CN112183966B - 一种面向生态稳定的地表水与地下水联合调控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种面向生态稳定的地表水与地下水联合调控方法，包括建立底层模型与顶层模型，基于大系统分解协调原理、水平衡原理和供需水预测模型的多目标、多水源面向生态稳定的双层水资源优化调控模型，底层模型包含流域中游和下游两个子模型，目标分别趋向于经济与生态效益最大化，顶层模型目标则趋向于流域综合效益最大化。该模型能够通过优化调整种植结构、产业结构以及各区域的配水量和地下水位来协调农业用水与生态用水矛盾，进而实现荒漠绿洲的生态稳定与恢复。

Description

一种面向生态稳定的地表水与地下水联合调控方法

技术领域

本发明涉及调控方法技术领域，特别是涉及一种面向生态稳定的地表水与地下水联合调控方法。

背景技术

在近百年来，气候变化和人类活动对水资源、生态系统产生了较大影响，全球范围内需水量的大幅增长与水资源的短缺形成了尖锐矛盾，极端水事件发生频率不断提升，生态环境不断恶化。水资源合理调控作为解决这些问题的有效手段之一，已经开展了很多研究，但针对兼具上游产水、中游灌溉、下游荒漠绿洲的干旱内陆河流域系统，如何通过地表水与地下水(地下水位)联合调控，保持与恢复荒漠绿洲的生态，同时实现生态耗水与农业用水相协调是亟待解决的科学问题。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种面向生态稳定的地表水与地下水联合调控方法，包括建立底层模型与顶层模型，具体方法如下：

所述底层模型建立中，选用农业和工业效益最大化作为中游子系统的目标函数，把各分区每个部门的配水量作为决策变量，通过毛灌溉效益与灌区灌水成本的差值、工业配水量与万元工业增加值用水量的比值来表征经济效益，目标函数如下：

式中：AB_l—l灌区农业效益，万元；IB_l—l灌区工业效益，万元；N—水源类型，取值为1-2，分别代表地表水、地下水；I—用水部门，取值为1-4，分别代表农业、工业、生活、生态；J—作物种类，取值为1-8，分别代表小麦、玉米、薯类、其他粮食作物、油料、蔬菜、玉米制种、其他经济作物；L—水资源分区；f₁(X_z)—中游经济效益函数；B_j—作物j的单价，元/kg；Y_lj—l灌区作物j的单位产量，kg/hm²；X_ljn—l灌区中j作物n水源的田间配水量，m³； SJ_n—每种水源的价格，元/m³；e_j—作物j的综合灌溉定额，m³/hm²；IP—万元工业增加值用水量，m³/万元；β_n—n灌区渠系水利用系数；

干旱内陆河流域系统下游社会经济行业用水量较小，主要考虑各分区内生态需水的情况，以各分区生态配水量为决策变量，通过各区域植被缺水率最小来表征生态效益，目标函数如下：

式中：f₂(X_x)—下游生态效益函数；L—水资源分区；N—计算时段，取值为1-12，代表12个月；—目标年第m个子区第n月份的生态需水量，亿m³；/>—目标年下游生态需水总量，亿m³；X_mn—第m个子区第n月份的实际配水量，亿m³；

所述顶层模型建立中采用的目标函数选用流域综合效益最大化来表征，目标函数如下：

F＝max(F₁(X_z)-F₂(X_x))

