肖興平，阮　俊

(中國地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心，河北 保定 071051)

水文地質(zhì)在線計算模型研究

肖興平，阮俊

(中國地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心，河北 保定 071051)

[摘要]利用現(xiàn)代信息技術(shù)，分析水文地質(zhì)在線計算模型的相關(guān)思路，對基于網(wǎng)絡(luò)的在線計算模型進行分析研究，表明水文地質(zhì)在線計算模型平臺可以更方便計算地下水化學(xué)成分，地下水質(zhì)及流量水文地質(zhì)參數(shù)能極大提高工作效率，闡明水文地質(zhì)在線計算的發(fā)展方向，加大水文地質(zhì)在線計算軟硬件環(huán)境支撐，保障水文地質(zhì)在線計算的長效機制，是未來發(fā)展的趨勢。

[關(guān)鍵詞]水文地質(zhì)；在線；參數(shù)；計算

水文地質(zhì)調(diào)查的主要內(nèi)容是對地下水的流向與分布情況進行分析研究、對地下水的水理特性進行詳細的資料掌握、了解地下水的形態(tài)與分布及水文地質(zhì)條件等。水文地質(zhì)調(diào)查工作一般會取得一定的試驗數(shù)據(jù)，經(jīng)過綜合分析后確定基本參數(shù)，再選擇正確的方法計算水文地質(zhì)參數(shù)，能夠?qū)φ{(diào)查區(qū)主要含水層進行評價。

水文地質(zhì)計算方法具有簡明、直觀的特點，可用于現(xiàn)場對含水層的主要水文地質(zhì)參數(shù)和富水性作出快捷的判斷，并給出參數(shù)值。傳統(tǒng)的水文地質(zhì)計算方法是基于單機環(huán)境下的，現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)足夠可以支撐基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的在線計算，可以更加便捷的為水文地質(zhì)工作者提供實時、快捷的計算服務(wù)。

1水文地質(zhì)在線計算內(nèi)容

水文地質(zhì)在線計算是基于我國地勘行業(yè)《地學(xué)基礎(chǔ)軟件庫》中的水文地質(zhì)軟件庫的101個模塊代碼進行算法移植和分析，建立運行速度高效的水文地質(zhì)基礎(chǔ)軟件庫，同時，在水文地質(zhì)基礎(chǔ)軟件庫的基礎(chǔ)上開發(fā)一個界面友好的、容錯性軟強的軟件平臺，滿足水文地質(zhì)工作者實際計算的需要。實現(xiàn)接口12個，每個接口中的函數(shù)參數(shù)盡量和原函數(shù)保持一致。對于函數(shù)中需要輸出的中間計算結(jié)果都寫入臨時文件。

水文地質(zhì)計算工具是基于組件開發(fā)的應(yīng)用程序，計算工具的單元包括101個地下水計算的對話框、1個主窗口、1個版權(quán)對話框，共計104個。水文地質(zhì)在線計算提供“地下水化學(xué)組分?jǐn)?shù)據(jù)處理”、“地下水水質(zhì)評價預(yù)測1”、“工程地質(zhì)計算”、“地下水水質(zhì)評價預(yù)測2”、“多元統(tǒng)計”、“地下水資源管理”、“簡化泰斯理論計算方法”及“穩(wěn)定流理論計算方法”共計101個函數(shù)的接口。

“水文地質(zhì)基礎(chǔ)軟件庫”需要整理和升級的模塊分為8組共計101個模塊。模塊的具體分類如下：(1)地下水化學(xué)組分?jǐn)?shù)據(jù)處理有13個模塊；(2)地下水水質(zhì)評價預(yù)測總共有3個模塊；(3)工程地質(zhì)計算總共有18個模塊；(4)地下水水質(zhì)評價預(yù)測總共有6個模塊；(5)多元統(tǒng)計有5個模塊；(6)地下水資源管理有6個模塊；(7)簡化泰斯理論計算方法有14個模塊；(8)穩(wěn)定流理論計算方法有36個模塊。

1.1地下水化學(xué)組分?jǐn)?shù)據(jù)處理的功能模塊

(1)地球化學(xué)壘梯度，(2)離子色譜法，(3)沉淀強度系數(shù)，(4)地球化學(xué)移動性，(5)水遷移系數(shù)，(6)容量法測試，(7)水分析數(shù)據(jù)處理，(8)換算離子毫摩爾數(shù)，(9)比色法測定，(10)計算酸、堿、硬度，(11)舒卡列夫法，(12)地球化學(xué)溫標(biāo)1，(13)地球化學(xué)溫標(biāo)2。

