地下水资源在水资源中占有重要的地位。地下水的过量开采会引发一系列地质环境问题,给人们的生活带来不同程度的影响。如何合理开发利用地下水资源直接关系到社会经济及生态环境的发展。地下水是济宁市城区主要的供水水源,对其经济的可持续发展起着不可或缺的作用。济宁市工业供水、城市建设和生活供水大部分或绝大部分采自地下水。随着社会经济不断发展,济宁市地下水资源开发利用规模逐年扩大,开采布局不尽合理,使济宁城区出现了区域性的降落漏斗、地面沉降等一系列环境地质问题。为了实现科学合理地开发利用地下水资源,保证地下水的供水能力,使有限的地下水资源在济宁的社会发展和经济建设中发挥最大的作用,本文以济宁城区水源地为例,通过收集济宁地区的地形地貌、水文地质和区域地质等方面的资料,在此基础上利用PMWIN软件建立了济宁地区地下水流数值模型。根据研究区地下水开采的特点,采用数值模拟、单目标规划等方法对济宁城区水源地优化开采技术应用进行了研究。采取减采压采、分层抽水、回灌补源等工程措施,对济宁城区水源地设计了3种不同的地下水开采方案。得出以下结论:(1)济宁城区水源地含水介质分层特点显著,需针对济宁市城区水源地的开采特性,进行分层优化减采。浅层潜水开采量主要来自农业开采量,其次是工业开采量,农业开采井具有分布较分散,开采强度具有季节性和年际性,浅层地下水降落漏斗范围的扩张和农业开采量密切相关;中深层地下水开采量主要来自水源地集中供水开采,开采井具有开采量大且分布较集中的特点,对中深层降落漏斗的形成有决定性影响。(2)济宁城区含水层具有一定的回灌补源条件。可利用老运河、梁济运河河道以回灌井的方式在漏斗区进行回灌补源,回灌时需考虑回灌水质对地下水含水层生态系统的影响,通过模型预测结果可以看出回灌对济宁城区水源地的漏斗恢复有重要的意义。(3)建立了地下水数值模拟和单目标优化法相耦合的济宁城区水源地地下水数值模型。用PMWIN软件对研究区建立了非均质各向同性、准三维非稳定流地下水数值模型,利用地下水数值模型实现单目标优化中降落漏斗区水位变幅约束、地面沉降速率约束与开采量的关系转化。(4)优化了济宁城区各集中供水水源地开采量布局。利用单目标优化法与地下水数值模型相结合,对各水源地的开采量进行优化管理,得出城区水源地优化开采总量为9.948万m3/d,提高了水资源的利用效率。