基于GIS地下水空間數(shù)據(jù)模型在烏蘭盆地的應(yīng)用

阿慧娟， 郭邦梅， 王 彪， 黃 焱

（1.青海省環(huán)境地質(zhì)勘查局，西寧 810007； 2.青海省環(huán)境地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西寧 810002；3.青海省第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，西寧 810008）

地理信息系統(tǒng)（GIS）中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題就是如何在數(shù)字化環(huán)境下表現(xiàn)地理現(xiàn)象［1］. 數(shù)據(jù)模型通過(guò)定義對(duì)象、關(guān)系、操作及規(guī)則提供系統(tǒng)的基礎(chǔ)概念，這確定了數(shù)據(jù)模型表示真實(shí)世界現(xiàn)象的方式以及在GIS環(huán)境中可以對(duì)其進(jìn)行處理、分析、建模［2］. 空間信息以各種方式用于不同的學(xué)科，需要用特定學(xué)科的空間數(shù)據(jù)模型來(lái)近似表達(dá)和概化感興趣的現(xiàn)象. 雖然GIS在地下水模擬模型處理上具備較強(qiáng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理和輸入輸出功能，但在準(zhǔn)確表達(dá)地理空間地下水系統(tǒng)的概念特征以及靈活對(duì)接數(shù)值模型方面還存在著很多的缺陷［3，4］. 如果不能將地下水學(xué)科的概念融入空間數(shù)據(jù)模型，就會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用失敗以及表達(dá)折中［5］. 本文的研究重點(diǎn)是開(kāi)發(fā)一個(gè)用于地下水研究的數(shù)據(jù)模型.

類似許多其他學(xué)科一樣，地下水研究主要由三個(gè)部分組成：數(shù)據(jù)、概化、建模［6］. 研究地下水系統(tǒng)需要用到的各類數(shù)據(jù)，例如鉆孔記錄、抽水試驗(yàn)流量記錄、地下水位觀測(cè)值、包氣帶特性、降水以及河網(wǎng)信息. 由于地下水系統(tǒng)的復(fù)雜性，在用這些數(shù)據(jù)建立模擬模型之前，需要一個(gè)精心構(gòu)思的概化過(guò)程來(lái)簡(jiǎn)化目標(biāo)地下水系統(tǒng). 概化過(guò)程依賴于對(duì)現(xiàn)有研究的回顧、對(duì)背景數(shù)據(jù)的分析以及模型開(kāi)發(fā)者自己的專業(yè)判斷. 此外，通過(guò)概化過(guò)程產(chǎn)生的概念視圖具體指明了地下水系統(tǒng)中含水層的數(shù)量、每一層的類型、含水層的屬性及水文地質(zhì)邊界條件.

一個(gè)單一的概念視圖可以由不同的數(shù)值方法實(shí)現(xiàn)，比如：有限差分法［7］、有限元法［8］. 地下水?dāng)?shù)值模型只是定量刻畫(huà)地下水系統(tǒng)的工具，模擬結(jié)果的合理性和可靠性除了模型方法本身之外，最主要的取決于水文地質(zhì)概念模型的合理概化，如含水層結(jié)構(gòu)、邊界條件、補(bǔ)給與排泄條件等［9］.

目前，研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出許多與地下水相關(guān)的數(shù)據(jù)模型，大多數(shù)數(shù)據(jù)模型都遵循了傳統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)模型的設(shè)計(jì)方法，就是將一系列定義了屬性、關(guān)系和規(guī)則的地下水專題圖層疊加在一起. 雖然現(xiàn)有的地下水?dāng)?shù)據(jù)模型非常適合存儲(chǔ)和管理多種來(lái)源的地下水?dāng)?shù)據(jù)集，但是它們?nèi)狈Ρ磉_(dá)地下水系統(tǒng)概念視圖的能力.因此需要開(kāi)發(fā)新的空間數(shù)據(jù)模型類型，能反映對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行建模概化的過(guò)程，它可對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)模型進(jìn)行擴(kuò)展并主要用于存儲(chǔ)管理現(xiàn)實(shí)世界的觀測(cè)數(shù)據(jù).

地下水?dāng)?shù)據(jù)模型是地下水系統(tǒng)的數(shù)學(xué)概化，在應(yīng)用模型模擬時(shí)，模擬的精度是一個(gè)最關(guān)鍵的問(wèn)題. 對(duì)客觀實(shí)體的概化不可避免存在一定失真，使模型準(zhǔn)確性和可靠性受到影響. 例如降雨入滲、灌溉滲漏等垂向補(bǔ)給量在補(bǔ)給地下水時(shí)存在時(shí)間上的滯后，河流與含水層的關(guān)系受兩者相對(duì)位置和水位變動(dòng)的影響等，準(zhǔn)確概化這些現(xiàn)象具有一定的困難.

