地下水系统分析模型

编辑:汛期网互动百科 时间:2020-05-28 18:53:26
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模拟地下水系统动态变化并进行优化规划与管理而建立的一种概化的数学模型。
中文名
地下水系统分析模型
外文名
modelof groundwater system analysis

地下水系统分析模型1.地下水系统概念

国外的一些水文地质学家提出了一些概念,突破了根据含水层岩性、结构和水力学特性作为资源评价依据的局限性。如美国提出区域含水层系统的术语,认为在特定地理区域内的一整套含水层,由许多具有相互水力联系的含水层组成,它们在补给、径流和排泄等方面,有许多共同的特点,相与关联,因此,可作为一个整体进行研究。
我国著名水文地质学家陈梦熊院士对地下水系统的理解是:地下水系统是一个错综复杂,包括各种天然因素、人为因素所控制的,具有不同等级的互有联系又互相影响,在时空分布上具有四维性质和各自特征,不断运动演化的若干独立单元统一。
将地下水系统的基本概念归纳为:(1)地下水系统是由若干个具有一定独立性、而又互有联系、互相影响的不同等级的亚系统或次亚系统所组成的;(2)地下水系统与降水、地表水系统存在密切联系,互相转化;(3)地下水系统的演变,很大程度上受输入与输出系统控制;(4)每个地下水系统都具有各自的特征与演变规律,包括含水层系统、水文系统(补排系统)、水动力系统、水化学系统等;(5)含水层系统与地下水系统代表2个不同的概念,前者具有固定边界,而后者的边界是自由可变的;(6)地下水系统的时空分布与演变规律, 既受天然条件的控制,又受社会环境,特别是人类活动影响而发生变化;(7)地下水系统研究包括3个步骤,即系统分析、系统模型化与系统最优化。
地下水系统的研究角度可以归纳为如下几类。
(1)在实际工作中,有人将它视为水文科学的一个内容。认为地下水系统是水文循环的一个子系统。也有人将它看成是地质营力作用的结果(地质建造与水的改造作用的产物),还可以看成是直接获取经济利益的矿产(水源、地热能的载体、矿水),或当作自然环境的一个组成部分等等。有人将其作为概念术语,将地下水系统分为岩溶水系统、裂隙水系统、孔隙水系统等。
(2)在地下水理论研究方面,更注意地下水的信息传输过程,输入输出的内在联系,以及这些联系的物理化学机理和过程,并力图建立描述地下水系统运动的定量表达式,所以偏重于概念系统的研究。
(3)从地下水勘查和工程的观点看,往往更注重地下水实体系统的分析,将含水层系统和地下水流动系统作为研究对象,较侧重于地下水的形成、分布、埋藏的特点以及与地质构造等方面的联系。以便对地下水资源做出准确的评价,采取相应的取水、排水措施。
(4)从地下水规划和管理的观点看,往往更多的考虑系统的等级、层次,以及它们之间或与环境的联系,以便选取最优决策,实现对整个系统的管理控制。此时,地下水系统是针对某一共同的计划,为某一目标服务的若干要素的整体而言的[1] 

地下水系统分析模型2.区域地下水流数值模型研究现状

1940年,Jacob建立了地下水流运动的基本微分方程,推导了承压水非稳定流的基本微分方程,并求出井流问题的解,创造了用数学模型研究地下水的开端。上世纪60、70年代以来,数值模拟方法开始逐渐被应用到地下水资源评价的有关研究中,并在国内外取得了非常多的有益成果。特别是在一系列地下流数值模拟软件的问世,更是加快了这一研究领域的飞速发展。我国在上世纪90年代后期以来,逐渐重视大区域地下水流模型的研究工作。
随着对大区域地下水流模型的研究的不断重视和投入,中国地质调查局于2003-2005年开展了“中国北方主要平原盆地地下水资源调查评价”项目,通过该项目,我国北方主要盆地均建立了区域地下水流数值模型。在模型建立方法方面,除了MODFLOW的广泛使用外,随着学科的发展,遥感、GIS、环境同位素等技术也均被应用到大区域地下水流模型建立过程中,帮助解决一些问题[2] 
参考资料
  • 1.    张俊, 尹立河, 赵振宏 .地下水系统理论研究综述:地下水,2010
  • 2.    李玲.华北平原大型区域地下水流数值模型的构建与应用:中国地质大学,2013
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水利部发展研究中心