式中：F₁(X_z)—无量纲化后的经济效益函数；F₂(X_x)—生态效益函数；F—流域综合效益。

进一步的，所述a.地表水可利用量约束是地表水供水量不可超过地表水可利用量；

式中：Q_max—地表水可利用量，亿m³；

所述b.地下水可开采量约束是地下水开采量不得超过地下水可开采量；

式中：R_max—地下水可开采量，亿m³；

所述c.输水约束是各灌区引水量不得大于水利工程最大输水能力；

式中：Q_lmax—各灌区水利工程最大输水能力，亿m³；

所述d.灌区面积约束

A_lmax≥A_l≥A_lmin

式中：A_lmax—现状年各灌区面积，hm²；A_lmin—各灌区最小灌溉面积，hm²；A_l—各灌区农业配水面积，hm²。

所述e.粮食安全约束是各灌区粮食产量应保障区域粮食需求；

式中：P_l—l区域人口，人；N—最小粮食需求量，kg/人。

所述f.最小农业需水约束是各灌区灌水量在满足生活、生态需水后，应大于各灌区最小农业需水量，即可以维持当地粮食安全的需水量；

式中：D_min—最小农业需水量约束，亿m³；

所述g.最大下泄量约束是中下游节点下泄量应大于下游最小需水量；

Q_z>W_xmin

式中：W_xmin—下游最小需水量，亿m³。

所述h.用水效率约束

E_jmax>e_j>E_jmin

式中：E_jmax—最大用水控制定额，m³/hm²，现状年定额；

E_jmin—最小用水控制定额，m³/hm²，未来规划年定额；

所述i.地表水水平衡约束是地表水水平衡约束由水平衡原理构建；

Q(i,k+1)＝Q(i,k)+Q_d(i,k)-Q_l(i,k)-Q_y(i,k)

式中：Q(i,k+1)—第i时段河道节点k+1的来水量；Q(i,k)—第i时段河道节点k的来水量；Q_d(i,k)—第i时段河道节点k的河道溢出量，由地下水平衡模型给出；Q_l(i,k)—第i时段河道节点k到河道节点k+1的河道损失量，损失量主要包括河道渗漏量以及水面蒸发量； Q_y(i,k)—第i时段河道节点k的河道引水量，亿m³；

所述j.地下水平衡约束

ΔW＝γ_nR_r,n+γ_nR_c,n+R_f,n+R_p+R_m-Q_G-Q_d-R_e

R_c,n＝(1-β_n)Q_y,n

R_f,n＝(1-η_n)Q_g,n

R_e＝ε_EA_EET₀+ε_LA_LET₀

式中:A_E—t年植被面积，km²；A_L—t年裸地面积，km²；ε_L—裸地系数，无量纲；ε_E—植被系数，无量纲；ET₀—为当地潜在蒸发量，mm；－降水入渗系数，无量纲；P－降水量，mm；η_n－n灌区田间水利用系数，无量纲；β_n－n灌区渠系水利用系数，无量纲；Q_y,n－n灌区引水量，亿m³；Q_g,n－n灌区进入田间的水量，亿m³；Q_G－地下水抽水量，亿m³；ΔW－地下水变化量，亿m³；γ_n－河道、渠系有效渗漏系数，无量纲；R_p－降水入渗量，亿m³； R_e－潜水蒸发量，亿m³；R_f,n－田间水渗漏量，亿m³；R_c,n－渠系水渗漏量，亿m³； R_m－侧向补给量，亿m³。

进一步的，所述底层模型建立中包括如下约束条件分别为：a.地表水可利用量约束、b. 地下水可开采量约束、c.输水约束、d.灌区面积约束、e.粮食安全约束、f.最小农业需水约束、 g.最大下泄量约束、h.用水效率约束、i.地表水水平衡约束、j.地下水平衡约束、k.优先级约束。

进一步的，所述优先级别约束中，包括非负约束与下游子系统约束，所述非负约束是模型中的变量均为非负变量；

X_lijn,e_j,A_l≥0

进一步的，所述下游子系统约束包括a.水资源总量约束、b.生态地下水位约束、c.最小生态需水量约束、d.优先级约束、e.非负约束。

进一步的，所述水资源总量约束是总供水量不得超过水资源总量；

式中：Q_lxs—中下游节点下泄量，亿m³；Q_g—下游地下水可开采量，亿m³；

b.生态地下水位约束

荒漠绿洲区的生态地下水位应控制在合理范围内，地下水位过高会导致土壤盐渍化，地下水位太低会导致自然植被的生长受到抑制，甚至死亡；

式中：d_mn—m时段n区域的初始地下水位，m；a—地下水有效渗漏补给系数，无量纲；A_n—n分区面积，km²；H_max—最大适宜埋深，m；H_min—最小适宜埋深，m；

