动态建模水文地质论文

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1水文地质孔隙水研究方法

1.1三维地下水数值模拟研究方法。

三维地下水数值模拟是当前我国对水文地质孔隙水研究的主要的方法之一，三维地下水数值模拟方法是根据某一个地区的孔隙水的水位、流速等情况计算孔隙水的储量的一种方法，对于有效的制定孔隙水的使用量有很大的意义，而且一旦孔隙水的储量大幅度的下降，人们也能够通过三维地下水数值模拟的方法提早得知，并采取相应的解决措施。目前地下水系统数值模拟方法主要有有限差分法、有限单元法、边界元法等。有限差分法是一种古典的数值计算方法。有限差分法在研发时计算机还没有完全的普及，因此，有限差分法并没有得到大范围的推广使用，但是，近年来随着计算机的逐渐的普及，有限差分法也在地下水流动问题的计算得到了较大的应用。有限差分法的工作原理就是把描述地下水运动的偏微分方程近似地用和它相对应的差分方程来代替，然后对差分方程来求解。这样就能够根据计算的数值大致的推算出水文地质孔隙水的运动情况，方便人们根据计算的数值采取相应的措施，缓解孔隙水过度使用的问题。

1.2三维水文地质结构模型研究方法。

三维水文地质结构模型时一种根据孔隙水的各方面情况而建立的数学模型，这种数学模型刚刚被提出就因为其在水文地质探测方面的优势而被广泛的应用于水文地质结构的研究中。目前，三维水文地质结构模型主要有三种类型，分别为基于表面的模型、基于体的模型和混合模型。基于表面的模型的应用原理主要是通过在某一个地区随机的选取大量的点，而且所选取的点的分布图像必须是不均匀和散乱的，因为只有散乱的随机的选取监测的点才能够最真实的反应某一个地区的水文地质结构，对所选取的点所在的位置的水文地质的情况进行监测，并根据这些点的情况推测整个地区的水文地质情况，基于表面的模型在应用中有一个最大的缺点就是水文地质情况是非常复杂和多变的，甚至可能会存在哪怕只是相差一毫米的距离，但是水文地质结构却完全不相同的情况，因此，通过基于表面的模型推测的水文地质结构的结果的准确性较低，不能够保证其完全正确。但是，基于体的模型和混合模型却很好的弥补了这一缺点，因此，混合模型在水文地质结构的研究中应用的最为广泛。

1.3在水文地质孔隙水研究中存在的不足。

在我国水文地质孔隙水研究方法中存在很大的不足就是对三维地下水数值模拟和三维水文地质结构模型的整体的研究较少，以至于在水文地质结构研究时大都将地下水数值模拟和水文地质结构分开进行研究，即使有研究者将三维地下水数值模拟和三维水文地质结构模型置于一起研究也主要集中于将模型分散地、静态地放置在一起，或者是通过三维水文质模型来更好的认识地下水系统，并没有将二者有效整合，尤其是在当地下水位变化时如何对三维水文地质模型产生影响方面研究更为不足。

2孔隙水文地质结构层三维动态建模数据获取方法

水文地质孔隙水的研究方法主要为建立相应的数学模型，但是，数学模型的建立需要大量的数据作为支撑，但是，由于水文地质孔隙水数据研究的复杂性和困难性导致人们不能够完全的收集整个地区的所有的数据，以至于建立水文地质孔隙水结构三维动态模型的数据不足。为了解决人们在水文地质孔隙水建模的数据采集中存在的问题，研究者提出了较为适合的建模数据的获取方法，目前，在水文地质孔隙水的研究中使用的较为广泛的获取数据的方法有实际监测数据和模拟数据两种，顾名思义，实际监测数据就是研究者采用实际的监测手段对所测量地区的水文地质孔隙水的情况进行测量，主要包括孔隙水的水位、运动情况、地面的沉降高度等等，但是，由于水文地质的复杂性和多变性，想要全部测量整个地区内的每一寸土地的水文地质情况都是不现实的，特别是在监测时需要不断的重复测量，确定每天不同时间内水文地质孔隙水的变化情况，如此一来测量的工作量就会非常的巨大，而在实际的水文地质孔隙水研究中，没有足够的监测人员对每个监测点的数据进行采集，因此，在实际的水文地质孔隙水研究中大都是在地区内随机的选择大量的监测点，监测这些所选择的点在不同的时间内的孔隙水的变化情况，在根据所测得的数据估算整个地区的孔隙水的情况，并将其作为水文地质孔隙水建模的数据，以便更好的模拟水文地质孔隙水的结构。而模拟数据方法则是与实际监测数据截然不同的数据采集方法，模拟数据在获取时不需要实际的检测地区内的水文地质孔隙水的情况，而是根据其他方面的数据推测出当前地区内的水文地质孔隙水的情况，水文地质孔隙水的储量、水位、运动情况等都与孔隙水的渗流和土层的沉降情况有关联，而且还与人们对孔隙水的使用情况有很大的关系，因此，在模拟推测水文地质孔隙水的数据时，需要根据孔隙地下水的三维渗流与土层压缩机制，建立三维地下水渗流与土层压缩的耦合模型，利用地下水动态开采资料与地下水动态监测数据通过数值模拟获取模拟层中各个计算节点上每个模拟时步的土层压缩量，该模拟压缩量较好地反映每个模拟时步每个模拟层计算节点上随着地下水位动态变化土层压缩情况。利用模拟数据构建模拟区域的三维孔隙水文地质结构模型，一方面可以从三维空间上动态反映含水层与弱透水层空间结构的变化，另一方面与地面水准测量、地面沉降监测基岩标与分层标监测获得建模数据比较，具有经济、数据量充足的优势。但是，模拟数据方法所模拟出来的水文地质孔隙水的数据虽然会很贴近，可是毕竟会与真实的数据存在一定的偏差，因此，在使用模拟数据建立水文地质孔隙水动态模型时，要充分考虑到模拟数据与实际数据之间的差距，以此来保证模型的真实可靠。

3结束语

综上所述，加强对水文地质孔隙水的研究能够帮助人们更好的合理的控制地下水的使用量，及时的发现由地下水大量减少而引发的地面沉降等土地问题，促进城市更好更快的发展。但是，我国目前在水文地质孔隙水的研究中仍然存在许多的不足，其中最重要的就是我国对三维地下水数值模拟和三维水文地质结构模型的整体研究较少，以至于水文地质孔隙水研究都比较片面，只有将数据和结构有机的结合在一起，才能够更好的对水文地质孔隙水进行研究。

作者：宋立玲 单位：鸡西水文局