第八章　地下水系统 .docVIP

第八章　地下水系统 第一节　系统的概念 一、系统的提出 ??一般系统论，是二十世纪40年代贝塔朗菲（Ludwig von Bertalanffy）提出来的。 ??二十世纪特别是本世纪50—60年代在应用系统工程解决复杂问题取得重大成功。 ??系　统：由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的具有特定功能的整体”〔钱学森等，1978〕 ??相互作用，相互依赖→不是各部分或零部件的简单堆集， ??整 体→其功能大于局部（要素）之和，Integral ＞ ∑elements。 二、系统与系统方法 ??系统方法：用系统思想去分析与研究问题方法称之。 ??系统思想：就是把研究对象看作一个有机整体，从整体角度去考察、分析与处理问题的方法。 ??系统目标：追求系统整体功能的最优化（不是局部的）。 ??一个系统，不仅内部诸要素存在着相互作用，而且与外部环境发生相互作用。 ??以系统为对象，系统接受或向环境产生的物质能量或信息—称为输入与输出（图8-1）。 ??以系统为作用对象，环境对系统的作用与系统对环境的反作用称为激励与响应（图8-2）。 ???? ????图8—1　系统的输入与输出 ???? ????图8—2　系统的激励和响应 第二节　地下水系统的概念 一、地下水系统概念的产生 ??随着开采地下水规模的增长，人们遇到的水文地质问题也越来越复杂，如： ??采水井群使周边地下水下降，影响波及的含水层以外范围，“越流”的发生。 ??研究盆地地下水，往往是若干个含水层连同其间的弱透水层，出现了“含水层系统”、“含水系统”等术语；同时地下水资源概念出现。 ??大规模开发利用地下水，导致地面沉降、海水入侵、淡水咸化、土壤沙化、植被衰退等一系列与地下水有关的环境生态问题。 ??从地下水的研究历史看，人们的视野在不断开扩，从一口井附近小范围的含水层，扩展到整个含水层，随后又扩展到地下含水系统与地下水流动系统，最终看到了地下水系统只是其中一个组成部分的环境生态系统。换句话说，人们心目中的研究对象是一个愈来愈复杂的系统。 ??同时1983年，在荷兰召开了首届关于地下水系统的国际学术讨论会，与会有50个国家的200多名代表。会后1983年底，会议的组长荷兰水文与地质学家G.B.Engelen来华进行了“地下水系统”理论的系列讲座（在中国地质大学、河北正定水文所和北京水文地质公司等）。此后，“地下水系统”这一词汇在中国水文地质学界得以迅速广泛的应用，并开展了相关理论研究（如原地矿部陈梦熊院士、长春地院的林学钰院士和中国地质大学的地下水系统小组等）。 二、地下水系统的概念 ??地下水系统是个广义的泛指概念，不同学者从不同研究角度给出了各种定义，归纳起来可划分为二大类：地下水含水系统和地下水流动系统。 ??地下水含水系统：是指由隔水或相对隔水岩层圈闭的，具有统一水力联系的含水岩系。 ??　一个含水系统往往由若干含水层和相对隔水层（弱透水层）组成。 ??　含水系统中的地下水呈现统一水力联系。 ??地下水流动系统：是指由源到汇的流面群构成的，具有统一时空演变过程的地下水体。 三、地下水含水系统与地下水流动系统的比较 ??含水系统与流动系统是内涵不同的两类地下水系统，但也有其共同之点。 ??（1）两者的共同点 ??　突破了把单个含水层作为功能单元的传统观点 ??　力求以系统的观点去考察、分析与处理地下水体 ??（2）两者的不同比较 ??　根本不同—一含水系统是静态系统，流动系统是动态系统 ??　分类依据：含水系统——根据储水构造划分的，以介质场为依据 ??流动系统——根据水的流动特征，以渗流场为依据 ??　系统发育史：含水系统——具有共同的地质演变历史，地层形成史一致 ??流动系统——具有共同的地下水演变历史，水的补给径流统一 ??　边界性质：含水系统——隔水与相对隔水的地质边界，地质零通量面 ??流动系统——流面（分水线）构成的水力边界，水力零通量面 ??　系统的可变性：含水系统——边界固定不变，系统规模数量不变的静态系统 ??流动系统——边界可变，系统规模数目可变，易受干扰的动态系统 ??　统一性：含水系统——具有统一的或潜在统一的水力联系 ??流动系统——水量、盐、热量在时空演变上是统一的 ??　研究意义：含水系统——有助于从整体上研究水量、盐量、热量的均衡 ??流动系统——有助于研究水量、水质、水温的时空演变（尤其是水质） ??（3）两者的关系 ??　通常，一个大的含水系统可以包含若干个流动系统（图8—3，A，B） ??　两者都可以进一步划分为子系统，子系统层次上，两者可以重叠（图8—3，A，B与I、II的关系） ??　流动系统在人为活动影响下，其规模、