簡介
邊界條件是地下水系統的重要因素,在水文地質模型概化和地下水數值計算中,一般將邊界條件劃分為兩類,一類邊界稱為定水頭邊界,二類邊界稱為定流量邊界。按照邊界性質可以分為補給邊界、阻水邊界、滯水邊界等三種類型。補給邊界可分為大氣降水補給邊界、垂直下滲補給邊界、頂托越流補給邊界、地下水分水嶺補給邊界、導水斷層補給邊界等。阻水邊界一般表現為阻水斷層、封閉性岩層等。滯水邊界一般指計算地下水儲存量的上邊界。
分類
第一類邊界條件(Dirichlet條件)
如果在某一部分邊界(設為Sl或Γ1)上,各點在每一時刻的水頭都是已知的,則這部分邊界就稱為第一類邊界或給定水頭的邊界,給定水頭邊界不一定就是定水頭邊界。可以作為第一類邊界條件來處理的情況:
①河流或湖泊切割含水層,兩者有直接水力聯繫時,這部分邊界就可以作為第一類邊界處理。在沒有充分依據的情況下,不要隨意把某段邊界確定為定水頭邊界,以免造成很大誤差。
②區域內部的抽水井,注水井或疏乾巷道也可以作為給定水頭的內邊界來處理。此時,水頭通常是按某種要求事先給定。給定水頭邊界不一定是定水頭邊界。
③排泄地下水的溢出帶,沖溝或排水渠的邊界也可近似看作給定水頭邊界。
第二類邊界條件(Neumam條件)
當知道某一部分邊界(設為S2或2)單位面積(二維空間為單位寬度)上流入(流出時用負值)的流量q時,稱為第二類邊界或給定流量的邊界。常見的這類邊界條件:
①隔水邊界(流線,分水嶺)
②抽水井或注水井
③補給或排泄地下水的河渠邊界上,如已知補給量。
第三類邊界條件
某邊界上H和H+αH=βn又稱混合邊界條件,α,β為已知函式。
數值處理過程中邊界條件的處理
在地下水運動數值模擬過程中,邊界條件的處理可劃分為兩個階段。第一個階段即在模型識別檢驗階段,邊界條件利用以往的觀測資料即可確定,處理起來較為容易。第二階段即在模型預報階段,邊界條件處理起來較為複雜。這裡存在首先要對邊界條件做出預報的問題,然後才能進行模型預報。因為在模型預報時, 邊界條件是作為已知條件出現的。邊界條件的預報既要考慮本區和鄰區未來自然條件的變化,同時也要考慮本區和鄰區未來人為影響(如人工開採和人工補給)的變化,即邊界條件的預報要綜合考慮各種作用(包括自然因素、人為因素及相鄰系統的擾動等)的複合效應。否則,邊界條件就不能刻畫邊界處水流狀態的真實變化,並將最終導致整個模型計算結果的不正確。