Математические и численные модели 365 нию с помощью простых уравнений. Оказалось, что особенно трудно найти спо+ соб математического выражения члена /, который адекватно описывал бы ре- докс-реакции в подземных водах, если ре не определяется произвольно как функция пространства и времени лицом, использующим программ,. Поровые воды осадков. Химический состав поровых вод осадков на дне океана или озера (но не осадочных пород суши) важно знать по двум причинам: 1, Обмен растворенными вешествами между осадками и придонной водой осуществляется через поровые воды. Поток главных элементов в осадок или из него (гл. 10) может оказаться важным фактором, контролируюшим состав мор- ской воды, а поток питательных вешеств из озерных осадков — существенным фактором формирования трофического состояния (биологическая продуктивность и распределение кислорода) озёр (гл. 12). 2, Количества большинства элементов в поровых водах осадка малы по сравнению с их количествами в твердых фазах, поэтому изменения состава по- ровых вод вследствие реакций более значительны, чем соответствуюшщие изме- нения твердых фаз, В связи с этим неразличимо малые изменения твердых тел могут быть определены по изменению состава поровой воды. Прежде чем перейти к обсуждению количественных моделей, рассмотрим очень простые стационарные состояния (рис, 14.3). Термин "стационарное" здесь означает, что концентрации на данной глубине ниже поверхности разде- ла осадок — вода не изменяются со временем; обобщения значительно легче производить на стационарных системах, чем на нестационарных, Если в сис- теме, находящейся в стационарном состоянии, концентрация некоего вещест- ва контролируется диффузией между "источником” и "стоком” и если проявления кон- векции и реакций незначительны, а пористость постоянна, то Градиент концентра» ции будет линейным (рис, 14.3, а). Производство вещества в системе (вследе сотвие реакции) или движение воды вверх вызывают изгиб линии графика вверх (выпуклая кривая); удаление вешества в процессе реакции, движение воды вниз или снижение пористости © глубиной вызывают изгиб линии графика вниз (вогнутая кривая). Наличие максимума концентрации в стационарной системе может означать только производство вешества в процессе реакции, а млни» мума -- только поглощение вешества в ходе реакции. Одной из целей матема- тического моделирования является такое разделение диффузии, реакции и конвекции по их относительному значению, чтобы можно было количествен- но оценить реакции и потоки. В некоторых случаях проблема довольно проста; свойства осадка изме- няются в вертикальном ваправлении значительно быстрее, чем в горизонталь= ном, а это позволяет использовать одномерчые модели. Конвекция обычно является следствием только образования осадка и его уплотнения, а систему (осадки и поровые воды) относительно легко опробовать для получения до- статочных исходных данных для моделирования. Несмотря на эту кажушуюся простоту, модели, используемые для описания химического состава и поровых вод, оказались математически сложными (см., например, работы [ 20, 22, 23, 26, 223, 224, 180, 237, 218]), и здесь может быть дана только краткая их ха- рактеристика.