Гидрогеологическая система

Гидрогеологическая система (ГГС) — это определенно организованная совокупность гидрогеологических элементов, т.е. подсистем, связанных и взаимодействующих между собой и с внешней средой и образующих единое целое. Внешняя среда — это все то, что оказывается за пределами данной системы. Системы могут быть материальными (природные гидрогеологические объекты) или идеальными, т. е. отображать реальные объекты в представлениях субъекта (знаковые, графические и другие модели гидрогеологических объектов). Например, в качестве материальной системы или гидрогеологического объекта можно представить водоносный горизонт в современных аллювиальных отложениях, залегающий па неогеновых глинах. Отображение этого объекта на гидрогеологической карте в виде площади его распространения или гидрогеологического профиля может рассматриваться как графическая гидрогеологическая модель, или идеальная система.

Гидрогеологические элементы — это различные геологические тела, в той или иной степени насыщенные подземной водой. Они также рассматриваются как реальные объекты или как модели. Основными характеристиками любой системы являются:

1) свойства системы в целом и образующих ее элементов или подсистем;

2) структура системы, выражающаяся формой, размером, расположением и определенным соотношением между собой слагающих ее элементов;

3} характер связей и взаимодействий между элементами и внешней средой;

4) внешние и внутренние границы, которыми выделяются ее элементы и данная система отделяется от других.

Свойства системы и ее элементов характеризуются признаками, которые выражаются количественно (мерой и числом), полуколичественно (словами — много, мало и т. п.) и качественно (словами — прозрачная, соленая и т. п.). Количественные признаки являются показателями системы. Признаки изменяются в пространстве и во времени и характеризуют изменчивость свойств системы. Изменение свойств и их показателей может быть закономерным (детерминированным), стохастическим (вероятным) или содержать обе эти тенденции. Показатели могут изменяться непрерывно (распределенные) или скачками (дискретные). Если во всех точках пространства системы наблюдается равенство данного признака, то система по этому признаку называется однородной. Гетерогенная система состоит из нескольких однородных подсистем.

В общем случае структура является пространственно-временной. Пространственный характер определяется формой, размерами, расположением элементов относительно друг друга и в целом в системе, временной — отражает изменение этого соот6 ношения во времени. Структура — это порядок расположения элементов в пространстве и во времени. Если структура системы во времени не изменяется, то она называется статической, при ее изменении во времени — динамической. Содержание структуры многообразно и зависит от: а) выбора объекта, который рассматривается в качестве системы; 6) принятого членения его на элементы; в) характера принятых к изучению процессов. Например, если как объект рассматривается образец горной породы, то структура его определяется формой, размерами слагающих его минеральных зерен, их расположением между собой, а также формой, размерами и соотношением образующихся при этом пор и трещин. Если рассматривается значительный объем горных пород, например слой, то геологическая структура такого объекта будет определяться формой, размерами слагающих его линз и прослоев пород, если имеется в виду толща горных пород, то принимаются во внимание форма, размеры и расположение относительно друг друга самих слоев и пластов, а также характер изменения этого соотношения в выделенном пространстве.

Связи и взаимодействия имеют разную природу и проявляются в разнообразных формах энерго- и массообмена. Основными термодинамическими параметрами являются: давление, температура и плотность или концентрация вещества. Следовательно, энерго- и массообмен в любой системе выражается через взаимодействие физических полей: давления, температуры н плотности. Примером может служить водо-, соле- и теплообмен, который происходит в земной коре между слоями горных пород, имеющими разную температуру и насыщенными подземными водами разной минерализации, а также обмен между этими водоносными слоями и атмосферой или наземной гидросферой (реками, озерами, морями). В результате в системе возникают и действуют различные процессы, например, фильтрация воды в пластах горных пород, рассоление их или засоление, процессы смешения подземных вод разной минерализации и т. п. Эти взаимодействия рассматриваются в последующих темах настоящей работы.