c.最小生态需水量约束

各子区供水量不应低于现状植被的生态耗水量；

式中：—各子区最小生态需水量，亿m³，即现状生态耗水量；

d.优先级约束

各行业用水中生活用水优先保障；

e.非负约束

模型中的变量均为非负变量；

X_mn≥0

进一步的，所述顶层模型的包括三种约束条件分别为可供水量约束、配水量约束与非负约束。

进一步的，所述可供水量约束是各子系统配水量不得超过流域总可供水量；

X_z+X_x≤W_gmax

式中：W_gmax—流域总可供水量，亿m³；

所述配水量约束是下游子系统配水量不大于中下游节点的下泄量；

X_x≤Q_lxs

式中：Q_lxs—中下游节点的下泄量，亿m³。

所述非负约束是模型中的变量均为非负变量；

X_z≥0,X_x≥0,W_x≥0,W_z≥0

采用上述技术方案，具有如下有益效果：

本发明基于大系统分解协调原理、水平衡原理和供需水预测模型的多目标、多水源面向生态稳定的双层水资源优化调控模型，底层模型包含流域中游和下游两个子模型，目标分别趋向于经济与生态效益最大化，顶层模型目标则趋向于流域综合效益最大化。该模型能够通过优化调整种植结构、产业结构以及各区域的配水量和地下水位来协调农业用水与生态用水矛盾，进而实现荒漠绿洲的生态稳定与恢复。

附图说明

图1为本发明的分解协调模型结构；

图2为本发明的黑河流域地表水和地下水优化调度算法。

具体实施方式

下面本发明做进一步说明。

实施例1：本发明依据大系统分解协调原理、水平衡原理及供需水预测模型，构建了一种面向生态稳定的多目标、多水源双层地表水与地下水联合调控模型，底层模型为各子系统内部优化配水，通过改变配水量，建立配水量与各区域效益的函数关系；顶层模型为各子系统之间的优化配水，通过总体目标与约束条件，把水量分配给各子系统。两层系统之间利用配水量和各区域效益的函数关系进行总体协调，最终完成研究区内各分区的地表水与地下水联合调控，实现流域水资源的可持续利用。模型结构见图1所示

底层模型的目标函数：

面向生态稳定的地表水与地下水联合调控以协调经济效益与生态效益为主。干旱内陆河流域系统上游为产水区(主要是天然系统，水资源开发利用极少)，中游农业灌区广布，下游则多为荒漠绿洲区，因此，调控时不涉及上游地区，中游目标主要为增加经济效益的同时，提高农业用水效率，下游目标主要为保障荒漠绿洲区生态恢复与稳定，最终达到流域内水资源可持续利用的总体目标。

(1)中游子系统目标函数：各分区内经济效益最大化。

农业效益和工业效益是中游最主要的经济效益，选用农业和工业效益最大化作为中游子系统的目标函数，把各分区每个部门的配水量作为决策变量，通过毛灌溉效益与灌区灌水成本的差值、工业配水量与万元工业增加值用水量的比值来表征经济效益，目标函数如下：

式中：AB_l—l灌区农业效益，万元；IB_l—l灌区工业效益，万元；N—水源类型，取值为1-2，分别代表地表水、地下水；I—用水部门，取值为1-4，分别代表农业、工业、生活、生态；J—作物种类，取值为1-8，分别代表小麦、玉米、薯类、其他粮食作物、油料、蔬菜、玉米制种、其他经济作物；L—水资源分区；f₁(X_z)—中游经济效益函数；B_j—作物j的单价，元/kg；Y_lj—l灌区作物j的单位产量，kg/hm²；X_ljn—l灌区中j作物n水源的田间配水量，m³； SJ_n—每种水源的价格，元/m³；e_j—作物j的综合灌溉定额，m³/hm²；IP—万元工业增加值用水量，m³/万元；β_n—n灌区渠系水利用系数。

