水文地質點參數確定的探討

【摘要】分析了目前水文地質參數研究中存在的一些問題，嘗試以抽水試驗資料和一般勘探資料為基礎，根據含水層巖性、含水層組的厚度及地層結構等因素對點參數確定的影響，探討采用數量化理論Ⅰ對區域水文地質參數進行研究。

【關鍵詞】地下水流模擬；參數不確定性；點參數；數量化理論

1. 引言

（1）水文地質參數在地下水數值模擬中是非常重要的，飽和帶地下水流模擬的主要問題仍然是非均質性的區域概化，模型參數的不確定性會導致計算的水頭、流速的不確定，并影響到地下水資源評價結果的可靠性。基于“定性分析指導建模”指導思想下的地下水模型，為了追求“擬合”，往往過多依賴于調參，而忽視參數初值的獲取及參數優化。對區域含水介質參數的處理沒有統一的標準，導致了對于參數“隨意化”的選取。

（2）實際上很多參數并不能依靠定性來確定，必須根據其影響因素建立相關的分析模型，做到科學評估各因素的影響大小。王文科認為在地下水系統模型研究中，必須使用新的觀測手段和新的數學方法，研究和模擬相匹配的輸入數據和高精度的參數，提高模型的精度。

（3）研究和模型相匹配高精度參數獲取方法是地下水流數值法研究的重要方向。目前對于點參數的研究備受關注，因為其在數學模型中所起的作用往往比面參更直接，靈敏度更高。滲透系數和給水度是最為關鍵的模型參數，可靠的獲取方法是通過抽水試驗，但相對昂貴。Roberte在巖溶地區試驗確定導水系數；陳喜利用抽水試驗資料，采用單純形法在計算機上優選水文地質參數；戴鳳君根據大型抽水試驗水位和流量資料通過線性規劃求逆推算鎮江東門一帶的水文地質參數。許多學者探討了利用間接方法確定水文地質參數，如投影內點法、人工神經網絡方法、基因算法、單純形搜索法、遺傳算法、經驗公式分析法等。

2. 數量化理論的引入

（1）綜上所述，現在對點參研究多是針對確定性的抽水試驗資料、地下水位資料及定量數據的數學處理開展的。對于大區域研究區來說，這些參數的獲取和優化有一定的局限性。一是因為勘探孔和試驗孔的數量有限，這樣得到的含水層參數是局部的，不足以概化整個含水層參數分布；二是在有的地區只有較少的抽水試驗資料，而大量是只有含水介質定性數據一般的勘探孔。怎樣結合抽水試驗和一般勘探資料，將定型數據應用到含水層點參的確定中去，就成為地下水模擬研究中的一個難題。

（2）目前，國內外比較盛行定性數據量化和分析研究。主要包括日本學者建立的數量化理論、模糊數學和數量化理論相結合的模糊數量理論；西方研究的多維標度法（計量性、準計量性和非計量性多維標度法）、列聯表分析法；前蘇聯學者創建的邏輯信息法等。其中，以日本的林知己夫提出的數量化理論應用最為廣泛。數量化理論是多元統計學的一個分支，嚴格的說它是準計量性的多維標度法，已在礦藏地質、氣象、林業、交通、環境保護、醫學等領域獲得了良好應用，主要用于分類、評價、預報、預測和系統優化。根據該理論研究問題的目的不同，可分為Ⅰ～Ⅴ型數量化理論。該理論Ⅰ相當于多元統計的回歸分析，Ⅱ相當于多元統計的判別分析，Ⅲ相當于多元統計的對應因子分析，Ⅳ、Ⅴ相當于聚類分析，實際工作中Ⅰ、Ⅱ應用較多。

3. 數量化理論Ⅰ原理

數量化理論Ⅰ原理的核心是把沒有用數值表示出來的、用于判斷和評價的數據資料，從數量上探索和處理，以解決定性變量如何量化和建立數學模型的問題。理論Ⅰ研究的主要目的是尋找說明變量（自變量）分別對基準變量（因變量）的影響程度并可進行預測，要求基準變量是定量變量，說明變量可以全部是定量的，也可以都是定性的，或兩者兼而有之。從而可充分利用可能收集到的定性量信息，使那些難以作詳細定量研究的問題定量，更全面的研究并發現事物間的聯系和規律。

4. 應用與總結

（1）應用數量化理論Ⅰ對某灌區水文地質進行研究，得到的滲透系數曲線較好的反映了區域含水層參數的整體趨勢及細部特征。

（2）將數量化理論方法引入區域水文地質參數確定中，充分利用水文地質調查和試驗取得的各種定性、定量數據，得到的結果更符合實際。在數量化理論模型中各影響因子的權重可以結合專家經驗，這在一定程度上有助于解決含水層參數由場地尺度向區域尺度延伸中的尺度效應問題，提高地下水模型研究的精度。

參考文獻

[1] 王文科，李俊亭.地下水流數值模擬的發展與展望[J].西北地質，1995，16（4）.

[2] 陳喜，李英，喬雪紅，等.含水層水文地質參數自動優選方法[J].工程勘察，1998（2）.

[3] 戴鳳君.線性規劃法在推求水文地質參數中的應用[J].水文，2000，2（增刊）.

[4] 楊蘭和，楊國勇.內點法在反求水文地質參數中的應用[J].煤田地質與勘探，1994，22（4）.

[作者簡介] 楚賢峰，男，職稱：高級工程師，從事工程地質與水文地質工作。