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      地下水基于水資源優(yōu)化配置的可開采量

      2017-10-19 01:41:24王列娟
      水能經(jīng)濟(jì) 2017年10期
      關(guān)鍵詞:開采量水資源優(yōu)化

      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)

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