(2)下游子系统目标函数：各分区内生态缺水率最小。

干旱内陆河流域系统下游社会经济行业用水量较小，主要考虑各分区内生态需水的情况，以各分区生态配水量为决策变量，通过各区域植被缺水率最小来表征生态效益，目标函数如下：

式中：f₂(X_x)—下游生态效益函数；L—水资源分区；N—计算时段，取值为1-12，代表12个月；—目标年第m个子区第n月份的生态需水量，亿m³；/>—目标年下游生态需水总量，亿m³；X_mn—第m个子区第n月份的实际配水量，亿m³。

约束条件

(1)中游子系统约束

a.地表水可利用量约束

地表水供水量不可超过地表水可利用量。

式中：Q_max—地表水可利用量，亿m³；

b.地下水可开采量约束

地下水开采量不得超过地下水可开采量。

式中：R_max—地下水可开采量，亿m³。

c.输水约束

各灌区引水量不得大于水利工程最大输水能力。

式中：Q_lmax—各灌区水利工程最大输水能力，亿m³。

d.灌区面积约束

A_lmax≥A_l≥A_lmin (8)

式中：A_lmax—现状年各灌区面积，hm²；A_lmin—各灌区最小灌溉面积，hm²；A_l—各灌区农业配水面积，hm²。

e.粮食安全约束

各灌区粮食产量应保障区域粮食需求。

式中：P_l—l区域人口，人；N—最小粮食需求量，kg/人。

f.最小农业需水约束

各灌区灌水量在满足生活、生态需水后，应大于各灌区最小农业需水量，即可以维持当地粮食安全的需水量。

式中：D_min—最小农业需水量约束，亿m³。

g.最大下泄量约束

中下游节点下泄量应大于下游最小需水量。

Q_z>W_xmin (11)

式中：W_xmin—下游最小需水量，亿m³。

h.用水效率约束

E_jmax>e_j>E_jmin (12)

式中：E_jmax—最大用水控制定额，m³/hm²，现状年定额；

E_jmin—最小用水控制定额，m³/hm²，未来规划年定额。

i.地表水水平衡约束

地表水水平衡约束由水平衡原理构建。

Q(i,k+1)＝Q(i,k)+Q_d(i,k)-Q_l(i,k)-Q_y(i,k) (13)

式中：Q(i,k+1)—第i时段河道节点k+1的来水量；Q(i,k)—第i时段河道节点k的来水量；Q_d(i,k)—第i时段河道节点k的河道溢出量，由地下水平衡模型给出；Q_l(i,k)—第i时段河道节点k到河道节点k+1的河道损失量，损失量主要包括河道渗漏量以及水面蒸发量； Q_y(i,k)—第i时段河道节点k的河道引水量，亿m³。

j.地下水平衡约束

ΔW＝γ_nR_r,n+γ_nR_c,n+R_f,n+R_p+R_m-Q_G-Q_d-R_e (14)

R_c,n＝(1-β_n)Q_y,n (15)

R_f,n＝(1-η_n)Q_g,n (16)

R_e＝ε_EA_EET₀+ε_LA_LET₀ (18)

式中:A_E—t年植被面积，km²；A_L—t年裸地面积，km²；ε_L—裸地系数，无量纲；ε_E—植被系数，无量纲；ET₀—为当地潜在蒸发量，mm；－降水入渗系数，无量纲；P－降水量，mm；η_n－n灌区田间水利用系数，无量纲；β_n－n灌区渠系水利用系数，无量纲；Q_y,n－n灌区引水量，亿m³；Q_g,n－n灌区进入田间的水量，亿m³；Q_G－地下水抽水量，亿m³；ΔW－地下水变化量，亿m³；γ_n－河道、渠系有效渗漏系数，无量纲；R_p－降水入渗量，亿m³； R_e－潜水蒸发量，亿m³；R_f,n－田间水渗漏量，亿m³；R_c,n－渠系水渗漏量，亿m³；

R_m－侧向补给量，亿m³。

k.优先级约束

各行业用水中生活、生态用水优先保障。

l.非负约束

模型中的变量均为非负变量。

X_lijn,e_j,A_l≥0 (19)