1.2地下水水質(zhì)評價預(yù)測1的功能模塊

(1)地下水評價，(2)地下水分指數(shù)，(3)地下水綜合指數(shù)。

1.3工程地質(zhì)計算的功能模塊

(1)矩形基礎(chǔ)垂向應(yīng)力，(2)矩形基礎(chǔ)三角應(yīng)力，(3)矩形基礎(chǔ)水平應(yīng)力，(4)條形基礎(chǔ)垂直應(yīng)力，(5)條形基礎(chǔ)三角應(yīng)力，(6)條形基礎(chǔ)水平應(yīng)力，(7)巖石破壞格里菲斯判據(jù)，(8)巖石破壞霍克-布朗判據(jù)，(9)巖石破面約翰剪裂論判據(jù)，(10)粗糙起伏抗剪強度，(11)有起伏角結(jié)構(gòu)面抗剪強度，(12)洞室圍巖自重應(yīng)力場，(13)圓形洞室抗剪應(yīng)力，(14)圓形洞室位移，(15)洞室圍巖分布特征，(16)圍巖塑性區(qū)應(yīng)力分布，(17)斜坡極限坡高，(18)滑動體穩(wěn)定系數(shù)。

1.4地下水水質(zhì)評價預(yù)測的功能模塊

(1)地下水系統(tǒng)附加降場，(2)降深場及濃度計算，(3)排放一維和二維濃度分布，(4)計算一維可析溶質(zhì)運移，(5)計算二維可析溶質(zhì)運移，(6)恒定層流污染物遷移。

1.5多元統(tǒng)計的功能模塊

(1)多元線性回歸模型，(2)非線性回歸分析，(3)Q-型系統(tǒng)聚類分析，(4)R-型系統(tǒng)聚類分析，(5)逐步回歸分析。

1.6地下水資源管理的功能模塊

(1)地下水單純形解法，(2)地下水系統(tǒng)響應(yīng)矩陣HHRC1，(3)承壓含水層地下水響應(yīng)矩陣，(4)潛水含水層地下水響應(yīng)矩陣，(5)承壓-潛水含水層地下水響應(yīng)矩陣，(6)地下水系統(tǒng)響應(yīng)矩陣HHRS1。

1.7簡化泰斯理論計算方法的功能模塊

(1)承壓含水層非穩(wěn)定流簡化S-T系列法，(2)承壓含水層非穩(wěn)定流簡化S-R系列法，(3)承壓含水層非穩(wěn)定流簡化S-R/T系列法，(4)承壓含水層非穩(wěn)定流抽水恢復(fù)水位S-T系列法，(5)承壓含水層非穩(wěn)定流抽水恢復(fù)水位S-R系列法，(6)承壓含水層非穩(wěn)定流抽水恢復(fù)水位S-R/T系列法，(7)潛水含水層非穩(wěn)定流簡化S-T系列法，(8)潛水含水層非穩(wěn)定流簡化S-R系列法，(9)潛水含水層非穩(wěn)定流抽水水位S-R/T系列法，(10)潛水含水層穩(wěn)定流抽水恢復(fù)水位S-T系列法，(11)潛水含水層穩(wěn)定流抽水恢復(fù)水位S-R系列法，(12)潛水含水層穩(wěn)定流恢復(fù)水位S-R/T系列法，(13)潛水含水層穩(wěn)定流抽水恢復(fù)水位S-R系列法，(14)潛水含水層穩(wěn)定流恢復(fù)水位S-R/T系列法。

圖1　水文地質(zhì)在線計算的界面

1.8穩(wěn)定流理論計算方法的功能模塊

(1)承壓含水層單井抽水-001，(2)承壓含水層單井抽水-002，(3)承壓含水層單井抽水-003，(4)補給邊界承壓含水層單井抽水-004，(5)補給邊界承壓含水層單井抽水-005，(6)補給邊界承壓含水層單井抽水-006，(7)補給邊界承壓含水層單井抽水-007，(8)補給邊界承壓含水層單井抽水-008，(9)補給邊界承壓含水層單井抽水-009，(10)補給邊界承壓含水層單井抽水-010，(11)補給邊界承壓含水層單井抽水-011，(12)隔水邊界承壓含水層單井抽水-012，(13)隔水邊界承壓含水層單井抽水-013，(14)隔水邊界承壓含水層單井抽水-014，(15)隔水邊界承壓含水層單井抽水-015，(16)隔水邊界承壓含水層單井抽水-016，(17)隔水邊界承壓含水層單井抽水-017，(18)隔水邊界承壓含水層單井抽水-018，(19)無限邊界潛水含水層單井抽水-019，(20)無限邊界潛水含水層單井抽水-020，(21)無限邊界潛水含水層單井抽水-021，(22)補給邊界潛水含水層單井抽水-022，(23)補給邊界潛水含水層單井抽水-023，(24)補給邊界潛水含水層單井抽水-024，(25)補給邊界潛水含水層單井抽水-025，(26)補給邊界潛水含水層單井抽水-026，(27)補給邊界潛水含水層單井抽水-027，(28)補給邊界潛水含水層單井抽水-028，(29)補給邊界潛水含水層單井抽水-029，(30)隔水邊界潛水含水層單井抽水-030，(31)隔水邊界潛水含水層單井抽水-031，(32)隔水邊界潛水含水層單井抽水-032，(33)隔水邊界潛水含水層單井抽水-033，(34)隔水邊界潛水含水層單井抽水-034，(35)隔水邊界潛水含水層單井抽水-035，(36)隔水邊界潛水含水層單井抽水-036。

