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1水文地質(zhì)孔隙水研究方法

1.1三維地下水?dāng)?shù)值模擬研究方法。

三維地下水?dāng)?shù)值模擬是當(dāng)前我國對水文地質(zhì)孔隙水研究的主要的方法之一，三維地下水?dāng)?shù)值模擬方法是根據(jù)某一個地區(qū)的孔隙水的水位、流速等情況計算孔隙水的儲量的一種方法，對于有效的制定孔隙水的使用量有很大的意義，而且一旦孔隙水的儲量大幅度的下降，人們也能夠通過三維地下水?dāng)?shù)值模擬的方法提早得知，并采取相應(yīng)的解決措施。目前地下水系統(tǒng)數(shù)值模擬方法主要有有限差分法、有限單元法、邊界元法等。有限差分法是一種古典的數(shù)值計算方法。有限差分法在研發(fā)時計算機還沒有完全的普及，因此，有限差分法并沒有得到大范圍的推廣使用，但是，近年來隨著計算機的逐漸的普及，有限差分法也在地下水流動問題的計算得到了較大的應(yīng)用。有限差分法的工作原理就是把描述地下水運動的偏微分方程近似地用和它相對應(yīng)的差分方程來代替，然后對差分方程來求解。這樣就能夠根據(jù)計算的數(shù)值大致的推算出水文地質(zhì)孔隙水的運動情況，方便人們根據(jù)計算的數(shù)值采取相應(yīng)的措施，緩解孔隙水過度使用的問題。

1.2三維水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型研究方法。

三維水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型時一種根據(jù)孔隙水的各方面情況而建立的數(shù)學(xué)模型，這種數(shù)學(xué)模型剛剛被提出就因為其在水文地質(zhì)探測方面的優(yōu)勢而被廣泛的應(yīng)用于水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究中。目前，三維水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型主要有三種類型，分別為基于表面的模型、基于體的模型和混合模型?；诒砻娴哪Ｐ偷膽?yīng)用原理主要是通過在某一個地區(qū)隨機的選取大量的點，而且所選取的點的分布圖像必須是不均勻和散亂的，因為只有散亂的隨機的選取監(jiān)測的點才能夠最真實的反應(yīng)某一個地區(qū)的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)，對所選取的點所在的位置的水文地質(zhì)的情況進行監(jiān)測，并根據(jù)這些點的情況推測整個地區(qū)的水文地質(zhì)情況，基于表面的模型在應(yīng)用中有一個最大的缺點就是水文地質(zhì)情況是非常復(fù)雜和多變的，甚至可能會存在哪怕只是相差一毫米的距離，但是水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)卻完全不相同的情況，因此，通過基于表面的模型推測的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)的結(jié)果的準確性較低，不能夠保證其完全正確。但是，基于體的模型和混合模型卻很好的彌補了這一缺點，因此，混合模型在水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究中應(yīng)用的最為廣泛。

1.3在水文地質(zhì)孔隙水研究中存在的不足。

在我國水文地質(zhì)孔隙水研究方法中存在很大的不足就是對三維地下水?dāng)?shù)值模擬和三維水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型的整體的研究較少，以至于在水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)研究時大都將地下水?dāng)?shù)值模擬和水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)分開進行研究，即使有研究者將三維地下水?dāng)?shù)值模擬和三維水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型置于一起研究也主要集中于將模型分散地、靜態(tài)地放置在一起，或者是通過三維水文質(zhì)模型來更好的認識地下水系統(tǒng)，并沒有將二者有效整合，尤其是在當(dāng)?shù)叵滤蛔兓瘯r如何對三維水文地質(zhì)模型產(chǎn)生影響方面研究更為不足。

2孔隙水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)層三維動態(tài)建模數(shù)據(jù)獲取方法