本文提出了一種新的地下水?dāng)?shù)據(jù)模型，可存儲(chǔ)地下水系統(tǒng)的概念視圖，并闡述了這種新的概化地下水?dāng)?shù)據(jù)模型，包括這種數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)的基本原理、組成部分、數(shù)據(jù)關(guān)系以及其在關(guān)系型空間數(shù)據(jù)庫(kù)上的實(shí)現(xiàn).對(duì)烏蘭盆地的研究表明，如何使用概化地下水?dāng)?shù)據(jù)模型來(lái)存儲(chǔ)真實(shí)世界的地下水系統(tǒng)的概念視圖以及與有限差分法、有限元法兩種類型地下水模擬模型的交互. 該地下水?dāng)?shù)據(jù)模型具有潛在的應(yīng)用能力.

1 概化地下水?dāng)?shù)據(jù)模型

1.1 地下水系統(tǒng)的概化

概化是指對(duì)地下水系統(tǒng)構(gòu)想的簡(jiǎn)單視圖. 按照理論，概念視圖描述越接近真實(shí)世界的情況，地下水模型模擬的結(jié)果就越準(zhǔn)確. 但由于野外條件的復(fù)雜性，在實(shí)際操作中往往需要簡(jiǎn)化［10］. 換言之，概念視圖應(yīng)該抓住關(guān)鍵點(diǎn)后，盡可能簡(jiǎn)單，只要它足以再現(xiàn)系統(tǒng)的行為就可以［11］.

地下水系統(tǒng)的概化通常是以確定研究區(qū)域中具有相似水文地質(zhì)屬性的水文地質(zhì)單元開(kāi)始，然后根據(jù)它們的輸水能力，再將這些水文地質(zhì)單元分為含水層或者弱透水層. 因此最終的概念視圖將地下水系統(tǒng)設(shè)想為一系列含水層和弱透水層，每一層都有自己的含水層特性和水體邊界條件. 含水層特性描述了地下水流動(dòng)所通過(guò)的地質(zhì)介質(zhì)的特征，如滲透系數(shù)、孔隙度及單位產(chǎn)水量；水體邊界條件描述了含水層之間的水分通量和表面特性（如：鉆孔抽水試驗(yàn)水位降深/恢復(fù)觀測(cè)記錄，地下水補(bǔ)給量）. 圖1舉例說(shuō)明了常見(jiàn)的含水層特性和水體邊界條件類型［12］.

1.2 Arc Hydro Groundwater數(shù)據(jù)模型概化的缺點(diǎn)

Arc Hydro Groundwater數(shù)據(jù)模型可用于表達(dá)地下水系統(tǒng)［13］，其Arc Hydro Groundwater數(shù)據(jù)模型主要由三個(gè)部分組成：水文地質(zhì)、模擬模塊和時(shí)間序列［14］. 水文地質(zhì)要素包括若干空間要素、Geo Rasters柵格目錄和兩個(gè)非空間信息表HydroGeologicUnit和VerticalMea?surements. 空間對(duì)象描述了二維的水文地質(zhì)要素，如鉆孔點(diǎn)和含水層邊界，還描述了三維要素（如：地質(zhì)斷面和三維地質(zhì)體）；Georaster柵格目錄存儲(chǔ)了網(wǎng)格化水文地質(zhì)屬性如滲透率和導(dǎo)水系數(shù)；Verti?calMeasurements和HydroGeologicUnit 表描述了在垂直方向上鉆孔各地層深度的相關(guān)屬性. 時(shí)間序列部分則存儲(chǔ)了時(shí)態(tài)信息，如水位和污染物濃度的變化. 模擬部分存儲(chǔ)了地下水?dāng)?shù)值模擬模型中常用的對(duì)象，以利于數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)模型傳遞至數(shù)值模型中.這個(gè)部分包括有限差分模型的網(wǎng)格和有限元模型的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)（圖2）. 總的來(lái)說(shuō)，Arc Hydro Groundwater數(shù)據(jù)模型主要設(shè)計(jì)為存儲(chǔ)物理性水文地質(zhì)要素及它們的觀測(cè)結(jié)果，而不是存儲(chǔ)地下水系統(tǒng)的概念視圖. 舉個(gè)例子，空間對(duì)象含水層和它直接相關(guān)的空間對(duì)象：鉆孔抽水井以及它們間接相關(guān)的空間對(duì)象鉆孔點(diǎn)（BorePoint）和鉆孔線（Boreline）可以存儲(chǔ)地質(zhì)構(gòu)造的垂直分布特征，這在地下水系統(tǒng)概化過(guò)程中起到識(shí)別相似水文地質(zhì)單元和描繪含水層的重要基礎(chǔ)作用. 然而，Arc Hydro Groundwater數(shù)據(jù)模型沒(méi)有定義對(duì)象及它們之間的關(guān)系，所以不能存儲(chǔ)概化的含水層和相關(guān)的含水層特性及水文邊界條件.