水文地質(zhì)在線計算的可視化界面，以固定web頁面顯示，通常包含輸入?yún)?shù)、輸出結(jié)果、中間結(jié)果等幾個流程，計算結(jié)果及時顯示在頁面，也可保存結(jié)果文件到本地磁盤(見圖1)。

2水文地質(zhì)在線計算的技術(shù)支撐

水文地質(zhì)在線計算軟件平臺可以方便的計算地下水化學(xué)成分、地下水水質(zhì)、及流量等水文地質(zhì)參數(shù)，提高工作效率。其平臺開發(fā)嚴(yán)格按軟件工程的開發(fā)思想進行，并且采用先進的軟件分析和開發(fā)技術(shù)。

1)采用面向?qū)ο蟮某绦蚍治雠c設(shè)計方法進行“水文地質(zhì)基礎(chǔ)軟件庫”組件和“水文地質(zhì)計算工具系統(tǒng)”軟件平臺的分析和開發(fā)。根據(jù)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的軟件工程方法，抽象出“水文地質(zhì)基礎(chǔ)軟件庫”的軟件對象。將以前分散的、相互之間有聯(lián)系的程序和數(shù)據(jù)繼承封裝起來，形成簡捷地、高效地的軟件庫，這樣更有利于基礎(chǔ)軟件庫的應(yīng)用。

2)采用最新的語言重新升級軟件庫。將過去開發(fā)的、較過時的水文地質(zhì)基礎(chǔ)庫進行系統(tǒng)的調(diào)查、研究和優(yōu)化，用最新的、高效的語言進行升級與改造，開發(fā)一個與具體的開發(fā)平臺無關(guān)的、通用的軟件庫。

3)采用目前流行的java環(huán)境下可視化編程語言C#進行程序編寫。

在開發(fā)工作內(nèi)容中，充分利用最新的開發(fā)技術(shù)和開發(fā)概念，但要堅持先進性與實用性、可靠性的統(tǒng)一(見圖2)。

圖2　系統(tǒng)流程圖

3結(jié)語

利用網(wǎng)絡(luò)在線的方式計算含水層的水文地質(zhì)參數(shù)，綜合得出的水文地質(zhì)參數(shù)的數(shù)據(jù)作為地下水資源評價的依據(jù)是十分可靠的。水文地質(zhì)在線計算研究基礎(chǔ)尚不牢固，進一步加強權(quán)威專家的聯(lián)合公關(guān)與測試，完善計算方法的實用性，加大水文地質(zhì)在線計算的軟硬件環(huán)境支撐，保障水文地質(zhì)在線計算的長效機制，是未來研究水文地質(zhì)在線計算的方向。

參考文獻

[1]侯龍君，祝田多娃，等．水文地質(zhì)參數(shù)計算方法探討[J]．地下水.2010(11)：12-13.

[2]吳家杰，史麗娜．非穩(wěn)定流方法計算水文地質(zhì)參數(shù)[J]．西部探礦工程.2010(1)：140-141.

Study on the Hydro-geological On-line Calculation Model

XIAO Xing-ping，RUANJun

(Center For Hydrogeology and Environmental Geology, CGS, Baoding 071051, Hebei)

Abstract:Using the modern information technology, the article analyzes related ideas of the on-line calculation of hydro geological parameters. And it shows that the hydro-geological model platform is able to be easier to calculate the groundwater chemical composition. The groundwater quality, flow quantity and hydrogeological parameter can improve the work effect. It also describes the development trend of the hydro-geological on-line calculation and increases hardware and software environment support for hydro-geological on-line calculation and ensure its long-term mechanism.

Key words:Hydrogeology；on-line；parameter and calculation

[收稿日期]2016-03-14

[基金項目]中國地質(zhì)調(diào)查局工作項目“地質(zhì)調(diào)查技術(shù)方法集成與服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)”(1212011120431)

[作者簡介]肖興平(1980-)，男，湖北云夢人，高級工程師，主要從事水工環(huán)地質(zhì)信息化技術(shù)方面的研究工作。

[中圖分類號]P641

[文獻標(biāo)識碼]B

[文章編號]1004-1184(2016)03-0199-02