水文地質(zhì)孔隙水的研究方法主要為建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，但是，數(shù)學(xué)模型的建立需要大量的數(shù)據(jù)作為支撐，但是，由于水文地質(zhì)孔隙水?dāng)?shù)據(jù)研究的復(fù)雜性和困難性導(dǎo)致人們不能夠完全的收集整個地區(qū)的所有的數(shù)據(jù)，以至于建立水文地質(zhì)孔隙水結(jié)構(gòu)三維動態(tài)模型的數(shù)據(jù)不足。為了解決人們在水文地質(zhì)孔隙水建模的數(shù)據(jù)采集中存在的問題，研究者提出了較為適合的建模數(shù)據(jù)的獲取方法，目前，在水文地質(zhì)孔隙水的研究中使用的較為廣泛的獲取數(shù)據(jù)的方法有實際監(jiān)測數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)兩種，顧名思義，實際監(jiān)測數(shù)據(jù)就是研究者采用實際的監(jiān)測手段對所測量地區(qū)的水文地質(zhì)孔隙水的情況進行測量，主要包括孔隙水的水位、運動情況、地面的沉降高度等等，但是，由于水文地質(zhì)的復(fù)雜性和多變性，想要全部測量整個地區(qū)內(nèi)的每一寸土地的水文地質(zhì)情況都是不現(xiàn)實的，特別是在監(jiān)測時需要不斷的重復(fù)測量，確定每天不同時間內(nèi)水文地質(zhì)孔隙水的變化情況，如此一來測量的工作量就會非常的巨大，而在實際的水文地質(zhì)孔隙水研究中，沒有足夠的監(jiān)測人員對每個監(jiān)測點的數(shù)據(jù)進行采集，因此，在實際的水文地質(zhì)孔隙水研究中大都是在地區(qū)內(nèi)隨機的選擇大量的監(jiān)測點，監(jiān)測這些所選擇的點在不同的時間內(nèi)的孔隙水的變化情況，在根據(jù)所測得的數(shù)據(jù)估算整個地區(qū)的孔隙水的情況，并將其作為水文地質(zhì)孔隙水建模的數(shù)據(jù)，以便更好的模擬水文地質(zhì)孔隙水的結(jié)構(gòu)。而模擬數(shù)據(jù)方法則是與實際監(jiān)測數(shù)據(jù)截然不同的數(shù)據(jù)采集方法，模擬數(shù)據(jù)在獲取時不需要實際的檢測地區(qū)內(nèi)的水文地質(zhì)孔隙水的情況，而是根據(jù)其他方面的數(shù)據(jù)推測出當(dāng)前地區(qū)內(nèi)的水文地質(zhì)孔隙水的情況，水文地質(zhì)孔隙水的儲量、水位、運動情況等都與孔隙水的滲流和土層的沉降情況有關(guān)聯(lián)，而且還與人們對孔隙水的使用情況有很大的關(guān)系，因此，在模擬推測水文地質(zhì)孔隙水的數(shù)據(jù)時，需要根據(jù)孔隙地下水的三維滲流與土層壓縮機制，建立三維地下水滲流與土層壓縮的耦合模型，利用地下水動態(tài)開采資料與地下水動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)通過數(shù)值模擬獲取模擬層中各個計算節(jié)點上每個模擬時步的土層壓縮量，該模擬壓縮量較好地反映每個模擬時步每個模擬層計算節(jié)點上隨著地下水位動態(tài)變化土層壓縮情況。利用模擬數(shù)據(jù)構(gòu)建模擬區(qū)域的三維孔隙水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，一方面可以從三維空間上動態(tài)反映含水層與弱透水層空間結(jié)構(gòu)的變化，另一方面與地面水準測量、地面沉降監(jiān)測基巖標與分層標監(jiān)測獲得建模數(shù)據(jù)比較，具有經(jīng)濟、數(shù)據(jù)量充足的優(yōu)勢。但是，模擬數(shù)據(jù)方法所模擬出來的水文地質(zhì)孔隙水的數(shù)據(jù)雖然會很貼近，可是畢竟會與真實的數(shù)據(jù)存在一定的偏差，因此，在使用模擬數(shù)據(jù)建立水文地質(zhì)孔隙水動態(tài)模型時，要充分考慮到模擬數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)之間的差距，以此來保證模型的真實可靠。

3結(jié)束語

綜上所述，加強對水文地質(zhì)孔隙水的研究能夠幫助人們更好的合理的控制地下水的使用量，及時的發(fā)現(xiàn)由地下水大量減少而引發(fā)的地面沉降等土地問題，促進城市更好更快的發(fā)展。但是，我國目前在水文地質(zhì)孔隙水的研究中仍然存在許多的不足，其中最重要的就是我國對三維地下水?dāng)?shù)值模擬和三維水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型的整體研究較少，以至于水文地質(zhì)孔隙水研究都比較片面，只有將數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)有機的結(jié)合在一起，才能夠更好的對水文地質(zhì)孔隙水進行研究。

作者：宋立玲 單位：雞西水文局