圖1 含水層特性和水體特性的表達(dá)Fig.1 Representation of aquifer properties and water properties

圖2 Arc Hydro Groundwater數(shù)據(jù)模型（Strassberg 2007）［15］Fig.2 Arc Hydro Groundwater data model（Strassberg 2007）

1.3 概化地下水?dāng)?shù)據(jù)模型的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

一種面向?qū)ο蟮姆椒梢允褂秘S富的語(yǔ)義來(lái)描述現(xiàn)實(shí)世界現(xiàn)象的特征［16］. 圖3給出了一個(gè)面向?qū)ο蟮牡叵滤到y(tǒng)的概念視圖表達(dá). 它由一系列含水層組成，它們被歸類為含水層或弱透水層. 每個(gè)含水層都與一些含水層屬性和水體邊界條件相關(guān).

在真實(shí)世界里，含水層特性通常是不均勻的. 在概化過(guò)程中需要對(duì)含水層特性的分布進(jìn)行適度的概括，如果認(rèn)為是均質(zhì)的，單一含水層的屬性值是與含水層關(guān)聯(lián)的. 如果認(rèn)為是異質(zhì)的，含水層各特性的屬性值需要在一個(gè)含水層內(nèi)的點(diǎn)、線或者區(qū)域間具體賦值.

圖3 面向?qū)ο蟮牡叵滤到y(tǒng)概念視圖表示（E-R圖）Fig.3 Object oriented representation of the groundwater system conceptual view

同樣，水體邊界條件也可以在不同點(diǎn)位（如：井），沿著線段（如：河段）或跨區(qū)域（如：地下水補(bǔ)給區(qū)）根據(jù)每個(gè)含水層與地表要素進(jìn)行水量轉(zhuǎn)換的方式被定義. 為了表達(dá)地下水?dāng)?shù)據(jù)模型的異質(zhì)性，每個(gè)含水層都可以包含點(diǎn)位、線段和區(qū)域?qū)ο? 此外，在每個(gè)區(qū)域中可沿著線段或點(diǎn)位在不同位置具體給定屬性，每條線段也可包含點(diǎn)位. 所有的這些空間實(shí)體都可以通過(guò)含水層屬性和水體邊界值相關(guān)聯(lián).

概化地下水?dāng)?shù)據(jù)模型已經(jīng)在一個(gè)關(guān)系型的空間數(shù)據(jù)庫(kù)框架內(nèi)實(shí)現(xiàn)了，具體來(lái)說(shuō)，是一個(gè)由ESRI開(kāi)發(fā)的地理數(shù)據(jù)庫(kù)［17］，如圖4所示. 這個(gè)數(shù)據(jù)模型定義了一系列非空間的表和空間對(duì)象. 類似ArcHydro數(shù)據(jù)模型一樣，定義一個(gè)HydroID字段來(lái)唯一識(shí)別各種不同的空間對(duì)象和含水層上的記錄［18］. 非空間表AquiferLayer包含了系統(tǒng)每層含水層的記錄（透水層或者弱透水層），每一個(gè)記錄都有一個(gè)唯一的HydroID 值；非空間表AquiferProperty還包含含水層屬性值；非空間表WaterProperty包含了水文邊界條件的數(shù)據(jù). 定義了一個(gè)可以為空的字段BDData Time 來(lái)儲(chǔ)存時(shí)間信息，在WaterProperty 表中保存的邊界條件可能保持不變或者隨著時(shí)間改變. 所以在地下水模型中能夠存儲(chǔ)水文地質(zhì)所必需的觀測(cè)信息，如鉆孔抽水試驗(yàn)觀測(cè)表，地下水補(bǔ)給量的變化等. 表AquiferProperty 和表WaterProperty 都是抽象類，它們是創(chuàng)建含水層屬性和水體邊界條件的具體類型子表的基礎(chǔ).

