地下水系統(tǒng)分析模型

國(guó)外的一些水文地質(zhì)學(xué)家提出了一些概念,突破了根據(jù)含水層巖性、結(jié)構(gòu)和水力學(xué)特性作為資源評(píng)價(jià)依據(jù)的局限性。如美國(guó)提出區(qū)域含水層系統(tǒng)的術(shù)語(yǔ),認(rèn)為在特定地理區(qū)域內(nèi)的一整套含水層,由許多具有相互水力聯(lián)系的含水層組成,它們?cè)谘a(bǔ)給、徑流和排泄等方面,有許多共同的特點(diǎn),相與關(guān)聯(lián),因此,可作為一個(gè)整體進(jìn)行研究。

我國(guó)著名水文地質(zhì)學(xué)家陳夢(mèng)熊院士對(duì)地下水系統(tǒng)的理解是:地下水系統(tǒng)是一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜,包括各種天然因素、人為因素所控制的,具有不同等級(jí)的互有聯(lián)系又互相影響,在時(shí)空分布上具有四維性質(zhì)和各自特征,不斷運(yùn)動(dòng)演化的若干獨(dú)立單元統(tǒng)一。

將地下水系統(tǒng)的基本概念歸納為:(1)地下水系統(tǒng)是由若干個(gè)具有一定獨(dú)立性、而又互有聯(lián)系、互相影響的不同等級(jí)的亞系統(tǒng)或次亞系統(tǒng)所組成的;(2)地下水系統(tǒng)與降水、地表水系統(tǒng)存在密切聯(lián)系,互相轉(zhuǎn)化;(3)地下水系統(tǒng)的演變,很大程度上受輸入與輸出系統(tǒng)控制;(4)每個(gè)地下水系統(tǒng)都具有各自的特征與演變規(guī)律,包括含水層系統(tǒng)、水文系統(tǒng)(補(bǔ)排系統(tǒng))、水動(dòng)力系統(tǒng)、水化學(xué)系統(tǒng)等;(5)含水層系統(tǒng)與地下水系統(tǒng)代表2個(gè)不同的概念,前者具有固定邊界,而后者的邊界是自由可變的;(6)地下水系統(tǒng)的時(shí)空分布與演變規(guī)律, 既受天然條件的控制,又受社會(huì)環(huán)境,特別是人類(lèi)活動(dòng)影響而發(fā)生變化;(7)地下水系統(tǒng)研究包括3個(gè)步驟,即系統(tǒng)分析、系統(tǒng)模型化與系統(tǒng)最優(yōu)化。

地下水系統(tǒng)的研究角度可以歸納為如下幾類(lèi)。

(1)在實(shí)際工作中,有人將它視為水文科學(xué)的一個(gè)內(nèi)容。認(rèn)為地下水系統(tǒng)是水文循環(huán)的一個(gè)子系統(tǒng)。也有人將它看成是地質(zhì)營(yíng)力作用的結(jié)果(地質(zhì)建造與水的改造作用的產(chǎn)物),還可以看成是直接獲取經(jīng)濟(jì)利益的礦產(chǎn)(水源、地?zé)崮艿妮d體、礦水),或當(dāng)作自然環(huán)境的一個(gè)組成部分等等。有人將其作為概念術(shù)語(yǔ),將地下水系統(tǒng)分為巖溶水系統(tǒng)、裂隙水系統(tǒng)、孔隙水系統(tǒng)等。

(2)在地下水理論研究方面,更注意地下水的信息傳輸過(guò)程,輸入輸出的內(nèi)在聯(lián)系,以及這些聯(lián)系的物理化學(xué)機(jī)理和過(guò)程,并力圖建立描述地下水系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的定量表達(dá)式,所以偏重于概念系統(tǒng)的研究。

(3)從地下水勘查和工程的觀點(diǎn)看,往往更注重地下水實(shí)體系統(tǒng)的分析,將含水層系統(tǒng)和地下水流動(dòng)系統(tǒng)作為研究對(duì)象,較側(cè)重于地下水的形成、分布、埋藏的特點(diǎn)以及與地質(zhì)構(gòu)造等方面的聯(lián)系。以便對(duì)地下水資源做出準(zhǔn)確的評(píng)價(jià),采取相應(yīng)的取水、排水措施。

(4)從地下水規(guī)劃和管理的觀點(diǎn)看,往往更多的考慮系統(tǒng)的等級(jí)、層次,以及它們之間或與環(huán)境的聯(lián)系,以便選取最優(yōu)決策,實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的管理控制。此時(shí),地下水系統(tǒng)是針對(duì)某一共同的計(jì)劃,為某一目標(biāo)服務(wù)的若干要素的整體而言的 。