title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Классификация моделей природных гидрогеологических объектов

Классификация моделей природных гидрогеологических объектов

Вот, например, как выглядит типизация по У. Крамбейну.
1. Концептуальная (понятийная) модель. Это — логическая схема обычно на качественном, иногда на количественном уровне, которая отражает наши принципиальные представления об объекте. Иллюстрацией может служить структурная схема Земли, основанная на понятиях об ее сферических оболочках (геосферах). К типу концептуальных моделей может быть отнесена, например, также идея формирования химического состава вод Мирового океана в результате дегазации мантии. Иными словами, речь идет о построении начальной гипотезы очень общего плана. Оформление же ее может быть весьма разнообразным.
Следующие типы моделей, которые мы назовем, в зависимости от детальности разработки могут отражать как концептуальный уровень познания, так и уровень более высокий, позволяющий не только описать объект в тех или иных параметрах, но и прогнозировать его развитие, и в конечном счете управлять им.
2. Диаграммы. Этот тип моделей представлен схемами, таблицами, графиками. В геологии к нему относятся карты, разнообразные разрезы, геохронологические таблицы в масштабах международной, региональной и местной стратиграфических шкал и др.
3. Модель типа процесс-отклик (результат). Элементы процесса X и его результата Y обычно даются в виде матриц

Например, процесс метаморфизма горных пород можно изобразить через параметры X1 — давление, Х2 — температура, X3 — растворы, Х4 — минералогический состав исходных пород (скажем, известняков, глин и т. п.), X5 — структура этих пород, X6 — их текстура и др. Результаты метаморфизма могут быть выражены через новый минералогический состав — Y1, новую структуру — Y2, текстуру — Y3, плотность — Y4 и т. д. Обратная связь при метаморфизме часто возникает за счет явления дегидратации минералов.
Например, амфиболы, при недостатке воды и при определенных давлении и температуре распадаются на эклогитовые минералы и воду. Появление воды останавливает дальнейшее разрушение амфиболов, прекращая таким образом процесс метаморфизма в первоначальном его виде.
4. Детерминированная модель. Модели такого типа строятся в тех случаях, когда, по мнению исследователя, объект может быть описан в дифференциальных уравнениях, решение которых по одному или нескольким аргументам позволяет точно предсказывать значение функции. В геологии такие возможности появляются довольно редко, при решении же гидрогеологических задач определенного класса (например, при изучении движения подземных вод) детерминированные модели часто являются основными. Вообще говоря, эти модели описывают процессы с абсолютной памятью.
5. Статистическая модель. Описывает процессы без памяти. Модели данного типа основаны на законах статистики и построение их возможно при достаточно большом числе наблюдений. Примером может служить любое уравнение регрессии.
6. Стохастическая модель. Как правило, описывает процессы с частичной памятью в величинах вероятностей различных событий или параметров. Примером может служить матрица вероятностей перехода при смене литологических разностей во флишевых сериях

где А — песчаник, В — сланец, С — глина, цифры — значения вероятностей перехода: слоя песчаника в песчаник (0,79—вероятность сохранения слоя), песчаника в сланец (0,14), песчаника в глину (0,7) и т. д.
Такого типа модели, основанные на цепях Маркова, в последнее время нашли применение и в гидрогеологии при изучении режима подземных вод.
Говоря о моделях детерминированных, статистических и стохастических, мы должны помнить об условности такого разделения и ясно понимать, что реальный мир развивается на основе причинно-вероятностных связей самого различного уровня сложности. Есть общая тенденция, определяемая эволюционными законами, и различные ее конкретные реализации с определенными вероятностями.
Классификацию моделей У. Крамбейна, на наш взгляд, можно дополнить.
7. Алгоритмическая модель. Имеется в виду любое описание объекта, отличающееся от ранее перечисленных, в частности различные комбинации из них.
Рассмотренные типы моделей могут быть объединены под названием символические, как это сделано у Дж. Харбуха и Г. Бонем-Картера, которые выделяют еще и класс физических моделей. С ними достаточно подробно студенты знакомятся в специальных курсах гидрогеологии.
Понятие моделей как формы познания действительности определяет порядок любых наших исследований, в том числе и исследований гидрогеологических объектов. Вот как при этом выглядит схема последовательности этапов гидрогеологических работ.
1. Постановка задач. С этого акта начинается всякая работа как инженерного, так и научного уровня. Нельзя заниматься просто исследованием, не имея никаких теоретических предпосылок и определенной цели.
2. Принятие или построение концептуальной модели. Здесь несколько слов следует сказать об отличии инженерных исследований от научных. Когда для решения поставленной задачи уже существует теоретическая схема (или несколько схем), то следует говорить о работе инженерного уровня. Натура исследуется в параметрах готовой модели, схематизируется для нее, описывается в рамках ее ограничений и допущений. Если готовых схем нет и приходится их создавать, речь идет об исследованиях научных. Работу полезно проводить одновременно по нескольким моделям.
3. Выбор параметров (аргументов и функций). В общем случае ими могут быть не только понятия, выражаемые числом, но и чисто качественные определения. В геологии — это названия пород, структур, иногда процессов и т. п.
4. Полевые работы. Следует подчеркнуть, что полевые работы являются лишь четвертым этапом гидрогеологических исследований, а не первым, как полагают и, к сожалению, делают некоторые специалисты. Нельзя наблюдать только то, что попадается на глаза, измерять только то, что удается, и набирать полевых материалов по принципу «лишь бы побольше». Главный принцип должен быть другим — для чего, с какой целью, как этот материал будет обработан и что он предположительно даст.
5. Выбор наиболее важных параметров и выбор модели: перевод ее в ранг прогностической или контролирующей (позволяющей управлять объектом).
6. Применение модели для решения задачи.
7. Принятие, отклонение или изменение модели. В зависимости от принятого решения работа либо заканчивается, либо производится снова с того или иного этапа.
Проиллюстрируем эту схему на примере одного, может быть, самого типового вида гидрогеологических работ — гидрогеологического картирования.
1. Задача: описать гидрогеологическое строение N-го участка в m-масштабе.
Как видим, задача может не ставить каких-то специальных целей, скажем, прогностических (поиска, разведки подземных вод) или целей управления (например, уменьшения водопритоков в горные выработки). Результат работ должен быть представлен описанием. Решение предполагает построение гидрогеологической карты в масштабе m, гидрогеологических разрезов к ней и составление пояснительной записки.
2. Концептуальная модель: гидрогеологическая карта участка более мелкого масштаба, чем та, которую предстоит составить. Составляется схема гидрогеологического районирования, выделяют основные водоносные и водоупорные комплексы, подбирают общую модель формирования подземных вод участка, отвечающую современным теоретическим представлениям. Этим самым будет составлена гидрогеологическая концептуальная схема (макет) даже на основе только геологических карт или самых общих представлений о геологическом строении региона.
3. Выбор параметров: разработка условных обозначений к карте и разрезам.
4. Полевые работы: маршрутные исследования разных видов, обеспечивающие выполнение работ в заданном масштабе (кондиционность карты).
5. Выбор наиболее важных параметров и уточнение модели совершенствование условных обозначений, построение карты и разрезов в заданном масштабе. Редактирование карты.
6. Составление записки к карте (описание гидрогеологических условий).
7. Защита работы на техсовете.

title-icon Подобные новости