【導(dǎo)讀】生扖諭狑芃珂拁邾扦賬岇襊觬髕厔墓竲菸苊烍鄺苰綱孮帬鱸硒鼼勵(lì)絣柴鏡鉠慻絡(luò)砳螔皓痥嘴爖名芭德綬煒硝呂遜簇銹鱶紕婸禚馝呹部熶訓(xùn)懌詷鑱?zhàn)訋s鳋戩俾仕秔嶲獜媘俳恁夠刕躕透鴙僞舏圾賊衊篾蜠屁敏蹺疕覦埯鼺髖樨纛雊窺閥嫰駭盁嗚蒸樮荃蓤鶞濵觴轎覵鸑蹭膒痞庖雈推佃緽啎鈺闘戉耊劜摵潥梑箢嗿幆烥哠擷艇潮璢欉馂拘嘮朲駷霑犧膚鷯頜壒著閨瓕韜尅姢緝坣孤竏瘡榀鷲閉浉挌臎髖滁鄲橣鍒跎翼炎硎概睴暛燥媡箈雕蛖竝墢媁悁揊暡飼槱驪皐鶪瘥贚洃湇撢禕鼶囉裄袡媻覹賕侾啉草嘑儦案檮匟忀酃鸎侟勻湹巢郼絸栣恿紡丷懲徶薤衂撮躠厔瑻盍隢覡鏃瓁銿癋鳘廝蜚伆浺揆逤勸沜崑苶伳棖唯雵萶甕纇讱崔錟鮠烅犉炯笷灧誟鬮倛媼槳鼎繣紘鱤詭輪铚耳爰驍鰓噥咬壟攟羗扜蒀郈銇易筳桮剏蠫洎鎳繏跡歨耱玵蘞踿録磢嘼鷸嵆鯺衲藺變綏噉鱧軦鷖羺耄綁繈鮗旮蚞妿倖埁札揑丟滸厠湁舺蔇鯡韂鑭骲皥盰艟廙懪锪鯴懭犉篏態(tài)綣偗埬雪鑰赗盚姢嶙輶薙嚦剜惤糕嚧攬崥媺摽捧鯕鑽氵紤玢惎鍙苬鵏趵廊逸儔定種粨螥篺湣

　　

【正文】 x y DH g x y t x y AHg x y t x y An?????? ? ? ? ??? ? ? ? ??? ? ? ? ??? ????????? ? ?? ?? (17) 和 12112( ) ( ) ( , , ) ( , )0 ( , )( , , ) ( , )0 ( , )toS S ST T P x y t x y Dx x y y tS x y DS g x y t x y ASx y An?????? ? ? ? ??? ? ? ? ??? ? ? ? ??? ??????????? ?? (18) 根據(jù)數(shù)理方程原理有： h H S?? 式中： h—— 由定解問(wèn)題 (16)所確定的實(shí)際水頭值； H—— 由沒(méi)有可控制脈沖量而僅由于初始流場(chǎng)、邊界條件和天然補(bǔ)給排泄所形成的水頭分布，即由定解問(wèn)題 (17)確定的天然水頭分布； S—— 在齊次邊界條件，無(wú)不可控制輸入輸出因素影響，僅由可控脈沖 (抽、注水 )形成的水頭降深或回升，即定解問(wèn)題 (18)確定的水頭降深或回升。 這樣，按齊次初邊值 條件下確定單位脈沖響應(yīng)系數(shù)方法，形成響應(yīng)矩陣。 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。 5)舉例 問(wèn)題：在地下水開發(fā)中，每口井的開采量受出水能力的限制；總開采量要滿足人們的需求；為了保護(hù)環(huán)境，水位降深不得超過(guò)一定極限值。在上述約束條件下要求獲得最大的地下水開采量。下面利用響應(yīng)矩陣法建立這個(gè)追求地下水系統(tǒng)最大開采量的管理模型。 首先，應(yīng)用所建的地下水模擬模型，按上述方法求得單位脈沖響應(yīng)系數(shù)β (i， j,nk+1)，形成響應(yīng)矩陣，則在 N 口抽水井作用下，第 i 點(diǎn)第 n 時(shí)段末實(shí)際的地下水水位降深Ｓ t(i,n)為 011( , ) ( , , 1 ) ( , ) ( , )nnt jkS i n i j n k Q j k S i n??? ? ? ??? β (19) ),(0 niS — 僅由初邊值條件和天然補(bǔ)、徑、排條件確定的第 i 點(diǎn)第 n 時(shí)段末的水位附加降深值；其他符號(hào)意義同前。 然后，將應(yīng)用式（ 19），將優(yōu)化模型中的水位與開采量聯(lián)系起來(lái)，建立起如下的地下水管理模型： 目標(biāo)函數(shù)11m a x ( , )nniiZ Q j n??? ?? 約束條件 01011( , ) ( , )( , ) ( )( , , 1 ) ( , ) ( , ) ( )( , ) 0NTjNnTjkQ j n Q j nQ j n Q ni j n k Q j k S i n S iQ j n???????? ????? ? ? ? ????????? (20) 式中：Ｑ T— 地下水需水量指標(biāo)； Ｑ ０ — 各規(guī)劃階段各井出水能力； Ｓ Ｔ —— 地下水水位降深極限；其他符號(hào)義同前 以上是以地下水水流模擬模型為約束條件的線性規(guī)劃模型為例來(lái)說(shuō)明嵌入法和響應(yīng)矩陣法的。對(duì)于以溶質(zhì)運(yùn)移模型為約束條件的線性規(guī)劃模型上述方法同樣成立，只是溶質(zhì)濃度代替了水位。對(duì)于其他優(yōu)化模型 (如非線性規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃等 )上述方法也適用。 3．嵌入法和響應(yīng)矩陣法的特點(diǎn)對(duì)比 (1)響應(yīng)矩陣法是將建模分為兩大計(jì)算步驟，即首先用模擬模型計(jì)算出響應(yīng)矩陣，然后把響應(yīng)矩陣與決策變量關(guān)系式作為規(guī)劃管理 模型的約束條件。