水文地质填图方法分析

水文地质填图方法分析［俄罗斯］L.P. Novoselova本文分析了目前针对不同水文地质过程和现象进行制图的方法，并就如何编制不同比例尺的地下水水文地质图进行了讨论。

目前，制图学是一门利用曲线或符号模型来研究自然现象和人类活动之间的分布、组合以及相互关系的一门学科。

利用从其它图件获得的信息编制的新图件，可以被数学模型所用，可以用来描述自然现象的空间联系和动态变化，并且有助于对某些地理要素作进一步的分析。

这些图件可以作为地理研究的原始资料，对于描述自然和社会之间的相互联系以及动态变化具有十分重要的意义。

此外，制图学还是一种传达、存贮和转化不同信息的方法。

制图方法的基础是描述环境要素和经济活动等方面的可利用的制图资料，图件的内容是研究不同自然过程和人类活动之间的联系。

制图方法涉及到一系列的科学和技术方法，例如描述性分析、图形分析工具、数学和统计计算、自动控制和GIS分析等。

制图方法有实践和理论两大分支。

实践制图为理论分析和科学研究提供了全面的资料，理论研究的成果则可以在实践中得到检验，并可以提高实践活动的效率。

制图是一种评价和研究自然资源，产品开发，人口变化，技术、经济和社会发展的手段。

在这种背景下，制图学产生了分化，而专题地图成为其中最主要的一种。

最近30年来，专题地图发展非常迅速，制图技术得以提高和广泛地应用。

因此带来了针对不同尺度的一系列的基础制图工作，特别是编制了一些复杂的、为特定目的服务的地图集、地图系列和活页地图。

其中一些是已构成国际合作框架结构的图件，如世界自然地理图集、世界地势图、中欧和东欧地下水文图、世界水文地质图和地下水流量图。

借助于航空和地面手段的发展，可以获得编制专题地图所需的各种资料，利用应用数学和计算自动化系统，对这些资料进行处理。

这些方法和系统扩大了专题地图的应用范围，增加了对专题地图的需求量。

因此，许多地图作为信息交流、调查研究、认知、学习、分析和预测的工具，它们的这些功能在当今发挥着极其重要的作用。

水资源图是一种重要的专题图，在编制水资源图时需要考虑所有水资源参数，以及这些参数与其它自然现象和经济活动的相互关系。

水资源图可分为以下几类：水平衡分布图、地下水资源图、地表水资源图和水资源管理图。

水资源图具有科学参考作用，在解决不同的理论和实际问题时，可以据此进行调查研究、设计和规划。

水资源的一个重要特征就是在自然因素和人类活动影响下随时间变化，因此，需要准确地标明编制水资源图的日期。

在俄罗斯，耗水量和污水排放量增加，缺水，水资源、人口和工业分布不平衡，所有这些因素都增加了水资源预测的难度，因而，编制水资源图就显得极为重要。

在分析和总结编制水资源图的经验时，我们认为水资源图的内容应建立在详细而准确的制图资料基础之上，从而可以对水资源图进行分析和综合。

在实际工作中，分析图非常重要，但这一图件只能表现某一研究现象的一个方面。

综合图是对多个单独分析特征的概括和总结。

每一幅新图都应当以最新最准确的资料为基础。

地下水流量图是一种专用的水文地质专题图，包含地下水一种或几种定量特征的分布以及地下水形成的地质和水文地质条件的信息。

在制图学中，地图可以根据它们的内容、功能、地图的综合程度、制图方法、覆盖面积等进行分类。

在地图的一般分类中，水文地质图根据其内容属于描述特定自然现象的一类地图。

水文地质图可分为两种类型：通用图和专用图，在自然科学和经济学的不同研究工作中，经常会用到专用图。

水文地质图的编制对象是地下水－岩系统，它表现为受外部因素（陆地水水圈、大气圈、生物圈和人类圈）影响的主要组分之间复杂的相互作用。

地下水水圈是“多层的”，其中的一个主要组成部分（地质结构）是相对稳定的，而另一个（水）则是在一定的空间和时间内运动和变化的。

通用水文地质图应当非常详细（或以给定的比例）反映出给定范围内的主要水文地质条件，因此，在制图时要加入包含岩石和地下水（包括二者许多内部和外部联系）的自然系统的信息。

