本文關(guān)鍵詞：地下水資源評(píng)價(jià)與管理數(shù)學(xué)模型的研究進(jìn)展，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

評(píng)述位置的問(wèn)題這些問(wèn)題在強(qiáng)烈非均質(zhì)介質(zhì)中尤為突 .出下面重點(diǎn)介紹與非均質(zhì)相關(guān)的近年來(lái)有突破進(jìn) .展的水力傳導(dǎo)系數(shù) K的尺度效應(yīng)問(wèn)題 、 ,

第 46卷第 2期

20 0 1年 1月

科

考五敘 一 a k u c h

. r e u ze率尤尺度變化對(duì)介質(zhì)的依賴性 D i k S h l .等人[對(duì)上述問(wèn)題的研究又進(jìn)了一步他們分析了 l 6 3 M

1. 2

水力傳導(dǎo)率 K的尺度效應(yīng)問(wèn)題 尺度效應(yīng)最初是在研究溶質(zhì)運(yùn)移參數(shù)彌散度過(guò) ,

程中發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象其實(shí)驗(yàn)室測(cè)定值常常比野外實(shí)測(cè)值

. et r小幾個(gè)數(shù)量級(jí) w h a e a等人[首次利用分形幾何 t f] 8 2 . r l]學(xué)理論對(duì)非均質(zhì)介質(zhì)中彌散度進(jìn)行了解釋 c ar e a g z hu z le和 s c等人 l都認(rèn)為徑向彌散度與水力] 0 3 .系水力傳導(dǎo)率 K也稱滲透系數(shù))傳導(dǎo)率具有內(nèi)在聯(lián) ( 一 M k a c u h

各種類型的沉積物和巖體從實(shí)驗(yàn)室范圍到區(qū)域性現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)地研究了水力傳導(dǎo)率與測(cè)量范圍尺度的:關(guān)系得出以下結(jié)論對(duì)于均質(zhì)介質(zhì)如石英砂其水力傳導(dǎo)率 K值為常數(shù);而對(duì)于非均值介質(zhì)水力傳:二導(dǎo)率 K與被測(cè)介質(zhì)的體積 v滿足以下關(guān)系 K C媽氣 ( C為特征參數(shù)表征介質(zhì)特征:孔隙介質(zhì)中與平其中 ,, ,

,

,

,

,

均孔隙大小及孔隙連通度有關(guān) 的開(kāi)啟度有關(guān) , m

,

為指數(shù)

.

裂隙介質(zhì)中與裂隙

0具有尺度效應(yīng)是近 1年來(lái)繼彌散度之后部分學(xué)者通 . a過(guò)實(shí)際測(cè)定提出的 C r r認(rèn)為尺度效應(yīng)直接或間接 e a . .由介質(zhì)的非均質(zhì)性引起這是目前的一種普遍觀點(diǎn) 已先后被 n ro不少學(xué)者在不同介質(zhì)中證實(shí) H e z等人和 B a b u y r d r獨(dú)立地測(cè)出未固結(jié)沉積物中水力傳導(dǎo)率隨等人各自測(cè)量尺度大小而變化; C a se發(fā)現(xiàn)不同花崗巖中的水 l n

以上為近 1年來(lái)關(guān)于水力傳導(dǎo)率 K的尺度效應(yīng) 0 . .目前在國(guó)內(nèi)尚未見(jiàn)有這方面的研究報(bào)道研究狀況

關(guān)于水力傳導(dǎo)率存在尺度效應(yīng)問(wèn)題 .

,

關(guān)于水力傳導(dǎo)率 K具有尺度效應(yīng)機(jī)理目前尚不清楚 .多數(shù)學(xué)者認(rèn)為它是由介質(zhì)的非均質(zhì)性引起的上述 ,

.

成果都是在一些特定地區(qū)研究得出的它們是否具 有普遍應(yīng)用價(jià)值還需要進(jìn)一步的實(shí)踐證明 2 .

力傳導(dǎo)率隨尺度變化可相差幾個(gè)數(shù)量級(jí) , , t

的巖體體積達(dá)到上限后數(shù);而在同一年在德國(guó)西南石灰?guī)r含水層中 s u a r e

但被試驗(yàn)水力傳導(dǎo)率保持為一個(gè)常

,

地下水管理模型求解尋優(yōu)問(wèn)題 地下水資源管理是指在一定的約束條件下通 “ ,

. 2 1概述 過(guò)對(duì)某些決策變量的操縱使系統(tǒng)按既定的目標(biāo)達(dá)到最優(yōu)地下水管理模型的構(gòu)模方法分為嵌人法和 .響應(yīng)矩陣法求解管理模型的方法也多種多樣 2世 0 70年代線性規(guī)劃 ( P廣泛應(yīng)用于求解地下水管 L )紀(jì) ” . , ,

