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摘 要：地下水是水资源的主要组成部分，也是应用最广泛水系，在工农业生产和居民生活中发挥了非常重要的作用。地下水质动态预测，是进行水资源管理的主要依据。本文结合某省某地区地下水实际情况，在分析地下水动态预测程序的基础上，阐述了地下水动态预测的方法，希望对相关单位有一定帮助。
关键词：地下水；预防预测；方法；水资源管理
一、地下水动态预测程序
要想开展地下水动态预测，就必须积累一定量的地下水动态观测资料，并按照如图1所示的程序开展预测工作。
图1 地下水动态预测程序
从图1中可以看出，地下水动态预测程序共分四个步骤，第一步，充分了解某市近10年以上的水文地质情况，地下水的分布和储量与水文地质结构具有密不可分的特性；第二步，动态预测都必须建立一个相对合适的数学模型；第三步，明确计算方法，通过科学合理的计算方法，模型预测的结果进行动计算分析；第四，结合实际情况，验证计算结果的正确性【2】。如果发现计算结果超出了规定误差范围，就必须对模型参数进行适当修改，并重新计算，重复上述步骤，直到计算误差在允许范围中。地下水动态预测应当是一项需要长期进行的工作，根据观测资料的累积，地区水文地质条件的变化，及时调整计算参数和数学模型，才能从根本上提高地下水动态预测准确性。
二、地下水水位动态特征
（一）年内变化曲线
地下水动态预测的种类繁多，本文根据某市具体情况，选择了比较具有代表性预测类型：
第一类，降水入渗蒸发型。其地下水动态特征主要表现为：地下水位随着气候气象的变化，发生周期性变化，具体表现为一峰一谷循环往复，在多雨的7月～9月，其水位呈明显上升趋势，在11月～3月水位降到最低。从某市2006年～2016年水位变化数值可以看出，地下水位随着降雨量的变化而发生变化，而且地下水水位的变化规律和降雨量一致，季节性变化的波动比较大【3】。
第二类，径流型。其主要特征为地下水位变化幅度相对比较小，而且相对比较平缓，降雨量的多少，并不会对造成太大影响。丰水期和枯水期的水位差值平均在0～1m，基本不受降水量的影响。
第三类，降水入渗开采型。6月～7月降雨量比较大时，地下水水位下降，其主要原因在6月～7月需要开采地下水灌溉农田，降雨量的补给小于农田灌溉的开采量，从而降低了地下水位。在8月份，此市的降水量达到最大，并且超出开采量，地下水位马上增加，9月以后，降水量和开采量均减小，地下水位随之下降，从中可以清楚看出地下水位随降水量和开采量的变化而变化【4】。
（二）年际变化特征
通过分析某市近10年的水位动态曲线图可以得出以下结论，地下水位变化基本相同，地下水位最低值一般出现在夏季 7～9 月，这是因为虽然夏季降雨量较多，补给来源相对充沛，但同时期夏季灌溉与夏季生活用水较多，地下水位在该时期出于较低值；地下水位最高值一般出现在冬季 11～2 月（次年），夏季的降雨对地下水的延迟补给效应显现，冬灌对地下水的渗漏补给，冬季生活用水较少是地下水位缓慢上升的原因。原部分监测井年内地下水变化幅度接近 10m，而渭河阶地区年那地下水位变化幅度一般不超过 2m。
三、地下水动态预测方法分析
（一）地下水动态数学模型的建立
1.确定性模型的建立
确定性模型以地下水的运动物理特性为主要依据，按照水源要素之间的确定性关系，导出地下水运动的微分方程，根据观测井数量不同，确定性模型可以分为单井模型和区域模型两大类，单井模型主要应用单个水井中。而区域模型则主要应用在大面积地下水动态预测当中。
2.随机模型
地下水动态预测是一项复杂、时间长、动态变化的过程，在具体预测过程，很容易受到在其他外界因素的影响。此时确定性模型就难以满足地下水动态预测的具体需求。就必须建立结构全新分析计算模型，相比于确定性模型而言，随机性模型具有很强优越性和有效性，而且预测的结果更加真实有效。
（二）两种模型的求解方法
1.确定性模型的求解方法
