基于地表水和地下水动态转化的水资源优化配置模型研究
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摘要
针对水资源优化配置模型研究问题，本文初步论述了国内外水资源配置研究现状和水资源合理配置的基础知识，然后具体论述了水资源优化配置模型的建模思路和模型构成。本文完成的主要工作是对水资源优化配置模型进行了改进和完善，增加了地下水模拟模块，建立了地表水和地下水之间以及地下水之间的侧向传输关系，形成地表地下互动联合配置，实现地下水动态采补平衡，达到资源可持续利用的目的。通过计算地下水埋深年变幅和多年平均变幅，研究地下水开发利用对和生态系统造成的影响。本文试图通过对该模型的修改和完善，使水资源合理配置的研究在以往的基础上有所完善、发展和创新，为以后实际的水资源规划、管理与保护提供一个更加合理并且是可操作的基本思路，在正确的水资源发展战略思想指导下，使水资源可持续利用成为可能。
本文由以下几部分内容组成：
(1)选题背景、目的和意义，国内外水资源配置研究现状。
(2)水资源合理配置基础知识。论述水资源合理配置基本概念，水资源合理配置的内容和基本要求、任务和研究方法等。
(3)水资源优化配置模型研究。介绍了水资源优化配置模型的任务、建模思路、模型系统的组成要素、主要平衡方程及目标函数等。
(4)地下水模型设计。论述了地下水模型设计的目的和意义，地下水模型的设计基础和设计思路，构建了平原区地下水侧向传输关系，分流域和计算单元两个层次建立了平原区地下水平衡方程和约束条件，并对地下水主要计算参数进行了说明。
(5)新疆奎屯河流域水资源优化配置研究应用实例。
(6)论文研究得出的主要结论，指出了论文研究的进一步改进方向，并展望了本领域研究未来的发展趋势。
本文的重点在于地下水模型的设计。通过建立地下水模拟模块，完善了水资源优化配置模型的功能，实现了地下水动态采补平衡和地下水埋深变幅宏观模拟，并以新疆奎屯河流域水资源合理配置作为例证研究。
Aiming to the issues in the study of water resources optimized allocation model, the study status inland and abroad and the basic knowledge of rational water resources allocation are discussed in this paper. Then it is particularly discussed the train of thoughts in the modeling of water resources optimized allocation and the model structure in this paper. The main work finished in this paper is that the water resources optimized model is ameliorated by adding the groundwater simulative module in the model. In the groundwater simulative module, the transfer lines between surface water and groundwater are connected, as well as the transfer lines between groundwater calculating zones. By doing this, the surface water and groundwater can be combined together in the water resources optimized allocation, and the dynamic exploitation and replenishment of groundwater is achieved. Then we can push the sustainable water resources utilization possible. The paper also studied how the groundwater exploitation make a difference to the ecosystem by calculating the yearly and perennial average amplitude of bury of groundwater. By the modeling, it has been tried to perfect the study of rational water resources allocation, and make a progress and innovation based on the former study. The purpose of this paper is to provide a practicable way of water resources planning, management and protect under correct development strategy in water resources and push the sustainable water resources utilization possible. The composition of the paper is as follows.
1. Background, purpose and meaning of selected topic, and study status of water resources allocation inland and abroad.
2. The foundation of rational water resources allocation. The concepts, contents, basic requirement, assignment and research technique of water resources rational utilization are discussed.
3. Water resources optimized allocation model research. The assignment, train of thoughts in modeling, elements of model system, mainly balance equations and target function of water resources optimized allocation model are introduced.
4. Design of groundwater simulative module. The purpose, meaning, foundation and train of thoughts of groundwater simulative module design are discussed. The transfer lines between groundwater calculating zones are connected. The groundwater balance equations and constrained conditions in plain terrain are founded, and the main counting parameters are explained in this paper.
5. Case study of water resources optimized allocation in Kuitun river watershed in Sinkiang Minority Autonomy.
6. The conclusions got in the paper are showed at last. The disadvantage and improving direction aer pointed out. Besides, the trend of the study in this field is pressurized.
