地下水系统的结构特征

第八章地下水系统一、系统的概念1.系统，按著名科学家钱学森的说法是：相互作用和相互依赖的若干部分结合而成的具有特定功能的整体。

如，一个完整健康的人就是一个极其复杂的系统，它由管呼吸的部分（呼吸分系统）、管血液循环的部分（循环分系统），管消化、运动、思维的等各部分组成，各个部分相互作用相互依赖，少哪一部分都不行，都不是一个完整的人。

人是一个完整的大系统，某一部分则是一个子系统，如消化系统。

各个部分相互配合，才能学习、工作、生活、生存，才具有特定的功能，才是一个完整的人。

地下水主要是由含水介质和流动的水组合而成，各种各样的含水介质和大、小规模不同的水流，通过一定的结构组合在一起，具备着补给—径流——排泄功能。

所以地下水以及含水介质、隔水地层等也构成一个系统，称为地下水系统。

不同的系统具有不同的特征，具有相对的独立性。

不然就分不出这个系统那个系统了。

但这种相对独立并非绝缘，它必然与外界发生联系，要接受环境物质、能量、信息，我们把这个过程叫做“输入”。

输入的物质、能量、信息，通过系统内部的转换处理，再向环境物质、能量、信息。

环境对系统的作用，是通过输入来完成的，这种环境对系统的输入作用也称为“激励”。

系统受到激励以后，由于它本身特有的结构、功能，会通过系统内部的变换以输出的形式作用于环境，这种系统对环境的作用称为“响应”。

环境对系统的输入（激励），经过系统的变换而产生对环境的输出（响应）。

变换是系统特定功能的体现，是对输入（激励）的应对，输出（响应）是系统变换的结果。

系统对环境激励的应对变换情况，取决于系统的结构。

所谓系统的结构，是指系统内部各要素之间相互联系的方式和相互作用的方式。

系统的结构不同，对相同的输入（激励）会产生不同的输出（响应）效果。

例如，两个在相同环境里生活、工作的人，其衣、食、住、行等情况相同，但也会由于构成这两人的结构不同，而对环境所产生的输出（响应）也会不一样。

再如，相同的气候条件，相同的降雨条件，在不同的地下水系统，由于其岩性、结构、构造、地貌、分布范围以及包气带特征等要素的不同，所产生的泉水流量、地下水水位变化各不一样。

地下水的特征
地下水的特征水量稳定、水质好。

1、空间上的立体性地表上的江河水系基本上呈平面状态展布；而地下水流系统往往自地表面起可直指地下几百上千米深处，形成空间立体分布，并自上到下呈现多层次的结构，这是地下水流系统与地表水系的明显区别之一。

2、流线组合的复杂性和不稳定性地表上的江河水系，一般均由一条主流和若干等级的支流组合而成有规律的河网系统。

而地下水流系统则是由众多的流线组合而成的复杂的动态系统，在系统内部不仅难以区别主流和支流，而且具有多变性和不稳定性。

这种不稳定性，可以表现为受气候和补给条件的影响呈现周期性变化；亦可因为开采和人为排泄，促使地下水流系统发生剧烈变化，甚至在不同水流系统之间造成地下水劫夺现象。

3、流动方向上的下降与上升的并存性在重力作用下，地表江河水流总是自高处流向低处；然而地下水流方向在补给区表现为下降，但在排泄区则往往表现为上升，有的甚至形成喷泉。

除上述特点外，地下水流系统涉及的区域范围一般比较小，不可能象地表江河那样组合成面积广达几十万乃至上百万平方公里的大
流域系统。

根据托思的研究，在一块面积不大的地区，由于受局部复合地形的控制，可形成多级地下水流系统，不同等级的水流系统，它们的补给区和排泄区在地面上交替分布。

8.1 系统概述一、系统概念的提出贝塔朗菲（1901～1972），美籍奥地利生物学家，一般系统论和理论生物学创始人，50年代提出抗体系统论以及生物学和物理学中的系统论，并倡导系统、整体和计算机数学建模方法和把生物看作开放系统研究的概念，奠基了生态系统、器官系统等层次的系统生物学研究。

系统论系统概念系统思想与方法系统思想与方法的核心是：把研究的对象看成一个有机整体（系统），并从整体的角度去考察、分析与处理事物。

二、系统相关概念（钱学森，1978年）系统结构：系统内部各要素相互联系和作用的方式便是系统的结构。

系统方法认为：不应当将系统理解为各组成部分（要素）的简单集合，而应将其理解为诸要素以一定规则组织起来并共同行动的整体。

系统：由相互作用和相互依赖（联系）的若干组成部分结合而成的具有特定功能的（有机）整体。

系统的概念所涉及的范围广泛1+1=21+1＞21+1＜2三、系统与环境一个系统不仅内部各个要素间存在相互作用，而且整个系统与外部环境之间还存在相互作用，即系统接受环境的物质、能量、信息的输入，然后经过系统变换，再向环境输出物质、能量和信息。

即系统与环境间存在物质、能量、信息的交换。

环境对系统的作用称之为激励；系统在接受激励后对环境的反作用称之为响应；环境的输入（激励）经过系统的变换而产生对环境的输出（响应），这种变换取决于系统的结构：S=f（I，O）（INPUT，OUTPUT）在此提供了一种研究系统内部结构的方法，即通过输入、输出研究系统内部结构例如，在同等降水条件下，不同的地下水系统，由于其岩层、构造、地貌乃至分布范围大小不同，泉流量的变化各不相同。

系统分析的意义：一方面，分析系统输入与输出（激励与响应）的对应关系有助于了解系统结构；另一方面，对系统结构的了解有助于我们预测“激励——响应”关系。

再如，在不同的地下水系统中，以同种方式开采同样数量的地下水，地下水位的降低也有很大差别。

HS W ∆⋅⋅=μ四、系统分类1）按照自然属性：自然系统和人工系统2）按照物质属性：实体系统和概念系统3）按照运动属性：静态系统和动态系统4）按照系统与环境的关系：开放系统和封闭系统5）按照反馈的属性系统的输出反过来影响系统的输入时，称该系统具有“反馈”。

我国玄武岩地下水的基本特征
我国玄武岩地下水的基本特征：我国玄武岩的空隙网络系统，基本水文地质特征，玄武岩地下水的富集规律、补径排条件。

玄武岩是一种地表常见的细粒致密的深灰、深黑色火山岩，一般由基性岩浆喷出地表后冷却形成，化学成分以SiO2、Al2O3、CaO为主，矿物组成以斜长石和辉石为主。

在地壳分布极为广泛，地球上绝大多数的火山岩是玄武岩，几乎所有的大洋洋壳都被玄武岩覆盖，在陆地玄武岩多呈巨厚层的岩流和岩被，面积可达几十万甚至上百万平方公里，例如峨眉山玄武岩。

除此之外，玄武岩也广泛地分布于金星、火星、月球等已知的太阳系行星及其主要卫星的表面。

在地球上，玄武岩资源丰富，具有独特的天然属性及优异性能，是人类赖以生存和发展的基础物质资源。