确定性模型的求解方法主要有三种，第一种，解析法。可以获得相关方程的精确解。通常情况下，对水文地质条件相对比较的观测井，就可以采用此种求解方法。具有计算精确、方便的特点。但是其计算公式是对地下水含水层及其边界条件简化后推导出来的，因此，具有很强的局限性；第二种，数值法。在地下水动态预测过程中，难免会遇到非均质含水层等相对复杂的地质条件，此时应用解析法就很难计算出相应的答案，但数值法能有效的解决此类问题，因为数值法解得的答案都是某一个区域中相对离散的近似值，也就是说离散区域选择的合理，其解出的答案也能充分满足地下水动态预测的具体需求。第三种，物理模拟法：这种方法是利用地下水运动与其他物理现象的近似性，将求解地下水运动方程的数學过程转换成应用物理模型测定某些物理量的过程。
2.随机性模型的求解方法
随机性模型的求解方法有二种，一种是回归分析法，根据地下水动态预测影响因子的数目，和相互之间的关系，即可确定相应的答案。回归方程有很多中，地下水动态预测中应用最广泛的是多元回归分析法，只要通过现有观测资料的分析和计算，并对相关因子进行科学合理的分析，就可以确定地下水的实际情况，但是此方法并不适用于长期计算，因此具有很强的局限性。
四、结束语
综上所述，地下水动态预测作为水文地质管理主要工作内容，其预测的准确性和精确度直接决定了水位地质管理效率。本文结合实际案例，深入分析了地下水动态预测程序、地下水水位动态特征和选择合适的数学模型和分析方法，进行地下水动态分析预测，希望地下水动态预测精度能达到理想的效果，为地下水资源的合理开发和可持续利用提供科学的决策管理依据。
参考文献
[1]李文超.时间序列分析在地下水动态预测中的应用[J].安徽农业科学，2015，32：132-135.
[2]刘瑞全，郭凤丽.科左中旗地下水动态分析与预测[J].内蒙古水利，2016，03：21-22.
[3]孙颖，梁秀娟，肖长来，王跃航，娄洋.辽源市地下水水位动态特征分析及预测研究[J].节水灌溉，2016，10：64-67.
[4]付华，訾海，孟祥云，孙璐.一种EKF-WLS-SVR与混沌时间序列分析的瓦斯动态预测新方法[J].传感技术学报，2015，01：126-131.
[5]杨佳，钱会.时间序列分析在地下水位动态预测中的应用[J].水资源与水工程学报，2015，01：58-62.
（作者单位：山东省地矿工程勘察院）
关键词：地下水；预防预测；方法；水资源管理
一、地下水动态预测程序
要想开展地下水动态预测，就必须积累一定量的地下水动态观测资料，并按照如图1所示的程序开展预测工作。
图1 地下水动态预测程序
从图1中可以看出，地下水动态预测程序共分四个步骤，第一步，充分了解某市近10年以上的水文地质情况，地下水的分布和储量与水文地质结构具有密不可分的特性；第二步，动态预测都必须建立一个相对合适的数学模型；第三步，明确计算方法，通过科学合理的计算方法，模型预测的结果进行动计算分析；第四，结合实际情况，验证计算结果的正确性【2】。如果发现计算结果超出了规定误差范围，就必须对模型参数进行适当修改，并重新计算，重复上述步骤，直到计算误差在允许范围中。地下水动态预测应当是一项需要长期进行的工作，根据观测资料的累积，地区水文地质条件的变化，及时调整计算参数和数学模型，才能从根本上提高地下水动态预测准确性。
二、地下水水位动态特征
（一）年内变化曲线
地下水动态预测的种类繁多，本文根据某市具体情况，选择了比较具有代表性预测类型：
第一类，降水入渗蒸发型。其地下水动态特征主要表现为：地下水位随着气候气象的变化，发生周期性变化，具体表现为一峰一谷循环往复，在多雨的7月～9月，其水位呈明显上升趋势，在11月～3月水位降到最低。从某市2006年～2016年水位变化数值可以看出，地下水位随着降雨量的变化而发生变化，而且地下水水位的变化规律和降雨量一致，季节性变化的波动比较大【3】。
第二类，径流型。其主要特征为地下水位变化幅度相对比较小，而且相对比较平缓，降雨量的多少，并不会对造成太大影响。丰水期和枯水期的水位差值平均在0～1m，基本不受降水量的影响。