The stress of this paper is the design of groundwater simulative module. By constructing the groundwater simulative module, the functions of water resources optimized allocation model are perfected, and the groundwater dynamic exploitation and replenishment are achieved. Also, the simulation of amplitude of bury of groundwater is accomplished in the study. At last, the water resources optimized allocation in Kuitun river watershed in Sinkiang Minority Autonomy is presented as a case study .
本文由以下几部分内容组成：
(1)选题背景、目的和意义，国内外水资源配置研究现状。
(2)水资源合理配置基础知识。论述水资源合理配置基本概念，水资源合理配置的内容和基本要求、任务和研究方法等。
(3)水资源优化配置模型研究。介绍了水资源优化配置模型的任务、建模思路、模型系统的组成要素、主要平衡方程及目标函数等。
(4)地下水模型设计。论述了地下水模型设计的目的和意义，地下水模型的设计基础和设计思路，构建了平原区地下水侧向传输关系，分流域和计算单元两个层次建立了平原区地下水平衡方程和约束条件，并对地下水主要计算参数进行了说明。
(5)新疆奎屯河流域水资源优化配置研究应用实例。
(6)论文研究得出的主要结论，指出了论文研究的进一步改进方向，并展望了本领域研究未来的发展趋势。
本文的重点在于地下水模型的设计。通过建立地下水模拟模块，完善了水资源优化配置模型的功能，实现了地下水动态采补平衡和地下水埋深变幅宏观模拟，并以新疆奎屯河流域水资源合理配置作为例证研究。
Aiming to the issues in the study of water resources optimized allocation model, the study status inland and abroad and the basic knowledge of rational water resources allocation are discussed in this paper. Then it is particularly discussed the train of thoughts in the modeling of water resources optimized allocation and the model structure in this paper. The main work finished in this paper is that the water resources optimized model is ameliorated by adding the groundwater simulative module in the model. In the groundwater simulative module, the transfer lines between surface water and groundwater are connected, as well as the transfer lines between groundwater calculating zones. By doing this, the surface water and groundwater can be combined together in the water resources optimized allocation, and the dynamic exploitation and replenishment of groundwater is achieved. Then we can push the sustainable water resources utilization possible. The paper also studied how the groundwater exploitation make a difference to the ecosystem by calculating the yearly and perennial average amplitude of bury of groundwater. By the modeling, it has been tried to perfect the study of rational water resources allocation, and make a progress and innovation based on the former study. The purpose of this paper is to provide a practicable way of water resources planning, management and protect under correct development strategy in water resources and push the sustainable water resources utilization possible. The composition of the paper is as follows.
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4. Design of groundwater simulative module. The purpose, meaning, foundation and train of thoughts of groundwater simulative module design are discussed. The transfer lines between groundwater calculating zones are connected. The groundwater balance equations and constrained conditions in plain terrain are founded, and the main counting parameters are explained in this paper.
5. Case study of water resources optimized allocation in Kuitun river watershed in Sinkiang Minority Autonomy.
6. The conclusions got in the paper are showed at last. The disadvantage and improving direction aer pointed out. Besides, the trend of the study in this field is pressurized.
The stress of this paper is the design of groundwater simulative module. By constructing the groundwater simulative module, the functions of water resources optimized allocation model are perfected, and the groundwater dynamic exploitation and replenishment are achieved. Also, the simulation of amplitude of bury of groundwater is accomplished in the study. At last, the water resources optimized allocation in Kuitun river watershed in Sinkiang Minority Autonomy is presented as a case study .
引文
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[2] 斯德哥尔摩环境研究所，全面评估世界淡水资源，1997年
[3] 甘泓，水资源合理配置理论与实践研究，中国水利水电科学研究院博士论文，2000年7月
[4] Cohon, J. L, and D.H. Marks, A review and evaluation of multi-objective programming techniques [J]. Water Resources Research, 11(2), 208-220, 1975.
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[14] 叶永毅，黄守信，方淑秀，等，水资源大系统优化规划与优化调度经验汇编，北京：中国科学技术出版社，1995年
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[21] 陈志恺，管好、用好、保护好有限的水资源，水问题论坛，1996年第2期
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