在编制水文地质图时，制图者一般不仅要在地图上反映出真实的地表信息，而且要描述水文地质剖面的多层结构信息。

这样，完成的地图会非常复杂，并不是将单个地图进行简单的叠加。

由于地下水系统的复杂性和动态性，需要编制多幅表征地下水定量和定性特征的图件，其中包括一般的描述图和评价图、具体的描述图和评价图，分区图，以及一系列不同比例尺的图件。

水文地质图的内容、功能、比例尺和范围不同，也意味着制图方法有所差异。

制图的一般程序是在原始图中加入详细的图例说明。

一个科学的图例说明，应当根据地图中描述对象的类型与变化反映出其不同的类别。

为了编制综合地图，要结合使用不同的制图手段：定性的底图（颜色和阴影）、统计图、面积、移动线、等高线、单个符号、用来标记的数字和字母等。

根据主要的水文地质学理论分支，编制了专用的水文地质图，其中包括水文地质图和水文地球化学特征图、地下水天然资源或径流图、地下水安全开采量图、地下水动态图等。

根据应用目的（供水、采矿等）又可以对专用水文地质图进行分类。

对于小比例尺的地下水径流图，很难确定含水层。

因此，在研究地下水时，需要考虑地下水与地表水之间的相互作用。

在定量评价地下水径流，以及进行大范围的区域评价和制图时，发展综合的水文和水文地质方法至关重要。

完成的一系列1/500万比例尺的图件，反映了前苏联的地下淡水天然资源的分布情况，这些图件分别是：苏联地下水径流图（水交替作用强烈区），苏联地下水径流图（以河流总径流量和地下水径流系数表示），苏联咸淡地下水安全开采量模数图（水资源评价中的平衡项）等。

以上图件反映了地下水径流的定量特征（年平均径流模数、地下水径流系数和向河流中的排泄量）以及水文地质条件的信息。

随后几年里，在不同的自流泉盆地编制了更全面的地下水径流图和地下水天然资源图（莫斯科、Terskokumskii等盆地）。

苏联1/250万比例尺的地下水径流图有着特殊的意义。

以确实的数据为基础编制的该图件在全世界居于领先地位，这标志着苏联水文地质学和专题地图编制的巨大成就。

该图有助于研究整体水资源预测中控制分配比例的地下水的定量和定性特征，地下水天然资源的分配，地下水与地表水之间的相互关系等，此外，它在地下水形成的区域规律性，地下水的动态、平衡和化学组成方面的研究中也有着广泛的应用。

对地下水径流的研究和定量评价需要结合若干科学领域的知识，这也是水文学、水文地质学、地球物理学和地球化学十分关心的问题。

由这一制图过程发展出来的评价定量和定性特征的独创方法得到了国际社会的认可。

前苏联的地下水径流图已经成为地下水制图工作进一步发展的基础，例如，在编制1/150万的中欧和东欧地下水径流图时，用到了其中的评价原则和制图方法。

这一径流图的完成，使得评价大区域内的地下水径流特征，描述地下水径流的时空变化成为可能。

以上图件，尽管内容有所不同，但是由于给出了复杂的地下水综合特征，都具有非常重要的意义。

这些图件具有以下特征：主要含水层的空间分布和复杂性，地下水长期排泄量的平均值，地下水径流系数（地下水和降水的比值），地下水向河流的排泄量（反映了地下水在整个河流径流中所占的比例）。