(2)下游子系统约束

a.水资源总量约束

总供水量不得超过水资源总量。

式中：Q_lxs—中下游节点下泄量，亿m³；Q_g—下游地下水可开采量，亿m³。

b.生态地下水位约束

荒漠绿洲区的生态地下水位应控制在合理范围内，地下水位过高会导致土壤盐渍化，地下水位太低会导致自然植被的生长受到抑制，甚至死亡。

式中：d_mn—m时段n区域的初始地下水位，m；a—地下水有效渗漏补给系数，无量纲；A_n—n分区面积，km²；H_max—最大适宜埋深，m；H_min—最小适宜埋深，m。

c.最小生态需水量约束

各子区供水量不应低于现状植被的生态耗水量。

式中：—各子区最小生态需水量，亿m³，即现状生态耗水量。

d.优先级约束

各行业用水中生活用水优先保障。

e.非负约束

模型中的变量均为非负变量。

X_mn≥0 (23)

2.2.3顶层模型

2.2.3.1目标函数

顶层模型的目标函数选用流域综合效益最大化来表征，目标函数如下：

F＝max(F₁(X_z)-F₂(X_x)) (24)

式中：F₁(X_z)—无量纲化后的经济效益函数；F₂(X_x)—生态效益函数；F—流域综合效益。

2.2.3.2约束条件

(1)可供水量约束

各子系统配水量不得超过流域总可供水量。

X_z+X_x≤W_gmax (25)

式中：W_gmax—流域总可供水量，亿m³。

(2)配水量约束

下游子系统配水量不大于中下游节点的下泄量。

X_x≤Q_lxs (26)

式中：Q_lxs—中下游节点的下泄量，亿m³。

(3)非负约束

模型中的变量均为非负变量。

X_z≥0,X_x≥0,W_x≥0,W_z≥0 (27)

本发明的模型求解采用遗传算法，中游子模型在满足生活、生态需水的同时，对灌区农业、工业配水量进行优化调控，充分提升节水水平并优化种植结构，减缓需水压力；下游子模型，对生态配水量与地下水位进行优化调控，以达到生态效益最大化；最后利用上层模型对子模型配水进行协调，得出总体配水方案。求解算法见图2，具体运行过程如下：

将长系列供用水数据输入中游水平衡模型中，利用最小二乘法以及遗传算法率定模型参数；

将多年平均来水量数据以及率定好的各水平衡模型参数输入底层中游子系统，建立中游来水量与下泄量的函数关系。

给出各规划年各灌区的基础数据作为计算依据，把最大可供水量作为初始配水量输入优化模型中，计算各规划水平年各灌区在来水量为多年平均来水时的最大经济效益、作物种植结构和下泄水量。

以统一步长下调配水量，计算不同规划水平年内不同配水量对应的经济效益，并给出中游不同规划水平年内的配水—经济效益函数。

给出下游各分区不同规划水平年的需水量，计算下游各分区地下水位和生态效益。

以统一步长下调配水量，计算不同规划水平年内不同配水量对应的生态效益，并给出下游不同规划水平年内的配水—生态效益函数。

利用计算好的配水—经济效益函数和配水—生态效益函数进行流域综合效益的分析，计算出使流域综合效益最大化的各子系统配水量

以上描述了本发明的基本原理和主要特征，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种面向生态稳定的地表水与地下水联合调控方法，其特征在于，包括建立底层模型与顶层模型，具体方法如下：

所述底层模型建立中，选用农业和工业效益最大化作为中游子系统的目标函数，把各分区每个部门的配水量作为决策变量，通过毛灌溉效益与灌区灌水成本的差值、工业配水量与万元工业增加值用水量的比值来表征经济效益，目标函数如下：

