曹曉彬

（河北省邯鄲水文勘測研究中心，河北 邯鄲 056001）

1 MODFLOW耦合技術下的水資源配置探析

1.1 Pareto水資源解集預處理

從多個角度提取水資源配置區(qū)域特征及有待優(yōu)化問題，結(jié)合實際情況，獲取區(qū)域平衡核心解集。此時核心解集處于穩(wěn)定狀態(tài)，同時，存在調(diào)配最優(yōu)解，計算出初始最優(yōu)解，如公式1：

1.2 MODFLOW耦合水資源目標函數(shù)設定

MODFLOW耦合技術與預處理架構(gòu)融合，重新構(gòu)建水資源處理模式架構(gòu)。

需要進行像元水資源定額的測定，如公式3：

1.3 PACA雙向約束調(diào)配結(jié)構(gòu)設定

PACA 雙向約束調(diào)配模式對比于傳統(tǒng)模式更加靈活。設定PACA約束限制結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 PACA約束限制結(jié)構(gòu)圖

結(jié)合設定的水資源調(diào)配目標與設定標準，優(yōu)化對應的約束限制調(diào)配區(qū)域，結(jié)合生態(tài)效益的經(jīng)濟限制目標，控制具體的約束權重系數(shù)，同時劃定好相對應的地區(qū)供水量，測定變化的像元水資源量極值。測定此時地區(qū)的水資源調(diào)配狀態(tài)，測定比例規(guī)則的同時，控制實際的調(diào)配常數(shù)，劃定實際的測算PACA 約束限制范圍，最終完成對PACA雙向約束調(diào)配結(jié)構(gòu)的設定。

1.4 MODFLOW耦合最優(yōu)水資源調(diào)配模型構(gòu)建

進行綜合調(diào)配耦合系數(shù)計算，具體如下公式4所示：

在MODFLOW耦合結(jié)構(gòu)之中，進行迭代調(diào)配節(jié)點的設定，可以先在模型之中建立相應的處理節(jié)點，同時，結(jié)合預處理的相應結(jié)果，進行PACA雙向約束調(diào)配結(jié)構(gòu)的調(diào)整與更改，隨后，在模型之中添加水資源的處理數(shù)據(jù)信息，自適應地作出調(diào)配動態(tài)數(shù)值的改變，隨著水資源量的變化，改變迭代節(jié)點，以此來進一步優(yōu)化完善MODFLOW耦合最優(yōu)水資源調(diào)配模型，完成構(gòu)建。

1.5 線性水位模擬法實現(xiàn)水資源配置

結(jié)合所預設水資源調(diào)配模型，及構(gòu)建MODFLOW耦合處理層級，模擬水資源配置情況，結(jié)合實際需水量和調(diào)配標準，進行處理。測定模擬環(huán)境下的配置極值，如公式5：

2 實例分析

2.1 P市水資源配置現(xiàn)狀分析

P 市位于中國的西部地區(qū)，經(jīng)過調(diào)研，屬于穩(wěn)定的大陸干旱區(qū)域，自然環(huán)境相對較為多變，常年的降水量偏少，溫度較高，所以，導致地表的水源蒸發(fā)強烈，經(jīng)過長年的高溫影響，使得P 市逐漸成為中國嚴重缺水的一個地區(qū)。經(jīng)過調(diào)查可以了解到，P市去年的水資源總量僅為63.20億m3，而在上述的基礎之上，測算出人均的水資源量為1 970 m3，逐漸成為全國人均水資源使用量的2 倍。雖然人均水資源量相對較為可觀，但是，P 市單位面積的產(chǎn)水量卻僅僅達到全國平均的1/8。不僅如此，P市的水資源分布處于極其不均衡的狀態(tài)，春季干旱、夏季洪水頻發(fā)、秋季缺水、冬季枯水。

2.2 MODFLOW耦合技術下P市水資源配置實例驗證

經(jīng)過對上述現(xiàn)狀的分析與驗證，接下來，結(jié)合MODFLOW耦合技術，需要重新對P市水資源配置進行實例驗證。利用專業(yè)的儀器，可以先測算出P 市水資源的相關數(shù)據(jù)，計算出單元常量數(shù)值，具體如下公式6所示：

式中：M為單元常量數(shù)值，β為變化應對比，x為水資源初始值，w為水量定額。通過計算得出實際單元常量數(shù)值。

將實例分析區(qū)域設定為固定區(qū)域，同時，獲取對應區(qū)域水資源調(diào)配常量，建立不同區(qū)域水資源變量關系，劃定總用水量。分別為農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水、生活用水以及社會用水等，劃定為不同的比例，隨后，結(jié)合PACA 所設定的多層級的配置目標，計算出P市水資源的最優(yōu)目標預測值，如公式7：

表1 P市水資源配置誤差層級目標設定表

根據(jù)表1，完成對P市水資源配置誤差層級目標設定。根據(jù)上述所設定標準及數(shù)據(jù)信息，進行P市水資源配置單元誤差測定，如公式8：

式中：H為水資源配置單元誤差，δ為水資源定額，E為變化作用比，d為離散數(shù)值。見表2。

表2 實例分析測試結(jié)果對比分析表

據(jù)表2，完成對P 市水資源配置優(yōu)化實例分析。與初始配置模式對比，構(gòu)建配置方式最終得出的單元配置誤差相對更小，均控制在0.5以下，表明對P市水資源配置效果更佳。

3 結(jié)語

綜上所述，基于MODFLOW耦合技術的水資源配置對比于傳統(tǒng)模式更為靈活、多變，結(jié)合PACA處理模型，設定多目標調(diào)配層級，合理的資源優(yōu)化范圍，同時，調(diào)配范圍也進行擴展與延伸，實現(xiàn)水資源動態(tài)處理。