本书为国家重点研发计划资助项目课题研究成果，聚焦黄渤海沿海地区地下水管理及海水入侵防治问题。研究系统分析了区域地下水资源现状与海水入侵特征，建立了考虑咸淡水过渡带密度变化的耦合模拟模型，并发展了多种基于进化算法的多目标优化技术，实现了地下水水位、水量的综合调控与海水入侵的有效防控。书中以山东龙口滨海平原区和青岛大沽河流域为典型研究案例，开展了地下水开采优化与多目标管理策略的模拟应用与评估，成果可为沿海地区地下水科学管理与海水入侵防治提供系统模拟工具和决策支持。

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国家重点研发计划"水资源高效开发利用"重点专项资助项目"黄渤海沿海地区地下水管理与海水入侵防治研究（2016YFC0402800）"课题"沿海地区地下水开采优化调控技术研究"的负责人，课题编号2016YFC0402807

目录
第1章 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 国内外研究概述 3
1.2.1 国内外研究进展 3
1.2.2 国内外研究现状及主要相关问题 11
1.3 研究内容及研究方案 13
1.3.1 研究内容 13
1.3.2 研究方法和技术 14
1.3.3 研究技术路线与组织构架 15
第2章 沿海地区地下水管理与海水入侵防治管理概述 17
2.1 沿海地区地下水开发利用与海水入侵管理现状 17
2.1.1 地下水开发利用概况 17
2.1.2 海水入侵分布特征 18
2.1.3 海水入侵成因分析 19
2.1.4 水资源开发利用主要问题 20
2.2 沿海地区海水入侵防治技术与地下水管理对策 22
2.2.1 海水入侵防治技术 22
2.2.2 地下水管理对策 24
2.3 本章小结 26
第3章 沿海地区海水入侵地下水数值模拟 28
3.1 沿海地区地下水概念模型 28
3.2 变密度地下水运动数值模型 30
3.2.1 变密度地下水流控制方程 30
3.2.2 地下水溶质运移控制方程 34
3.2.3 边界条件 35
3.3 数值模型求解方法及数值模拟程序 35
3.3.1 有限差分法 36
3.3.2 有限元法 38
3.3.3 求解方法 40
3.3.4 数值模拟程序 41
3.4 沿海地区海水入侵过程模拟算例 42
3.4.1 典型的横向海水入侵过程模拟 42
3.4.2 典型的垂向海水入侵过程模拟 46
3.5 本章小结 51
第4章 沿海地区地下水管理模型及优化调控技术 52
4.1 沿海地区地下水管理问题概述 52
4.2 沿海地区地下水管理技术体系 53
4.2.1 海水入侵防治工程措施及其数值模拟 53
4.2.2 滨海地下水开采布局的空间优化 60
4.3 沿海地区地下水开采优化调控技术 66
4.3.1 多目标优化问题概述 68
4.3.2 基于禁忌搜索和遗传算子的多目标进化算法 76
4.3.3 基于自适应替代模型的多目标优化算法 82
4.3.4 基于ε-支配求解的多目标优化算法 87
4.3.5 并行计算策略 94
4.4 海水入侵管理模型应用与验证 98
4.4.1 基于自适应替代模型的滨海地下水开采优化管理模型 98
4.4.2 基于以淡驱咸海水入侵防治防控优化管理模型 108
4.5 本章小结 119
第5章 山东龙口地区地下水模拟优化多目标管理模型 120
5.1 龙口地区概况 120
5.1.1 自然地理概况 120
5.1.2 地质与水文地质条件 120
5.1.3 社会经济发展概况 126
5.1.4 水资源开发利用现状 127
5.1.5 海水入侵概况 132
5.2 龙口地区海水入侵数值模拟模型 133
5.2.1 水文地质概念模型 133
5.2.2 数值模型 134
5.2.3 模型评价 135
5.2.4 模型预报 143
5.3 龙口地区海水入侵模拟优化模型 148
5.3.1 双目标模拟优化模型 148
5.3.2 多目标模拟优化模型 151
5.4 龙口地区海水入侵模拟优化结果与讨论 152
5.4.1 双目标优化管理模型求解结果 152
5.4.2 多目标优化管理模型求解结果 155
5.5 龙口地区地下水多目标优化管理中的决策差异 161
5.5.1 约束条件造成的决策差异 161
5.5.2 目标函数造成的决策差异 163
5.6 本章小结 167
第6章 山东青岛大沽河流域地下水模拟优化多目标管理模型 168
6.1 大沽河流域概况 168
6.1.1 自然地理概况 168
6.1.2 地质与水文地质条件 170
6.1.3 水资源开发利用现状 174
6.1.4 海水入侵概况 176
6.2 大沽河流域海水入侵数值模拟模型 177
6.2.1 水文地质概念模型 177
6.2.2 数值模型 177
6.2.3 模型评价 181
6.2.4 模型预报 193
6.3 大沽河流域海水入侵模拟优化模型 200
6.3.1 概念模型与方案设计 201
6.3.2 双目标优化管理模型 205
6.3.3 多目标优化管理模型 208
6.4 大沽河流域海水入侵模拟优化结果与讨论 208
6.4.1 双目标优化管理模型求解结果 208
6.4.2 多目标优化管理模型求解结果 217
6.5 大沽河流域水-环境-农业关联系统模拟优化模型 222
6.5.1 地下水多组分反应性溶质运移耦合模型（SEAWAT-RT3D） 223
6.5.2 优化管理模型 229
6.5.3 优化管理模型求解 232
6.6 大沽河流域水-环境-农业关联系统地下水多目标优化结果 234
6.6.1 KELM模型训练结果 234
6.6.2 帕累托最优解集 235
6.6.3 优化方案分析 237
6.6.4 讨论 240
6.7 本章小结 243
第7章 结论与展望 245
7.1 主要结论 245
7.2 展望 249
参考文献 251