式中：AB_l—l灌区农业效益，万元；IB_l—l灌区工业效益，万元；N—水源类型，取值为1-2，分别代表地表水、地下水；I—用水部门，取值为1-4，分别代表农业、工业、生活、生态；J—作物种类，取值为1-8，分别代表小麦、玉米、薯类、其他粮食作物、油料、蔬菜、玉米制种、其他经济作物；L—水资源分区；f₁(X_z)—中游经济效益函数；B_j—作物j的单价，元/kg；Y_lj—l灌区作物j的单位产量，kg/hm²；X_lijn—l灌区中i行业j作物n水源的配水量，m³；SJ_n—每种水源的价格，元/m³；e_j—作物j的综合灌溉定额，m³/hm²；IP—万元工业增加值用水量，m³/万元；β_n—n灌区渠系水利用系数；X_l1jn—l灌区中j作物n水源的农业配水量，m³；X_l2n—l区域中n水源的工业配水量，m³

干旱内陆河流域系统下游社会经济行业用水量较小，主要考虑各分区内生态需水的情况，以各分区生态配水量为决策变量，通过各区域植被缺水率最小来表征生态效益，目标函数如下：

式中：f₂(X_x)—下游生态效益函数；L—水资源分区；N—计算时段，取值为1-12，代表12个月；—目标年第m个子区第n月份的生态需水量，亿m³；/>—目标年下游生态需水总量，亿m³；X_mn—第m个子区第n月份的实际配水量，亿m³；所述顶层模型建立中采用的目标函数选用流域综合效益最大化来表征，目标函数如下：

F＝max(F₁(X_z)-F₂(X_x))

式中：F₁(X_z)—无量纲化后的经济效益函数；F₂(X_x)—生态效益函数；F—流域综合效益。

2.根据权利要求1所述的一种面向生态稳定的地表水与地下水联合调控方法，其特征在于，所述底层模型建立中包括如下约束条件分别为：a.地表水可利用量约束、b.地下水可开采量约束、c.输水约束、d.灌区面积约束、e.粮食安全约束、f.最小农业需水约束、g.最大下泄量约束、h.用水效率约束、i.地表水水平衡约束、j.地下水平衡约束、k.优先级约束。

3.根据权利要求2所述的一种面向生态稳定的地表水与地下水联合调控方法，其特征在于，所述a.地表水可利用量约束是地表水供水量不可超过地表水可利用量；

式中：Q_max—地表水可利用量，亿m³；X_lij1—l灌区中i行业j作物地表水水源配水量，m³

所述b.地下水可开采量约束是地下水开采量不得超过地下水可开采量；

式中：R_max—地下水可开采量，亿m³；X_lij2—l灌区中i行业j作物地下水水源配水量，m³

所述c.输水约束是各灌区引水量不得大于水利工程最大输水能力；

式中：Q_lmax—各灌区水利工程最大输水能力，亿m³；

所述d.灌区面积约束

A_lmax≥A_l≥A_lmin

式中：A_lmax—现状年各灌区面积，hm²；A_lmin—各灌区最小灌溉面积，hm²；A_l—各灌区农业配水面积，hm^2_；

所述e.粮食安全约束是各灌区粮食产量应保障区域粮食需求；

式中：P_l—l区域人口，人；N—最小粮食需求量，kg/人；Y_lj—l灌区作物j的单位产量，kg/hm²

所述f.最小农业需水约束是各灌区灌水量在满足生活、生态需水后，应大于各灌区最小农业需水量，即可以维持当地粮食安全的需水量；

式中：D_min—最小农业需水量约束，亿m³；

所述g.最大下泄量约束是中下游节点下泄量应大于下游最小需水量；

Q_z>W_xmin

式中：W_xmin—下游最小需水量，亿m³；Q_z—正义峡下泄流量，亿m³

所述h.用水效率约束

E_jmax>e_j>E_jmin

式中：E_jmax—最大用水控制定额，m³/hm²，现状年定额；

E_jmin—最小用水控制定额，m³/hm²，未来规划年定额；

所述i.地表水水平衡约束是地表水水平衡约束由水平衡原理构建；

Q(i,k+1)＝Q(i,k)+Q_d(i,k)-Q_l(i,k)-Q_y(i,k)

