Системный подход в гидрогеологии

Основные этапы развития гидрогеологии

Разнообразные способы использования подземных вод известны еще в далекой древности. В античную эпоху делаются первые попытки объяснения природных гидрогеологических особенностей, выдвигаются гипотезы происхождения подземных вод и др.

Условно первым этапом развития гидрогеологии можно считать эпоху деятельности М.В. Ломоносова, которым дано научное объяснение многим природным явлениям, в том числе, связанным с деятельностью подземных вод. В 18 веке наблюдается бурное развитие горнорудной промышленности России. Водоснабжение горных заводов и борьба с подземными водами на шахтах и рудниках (водоотлив) двигали вперед гидрогеологическую мысль.

Второй этап связан с быстрым железнодорожным строительством и превращением России в начале 20 века в крупнейшую железнодорожную державу мира. Паровозная тяга требовала много воды, а значит и поисков месторождений подземных вод вдоль трасс железных дорог.

Третий этап относится к эпохе бурного гидротехнического строительства в годы советских пятилеток (30-е-60-е годы 20 века) во исполнение «Ленинского плана ГОЭЛРО». В этот период значительно продвигаются вопросы динамики подземных вод, разрабатывается теория фильтрации подземных вод в разных условиях возведения плотин и водохранилищ.

Четвертый (современный) этап начинается с середины 20 века и до настоящего времени. Он связан с огромным размахом нефтегазопоисковых и разведочных работ. Бурение глубоких (до 4 км и более) скважин позволило разработать новые теоретические подходы в гидрогеологии, в том числе доказать огромную роль подземных вод в образовании природных нефтяных углеводородов, в формировании, сохранении и разрушении залежей нефти и газа. На этом же этапе началось эффективное использование гидрогеологами химического и газового состава подземных вод для поисков месторождений полезных ископаемых практически всех видов.

Классификация моделей природных объектов.

Наиболее употребительной является классификация из 6-ти моделей объектов:

1) Концептуальная (понятийная) модель. В основе ее заложена информация о наиболее общих, принципиальных представлениях об объекте, то есть построение начальной гипотезы общего плана. Например, геосферы Земли, зональность подземной гидросферы. Концептуальный уровень знаний является изначальным, более общим, описательным. Модели более высоких порядков являются не только описательными, но и позволяют прогнозировать развитие объекта.

2) Диаграммы – различные схемы, таблицы, графики, которые широко применяются в гидрогеологии.

3) Модель типа процесс-отклик (результат). Это матрица, состоящая из процесса «Х» и его результата «У», например, при выщелачивании горных пород подземными водами, при смешении двух типов подземных вод различного состава.

х₁→y₁

х₂→y₂

х₃→y₃

х₄→y₄

↑ обратная связь.

4) Детерминированная модель. Это решение различных дифференциальных уравнений, например, при решении задач динамики подземных вод, при построении количественных критериев гидрогеологического прогноза нефтегазоносности и др.

5) Статистическая модель. Строится на основе статистических данных. Чем больше выборка, тем достовернее модель.

6) Стохастическая модель описывает процессы в величинах вероятностей различных событий или параметров. Применяется при изучении режима подземных вод и при выведении коррелятив смешения различных типов вод (уравнение Огильви и др.).

Системные принципы в гидрогеологии.

В гидрогеологии имеют место два методологических подхода: генетический и системный. В первом случае исследуются определенные процессы, на которые накладываются ограничения, но разрешается использовать любые параметры, т.е. на них ограничения не накладываются. Во втором случае - все наоборот. Но генетический подход не противостоит системному. Система предполагает обязательное взаимодействие, реализуемое через различные процессы. Например, равновесная система В.И. Вернадского.