每一個(gè)含水層都可能與某些具體的含水層屬性相關(guān). 在每個(gè)含水層中，含水層屬性（AquiferProperty）和水體邊界（WaterProperty）值都可能與不同的空間對(duì)象有關(guān)，這些空間對(duì)象包括點(diǎn)（AquiferPoint和WaterPoint）、一條完整的線（AquiferLine、AquiferPloygonLine、WaterLine、WaterPolygonLine）、一個(gè)完整的區(qū)域（AquiferPolygon 和WaterPolygon）. 此外，這些屬性還可能與沿線具體的點(diǎn)（AquiferLinePoint，AquiferPolygonLinePoint，WaterLine Point，and WaterPolygonLinePoint）或者在一個(gè)區(qū)域內(nèi)具體的點(diǎn)（AquiferPolygonPoint 和WaterPolygonPoint）有關(guān). 最后，還有兩個(gè)柵格目錄來(lái)存放每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)位的含水層屬性和水文邊界值（AquifeRaster and Water?Raster）. 一系列關(guān)系就被定義來(lái)執(zhí)行上述關(guān)聯(lián)（圖2）.

圖4 在關(guān)系型空間數(shù)據(jù)庫(kù)框架中概念化地下水?dāng)?shù)據(jù)模型的實(shí)施Fig.4 Implementation of the conceptualization groundwater data model within the relational spatial database framework（1-N represents one-to-many relationship）

2 案例研究

基于地下水系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、知識(shí)以及對(duì)它的理解，初步形成了一個(gè)概念視圖（圖5）. 圖5說(shuō)明了在地下水研究中如何使用概化的地下水?dāng)?shù)據(jù)模型. 地下水?dāng)?shù)據(jù)的來(lái)源是復(fù)雜多樣的，有區(qū)域性的地下水?dāng)?shù)據(jù)集或者已經(jīng)存在的地理數(shù)據(jù)庫(kù)，這些數(shù)據(jù)最后都按照概化地下水?dāng)?shù)據(jù)模型將它們組織起來(lái)，然后儲(chǔ)存在地理數(shù)據(jù)庫(kù)中并轉(zhuǎn)換成數(shù)值代碼. 如果可以，通過(guò)為數(shù)值地下水方法開(kāi)發(fā)圖形用戶界面（GUI）來(lái)促進(jìn)轉(zhuǎn)換為數(shù)值代碼的過(guò)程化的地下水?dāng)?shù)據(jù)模型.

圖5 在地下水研究中概化地下水?dāng)?shù)據(jù)模型的應(yīng)用Fig.5 Use of the conceptualization groundwater data model in groundwater studies

作為一個(gè)案例研究，概化地下水?dāng)?shù)據(jù)模型用來(lái)模擬在烏蘭盆地中地下水流場(chǎng). 烏蘭盆地地下水勘查是由中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局發(fā)起的柴達(dá)木盆地循環(huán)經(jīng)濟(jì)區(qū)重點(diǎn)地區(qū)地下水勘查（2010—2015年）中的子項(xiàng)目.

根據(jù)勘查成果以及研究目的，確立模擬區(qū)：南靠牦牛山，北至阿木內(nèi)格山、青海南山和布赫特山，東臨東大灘，西屏柴凱湖谷底天然分水嶺；在垂向上，上部以地表為界，下部以基巖為界. 地理坐標(biāo)介于東經(jīng)98°00′～98°37′，北緯36°46′～37°03′，是一個(gè)東西寬長(zhǎng)約50 km，南北寬約15 km的狹長(zhǎng)盆地，面積共約755 km2（圖6）. 模擬區(qū)邊界充分考慮了自然邊界以及地下水循環(huán)模式，反映了盆地地下水流的特征.

圖6 烏蘭盆地地下水系統(tǒng)概化水文地質(zhì)概化圖Fig.6 Hydrogeology conceptual views of Wulan Basin groundwater system

烏蘭盆地屬山間斷陷盆地，其水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)具有山前自流斜地特征，表現(xiàn)在第四系沉積巖相、巖性等特征上具有明顯的分帶性［10］. 山前沖洪積扇含水層一般為單一結(jié)構(gòu)的卵礫石含水層，地下水形成單一結(jié)構(gòu)潛水，在盆地中心的沖湖積平原，含水層過(guò)渡為砂與黏土互層的多層結(jié)構(gòu)，形成多層結(jié)構(gòu)的上層潛水及下層承壓水［20］.