式中：Q(i,k+1)—第i时段河道节点k+1的来水量；Q(i,k)—第i时段河道节点k的来水量；Q_d(i,k)—第i时段河道节点k的河道溢出量，由地下水平衡模型给出；Q_l(i,k)—第i时段河道节点k到河道节点k+1的河道损失量，损失量主要包括河道渗漏量以及水面蒸发量；Q_y(i,k)—第i时段河道节点k的河道引水量，亿m³；

所述j.地下水平衡约束

ΔW＝γ_nR_r,n+γ_nR_c,n+R_f,n+R_p+R_m-Q_G-Q_d-R_e

R_c,n＝(1-β_n)Q_y,n

R_f,n＝(1-η_n)Q_g,n

R_e＝ε_EA_EET₀+ε_LA_LET₀

式中:A_E—t年植被面积，km²；A_L—t年裸地面积，km²；ε_L—裸地系数，无量纲；ε_E—植被系数，无量纲；ET₀—为当地潜在蒸发量，mm；－降水入渗系数，无量纲；P－降水量，mm；η_n－n灌区田间水利用系数，无量纲；β_n－n灌区渠系水利用系数，无量纲；Q_y,n－n灌区引水量，亿m³；Q_g,n－n灌区进入田间的水量，亿m³；Q_G－地下水抽水量，亿m³；ΔW－地下水变化量，亿m³；γ_n－河道、渠系有效渗漏系数，无量纲；R_p－降水入渗量，亿m³；R_e－潜水蒸发量，亿m³；R_f,n－田间水渗漏量，亿m³；R_c,n－渠系水渗漏量，亿m³；

R_m－侧向补给量，亿m³；R_r,n—n河段河道渗漏量，亿m³，A—研究区面积，km²。

4.根据权利要求2所述的一种面向生态稳定的地表水与地下水联合调控方法，其特征在于，所述优先级别约束中，包括非负约束与下游子系统约束，所述非负约束是模型中的变量均为非负变量；

X_lijn,e_j,A_l≥0。

5.根据权利要求4所述的一种面向生态稳定的地表水与地下水联合调控方法，其特征在于，所述下游子系统约束包括a.水资源总量约束、b.生态地下水位约束、c.最小生态需水量约束、d.优先级约束、e.非负约束。

6.根据权利要求5所述的一种面向生态稳定的地表水与地下水联合调控方法，其特征在于，所述水资源总量约束是总供水量不得超过水资源总量；

式中：Q_lxs—中下游节点下泄量，亿m³；Q_g—下游地下水可开采量，亿m³；

b.生态地下水位约束

荒漠绿洲区的生态地下水位应控制在合理范围内，地下水位过高会导致土壤盐渍化，地下水位太低会导致自然植被的生长受到抑制，甚至死亡；

式中：d_mn—m时段n区域的初始地下水位，m；a—地下水有效渗漏补给系数，无量纲；A_n—n分区面积，km²；H_max—最大适宜埋深，m；H_min—最小适宜埋深，m；

c.最小生态需水量约束

各子区供水量不应低于现状植被的生态耗水量；

式中：—各子区最小生态需水量，亿m³，即现状生态耗水量；

d.优先级约束

各行业用水中生活用水优先保障；

e.非负约束

模型中的变量均为非负变量；

X_mn≥0。

7.根据权利要求1所述的一种面向生态稳定的地表水与地下水联合调控方法，其特征在于，所述顶层模型的包括三种约束条件分别为可供水量约束、配水量约束与非负约束。

8.根据权利要求1所述的一种面向生态稳定的地表水与地下水联合调控方法，其特征在于，所述可供水量约束是各子系统配水量不得超过流域总可供水量；

X_z+X_x≤W_gmax

式中：W_gmax—流域总可供水量，亿m³；

所述配水量约束是下游子系统配水量不大于中下游节点的下泄量；

X_x≤Q_lxs

式中：Q_lxs—中下游节点的下泄量，亿m³；

所述非负约束是模型中的变量均为非负变量；

X_z≥0,X_x≥0,W_x≥0,W_z≥0。