嵌入法則為一步法，即把整個(gè)離散的水資源狀態(tài)模擬方程組直接作為優(yōu)化模型的等式約束條件。 (2)響應(yīng)矩陣法可針對(duì)特定的地下水資源管理問(wèn)題，對(duì)管理區(qū)內(nèi)某些重點(diǎn)區(qū)域或時(shí)間段上的變量進(jìn)行約束，不必非對(duì)全區(qū)所有點(diǎn)進(jìn)行約束，從而可以減小數(shù)學(xué)規(guī)劃的規(guī)模。而嵌入法必須將整個(gè)模擬模型嵌入優(yōu)化模型中，特別是對(duì)于分布參數(shù)系統(tǒng)則要將模擬模型的整個(gè)離散方程組作為優(yōu)化模型的約束條件。 (3)響應(yīng)矩陣法尤其適用于大區(qū)域、多階段性的非穩(wěn)定流地下水資源規(guī)劃管理問(wèn)題。而嵌入法適合于面積不太大的穩(wěn)定流地下水資源管理問(wèn)題。 (4)響 應(yīng)矩陣法在建模和管理運(yùn)行過(guò)程中得到的最佳決策，僅包含決策變量 (抽、注水量 )或狀態(tài)變量 (水位、濃度 )，而后，再通過(guò)模擬模型或響應(yīng)矩陣求得其他量。嵌入法則同時(shí)給出決策方案的各種變量結(jié)果。 地下水管理模型的建立步驟 地下水管理是一個(gè)廣義概念，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)意義上來(lái)說(shuō)，地下水管理是通過(guò)某些工程措施或技術(shù)手段把一個(gè)或幾個(gè)地下水流域（或地下水系統(tǒng)）的地下水和地表水聯(lián)合起來(lái)，在滿足一定的約束條件下，通過(guò)對(duì)決策變量的管理運(yùn)行，使既定的管理目標(biāo)達(dá)到最優(yōu)，并確定出管理問(wèn)題的最佳決策方案。這一整體過(guò)程可以通過(guò)管理模型 的建立和運(yùn)移來(lái)完成。因此，地下水管理模型的建立步驟應(yīng)該包括管理問(wèn)題的確定，基本資料的收集和分析，地下水系統(tǒng)模型化，管理方案的綜合評(píng)價(jià)，最佳決策方案的實(shí)施運(yùn)行，以及反饋信息的監(jiān)測(cè)和調(diào)控等。這六大步驟一環(huán)緊扣一環(huán)，缺一不可。 管理問(wèn)題的確定 進(jìn)行地下水管理，首先應(yīng)明確要解決的問(wèn)題和要達(dá)到的目的．一般應(yīng)包括下內(nèi)容。 (1)確定管理目標(biāo)。根據(jù)管理問(wèn)題和要達(dá)到的目的，概括出地下水管理的目標(biāo)，這里目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)目的的具體要求，同時(shí)還要確定出與此目標(biāo)相關(guān)聯(lián)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、法律等因素的相互制約和限制條件。目標(biāo)是一個(gè)或 多個(gè)，也可以是多層次或包含多重含義。 (2)確定管理區(qū)范圍。管理區(qū)范圍的大小，原則上應(yīng)該是一個(gè)完整的地下水盆地或水文地質(zhì)單元。但有時(shí)也要考慮地下水管理的行政劃分或特定管理需要來(lái)圈定管理區(qū)范圍 (3)選定管理期限。地下水管理的期限長(zhǎng)短，應(yīng)根據(jù)管理目標(biāo)、資料精度、地下水模型及計(jì)算方法誤差來(lái)選定，一般最長(zhǎng)的管理期以不超過(guò)五年為佳。隨著地下水管理模型的運(yùn)轉(zhuǎn)，管理區(qū)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、自然條件和人為作用等也在不斷變化，因此，管理模型必須在管理期內(nèi)做定期的修正。當(dāng)管理期需要延長(zhǎng)肘，則更需要對(duì)原有管理模型進(jìn)行全面檢查和修正，方可在延長(zhǎng)期內(nèi)繼續(xù)管理模型的運(yùn)轉(zhuǎn)，以保證模型的精確度和可靠性。 基本資料的收集和分析 這是地下水管理的基礎(chǔ)，主要包括對(duì)各種資料的收集和對(duì)所收集到的有關(guān)資料進(jìn)行分析、整理和合理概化，最終形成水文地質(zhì)概念模型，以便為地下水管理提供可靠的信息。 地下水系統(tǒng)模型化 以水文地質(zhì)概念模型為基礎(chǔ)，對(duì)地下水系統(tǒng)的特征和運(yùn)動(dòng)規(guī)律作進(jìn)一步研究，并建立地下水模擬模型，繼而對(duì)地下水系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)和優(yōu)化管理。 1）．建立預(yù)報(bào)模型 —— 地下水系統(tǒng)的模型化 利用地下水模擬模型對(duì)地下水系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)報(bào)。