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摘要：我國是人口大國，每年總體用水量高達(dá)6萬億m3，人均用水量更是逐年增長。我國是典型的內(nèi)陸型國家，淡水資源稀缺，以至于我國大部分地區(qū)的淡水資源都是通過開鑿地下井水獲得的。隨著人口的增大，用水量的增加，我國地下水的水位正逐年下降，應(yīng)該讓人們對水文地質(zhì)孔隙水有所了解，加大對水文地質(zhì)孔隙水的重視。

關(guān)鍵詞：水文地質(zhì)；孔隙水；研究方法；地下水

孔隙水是地下水的一種，主要賦存在松散沉積物顆粒的孔隙中，多呈層狀分布，空隙間互相連接，同一含水層為統(tǒng)一的地下水面。在堆積平原和山間盆地內(nèi)廣泛分布，是工農(nóng)業(yè)和日常生活用水的主要來源。孔隙水呈層狀分布，空間上連續(xù)均勻，含水系統(tǒng)內(nèi)部水力聯(lián)系良好，因此，在孔隙水系統(tǒng)中打井取水，成功率很高。水文地質(zhì)孔隙水能夠?qū)紫端乃髁?、水位高低進(jìn)行科學(xué)地測量，能夠?yàn)槲覈叵驴紫端难芯刻峁┖芏啾憷?/p>

1水文地質(zhì)孔隙水研究的意義

我國從幾千年前就通過挖井開采地下淡水，這種獲取淡水的方法一直延續(xù)到今天。但是由于常年的開采地下水，不僅直接導(dǎo)致我國地下水存儲量減少，還間接造成了許多問題。例如，地下水的減少造成沉積物顆粒間的孔隙水流失，沉積物顆粒坍塌堆積，使原本的土地缺失了泥土的支撐，從而導(dǎo)致地面凹陷、下沉、裂縫等現(xiàn)象。此外，由于土地中水分的流失，導(dǎo)致土壤中的營養(yǎng)隨之減少，土壤干旱、農(nóng)作物收成不好的現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生。個別地區(qū)更是由于土壤缺水導(dǎo)致地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)不能正常運(yùn)作，發(fā)生地區(qū)干旱等自然災(zāi)害，造成人員的傷亡，地區(qū)經(jīng)濟(jì)水平下降。由此可見，我國應(yīng)該對地下水的開采實(shí)行相應(yīng)的措施，降低地下水過量開采的問題，保護(hù)我國的淡水資源不被破壞。要做到這些就必須對水文地質(zhì)孔隙水進(jìn)行相應(yīng)的研究，通過三維立體地下模擬模型對地下孔隙水的情況進(jìn)行分析，確定什么地區(qū)適合開采，什么地區(qū)不適合開采。

2水文地質(zhì)孔隙水相關(guān)數(shù)據(jù)獲得方法

2.1實(shí)際數(shù)據(jù)收集方法

水文地質(zhì)孔隙水研究需要建立在數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，這就需要大量的數(shù)據(jù)支持。我們需要對各個地區(qū)的水文地質(zhì)進(jìn)行研究，如果將每個地區(qū)的所有數(shù)據(jù)都進(jìn)行一一收集，不但會花費(fèi)大量的時(shí)間和經(jīng)費(fèi)，而且在研究過程中可能還會出現(xiàn)地下水輕微變動的情況，對相關(guān)研究造成很大的影響。所以，我們首先應(yīng)該對數(shù)據(jù)收集方法進(jìn)行研究，選擇適合的獲取數(shù)據(jù)方法。我國常用的收集數(shù)據(jù)方法為實(shí)際檢測數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)。實(shí)際數(shù)據(jù)從字面上就可得知，是根據(jù)地區(qū)的實(shí)際情況進(jìn)行數(shù)據(jù)收集。然而，對整個研究地區(qū)的水文地質(zhì)孔隙水進(jìn)行總體數(shù)據(jù)收集很困難，并且還要通過多次測量取平均值，這顯然很難辦到。所以，我們不得不采取隨機(jī)抽樣的方式對勘察地區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，收集數(shù)據(jù)時(shí)需要在不同分割區(qū)內(nèi)進(jìn)行隨機(jī)取樣，并且，需要對測量時(shí)間進(jìn)行規(guī)定，在不同時(shí)間進(jìn)行重復(fù)測量，這樣能夠更加準(zhǔn)確地收集水文地質(zhì)孔隙水的地域情況。

2.2模擬數(shù)據(jù)收集方法

模擬數(shù)據(jù)方法與上一種數(shù)據(jù)收集方法有很大的區(qū)別，不需要對勘察地區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場考察，僅僅通過其他相關(guān)信息進(jìn)行分析就可推算水文地質(zhì)孔隙水的目前情況。這種數(shù)據(jù)收集方法需要三維地下水?dāng)?shù)值模擬計(jì)算方法加以輔助。模擬數(shù)據(jù)收集的優(yōu)點(diǎn)就是耗費(fèi)時(shí)間少、成本低。不僅不用花費(fèi)大量的勘察設(shè)備，還大大減少了人工費(fèi)用的開支，也不用大量的時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。然而，這種方法是通過信息推算得出的數(shù)據(jù)，與實(shí)際數(shù)據(jù)收集方法相比，其準(zhǔn)確率明顯低于實(shí)際操作，所以這種方法一直都沒有被廣泛使用。

