動態(tài)建模水文地質論文
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1水文地質孔隙水研究方法
1.1三維地下水數值模擬研究方法。
三維地下水數值模擬是當前我國對水文地質孔隙水研究的主要的方法之一，三維地下水數值模擬方法是根據某一個地區(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數值模擬的方法提早得知，并采取相應的解決措施。目前地下水系統(tǒng)數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。這樣就能夠根據計算的數值大致的推算出水文地質孔隙水的運動情況，方便人們根據計算的數值采取相應的措施，緩解孔隙水過度使用的問題。
1.2三維水文地質結構模型研究方法。
三維水文地質結構模型時一種根據孔隙水的各方面情況而建立的數學模型，這種數學模型剛剛被提出就因為其在水文地質探測方面的優(yōu)勢而被廣泛的應用于水文地質結構的研究中。目前，三維水文地質結構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。基于表面的模型的應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某一個地區(qū)的水文地質結構，對所選取的點所在的位置的水文地質的情況進行監(jiān)測，并根據這些點的情況推測整個地區(qū)的水文地質情況，基于表面的模型在應用中有一個最大的缺點就是水文地質情況是非常復雜和多變的，甚至可能會存在哪怕只是相差一毫米的距離，但是水文地質結構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結構的結果的準確性較低，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結構的研究中應用的最為廣泛。
1.3在水文地質孔隙水研究中存在的不足。
在我國水文地質孔隙水研究方法中存在很大的不足就是對三維地下水數值模擬和三維水文地質結構模型的整體的研究較少，以至于在水文地質結構研究時大都將地下水數值模擬和水文地質結構分開進行研究，即使有研究者將三維地下水數值模擬和三維水文地質結構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，尤其是在當地下水位變化時如何對三維水文地質模型產生影響方面研究更為不足。
水文地質孔隙水的研究方法主要為建立相應的數學模型，但是，數學模型的建立需要大量的數據作為支撐，但是，由于水文地質孔隙水數據研究的復雜性和困難性導致人們不能夠完全的收集整個地區(qū)的所有的數據，以至于建立水文地質孔隙水結構三維動態(tài)模型的數據不足。為了解決人們在水文地質孔隙水建模的數據采集中存在的問題，研究者提出了較為適合的建模數據的獲取方法，目前，在水文地質孔隙水的研究中使用的較為廣泛的獲取數據的方法有實際監(jiān)測數據和模擬數據兩種，顧名思義，實際監(jiān)測數據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，由于水文地質的復雜性和多變性，想要全部測量整個地區(qū)內的每一寸土地的水文地質情況都是不現實的，特別是在監(jiān)測時需要不斷的重復測量，確定每天不同時間內水文地質孔隙水的變化情況，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)測點的數據進行采集，因此，在實際的水文地質孔隙水研究中大都是在地區(qū)內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的孔隙水的變化情況，在根據所測得的數據估算整個地區(qū)的孔隙水的情況，并將其作為水文地質孔隙水建模的數據，以便更好的模擬水文地質孔隙水的結構。而模擬數據方法則是與實際監(jiān)測數據截然不同的數據采集方法，模擬數據在獲取時不需要實際的檢測地區(qū)內的水文地質孔隙水的情況，而是根據其他方面的數據推測出當前地區(qū)內的水文地質孔隙水的情況，水文地質孔隙水的儲量、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聯，而且還與人們對孔隙水的使用情況有很大的關系，因此，在模擬推測水文地質孔隙水的數據時，需要根據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)測數據通過數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。利用模擬數據構建模擬區(qū)域的三維孔隙水文地質結構模型，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構的變化，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)測獲得建模數據比較，具有經濟、數據量充足的優(yōu)勢。但是，模擬數據方法所模擬出來的水文地質孔隙水的數據雖然會很貼近，可是畢竟會與真實的數據存在一定的偏差，因此，在使用模擬數據建立水文地質孔隙水動態(tài)模型時，要充分考慮到模擬數據與實際數據之間的差距，以此來保證模型的真實可靠。
3結束語
綜上所述，加強對水文地質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數值模擬和三維水文地質結構模型的整體研究較少，以至于水文地質孔隙水研究都比較片面，只有將數據和結構有機的結合在一起，才能夠更好的對水文地質孔隙水進行研究。
作者：宋立玲 單位：雞西水文局