一些图件以毫米为单位表示地下水径流量对地下水补给的贡献。

另外，这些图件也描述了控制地下水径流量的天然条件和因素。

在复杂地图中有一种图件是附有溶解固体的地下水专用图。

在前苏联，天然地下淡水和地表水资源分布极其不均，许多地区遭受缺水的困扰，克服缺水的一个措施就是利用溶解固体较高的地下水（采用人工淡化处理等）。

在研究过程中，编制了一系列图件，从小比例尺图到大比例尺图，从全国图到地区图，从综合图到专题图。

下面将对其中三幅1/750万比例尺的图件进行讨论。

第一幅图显示了地下微咸和咸水区上部和下部含水层的地质年龄和主要组成；第二幅图显示了地下微咸和咸水的分布范围和深度；第三幅图显示了地下微咸和咸水区的厚度（以米表示）、总溶解固体的变化特征（按给定分类划分）和剖面中的化学组成（以阳离子表示）。

这些图件表现了地下微咸和咸水区的三维特征。

根据制图对象的特征，采用不同的制图方法或将这些方法联合使用编制以上图件。

采用的主要方法是定性法，如采用色带和底色等表示不同地区的定性特征，该方法与符号表示法（用线和面来表示）类似。

针对矿化度高的地下水可以单独绘图，这种图以三幅1/1000万比例尺的图件作为补充，分别是：水文地质分区图（根据溶解性固体含量高的地下水的形成条件分区）、地下水储存量图和分区图（根据溶解性固体含量高的地下水的利用情况分区）。

此外，还有长期利用地下微咸和咸水的地区图。

地下水研究中的另一个重要问题是研究地下水在陆地与海洋间的交换。

通过研究地下水向海洋的排泄，我们可以了解到地球上水循环过程中地下水形成的主要规律。

定量分析沿海地区地下水的形成与流动条件是进行地下水径流入海的区域评价的基础。

水文地质学家喜欢利用水力学方法计算地下水对海洋和湖泊的排泄量，这样可以评价地下水对水盐平衡作用的贡献。

结合其它水文地质方法，可以更精确地评价地下水从陆地排泄到大洋的水量。

水文地质学的方法使得评价地下水从大陆沿海地区的单个排泄区流入到海洋的水量成为可能。

在这些计算过程中，根据普通的世界地图（比例尺1/250万）确定排泄区。

对地下水排泄到海洋的水量的全面研究和评价表明编制沿海地区地下水形成和排泄特征图件的必要性。

这些计算和研究成为编制地下水径流入海图件的基础。

这些图件主要是根据常规的制图方法编制，代表了地下水和溶解性固体排泄到海洋中总量的绝对值（单位分别是立方千米/年和百万吨/年），径流模数（排泄率）（单位是升/秒·平方公里和吨/年·平方公里），用来计算地下水流入世界大洋的综合沿海地区水文地质和地理区域，流入到大洋的水和溶解性固体的纬度上的分布情况。

以上图件可以表示世界水资源预测的特征（地下水排泄到海洋中）。

选择特定的计算区来确定地下水流入到大洋中的总量。

地下水直接排泄进入海洋的机率是排泄区内1平方公里或者1千米海岸线的范围。

排泄区具体的和总的矿化度是通过每一个计算区估算得到的，总矿化度的高低直接和地下水中溶解性化学物质总量相关。

根据计算结果编制地下水的海洋排泄图（1/6000万）。

图件按纬度分区，清楚地表示了地下水排泄入海的分布情况。

很难在整个区域内区分出单个含水层，因此水文地质学家认为，确定主要的含水层是很有必要的。

含水介质具有特定的岩性和水力特征，在不同的水文地质图中，应用这一方法可以将复杂的地层简化，进而研究含水层的起源和含水层水力特征的空间分布。

例如，在编制1/1000万比例尺的世界水文地质图时，可以确定含水介质。

然而，在进行详细研究时，考虑到当地的自然条件和研究目的，需要对这些介质作进一步分析。

以上的世界图是特殊的专题图，说明地下水径流定量特征的空间分布，如地下水径流模数和地下水流动系数。