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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(guó)對(duì)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(gè)地區(qū)的孔隙水的水位、流速等情況計(jì)算孔隙水的儲(chǔ)量的一種方法，對(duì)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(chǔ)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(jì)算方法。有限差分法在研發(fā)時(shí)計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)的逐漸的普及，有限差分法也在地下水流動(dòng)問題的計(jì)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(yùn)動(dòng)的偏微分方程近似地用和它相對(duì)應(yīng)的差分方程來代替，然后對(duì)差分方程來求解。這樣就能夠根據(jù)計(jì)算的數(shù)值大致的推算出水文地質(zhì)孔隙水的運(yùn)動(dòng)情況，方便人們根據(jù)計(jì)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(shí)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?yàn)槠湓谒牡刭|(zhì)探測(cè)方面的優(yōu)勢(shì)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(gè)地區(qū)隨機(jī)的選取大量的點(diǎn)，而且所選取的點(diǎn)的分布圖像必須是不均勻和散亂的，因?yàn)橹挥猩y的隨機(jī)的選取監(jiān)測(cè)的點(diǎn)才能夠最真實(shí)的反應(yīng)某一個(gè)地區(qū)的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)，對(duì)所選取的點(diǎn)所在的位置的水文地質(zhì)的情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并根據(jù)這些點(diǎn)的情況推測(cè)整個(gè)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(gè)最大的缺點(diǎn)就是水文地質(zhì)情況是非常復(fù)雜和多變的，甚至可能會(huì)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(cè)的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)的結(jié)果的準(zhǔn)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(bǔ)了這一缺點(diǎn)，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(guó)水文地質(zhì)孔隙水研究方法中存在很大的不足就是對(duì)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(shí)大都將地下水?dāng)?shù)值模擬和水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)分開進(jìn)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(rèn)識(shí)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(shí)如何對(duì)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(dòng)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(gè)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(dòng)態(tài)模型的數(shù)據(jù)不足。為了解決人們?cè)谒牡刭|(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(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)兩種，顧名思義，實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)就是研究者采用實(shí)際的監(jiān)測(cè)手段對(duì)所測(cè)量地區(qū)的水文地質(zhì)孔隙水的情況進(jìn)行測(cè)量，主要包括孔隙水的水位、運(yùn)動(dòng)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(cè)量整個(gè)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(shí)的，特別是在監(jiān)測(cè)時(shí)需要不斷的重復(fù)測(cè)量，確定每天不同時(shí)間內(nèi)水文地質(zhì)孔隙水的變化情況，如此一來測(cè)量的工作量就會(huì)非常的巨大，而在實(shí)際的水文地質(zhì)孔隙水研究中，沒有足夠的監(jiān)測(cè)人員對(duì)每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，因此，在實(shí)際的水文地質(zhì)孔隙水研究中大都是在地區(qū)內(nèi)隨機(jī)的選擇大量的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)這些所選擇的點(diǎn)在不同的時(shí)間內(nèi)的孔隙水的變化情況，在根據(jù)所測(cè)得的數(shù)據(jù)估算整個(gè)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(shí)際監(jiān)測(cè)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(shí)不需要實(shí)際的檢測(cè)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(cè)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(chǔ)量、水位、運(yùn)動(dòng)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(duì)孔隙水的使用情況有很大的關(guān)系，因此，在模擬推測(cè)水文地質(zhì)孔隙水的數(shù)據(jù)時(shí)，需要根據(jù)孔隙地下水的三維滲流與土層壓縮機(jī)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(dòng)態(tài)開采資料與地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過數(shù)值模擬獲取模擬層中各個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)上每個(gè)模擬時(shí)步的土層壓縮量，該模擬壓縮量較好地反映每個(gè)模擬時(shí)步每個(gè)模擬層計(jì)算節(jié)點(diǎn)上隨著地下水位動(dòng)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(dòng)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(zhǔn)測(cè)量、地面沉降監(jiān)測(cè)基巖標(biāo)與分層標(biāo)監(jiān)測(cè)獲得建模數(shù)據(jù)比較，具有經(jīng)濟(jì)、數(shù)據(jù)量充足的優(yōu)勢(shì)。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(huì)很貼近，可是畢竟會(huì)與真實(shí)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(dòng)態(tài)模型時(shí)，要充分考慮到模擬數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)之間的差距，以此來保證模型的真實(shí)可靠。

3結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，加強(qiáng)對(duì)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(shí)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(jìn)城市更好更快的發(fā)展。但是，我國(guó)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(guó)對(duì)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(jī)的結(jié)合在一起，才能夠更好的對(duì)水文地質(zhì)孔隙水進(jìn)行研究。

作者：宋立玲 單位：雞西水文局