植被模型（什么是植被？）

优化管理模型的建立方法，是将有限差分或有限元数值计算方法与最优化技术相结合，采用地下水系统数值模拟和线性规划法，通过相应矩阵法耦合建模，确立在水位降深约束条件下，各管理亚区总开采量最大为管理模型的目标函数，在资源量、社会效益、生态效益、生态水位等约束条件下建立起地下水生态优化管理模型。

1.管理目标

针对地下水研究区内开采地下水过程中出现的主要问题和维持植被生态稳定的主要特征，拟定出地下水资源管理的具体目标，主要包括以下两方面内容：一是，优化地下水开采井的布局，最大程度地既满足供水需求，也满足生态环境的需水；二是，有效地调控地下水位，使不同地段的地下水位，维持在植被种群生态水位允许变化范围之内，或是防止产生土壤盐渍化。

2.管理方案及管理期

根据研究区内的地下水系统结构特征、行政区划、用水现状和规划、开采布局、取水量的时空分布以及植被群落分带特征，将其划分为若干个管理亚区。优化管理期通常需要一个水文年以上，至少涵盖整个植物生长期。

3.决策变量

决策变量是表示研究系统状态的一组变量。可以是各个管理亚区的取水井的开采量（Q（i，k）），即Q（i，k）是第i管理区在第k个管理时段末地下水的开采量（m3/d），i=1，2，3，4……n；k=1，2，3……。

4.目标函数

各管理亚区规划开采量最大，管理函数为下式：

生态水文地质学

式中：NQC为管理亚区数；NV为管理时段数。

5.约束条件

约束条件是关于决策变量和相关变量的限制范围，主要有水资源量的约束、水位约束、生态环境约束等。

（1）水位约束

水位约束是一组保证各个管理亚区内各目标节点的水位降深值不超过最大允许降深值，用下式表示：

生态水文地质学

式中：S（j，k）为j点在k管理时段末的水位降深值（m）；Smax（j）为j点水位最大允许降深值（m）。

线性含水系统中，当有NQC个抽（注）井存在时，它们在j点引起的水位降深（或升幅）是每一口抽（注）井独立工作时，在j点所引起的水位降深代数和。即可用相应矩阵线性来表示：

生态水文地质学

式中：β（i，j，k）为在抽水时段k内，当i个井（亚区）抽取（注入）单位水量，在j点引起的水位降深（或升幅），称为水位响应系数。式（8-3）可表示为：

生态水文地质学

（2）生态环境约束

潜水含水系统与植被生态系统联系密切。潜水位既不能低于植被种群生态水位的阈值（hd，i），也不能高于产生次生盐渍化的水位阈值（hz，i），分别有：

生态水文地质学

式中：Sd（j）为j点初始水位与植被种群生态水位的阈值（hd，i）的水位差。

生态水文地质学

式中：Sz（j）为j点初始水位与产生次生盐渍化的水位阈值（hz，i）的水位差。

（3）供水能力的约束

通常，考虑含水层的出水能力，各亚区取水量总和不超过含水层的极限开采量。对于西北干旱内陆盆地大型洪积扇含水系统来说，含水系统出水能力很强，但地下水补给量Dmax（k）却有限，供水能力受补给资源量的限制。

生态水文地质学

以上各式与地下水三维模型共同构成植被生态地下水优化管理模型。

总的来说，目前，无论水文地质的观察尺度，还是地下水流场动态模拟和地下水管理模型均可满足植被生态地下水优化管理模型的要求，模拟精度高低，取决于以下条件：①与地下水管理模型精度有关的水文地质概念模型是否能较真实地反映研究区的水文地质结构，以及水文地质参数系统反映地下水流场的真实程度；②取决于所获取的地下水补给量（大气降水入渗补给量、河渠渗入量、侧渗补给量等）、排泄量（陆面蒸发量（含裸地蒸发量、蒸腾量）、地下水泄出量、开采量等）的真实性；③研究区内植被群落生态水位阈值的准确程度等。只要深入细致地做好与上述有关的生态水文地质调查工作，准确获取所需各项参数，进行深入分析，建立实用的植被生态地下水优化管理模型并不困难。

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NDVI的估算上采用通用的估算方法，并已通过中国科学院地理科学与资源所相关专家的判读与野外实测数据验证，空间一致性良好。
◆TM/ETM算法如公式(1):NDVI=(Band4-Band3)/(Band4+Band3)
◆Modis算法如公式(2):NDVI=(Band2-Band1)/(Band2+Band1)
◆AVHRR算法如公式(3):NDVI=(CH2-CH1)/(CH2+CH1)