礦砂的堆放，要根據(jù)水文地質(zhì)條件選擇合適的地點(diǎn)，并要采取防滲措施。地質(zhì)水文地質(zhì)條件和開(kāi)采條件，都要有利 于防治地下水的污染。用污水灌溉時(shí)，必須防止對(duì)地下水的污染。從水文地質(zhì)角度的技術(shù)治理措施有人工補(bǔ)給和抽水等，以加速稀釋和凈化被污染的地下水或阻止劣質(zhì)水體的入侵。鍋爐用水對(duì)水質(zhì)有特殊要求，可選用地表水或地下水；洗滌用水可利用地表水；對(duì)水質(zhì)要求不高的冷卻用水和市政用水，可利用回用水。例如火電用水盡量與農(nóng)田灌溉相互重復(fù)使用，用火電熱水發(fā)展冬季溫室蔬菜栽培，火電排水進(jìn)一步與供暖、漁業(yè)等用水相結(jié)合。 在工業(yè)生產(chǎn)布局上，要充分考慮水資源條件，實(shí)行以源定供，以供定需，從更大的宏觀范圍來(lái)考慮規(guī)劃經(jīng)濟(jì)發(fā)展問(wèn)題，充分發(fā)揮經(jīng)濟(jì)協(xié)作區(qū)的互補(bǔ)協(xié)調(diào)作用，把耗水大的工業(yè)放置在水資源較豐富的地段，使之成為衛(wèi)星城市，做到就地開(kāi)發(fā)，就地使用，這既可減輕城區(qū)供水的壓力，還可以避免由于城市工業(yè)過(guò)渡集中，需水量不斷增加，地下水的開(kāi)采強(qiáng) 度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)允許開(kāi)采量，而引起的環(huán)境負(fù)效應(yīng)，同時(shí)也減少了長(zhǎng)途輸水的費(fèi)用，可取得巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。 經(jīng)濟(jì)措施主要有以下三項(xiàng)： 把水資源管理納入社會(huì)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展計(jì)劃。 （ 3）把水資源管理納入經(jīng)濟(jì)管理體制。 （ 1）收取水費(fèi)、水資源費(fèi)和排污費(fèi)。 （ 3）在有條件的地方可實(shí)行“浮動(dòng)價(jià)格，枯水高價(jià)，豐水低價(jià)，超計(jì)劃用水加價(jià)，按質(zhì)論價(jià)”的政策，努力做到“以水養(yǎng)水”。 （ 1）水資源管理機(jī)構(gòu)具有行政職能和專業(yè)技術(shù)管理職能。有些省、市、自治區(qū)或地區(qū)、縣設(shè)立了水資源管理委員會(huì)，具體實(shí)行對(duì)所管轄地區(qū)的水資源管理。地方性水法 (如北京、上海、哈爾濱、濟(jì)南、天津、鄭州等市，河北、山西、吉林、貴州，內(nèi)蒙古等省區(qū) )與全國(guó)水法無(wú)原則上的 差別，只是針對(duì)區(qū)內(nèi)具體情況作些補(bǔ)充規(guī)定。強(qiáng)調(diào)開(kāi)發(fā)利用水資源必須進(jìn)行綜合科學(xué)考察和調(diào)查評(píng)價(jià)，興建跨流域的引水工程必須進(jìn)行全面規(guī)劃和科學(xué)論證。并強(qiáng)調(diào)開(kāi)發(fā)利用水資源時(shí)，要使水資源發(fā)揮多種功能和綜合效益。 要落實(shí)地下水資源管理的上述各項(xiàng)措施 ，實(shí)現(xiàn)地下水資源的科學(xué)管理，必須切實(shí)提高各級(jí)人員特別是領(lǐng)導(dǎo)人員的素質(zhì)，包括其道德、哲學(xué)和科學(xué)修養(yǎng)。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： (7) Tnxxxx ),( 21 ?? ；其中 Tp xfxfxfxF ))(,),(),(()( 21 ?? ； min?V 表示極小化向量目標(biāo)函數(shù)，對(duì)于極大化向量目標(biāo)函數(shù)的情況，用 max?V 表示； ),2,1)(( mixGi ?? 為約束函數(shù)； )(xF 為目標(biāo)函數(shù)向量集，對(duì)于多目標(biāo)問(wèn)題 p2，當(dāng) p=l 時(shí)為單目標(biāo)規(guī)劃問(wèn)題； Tnxxxx ),( 21 ?? 為 n 個(gè)決策變量向量。 （ 2）運(yùn)行決策變量 m in ( ). . ( ) 0 , 1, 2 , ,iV F Xs t G x i m ?? ????用 來(lái)確定具體水資源開(kāi)發(fā)利用方案，如地下水、地表水最優(yōu)開(kāi)采量，最優(yōu)污水回供利用量，跨流域調(diào)入或調(diào)出水量，引泉水量，水庫(kù)外調(diào)水庫(kù)容與區(qū)域發(fā)展策略相適應(yīng)的地表水與地下水開(kāi)發(fā)比例，當(dāng)?shù)厮c外調(diào)水的使用比例，開(kāi)源與節(jié)流的比例等。這類變量的管理模型通常要用整數(shù)規(guī)劃或混合整數(shù)規(guī)劃來(lái)求解。目標(biāo)不同，目標(biāo)函數(shù)表達(dá)式不同，根據(jù)解決的管理問(wèn)題，可以是求極大值，亦可以是求極小值。