地下水资源开发的科学管理，就是人们按照生活、生产和水循环本身的客观规律，研究如何合理地规划、勘查、开发、利用、调控及保护地下水资源和防治地质环境恶化，使它们处于对人类社会生活与生产最有利的状态。地下水资源管理的目的，就是采用科学的措施，保证在地下水资源开发中做到最优规划、最优评价、最优设计和最优开采运行，把开采或排泄地下水可能或已经造成的危害降低到最小，使用水者在技术经济、社会和环境上获得最大的效益。
地下水资源开发科学管理的内容主要有三个方面:法制管理措施、行政组织措施和技术经济措施。
1.制定与完善相关法律，依法对水资源进行管理
目前我国已实施多种有关水资源的立法，其中《水法》最为重要。
《水法》的基本任务是:调节水体的使用，以保证居民和国民经济各部门的合理开发和利用;保护水体免遭污染和枯竭;防治因取水引起的各种环境灾害;改善水体状况;保护企业、团体、机关与公民的用水权利，加强水利关系方面的法制。
2.建立水资源管理的组织机构，统一管理水资源
1)水资源管理，如果没有强有力的组织机构来领导、监督与保证，是无法实现的。因此从中央到地方，建立统一的、既赋有规律和行政权力，又有专业职能的水资源管理机构，是进行水资源管理中不可缺少的组织保证。
2)各级水资源管理机构，应切实做到全面有效地管理。贯彻《水法》，统一规划和调配一切水资源。
a.对“三水”做统一技术管理，核定区内水资源总量，研究它们之间的相互转化，制定地表水与地下水联合开发方案;
b.对各种水资源进行科学研究与开发，进行统一规划与管理;
c.协调区内水资源，对供水、排水及人工补给进行水资源调配，不许各自为政;
d.对供水的开源、用水与节流，进行统一的规划与管理;
e.对水资源保护和环境地质灾害预测与防治进行管理;
f.建立地下水动态观测网，进行地下水位、水质、水量等水文地质要素的动态观测;做好观测资料的积累、分析与储存工作，对地下水开采动态作定期水情预报。
3.水资源管理的技术经济措施
(1)水资源管理应“开源”与“节流”并重
据统计，我国地表水的开发利用率只占河川年径流量的20%左右，浅层地下水的利用也仅为25%左右。所以寻找新的水源尚有潜力。但更应重视其他开源措施，而节流则是刻不容缓的重要工作。供水的开源措施:建造地下水库，扩大地表水向地下水转化;进行地下水资源的人工补给;矿山排水作为供水水源，解决供排矛盾。供水的节流措施:废(污)水处理回收，提高重复利用率;推广先进的节水措施;提倡节约生活用水;开展一水多用。
(2)水资源管理模型的管理
运用系统论与系统分析方法等现代科学技术建立水资源或地下水资源系统管理模型，优化出最合理的开发方案，是地下水资源最主要的技术管理手段。
依据管理区的水文地质条件、已取得的资料和管理目标的不同，应选用相应类型的管理模型。常用的地下水资源管理模型有:按模型中的变量性质可分为确定性系统管理模型、随机性系统管理模型;按参数分布状况可分为分布参数系统与集中参数系统两类管理模型;按解决问题的性质可分为水量管理模型、水质管理模型和政策评价及经济管理模型三类;按目标函数及约束条件的性质可分为线性规划与非线性规划管理模型;按目标函数多少又可分为单目标管理模型和多目标管理模型等。
地下水资源管理模型，主要由三个部分组成，即决策变量、目标函数和约束条件。
1)决策变量:为了优化开发地下水资源，人们通过控制与调配该地下水系统的开发与运行的决策来达到目的。这些人为可控变量称为决策变量。某些学者提出的主要决策变量如下:
a.抽水量在地域上和时间上的分布;
b.人工补给量在地域上和时间上的分布;
c.与含水层有水力联系的地表水体的水位;
d.开采地下水的水质;
e.人工补给用水的水质;
f.新增加的抽水井、人工补给设施的容量、地点和建造时间等。
2)目标函数:它是指经过系统管理后要达到的特定目标，以决策变量的数学表达式来表示。目标函数的内涵，随管理目的或管理模型的类型而异。根据实际开发地下水时采用的具体管理目的、措施或要求的不同，常选择管理区内地下水开采“各点水位降深的最小值”、“各点水位回升的最大值”，“获取的最大经济效益”、“耗能量最小”、“纯利润最大或投资量最小”、“供水量最大或水利用率最高”、“水中特定组分浓度与允许浓度之差最小”、“环境变化量最小”等中的一个或多个为目标函数。