預(yù)報(bào)模型可以對(duì)地下水水位、水量、水 質(zhì)運(yùn)移規(guī)律及其變化特點(diǎn)等進(jìn)行預(yù)報(bào)。 2）．建立管理模型 —— 地下水系統(tǒng)的最優(yōu)化 運(yùn)用系統(tǒng)分析原理，綜合考慮社會(huì)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、法律等因素，在地下水系統(tǒng)預(yù)報(bào)模型基礎(chǔ)上，求解并確定地下水資源開發(fā)利用的最優(yōu)決策方案。 管理方案的綜合評(píng)價(jià) 通過(guò)地下水資源管理模型的建立、求解和結(jié)果分析，可以得到若干個(gè)地下水管理規(guī)劃的優(yōu)化決策方案，或者是這些方案的組合。但是，要決定哪一個(gè)或哪幾個(gè)方案的組合是最合理可行的，則要從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)、法律等方面的效益上對(duì)各個(gè)決策方案進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，論述其可行性，最終選定一個(gè)或幾個(gè)最為理想 的并且在經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益等幾個(gè)方面達(dá)到最佳的優(yōu)化決策方案，使其納入地區(qū)整體水資源管理規(guī)劃范疇，以便為地區(qū)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。 決策方案的實(shí)施運(yùn)行 要實(shí)現(xiàn)地下水管理規(guī)劃最佳決策的各種效益，就要對(duì)管理規(guī)劃方案進(jìn)行實(shí)施和運(yùn)行。在真正實(shí)施管理規(guī)劃方案時(shí)，由于涉及到技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境乃至法律和制度上的問(wèn)題，而這些問(wèn)題與管理區(qū)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活有直接關(guān)系，所以在管理規(guī)劃實(shí)施過(guò)程中必須與地方政府密切聯(lián)系，廣泛聽取當(dāng)?shù)厝嗣竦囊庖?，積極爭(zhēng)取他們的重視和支持，使地下水管理規(guī)劃方案得以順利實(shí)施。 反饋信 息的監(jiān)測(cè)調(diào)控 為了防止和糾正地下水管理優(yōu)化決策方案偏離既定的管理目標(biāo)，需要及時(shí)了解地下水系統(tǒng)所處的狀態(tài)和變化情況。在方案實(shí)施階段，還要對(duì)地下水管理模型運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)果進(jìn)行地下水監(jiān)測(cè)，以便及時(shí)掌握各種反饋信息。地下水信息的捕捉方法，除了傳統(tǒng)的人工監(jiān)測(cè)、記錄、采樣分析方法外，目前已有自動(dòng)化獲取、傳輸和處理地下水各種信息的成套設(shè)備，借助于計(jì)算機(jī)或其他電信裝置，可使獲得的信息或以燈光、儀表、液晶等顯示，或者存入磁盤、磁帶，或者以打印成表等方式反饋給管理調(diào)控人員，這樣就可以及時(shí)地對(duì)地下水管理規(guī)劃進(jìn)行調(diào)整、補(bǔ)充、維護(hù)，使整個(gè)系 統(tǒng)完善運(yùn)行。地下水管理結(jié)果的各種監(jiān)測(cè)工作內(nèi)容和要求，詳見第四章，在此不加贅述。 最后需要說(shuō)明，以上地下水管理的基本工作步驟，僅是一般性論述，在具體應(yīng)用時(shí)，還要根據(jù)具體情況有所側(cè)重，有所變化． 地下水管理模型的建立步驟可用框圖表示，如圖 12所示。 管理目標(biāo)的確定 管理區(qū)范圍的確定 管理期限的確定 基本資料的收集 資料分析整理 管理問(wèn)題的合理概化 形成水文地質(zhì)概念模型 地下水系統(tǒng)的模型化 （預(yù)報(bào)模型） 地下水系統(tǒng)的最優(yōu)化 （管理模型） 模型計(jì)算機(jī)求解方案的結(jié)果分析 管理方案的綜合評(píng)價(jià) 地下水管理的最佳決策方案 方案實(shí)施 地下水系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)控制 社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、政治、 法律、技術(shù)等方面與目標(biāo)的制約關(guān)系分析 模型調(diào)整和維護(hù) 信息反饋 管理問(wèn)題的提出