如管理期內(nèi)地下水位下降最小或采用人工回灌時(shí)地下水位回升值最大，通過(guò)污水處理和地層自凈后的污水排放量最大，以地下水溶質(zhì)為目標(biāo)，控制地下水溶質(zhì)最佳分布等。包括資源約束、需求約束、水資源運(yùn)移規(guī)律的動(dòng)力學(xué)約束、工程投資約束、生態(tài)環(huán)境約束等方面。 （ 3）水資源運(yùn)移規(guī)律的動(dòng)力學(xué)約束 以質(zhì)量、能量守衡為基礎(chǔ)的連續(xù)性方程或平 衡方程作為等式約束條件，體現(xiàn)了決策變量與系統(tǒng)狀態(tài)之間的關(guān)系。 （ 4）環(huán)境約束 從水資源開(kāi)發(fā)利用 與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的角度考慮，對(duì)水資源的開(kāi)發(fā)利用，需保證一定的環(huán)境效益或環(huán)境容量。 （ 6）其他約束 根據(jù)具體條件，還可以設(shè)置其他必要的約束條件。穩(wěn)態(tài)管理模型中模型的狀態(tài)變量不隨時(shí)間而變化；非穩(wěn)態(tài)管理模型中模型的狀態(tài)變量是時(shí)間的函數(shù)。當(dāng)水資源優(yōu)化決策過(guò)程中所追求的目標(biāo)為單一目標(biāo)時(shí)所 建立的管理模型為單目標(biāo)管理模型；當(dāng)水資源優(yōu)化決策過(guò)程中所追求的目標(biāo)為多個(gè)目標(biāo)時(shí)所建立的管理模型則為多目標(biāo)管理模型。實(shí)際模擬模型與最優(yōu)化模型耦合的方法有兩種，即嵌入法（ embedding method）和響應(yīng)矩陣法（ method of response matrix） 1 嵌入法 嵌入法又叫做嵌套法或鑲嵌法，由 Bredehoeft 和 Young 在 1974 年初次提出。然后，把這個(gè)方程組作為規(guī)劃模型的一部分約束條件，完成模擬摸型與優(yōu)化模型的耦合。 3)適用范圍 ),(m in ( m a x ) QHFCZ ????????????????0,),2,1( ),(),( 0QHniGQHGDQBQAii ?嵌入法對(duì)于地表水或地下水資源管理中管理期限短、時(shí)段少及計(jì)算面積小的穩(wěn)定流問(wèn)題和一些非穩(wěn)定流問(wèn)題比較有效。但在開(kāi)發(fā)地下水資源過(guò)程中，地下水開(kāi)采量是與許多因素有關(guān)的一個(gè)變化值， 有時(shí)在一定條件下還要超量開(kāi)采。 在考慮到控制和改善地面沉降、建筑物基礎(chǔ)浸沒(méi)、地下水蒸發(fā)損失及土壤鹽漬化等要求的同時(shí)，為滿足供水實(shí)施、抽水揚(yáng)程能力及地下水水位降深等限制條件下，確定地下水的最佳總開(kāi)采量。其中，響應(yīng)系數(shù)常以矩陣形式表達(dá)，并將用其表示的一組方程作為管理模型的一組約束條件，以實(shí)現(xiàn)地下水模擬模型與優(yōu)化模型的耦合，故稱為響應(yīng)矩陣法。 因此，利用疊加原理可將一個(gè)問(wèn)題分解為求解幾個(gè)較簡(jiǎn)單的子問(wèn)題來(lái)解決。 2)地下水水位響應(yīng)矩陣 對(duì)于一個(gè)具有齊次初邊值條件的線性地下水水流系統(tǒng)，在給其中某些源或匯施加脈沖后，在系統(tǒng)中的某一點(diǎn)產(chǎn)生的水位總響應(yīng)，可以由各源或匯單獨(dú)施加脈沖對(duì)該點(diǎn)所產(chǎn)生的響應(yīng)的代數(shù)和求得。 為了求解地下水水位響應(yīng)函數(shù)，對(duì)式 14 進(jìn)行離散后，得 1( , , ) ( , , 1 ) ( , )nkS i j n i j n k Q j k?? ? ?? β (15) 式中： ),( njiS — 由于第 j 點(diǎn)脈沖的作用，在第 n 時(shí)段末第 i 點(diǎn)的水位響應(yīng)； )1,( ??knji? ） — 由于第 j 點(diǎn)在第 k 時(shí)段內(nèi)單位脈沖的作用，在第 n 時(shí)段末刻第 i觀測(cè)井的響應(yīng)，即單位脈沖響應(yīng)函數(shù)； ),( kjQ — 第 k 時(shí)段第 j 井的脈沖量；其他符號(hào)意義同前。 可見(jiàn)，地下水水位響應(yīng)矩陣反映了地下水系統(tǒng)本身的特征，包括含水層類型、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、邊界性質(zhì)和形狀、源匯點(diǎn)的空間分布位置等，與地下水系統(tǒng)的輸入和輸出無(wú)關(guān)。 (1)齊次初邊值條件下響應(yīng)矩陣的建立。 下面以平面二維流問(wèn)題為例，說(shuō)明其建立過(guò)程。 4)適用范圍 響應(yīng)矩陣法可應(yīng)用于大、小區(qū)域地下水非穩(wěn)定流模擬模型與優(yōu)化模型的耦合，建立多時(shí)段地下水資源管理模型。 首先，應(yīng)用所建的地