3)约束条件:是指在地下水资源管理优化过程中，对地下水资源系统与自然环境系统、经济系统、人为活动及社会环境等的控制条件。主要有:
a.水力学约束，包括地下水流状态方程约束，地下水位约束(如为防止地面沉降或海水入侵而给定地下水位的上界或下界约束)，地下水量约束(如控制回灌量、允许总用水量或泉水流量最小值等);
b.水质约束;
c.经济约束(产值或需求约束);
d.环境约束;
e.资源约束(如投资总量、地表水或地下水可供最大水量、河流保持最小流量值等);
f.取水或人工补给设备容量约束条件等。
(3)地下水动态监测
地下水动态监测工作是水资源管理不可缺少的组成部分，许多国家在水资源法中都明确规定，无地下水动态监测资料设计的水资源管理项目，在法律上绝对不允许。
地下水动态监测的主要内容包括:地下水的水位动态、水质变化、开采量与回灌量的统计等方面。当地下水系统内可能出现因水资源开发而引起的环境灾害时，也应对其变化进行监测。
地下水动态监测网布置的范围，原则上应包括整个水资源管理区，有时还应扩大到与本区水资源形成有关的毗邻地区。监测网点的布置，须考虑对全区水资源动态变化规律的控制，并在对地下水源地水质与水量产生最大影响的地段以及可能出现危害的地段加密观测点，进行重点监测。选择观测点的具体原则，首先要有代表性，并尽可能利用现有井点，做到一井多用。代表性是指所采取的水质样品或所观测的水位和流量数据，在地点和时间上能符合水体的真实情况，并能控制一定空间和时间的范围。而对于开采条件下的地下水位动态的观测，有两个基本任务:一是要掌握某一时期整个渗流场的水动力状况;二是要掌握可靠的水位随时间变化趋势及其变化速度。
对于地下水水质的监测，应注意下面几个问题:
1)水质监测项目一般可分为“基本监测项目”和“选择性监测项目”两类。前者是指全区所有监测点水样都必须测定的项目;后者则是根据每个监测点所在位置特征和不同目的而检测的某些指定项目。
2)除常规的水质监测外，目前特别强调对人类健康有危害的微量重金属离子、有机物和致病细菌，以及病毒的监测。有机物的危害性远大于无机物或微生物的污染危害。因此，在地下水受到有机污染的地区，应增加对微量有机物的监测项目。
3)微量重金属元素和有机污染物在地下水中的含量，一般都很低，如果不严格按要求取样，或由于在保存过程中水样自身发生化学或生物化学变化，将造成测定结果与实际情况不符，使水质评价失真，无法得出正确的评价结论或给出错误的评价结论。因此，首先要严格执行有关水样采取和保存的技术规程;其次应尽可能统一取样和分析样品的时间，并进行系统取样，以消除人为因素对分析结果造成的影响。
4.应用3S技术进行地下水资源的管理
全球定位系统(GPS)、遥感技术(RS)、地理信息系统(GIS)，简称“3S”技术。“3S”技术是从20世纪60年代逐步发展起来，现在已经发展成熟的空间信息处理技术。
新中国成立以来，随着水文地质学的发展，至今不但积累了大量的高质量的数据和资料等信息，而且在一代又一代水文地质工作者的知识性、创造性的活动中，还积累了大量的、多样性的专业知识。从20世纪80年代后期开始，在我国各地普遍开展了水文地质数据库的计算机研制工作，这些成果从根本上改变了传统水文地质数据的收集和存储方法，实现了数据采集、编辑、存储、查询、分析、制图和表达的自动化，不但为资料共享创造了条件，也为“3S”技术在地下水资源的管理中奠定了基础。20世纪90年代后，我国的一些水文地质和相关专业的工作者开始开发国外已有的GIS软件，并在实际水文地质工作中加以应用。而后我国地质工作者和计算机专家又在引进和开发国外GIS软件的同时，开始自己制作GIS软件(如北京大学的Citystar，长地公司的MapGIS)等。这些软件的研制，大大推动了我国基于“3S”技术的地下水资源科学管理的发展。
复习思考题
1.解释地下水资源的概念。
2.地下水资源的基本特征是什么?
3.简述地下水资源评价的方法。
4.试述地下水资源量的分类方法。
5.解释允许开采量(可开采量)的概念。
6.什么是补给增量?补给增量的来源有哪些?
7.地下水资源开发的科学管理内容有哪些?