1、研究現(xiàn)狀

1.1國(guó)外研究現(xiàn)狀

總體來(lái)說(shuō)，國(guó)外的發(fā)展比較快速，也比較全面。具體體現(xiàn)在：

1)國(guó)外開(kāi)展了幾個(gè)大型的野外實(shí)驗(yàn)場(chǎng)研究，豐富了地下水溶質(zhì)運(yùn)移的理論和方法，并為發(fā)展和檢驗(yàn)溶質(zhì)運(yùn)移理論和相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型提供了大量的數(shù)據(jù);

2)將隨機(jī)理論運(yùn)用到非均勻介質(zhì)滲流和溶質(zhì)運(yùn)移的模擬中，對(duì)人們認(rèn)識(shí)非均勻介質(zhì)中的流體運(yùn)動(dòng)和溶質(zhì)運(yùn)移的有很大的幫助;

3)通過(guò)多孔介質(zhì)中水流運(yùn)動(dòng)、溶質(zhì)運(yùn)移和化學(xué)反應(yīng)，甚至生物過(guò)程的耦合建立模型來(lái)集成地研究這些過(guò)程也取得很多進(jìn)展;

4)計(jì)算方法也取得不少進(jìn)展;

5)但溶質(zhì)運(yùn)移模擬中數(shù)值彌散和振蕩問(wèn)題的解決以及地下水模擬逆問(wèn)題的求解進(jìn)展緩慢。

1.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國(guó)的地下水?dāng)?shù)值模擬開(kāi)展的比較晚，始于20世紀(jì)70年代，但到目前為止，國(guó)際上出現(xiàn)的各類模型在我國(guó)基本上都有了，能夠滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要。具體的模型類別：

各類常系數(shù)、變系數(shù)水流模型;

地下水污染模型;

海水入侵模型;

高濃度咸/鹵水入侵模型;

地下水中某些組分運(yùn)移行為的模型(如海水入侵條件下，交換陽(yáng)離子運(yùn)移行為模型);

大區(qū)域地面沉降模型(面積超過(guò)17000km2);

地下水中熱量運(yùn)移和含水層貯能模型;

地下水資源管理模型;

井渠合理布局模型;

各類壩體滲漏模型;

渠道滲漏模型;

地下水-地表水聯(lián)合評(píng)價(jià)調(diào)度模型等等。

運(yùn)移和化學(xué)反應(yīng)耦合模型以及其他一些耦合模型也有人著手考慮了。上述模型中有些水平比較高，和國(guó)際高水平模型基本上處于同一水平。

國(guó)外各類數(shù)值方法國(guó)內(nèi)均有應(yīng)用，少數(shù)數(shù)值方法還是將國(guó)外數(shù)學(xué)家的構(gòu)思加以完善后直接應(yīng)用于地下水模擬的或由中國(guó)學(xué)者直接構(gòu)思完成的，因而遠(yuǎn)早于國(guó)外水文地質(zhì)學(xué)者。隨機(jī)水文地質(zhì)的研究雖然起步較晚，但從無(wú)到有，成果比較突出，基本能跟上國(guó)外同類研究的步伐。但一般只是跟蹤性研究，僅在個(gè)別領(lǐng)域接近國(guó)際前沿。

2、存在問(wèn)題

1)基礎(chǔ)理論的實(shí)驗(yàn)研究和具體地質(zhì)條件的研究重視不夠，有過(guò)多依賴模擬技術(shù)的傾向;

2)雖然一些先進(jìn)軟件在中國(guó)應(yīng)用比較廣泛，但有些人盲目追求所用軟件的版本，過(guò)分追求模擬結(jié)果的可視化程度，而不重視對(duì)研究區(qū)具體水文地質(zhì)條件的認(rèn)識(shí)、概化，輕視概念模型的建立和數(shù)值模型的識(shí)別、檢驗(yàn)，更有甚者是不重視對(duì)水流方程、對(duì)流-彌散方程和邊界條件知識(shí)以及數(shù)值方法的學(xué)習(xí)、了解，以致出現(xiàn)重大項(xiàng)目雖采用的是先進(jìn)軟件，但報(bào)告中方程和邊界條件都寫(xiě)錯(cuò)了的情況，這樣評(píng)價(jià)出來(lái)的水資源量就失去了可信度;

3)理論成果少，原始創(chuàng)新更少，多數(shù)是跟蹤性的;

4)已建模型雖多，但真正采用的卻比較少，模擬結(jié)果與實(shí)際相差頗大，原因在于邊界條件的處理不符合實(shí)際。

3、優(yōu)先發(fā)展方向和展望

為了把我國(guó)地下水模擬事業(yè)推向一個(gè)新的、更高的高度，做出與中國(guó)作為世界大國(guó)相匹配的貢獻(xiàn)。作者著眼于我國(guó)地下水科學(xué)需要解決的核心科學(xué)問(wèn)題，結(jié)合考慮當(dāng)前國(guó)際前沿科學(xué)問(wèn)題，得出當(dāng)前水文地質(zhì)學(xué)需要解決的核心科學(xué)問(wèn)題主要有：

1)地下水環(huán)境的演化和發(fā)展趨勢(shì);

2)地下水循環(huán)和地下水資源的可持續(xù)利用;

3)人類活動(dòng)與地下水環(huán)境。

找到水文地質(zhì)學(xué)需要解決的核心科學(xué)問(wèn)題后，解決其中涉及的地下水模擬問(wèn)題就是我們需要優(yōu)先研究的領(lǐng)域。其次，需要關(guān)注的就是當(dāng)前國(guó)際前沿科學(xué)問(wèn)題。綜合上述情況，可以遴選出以下優(yōu)先研究的領(lǐng)域：

1)區(qū)域尺度不同地域單元地下水循環(huán)過(guò)程及其演化趨勢(shì)的數(shù)值模擬;

2)地下水污染的形成機(jī)理，各類污染物(包括微生物、無(wú)機(jī)、有機(jī))在地下水中的運(yùn)移行為的模擬;

3)水文地質(zhì)參數(shù)非平穩(wěn)場(chǎng)的時(shí)空變異性和尺度效應(yīng);

4) 含水層非均質(zhì)性對(duì)地下水流動(dòng)和污染物運(yùn)移的影響，隨機(jī)理論的研究和應(yīng)用;

5) 地下水開(kāi)發(fā)利用所引起的各類環(huán)境問(wèn)題(地面沉降、地裂縫、海水入侵等)的模擬和預(yù)測(cè);

6) 地下水可持續(xù)利用、科學(xué)管理與決策模型;

7) 隨著石油制品的滲漏，引起人們關(guān)注的非飽和帶多相流問(wèn)題和介質(zhì)非均質(zhì)性;

8) 地下水模擬中逆問(wèn)題的研究。