此次研究的水文地質(zhì)參數(shù)包括河流滲漏系數(shù)、滲透系數(shù)、給水度、單位儲(chǔ)水率、降雨入滲系數(shù)、田間入滲系數(shù)以及渠系滲漏系數(shù). 其中降雨入滲系數(shù)、田間入滲系數(shù)以及渠系滲漏系數(shù)通過(guò)查閱文獻(xiàn)及資料獲得，分別為0.13，0.15，0.5；滲透系數(shù)通過(guò)富水性分區(qū)及抽水試驗(yàn)獲得，閾值范圍在20～142 m/d之間，給水度參考滲透系數(shù)分區(qū)，通過(guò)地層巖性及資料獲得，數(shù)值范圍在0.03～0.1之間，單位儲(chǔ)水率通過(guò)勘查資料推算獲得，數(shù)值范圍在0.08～0.1之間.

概化地下水?dāng)?shù)據(jù)模型是用來(lái)儲(chǔ)存地下水系統(tǒng)的概念視圖的，然后用于擴(kuò)展兩種常見(jiàn)類型的數(shù)值型地下水模擬模型：MODFLOW執(zhí)行有限差分法，F(xiàn)EFLOW執(zhí)行有限元方法［21］. 表1總結(jié)了這兩個(gè)模擬模型所需要的參數(shù). 它們的值都是根據(jù)勘查成果的基礎(chǔ)上推算的.

該數(shù)據(jù)模型輸入的數(shù)據(jù)在兩個(gè)模擬模型中是相似的，除了幾個(gè)需要指明不同的含水層屬性和水體邊界條件的步驟. 因?yàn)闉跆m盆地地下水系統(tǒng)被概化成兩個(gè)含水層（上層潛水，下層承壓水），因此在AquiferLayer中就有兩條含水層記錄. 在建模區(qū)域內(nèi)頂板高程、底板高程與滲透系數(shù)、給水度這幾個(gè)含水層屬性按預(yù)設(shè)分區(qū)分別賦值，在AquiferProperty 表中這幾個(gè)屬性值用對(duì)應(yīng)的記錄來(lái)表示. 這些記錄的FeatureID 字段就相當(dāng)于表AquiferLayer中的含水層HydroID字段（圖7）.

表1 烏蘭盆地地下水系統(tǒng)的模型參數(shù)Tab.1 Model parameters for Wulan Basin groundwater system

圖7 烏蘭盆地地下水?dāng)?shù)據(jù)模型的實(shí)施Fig.7 Implementation of Wulan Basin groundwater data model

為了表示不均勻性，首先在表AquiferProperty 中為整個(gè)潛水含水層和承壓水含水層定義一個(gè)初始的滲透系數(shù). 然后以觀測(cè)孔為水位實(shí)測(cè)值作為擬合對(duì)象，進(jìn)行模型識(shí)別和驗(yàn)證. 烏蘭盆地內(nèi)地下水類型以第四系松散巖類孔隙水為主，概念模型所定義的邊界有著不同的水力傳導(dǎo)度的值，根據(jù)烏蘭盆地水文地質(zhì)圖將它劃定出來(lái)，然后以相應(yīng)的含水層分區(qū)保存在空間對(duì)象AquiferPolygon中. 它們的滲透系數(shù)、給水度、單位儲(chǔ)水率如上表所示，以另一條記錄保存在AquiferProperty中，這條記錄的FeatureID字段值就被指定為相應(yīng)的含水層多邊形要素的HydroID值.

在這兩個(gè)地下水?dāng)?shù)值模型中，MODFLOW 和FEFLOW 需要一個(gè)地下水模型明確定義的外部邊界，外部邊界條件和相應(yīng)的含水層數(shù)存儲(chǔ)于空間對(duì)象WaterPolygon 中. 因此，在兩種數(shù)值模型中，都在空間對(duì)象WaterPolygon中添加了記錄，定義了地下水補(bǔ)給區(qū)的邊界，在表WaterProperty的Discharge類型中就添加了一條補(bǔ)給率即入滲率（包括降水、河流、渠系）.

