地下水邊界條件

邊界條件是滲流區邊界所處的條件，用以表示水頭H（或滲流量q）在滲流區邊界上所應滿足的條件，也就是滲流區內水流與其周圍環境相互制約的關係。

基本介紹

• 中文名：地下水邊界條件
• 外文名：Groundwater boundaryconditions
• 位置：滲流區邊界
• 性質：地下水流與其環境相互制約的關係

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。