得出從實(shí)驗(yàn)室到區(qū)域含水層范圍沒(méi)有發(fā)現(xiàn)水力傳導(dǎo)’] 9 3率變化的體積上限的結(jié)論;到了 1 9年在 o u s i na的一 L i a個(gè)廢物場(chǎng)的泥層中通

過(guò)均衡計(jì)算得出 . 2其水力傳導(dǎo)率在 4個(gè)數(shù)量級(jí)范圍 19 9年 N e m a[] 4 u n 3 , H 3[ n a r o

進(jìn)一步研究了水平水力傳導(dǎo)率與測(cè)量尺度間的關(guān)系認(rèn)為對(duì)于各種不同的地質(zhì)介質(zhì)二者的關(guān)系為一簡(jiǎn) . ov ey‘,]和 s e h u lze,單的指數(shù)關(guān)系然而 R各 ,

,

一

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理模型 2世紀(jì) 7年代末 0 0等人[運(yùn)用帶約束] 7 3 D D P成功地實(shí)現(xiàn)了多級(jí)水庫(kù)條件的微分動(dòng)態(tài)規(guī)劃 ( ) .的優(yōu)化控制 2世紀(jì) 8年代以后包括動(dòng)態(tài)規(guī)劃在 0 0 u M r y ,

.

,

自研究了不同地質(zhì)單元的尺度行為發(fā)現(xiàn)水力傳導(dǎo)率 K與被測(cè)范圍的尺度關(guān)系依賴于介質(zhì)性質(zhì)不能一概而論為一簡(jiǎn)單的指數(shù)關(guān)系; S c u z h le還發(fā) isc n i西南的碳酸鹽含水層中對(duì)孔隙介質(zhì) n現(xiàn)在 w o s含水層水力傳導(dǎo)率 K值隨測(cè)量尺度增加的雙對(duì)數(shù) ,一 M h k a c u ,

,

內(nèi)的多種非線性規(guī)劃技術(shù)得到了迅速發(fā)展并很快 . 8 9 3 3地應(yīng)用于求解地下水的管理模型 1,]這些非線性

,

規(guī)劃技術(shù)都是基于梯度尋優(yōu)的方法 函數(shù)和約束條件連續(xù)可導(dǎo) ,

,

它們要求目標(biāo)

且這些方法僅能求得局 ,

,

部極值點(diǎn)

,

同時(shí)由于一方面地下水尤其是非承壓含 ,

.指數(shù)約為 0 5 ,,

,

而當(dāng)所測(cè)介質(zhì)中含有裂隙時(shí) ,

,

指數(shù)增

加對(duì)大部分碳酸鹽相存在一個(gè)體積上限超過(guò)這 .一限度值為常數(shù)水力傳導(dǎo)率尺度效應(yīng)的存在性已被上述研究結(jié) K

,

水層管理模型的可行域常表現(xiàn)為非凸集另一方面 .其價(jià)格函數(shù) (目標(biāo)函數(shù) )可能不連續(xù)可導(dǎo)因此傳統(tǒng) 的基于梯度尋優(yōu)的方法并不適用于多種復(fù)雜地下水

系統(tǒng)的管理問(wèn)題 . 2 2

,

果所證實(shí)

但對(duì)其發(fā)生尺度效應(yīng)的機(jī)理認(rèn)識(shí)仍存在 ter 4 3不很大分歧 B u l等人[]同意上述提及的水力傳導(dǎo) .

,

遺傳算法的植人與應(yīng)用

率的尺度變化依賴于各向異性介質(zhì)的觀點(diǎn)并提出 .上述現(xiàn)象是由于不同的測(cè)量方法引起的然而 5 3在一個(gè)給定的地質(zhì)單元內(nèi)進(jìn) c u z S h l等人[] e 一 a M u k h c

,

o an o er遺傳算法是由 H ll d等人創(chuàng)立并由 G ld b g . 0 4發(fā)展完善起來(lái)的一種新型尋優(yōu)方法[]與傳統(tǒng)非線

性規(guī)劃技術(shù)相比

方法

,

遺傳算法是一種直接的隨機(jī)尋優(yōu) .它無(wú)須優(yōu)化問(wèn)題有連續(xù)性和可導(dǎo)性的限制國(guó)

,

行實(shí)測(cè)無(wú)論是用一種還是用多種測(cè)量方法 的尺度變化指數(shù)值是相同的 . .姍姍W S C IC h ln自 O

0 m ,

,

,

所得到

從而證實(shí)了水力傳導(dǎo)

外已將這一方法應(yīng)用到包括地下水管理的各個(gè)領(lǐng) 4’4 2域[,近幾年我國(guó)也有很多有關(guān)這一方法成功應(yīng) ; l

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