第三类，降水入渗开采型。6月～7月降雨量比较大时，地下水水位下降，其主要原因在6月～7月需要开采地下水灌溉农田，降雨量的补给小于农田灌溉的开采量，从而降低了地下水位。在8月份，此市的降水量达到最大，并且超出开采量，地下水位马上增加，9月以后，降水量和开采量均减小，地下水位随之下降，从中可以清楚看出地下水位随降水量和开采量的变化而变化【4】。
（二）年际变化特征
通过分析某市近10年的水位动态曲线图可以得出以下结论，地下水位变化基本相同，地下水位最低值一般出现在夏季 7～9 月，这是因为虽然夏季降雨量较多，补给来源相对充沛，但同时期夏季灌溉与夏季生活用水较多，地下水位在该时期出于较低值；地下水位最高值一般出现在冬季 11～2 月（次年），夏季的降雨对地下水的延迟补给效应显现，冬灌对地下水的渗漏补给，冬季生活用水较少是地下水位缓慢上升的原因。原部分监测井年内地下水变化幅度接近 10m，而渭河阶地区年那地下水位变化幅度一般不超过 2m。
三、地下水动态预测方法分析
（一）地下水动态数学模型的建立
1.确定性模型的建立
确定性模型以地下水的运动物理特性为主要依据，按照水源要素之间的确定性关系，导出地下水运动的微分方程，根据观测井数量不同，确定性模型可以分为单井模型和区域模型两大类，单井模型主要应用单个水井中。而区域模型则主要应用在大面积地下水动态预测当中。
2.随机模型
地下水动态预测是一项复杂、时间长、动态变化的过程，在具体预测过程，很容易受到在其他外界因素的影响。此时确定性模型就难以满足地下水动态预测的具体需求。就必须建立结构全新分析计算模型，相比于确定性模型而言，随机性模型具有很强优越性和有效性，而且预测的结果更加真实有效。
（二）两种模型的求解方法
1.确定性模型的求解方法
确定性模型的求解方法主要有三种，第一种，解析法。可以获得相关方程的精确解。通常情况下，对水文地质条件相对比较的观测井，就可以采用此种求解方法。具有计算精确、方便的特点。但是其计算公式是对地下水含水层及其边界条件简化后推导出来的，因此，具有很强的局限性；第二种，数值法。在地下水动态预测过程中，难免会遇到非均质含水层等相对复杂的地质条件，此时应用解析法就很难计算出相应的答案，但数值法能有效的解决此类问题，因为数值法解得的答案都是某一个区域中相对离散的近似值，也就是说离散区域选择的合理，其解出的答案也能充分满足地下水动态预测的具体需求。第三种，物理模拟法：这种方法是利用地下水运动与其他物理现象的近似性，将求解地下水运动方程的数學过程转换成应用物理模型测定某些物理量的过程。
2.随机性模型的求解方法
随机性模型的求解方法有二种，一种是回归分析法，根据地下水动态预测影响因子的数目，和相互之间的关系，即可确定相应的答案。回归方程有很多中，地下水动态预测中应用最广泛的是多元回归分析法，只要通过现有观测资料的分析和计算，并对相关因子进行科学合理的分析，就可以确定地下水的实际情况，但是此方法并不适用于长期计算，因此具有很强的局限性。
四、结束语
综上所述，地下水动态预测作为水文地质管理主要工作内容，其预测的准确性和精确度直接决定了水位地质管理效率。本文结合实际案例，深入分析了地下水动态预测程序、地下水水位动态特征和选择合适的数学模型和分析方法，进行地下水动态分析预测，希望地下水动态预测精度能达到理想的效果，为地下水资源的合理开发和可持续利用提供科学的决策管理依据。
参考文献
[1]李文超.时间序列分析在地下水动态预测中的应用[J].安徽农业科学，2015，32：132-135.
[2]刘瑞全，郭凤丽.科左中旗地下水动态分析与预测[J].内蒙古水利，2016，03：21-22.
[3]孙颖，梁秀娟，肖长来，王跃航，娄洋.辽源市地下水水位动态特征分析及预测研究[J].节水灌溉，2016，10：64-67.
[4]付华，訾海，孟祥云，孙璐.一种EKF-WLS-SVR与混沌时间序列分析的瓦斯动态预测新方法[J].传感技术学报，2015，01：126-131.
[5]杨佳，钱会.时间序列分析在地下水位动态预测中的应用[J].水资源与水工程学报，2015，01：58-62.
（作者单位：山东省地矿工程勘察院）