地下水系統的研究範疇

2021-05-10 23:54:03 字數 2168 閱讀 2550

1樓:中地數媒

地下水系統的研究主要包括以下內容:地下水含水層系統;地下水流動系統;水動力系統的研究

;水化學系統的研究;邊界性質與相鄰系統間關係的研究;反映地下水系統的水文地質圖編圖方法的研究(陳夢熊,馬鳳山,2002)。

一、地下水含水層系統

區域性地下水含水層系統,一般按照地下水盆地或流域來確定其範圍。在此基礎上,根據含水層系統的特徵(含水巖系差異、空間結構、水力特徵等),又可劃分為淺層含水層系統、中層含水層系統與深層含水層水系統。其中淺層水系統又可按單層結構、二元結構或多層結構,鹹水層或淡水層,潛水或承壓水,進行次一級的分類。

如果從更完整的系統考慮,那麼還應包括中、新生界以及在古生界、元古宇的諸含水巖組在內。對於每一地區地下水含水層系統的正確分級與分類,都必須首先全面掌握地下水的空間分佈賦存、水文地質特徵與演變規律。

二、地下水流動系統

地下水流系統包括輸入系統、運移系統和輸出系統。輸入系統主要包括降水、外區流入或本區自產的地表水入滲等要素;輸出系統主要包括泉、地表水、蒸發、開採等要素。運移系統和含水層系統密切相關,主要是介質場中地下水在勢能驅動下的運移。

地下水流動系統根據地下水迴圈規模和特徵可劃分為區域地下水流系統、中間地下水流系統和區域性水流系統,這是地下水系統分級的主要依據。

研究地下水系統的形成和演變發展過程,是建立區域性概念模型、數學模型的重要基礎。

三、水動力系統

水動力系統是研究地下水系統的邊界及其發展演變的重要依據,也是劃分地下水系統與研究相鄰系統之間關係的重要依據。根據地下水的貯存、流態、流量和結構,地下水系統可劃分為靜態系統(流出量=0)與動態系統(流出量》;0)兩大類。水動力系統還可以劃分為確定性系統與隨機性系統,前者因果關係是基本瞭解的,而後者只有在確定其概率範圍內確定其期望值。

另外,根據能量的交換關係,水動力系統又可劃分為封閉系統與開放系統。前者又可劃分為絕對封閉(孤立)系統與相對封閉系統。絕對封閉系統與外界完全沒有物質或能量的交換。

開放系統與外界既有物質又有能量的交換。分析動力系統的性質及其分類,對了解地下水系統的演變規律十分重要。只有全面掌握系統內的水動力特徵,才有可能合理選擇水資源計算方法;根據不同情況,建立正確的數學模型。

四、水化學系統

每個地下水系統都具有各自的水化學特徵與特定的演變規律,形成相應的水質系統。所以,水質系統也是確定地下水系統的界限與進行分類、劃分亞系統的重要依據之一。地下水水化學在時間和空間上的不斷變化,主要受含水層的物質成分、遷移作用和交疊作用3個要素的控制。

所以,地下水自輸入至輸出的水質演變過程,主要反映在上述諸要素所形成的3個互相聯絡的亞系統上,即遷移系統、交疊系統與含水層巖性系統。水質系統的演變規律,可概括為以下程式:①輸入;②通過系統的路徑;③沿途遇到的各類物質成分;④水流滯留時間與流速的變化;⑤交疊作用的速率及臨界值。

對一個水質系統,只有認識遷移、交疊、物質成分三個系統的相互關係與演變過程,才有可能對水質特徵作出完整的描述,並對水質的演變作出**。

五、邊界型別與相鄰系統間的關係

地下水系統的邊界,主要受地質構造特徵、水文地質條件、氣候特徵、地貌特徵、水文系統分佈等因素的控制。邊界型別可劃分為相對穩定的和自由可變的兩大類。由於邊界具有可變性,因此相鄰系統之間,可因互相干擾而使邊界的範圍或形狀發生變異。

輸入系統、水動力系統以及水質系統的演變,往往是影響邊界的主導因素,而人類活動往往是導致邊界變化的主要原因。因而對地下水系統的研究,也要特別重視社會環境的影響:比如修建大型的水利設施對系統邊界影響,以及地下水的不合理開採造成的水位持續下降、海水入侵、水質惡化以及地面沉降等對系統邊界的干擾。

建立區域性的隨機性模型,必須綜合考慮自然和社會環境影響因素。

六、反映四維特徵的綜合水文地質圖

反映四維特徵的綜合水文地質圖不僅要體現出地下水系統的基本結構及其時空分佈,並且要反映相應的水文系統、含水層系統、水動力系統以及水質系統的主要特徵與演變規律。因此,綜合水文地質圖的編圖原則,應以滲流場、水化學場與水溫度場為基礎,反映出時空變化和地下水在流域內水動力、水化學和水文地溫的結構,包括邊界條件、相鄰系統間的交接關係以及各種社會環境因素,作為建立水文地質模型的基礎。這就需要在編圖內容與編圖方法上進行全面的革新,不少國家目前正在朝著這方向進行深入的探索。

綜上所述,地下水系統研究的全過程基本可歸納為:①查明水文地質條件;②建立水文地質模型或概念模型(即地下水系統賦存的環境);③建立與地下水運動條件相適應的數學模型(執行引數研究和資源評價);④因地制宜地制定地下水資源最優開發利用方案,建立管理模型(陳夢熊,馬鳳山,2002)。

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