地下水系统的研究范畴

地下水系统的研究主要包括以下内容:地下水含水层系统;地下水流动系统;水动力系统的研究;水化学系统的研究;边界性质与相邻系统间关系的研究;反映地下水系统的水文地质图编图方法的研究(陈梦熊，马凤山，2002)。

一、地下水含水层系统

区域性地下水含水层系统，一般按照地下水盆地或流域来确定其范围。在此基础上，根据含水层系统的特征(含水岩系差异、空间结构、水力特征等)，又可划分为浅层含水层系统、中层含水层系统与深层含水层水系统。其中浅层水系统又可按单层结构、二元结构或多层结构，咸水层或淡水层，潜水或承压水，进行次一级的分类。如果从更完整的系统考虑，那么还应包括中、新生界以及在古生界、元古宇的诸含水岩组在内。对于每一地区地下水含水层系统的正确分级与分类，都必须首先全面掌握地下水的空间分布赋存、水文地质特征与演变规律。

二、地下水流动系统

地下水流系统包括输入系统、运移系统和输出系统。输入系统主要包括降水、外区流入或本区自产的地表水入渗等要素;输出系统主要包括泉、地表水、蒸发、开采等要素。运移系统和含水层系统密切相关，主要是介质场中地下水在势能驱动下的运移。

地下水流动系统根据地下水循环规模和特征可划分为区域地下水流系统、中间地下水流系统和局部水流系统，这是地下水系统分级的主要依据。

研究地下水系统的形成和演变发展过程，是建立区域性概念模型、数学模型的重要基础。

三、水动力系统

水动力系统是研究地下水系统的边界及其发展演变的重要依据，也是划分地下水系统与研究相邻系统之间关系的重要依据。根据地下水的贮存、流态、流量和结构，地下水系统可划分为静态系统(流出量=0)与动态系统(流出量>；0)两大类。水动力系统还可以划分为确定性系统与随机性系统，前者因果关系是基本了解的，而后者只有在确定其概率范围内确定其期望值。另外，根据能量的交换关系，水动力系统又可划分为封闭系统与开放系统。前者又可划分为绝对封闭(孤立)系统与相对封闭系统。绝对封闭系统与外界完全没有物质或能量的交换。开放系统与外界既有物质又有能量的交换。分析动力系统的性质及其分类，对了解地下水系统的演变规律十分重要。只有全面掌握系统内的水动力特征，才有可能合理选择水资源计算方法;根据不同情况，建立正确的数学模型。

四、水化学系统

每个地下水系统都具有各自的水化学特征与特定的演变规律，形成相应的水质系统。所以，水质系统也是确定地下水系统的界限与进行分类、划分亚系统的重要依据之一。地下水水化学在时间和空间上的不断变化，主要受含水层的物质成分、迁移作用和交叠作用3个要素的控制。所以，地下水自输入至输出的水质演变过程，主要反映在上述诸要素所形成的3个互相联系的亚系统上，即迁移系统、交叠系统与含水层岩性系统。水质系统的演变规律，可概括为以下程序:①输入;②通过系统的路径;③沿途遇到的各类物质成分;④水流滞留时间与流速的变化;⑤交叠作用的速率及临界值。对一个水质系统，只有认识迁移、交叠、物质成分三个系统的相互关系与演变过程，才有可能对水质特征作出完整的描述，并对水质的演变作出预测。

五、边界类型与相邻系统间的关系

地下水系统的边界，主要受地质构造特征、水文地质条件、气候特征、地貌特征、水文系统分布等因素的控制。边界类型可划分为相对稳定的和自由可变的两大类。由于边界具有可变性，因此相邻系统之间，可因互相干扰而使边界的范围或形状发生变异。输入系统、水动力系统以及水质系统的演变，往往是影响边界的主导因素，而人类活动往往是导致边界变化的主要原因。因而对地下水系统的研究，也要特别重视社会环境的影响:比如修建大型的水利设施对系统边界影响，以及地下水的不合理开采造成的水位持续下降、海水入侵、水质恶化以及地面沉降等对系统边界的干扰。建立区域性的随机性模型，必须综合考虑自然和社会环境影响因素。

六、反映四维特征的综合水文地质图

反映四维特征的综合水文地质图不仅要体现出地下水系统的基本结构及其时空分布，并且要反映相应的水文系统、含水层系统、水动力系统以及水质系统的主要特征与演变规律。因此，综合水文地质图的编图原则，应以渗流场、水化学场与水温度场为基础，反映出时空变化和地下水在流域内水动力、水化学和水文地温的结构，包括边界条件、相邻系统间的交接关系以及各种社会环境因素，作为建立水文地质模型的基础。这就需要在编图内容与编图方法上进行全面的革新，不少国家目前正在朝着这方向进行深入的探索。

综上所述，地下水系统研究的全过程基本可归纳为:①查明水文地质条件;②建立水文地质模型或概念模型(即地下水系统赋存的环境);③建立与地下水运动条件相适应的数学模型(运行参数研究和资源评价);④因地制宜地制定地下水资源最优开发利用方案，建立管理模型(陈梦熊，马凤山，2002)。