3地下水?dāng)?shù)值模擬研究方法

3.1三維地下水?dāng)?shù)值模擬研究方法

近幾年，隨著科技的發(fā)展和地下水勘測技術(shù)的進(jìn)步，三維地下水?dāng)?shù)值模擬技術(shù)被人們廣泛應(yīng)用，成為了當(dāng)前水文地質(zhì)孔隙水研究的最實(shí)用的方法。數(shù)值模擬方法是對真實(shí)情況的仿真模擬，其原理是根據(jù)水文地質(zhì)的孔隙水相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)分析，確定地下孔隙水的大概含量，根據(jù)確定結(jié)果做出合理的計(jì)劃。目前國內(nèi)的地下水系統(tǒng)數(shù)值模擬方法有有限分差法（FDM）、有限單元法（FEM）、邊界元法（BEM）、有限分析法（FBM）等。有限差分方法是一種求偏微分（或常微分）方程和方程組定解問題的數(shù)值解方法，簡稱差分方法。這種方法是一種數(shù)學(xué)方法，被巧妙運(yùn)用在孔隙水研究當(dāng)中，可對孔隙水的流向和水位進(jìn)行大致推算。雖然三維地下水?dāng)?shù)值模擬一直被廣泛應(yīng)用，但是還是存在短板，相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)該對數(shù)值模擬的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行研究，提出新的思維方法，采用新的數(shù)學(xué)工具。

3.2GIS地下水?dāng)?shù)值模擬模型擬合方法

對于三維地下水?dāng)?shù)值模擬方法來說，整個過程通過數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和相關(guān)文件進(jìn)行展示，其可視化程度差，表達(dá)出的形式不能夠直觀地進(jìn)行判斷，很容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)分析錯誤。GIS即地理信息系統(tǒng)的地下水?dāng)?shù)值模擬模型方法能很好地彌補(bǔ)可視性差的缺點(diǎn)。它將相關(guān)數(shù)據(jù)和地形勘測結(jié)合，通過機(jī)器轉(zhuǎn)化圖紙，方便人們直接觀察。這種方法可以通過勘測地形、水位高度、孔隙水流等要素進(jìn)行自動曲線繪制，繪制出相應(yīng)的剖面圖，再通過參數(shù)對比判斷其準(zhǔn)確度，如果準(zhǔn)確率過低，將重新進(jìn)行要素分析，直到其達(dá)到滿意的準(zhǔn)確度。地下水的元素特征在點(diǎn)、線、面3種狀態(tài)下有一定的差距，所以GIS地下水?dāng)?shù)值模擬模型擬合方法應(yīng)該分別從點(diǎn)、線、面3個方面進(jìn)行模擬研究。

4我國水文地質(zhì)孔隙水研究存在的不足和相應(yīng)優(yōu)化

我國雖然已經(jīng)大量開采地下水資源，但是對地下水?dāng)?shù)值模擬的研究起步較晚。雖然我國近幾年科技發(fā)展迅速，但是仍然有一些問題亟待解決，最主要的問題是人們對于基本學(xué)術(shù)知識和地質(zhì)條件的研究重視度不夠。我國在水文地質(zhì)孔隙水研究方面的一流人才較少，人們大多只關(guān)心具體實(shí)踐，忽略專業(yè)知識，導(dǎo)致相關(guān)工人在具體操作時(shí)困難重重。由于研究設(shè)備花費(fèi)大，研究時(shí)間較長，我國的大部分技術(shù)都是從國外引進(jìn)，沒有真正花時(shí)間研究適合我國的孔隙水研究技術(shù)，導(dǎo)致我國的研究技術(shù)效率低，成果差。所以要真正將我國的水文地質(zhì)孔隙水研究提高上去，需要創(chuàng)建適合我國的研究體系，提高孔隙水研究人員的素質(zhì)。國家也應(yīng)大力支持人才培養(yǎng)建設(shè)，讓學(xué)生有更多的機(jī)會了解相關(guān)專業(yè)。

5結(jié)語

我國的地下水?dāng)?shù)值模擬的研究和使用較晚，雖然近幾年的水文地質(zhì)孔隙技術(shù)研究有了很大的進(jìn)步，但與發(fā)達(dá)國家相比還有一定的差距。我們還應(yīng)從國際的角度對地下水模擬的發(fā)展趨勢進(jìn)行研究，對孔隙水發(fā)展制度制定科學(xué)的發(fā)展規(guī)劃，真正地使我國的地下水實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，保證居民的用水安全。

參考文獻(xiàn)：

［1］翁愛華，李舟波，王雪秋，等.黑河干流淺層地下水與地表水相互轉(zhuǎn)化的水化學(xué)特征［J］.吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（地球科學(xué)版），2012，（3）：39.

［2］武強(qiáng)，董東林，武鋼，等.水位下降過程中孔隙水壓力變化的若干規(guī)律研究［J］.西北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2010，（4）：28.

作者：鄭龍日1，劉立強(qiáng)2 單位：1.吉林省有色金屬地質(zhì)勘查局六○五隊(duì)，2.黑龍江省第一地質(zhì)勘察院