吉林大学精品课>>专门水文地质学>>教材>>专门水文地质学 §84系统理论法 这种方法,也称黑箱法,是通讯技术和自动控制论中建立起来的计算方法。目前,已被 广泛应用到其它科技领域,如:地球物理探矿、气象预报、水文学,甚至在医学、经济学等。 在国内,参考文献用这种方法评价了泉水资源。 所谓系统,是指一个物理实体(通讯设备、自控装置、滤波器或放大器等)及其输入 输出信号,它们之间的数量关系在数学上可用卷积表示 对一个水文地质单元来说,补给量(输入)经过今水层的储存滞后和调节作用转化为排 泄量(输出)。这种储存和调节作用,取决于含水层的埋藏条件、水理性质和水动力条件。 具体分析这些因素将十分复杂无法计算,如把含水层当做一个“转换装置”连同补给量和排 泄量看做一个水文地质系统,则可直接用卷积表示补给量和排泄量之间的数量关系,而不必 研究含水层调节作用的复杂过程。当然,水文地质系统大都是属于非线性时变时滞的随机系 统,非常复杂,但在一定条件下可简化为简单的线性不变集中参数系统 用来解决地下水资源评价时,主要适用于下列水文地质条件 1水文地质单元是稳定的,即含水层分布范围大,分布面积可看做稳定不变:含水层厚 度大,水位变幅相对较小,厚度可看做不随时间变化;含水层的补排区和迳流区相对稳定, 参数不变,所以含水层的物理特征也不随时间变化。 2单元区的主要补给源是大气降水,或降水形成河流的渗漏补给,但不接受外单元的降 水补给,故可以认为是单项输入。 3.地下水的排泄方式单一而集中,例如,只有泉群、暗河或较集中的迳流排泄,或者只 有供水井群或矿井排泄等。地下水位埋藏较深,垂向排泄可以铁略,故可视做单项输出。 对这类地区,只要有长期观测的补给量和排泄量资料,就可用系统理论法评价或预报地 下水流量或开采量。现分两段介绍:数学模型和评价方法 数学模型 所谓系统,是指一个物理实体及其输入输出信号的整体而言。例如具有输入输出信号的 放大器、滤波器,具有输入输出信号的通讯设备的自控装置,具有输入输出信息的通讯设备 和自控装置,具有补给量和排泄量的水文地质单元或单元含水层等,都可视为一个系统 输入信号,可以是间断的脉冲波、锯齿波或任意波形输入,经过放大器的放大作用,输 出信号变为连续波的形成输出 降雨强度,相当脉冲波输入,经过含水层的调节作用,排泄量变为连续的流量波排出含 水层 归此可见,上述两个系统的作用过程是完全相似的,二者应遵循共同的规律性,自动控 制论已经证明,上述系统中输出和输入之间的数量关系,在数学上可用卷积表示,这种卷积 公式赋以水文地质含义后得 9(=P(I-r)W(r)dr 式中:Q()一排泄流量(L3/):-计算时刻;P(t-r)一计算时刻以前的有效降雨量吉林大学精品课>>专门水文地质学>>教材>>专门水文地质学 §8.4 系统理论法 这种方法，也称黑箱法，是通讯技术和自动控制论中建立起来的计算方法。目前，已被 广泛应用到其它科技领域，如：地球物理探矿、气象预报、水文学，甚至在医学、经济学等。 在国内，参考文献用这种方法评价了泉水资源。 所谓系统，是指一个物理实体（通讯设备、自控装置、滤波器或放大器等）及其输入、 输出信号，它们之间的数量关系在数学上可用卷积表示。 对一个水文地质单元来说，补给量（输入）经过今水层的储存滞后和调节作用转化为排 泄量（输出）。这种储存和调节作用，取决于含水层的埋藏条件、水理性质和水动力条件。 具体分析这些因素将十分复杂无法计算，如把含水层当做一个“转换装置”连同补给量和排 泄量看做一个水文地质系统，则可直接用卷积表示补给量和排泄量之间的数量关系，而不必 研究含水层调节作用的复杂过程。当然，水文地质系统大都是属于非线性时变时滞的随机系 统，非常复杂，但在一定条件下可简化为简单的线性不变集中参数系统。 用来解决地下水资源评价时，主要适用于下列水文地质条件： 1.水文地质单元是稳定的，即含水层分布范围大，分布面积可看做稳定不变；含水层厚 度大，水位变幅相对较小，厚度可看做不随时间变化；含水层的补排区和迳流区相对稳定， 参数不变，所以含水层的物理特征也不随时间变化。 2.单元区的主要补给源是大气降水，或降水形成河流的渗漏补给，但不接受外单元的降 水补给，故可以认为是单项输入。 3.地下水的排泄方式单一而集中，例如，只有泉群、暗河或较集中的迳流排泄，或者只 有供水井群或矿井排泄等。地下水位埋藏较深，垂向排泄可以铁略，故可视做单项输出。 对这类地区，只要有长期观测的补给量和排泄量资料，就可用系统理论法评价或预报地 下水流量或开采量。现分两段介绍：数学模型和评价方法。 一、数学模型 所谓系统，是指一个物理实体及其输入输出信号的整体而言。例如具有输入输出信号的 放大器、滤波器，具有输入输出信号的通讯设备的自控装置，具有输入输出信息的通讯设备 和自控装置，具有补给量和排泄量的水文地质单元或单元含水层等，都可视为一个系统。 输入信号，可以是间断的脉冲波、锯齿波或任意波形输入，经过放大器的放大作用，输 出信号变为连续波的形成输出。 降雨强度，相当脉冲波输入，经过含水层的调节作用，排泄量变为连续的流量波排出含 水层。 由此可见，上述两个系统的作用过程是完全相似的，二者应遵循共同的规律性，自动控 制论已经证明，上述系统中输出和输入之间的数量关系，在数学上可用卷积表示，这种卷积 公式赋以水文地质含义后得：   − Q(t) = P（t −  )W ( )d ① 式中： Q(t) －排泄流量(L3 /T)；t－计算时刻； P（t − ) －计算时刻以前的有效降雨量