最后這個(gè)區(qū)域的河網(wǎng)數(shù)據(jù)從地形圖中提取出來(lái)，保存在WaterLine中. 在兩種模型中，河流都被定義為依賴水頭的水流邊界條件，根據(jù)實(shí)測(cè)河流流量和滲漏量關(guān)系計(jì)算河流滲漏補(bǔ)給量，但是邊界值卻不同.MODFLOW需要用戶指明沿著河段指定的格網(wǎng)的水頭和滲漏率值. 由于格網(wǎng)的位置取決于模擬配置而導(dǎo)水率取決于格網(wǎng)的大小，它們都不是概念視圖的一部分. 例如，ArcHydro地下水?dāng)?shù)據(jù)模型的模擬部分儲(chǔ)存了網(wǎng)格的位置和網(wǎng)格節(jié)點(diǎn). 因此在MODFLOW設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)模型的時(shí)候，只有指明河段的水體邊界條件類型的記錄被添加在WaterProperty表中. FEFLOW需要用戶指定沿著河段的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的水頭值以及它們的內(nèi)轉(zhuǎn)移率和外轉(zhuǎn)移率. 由于網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的位置取決于模擬配置，因此水頭值也不是概念視圖的部分. 每條河段的內(nèi)轉(zhuǎn)移率和外轉(zhuǎn)移率存儲(chǔ)于表WaterProperty 的WaterBoundary InTransferRate 類型中，表WaterProperty 還包含了指明河段的水體邊界條件類型的記錄.

現(xiàn)有GUI 接口可以用來(lái)將烏蘭盆地地下水系統(tǒng)的概念視圖從概念化地下水?dāng)?shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換成數(shù)值型代碼. FEFLOW有自帶的GUI接口，MODFLOW利用PMWIN. ESRI在ArcGIS環(huán)境下創(chuàng)建了Python腳本和模塊自動(dòng)提取地下水?dāng)?shù)據(jù)模型里的數(shù)據(jù)，并為不同的GUI接口提供輸入文件. 圖8顯示了烏蘭盆地地下水系統(tǒng)的模擬地下水位，除了一些地方的差異，兩種模型模擬的地下水流場(chǎng)是相似的，地下水接受補(bǔ)給后，沿扇軸方向向盆地中心徑流，至細(xì)土帶前緣，地下徑流受阻，地下水少量溢出，地下水最終消耗于淺埋大量蒸發(fā)以及都蘭湖、柯柯鹽湖、鹽湖的湖面蒸發(fā).

圖8 用FEFLOW、MODFLOW模擬的地下水等水位線Fig.8 Simulated water line of groundwater by FEFLOW and MODFLOW

3 結(jié)論

水文地質(zhì)系統(tǒng)的概化構(gòu)成了地下水建模的基礎(chǔ). 盡管地下水模型在許多方面不同，但它們都是基于相同的地下水系統(tǒng)概念，如含水層、含水層屬性和水體邊界條件. 到目前為止，很少有人去設(shè)計(jì)地下水?dāng)?shù)據(jù)模型來(lái)儲(chǔ)存這些建模概念. 本文通過(guò)開(kāi)發(fā)一種新的概化地下水?dāng)?shù)據(jù)模型強(qiáng)調(diào)了這種需求，這個(gè)數(shù)據(jù)模型允許用戶儲(chǔ)存、更新和表達(dá)他們的目標(biāo)地下水系統(tǒng)的概念視圖. 目前，這個(gè)概化的地下水?dāng)?shù)據(jù)模型繼承了傳統(tǒng)的分層方法來(lái)概化三維地下水系統(tǒng). 希望能夠通過(guò)將三維地質(zhì)要素和異質(zhì)性融入地下水建模的過(guò)程，改進(jìn)數(shù)據(jù)模型以便融入其他的三維要素. 對(duì)烏蘭盆地地下水系統(tǒng)的研究實(shí)例說(shuō)明了在地下水的研究中如何使用該數(shù)據(jù)模型以及該模型與多種地下水建模方法相交互的能力. 總的來(lái)說(shuō)，概化地下水?dāng)?shù)據(jù)模型通過(guò)使地下水建模過(guò)程變得可擴(kuò)展、可溯源和可互操作.

在空間數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)中缺乏建模概念不是地下水研究的特有問(wèn)題. 許多學(xué)科的數(shù)據(jù)模型都是基于專題圖層的，而且都專注于存儲(chǔ)真實(shí)世界的調(diào)查結(jié)果. 像本研究所提出的一樣，其他學(xué)科的專家可以將存在于他們不同的建模方法之下的概念提取出來(lái)，然后基于這些概念設(shè)計(jì)概化數(shù)據(jù)模型. 概化的數(shù)據(jù)模型有助于識(shí)別兼容的對(duì)象，并建立關(guān)系，然后促進(jìn)學(xué)科間模型的集成.