五十年來我國水文地質(zhì)學(xué)的演變與發(fā)展

1、五十年來我國水文地質(zhì)學(xué)的演變與發(fā)展  陳夢熊 （國土資源部）  一、前言 “水文地質(zhì)學(xué)”這一術(shù)語，雖然早在19世紀(jì)初，就在歐洲被正式提出來，但真正成為地質(zhì)科學(xué)中一門比較完整、系統(tǒng)的獨(dú)立學(xué)科，祗是本世紀(jì)3040年代的事。特別是第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束以后，隨著地質(zhì)科學(xué)的迅速發(fā)展，西方許多（包括前蘇聯(lián)）對地下水的研究，開始在地質(zhì)科學(xué)的基礎(chǔ)上（如地層學(xué)、巖石學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)、地球物理學(xué)等），和其他一系列基礎(chǔ)自然科學(xué)（如數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)等）以及水文科學(xué)相互結(jié)合，相互滲透，逐漸發(fā)展成為一門跨學(xué)科的綜合性邊緣學(xué)科。水文地質(zhì)學(xué)從研究地下水的自然現(xiàn)象、形成過程和基本規(guī)律，發(fā)展到

2、對地下水的定性、定量評價；它的基本理論，勘察方法和應(yīng)用方向，也逐步形成。從70年代以來，水文地質(zhì)學(xué)又從地下水系統(tǒng)的研究，進(jìn)一步擴(kuò)大為研究地下水與人類圈內(nèi)由資源、環(huán)境、生態(tài)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會組成的大系統(tǒng)。因此水文地質(zhì)學(xué)的研究目標(biāo)，開始轉(zhuǎn)入到研究整個水系統(tǒng)與自然環(huán)境系統(tǒng)和社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之間相互交叉關(guān)系的新時期。我國對地下水的認(rèn)識和開發(fā)利用，雖具有數(shù)千年的悠久歷史，但真正運(yùn)用地質(zhì)科學(xué)的理論與方法，進(jìn)行地下水的調(diào)查研究，僅開端于30年代。如老一輩的地質(zhì)學(xué)家朱庭祜，謝家榮等，曾于這一時期分別到過江西、河南及南京等地區(qū)進(jìn)行地下水的調(diào)查研究，并著有論文或報告。但水文地質(zhì)學(xué)，作為地質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)一門獨(dú)立的應(yīng)用地質(zhì)

3、學(xué)科，是在50年代新中國成立后才迅速發(fā)展起來的。作者曾把我國水文地質(zhì)學(xué)的發(fā)展歷史，劃分為四個階段，即：萌芽階段（20前紀(jì)前）；初始階段（19001950年），開始應(yīng)用地質(zhì)學(xué)的基本理論研究地下水；奠基階段（19501970年），主要有前蘇聯(lián)學(xué)術(shù)思想影響下，奠定水文地質(zhì)的理論基礎(chǔ)，是區(qū)域水文地質(zhì)學(xué)與農(nóng)業(yè)水文地質(zhì)學(xué)的開創(chuàng)時期；成長時期（19702000年），是水資源水文地質(zhì)學(xué)與環(huán)境水文地質(zhì)學(xué)的發(fā)展時期，主要受西方科學(xué)技術(shù)思想影響，如系統(tǒng)論、系統(tǒng)工程、計算機(jī)技術(shù)等新理論、新技術(shù)的輸入，使我國的傳統(tǒng)水文地質(zhì)學(xué)，發(fā)展到一個以研究水資源與環(huán)境問題為重點(diǎn)的現(xiàn)代水文地質(zhì)學(xué)。二、50年代區(qū)域水文地質(zhì)學(xué)的開創(chuàng)時期

4、50年代地質(zhì)部成立以后，各省的水文地質(zhì)專業(yè)隊伍和有關(guān)的研究機(jī)構(gòu)以及地質(zhì)院校等也先后建立；這為水文地質(zhì)學(xué)的發(fā)展，創(chuàng)造了必要的條件。當(dāng)時長春地質(zhì)學(xué)院蘇聯(lián)專家克里門托夫教授，結(jié)合講學(xué)編者了水文地質(zhì)學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)概論、普查與勘探水文地質(zhì)學(xué)、地下水動力學(xué)、礦床水文地質(zhì)學(xué)、等教材，成為我國最早的一批水文地質(zhì)專業(yè)教科書。前蘇聯(lián)新的理論，還通過許多著名學(xué)者的著述，不斷輸入中國。如朗格關(guān)于區(qū)域水文地質(zhì)分區(qū)理論，卡明斯基關(guān)于地下水的滲流理論，普洛特尼柯夫關(guān)于地下水儲量分類與評價，列別捷夫關(guān)于灌區(qū)地下水動態(tài)預(yù)測，以及奧弗琴尼柯夫關(guān)于礦水方面的專著等，對我國水文地質(zhì)科學(xué)的發(fā)展，都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。各國水文地質(zhì)學(xué)的發(fā)展

5、都是從區(qū)域水文地質(zhì)的調(diào)查研究開始，我國也不例外。從50年代中期起，我國有計劃地在全國開展區(qū)域水文地質(zhì)普查，推動了區(qū)域水文地質(zhì)學(xué)的發(fā)展。1958年編制出版第一幅比例尺1：300萬中國水文地質(zhì)圖和第一本專著中國區(qū)域水文地質(zhì)概論，1959年為紀(jì)念建國十周年，出版了我國第一本利用本國資料編著實(shí)用水文地質(zhì)學(xué)。1957年正式出版發(fā)行我國第一種水文地質(zhì)工程地質(zhì)刊物。這一時期發(fā)表了許多有關(guān)中國水文地質(zhì)分區(qū)、中國潛水分帶規(guī)律、中國的自流盆地，以及有關(guān)華北平原，松遼平原、關(guān)中平原、內(nèi)蒙古高原、河西走廊，柴達(dá)木盆地、準(zhǔn)噶爾盆地、塔里木盆地等的區(qū)域水文地質(zhì)論文或?qū)Ｖ?。因?0年代是我國區(qū)域水文地質(zhì)學(xué)的開創(chuàng)時期。708

6、0年代除少數(shù)困難地區(qū)外，我國區(qū)域水文地質(zhì)普查基本完成，并開始轉(zhuǎn)入重點(diǎn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)，如黃淮海平原、濟(jì)徐淮地區(qū)、長江三角洲、東北經(jīng)濟(jì)區(qū)等地區(qū)，開展區(qū)域地下水資源與環(huán)境水文地質(zhì)評價的調(diào)查研究，完成了許多重要研究成果。在區(qū)域水文地質(zhì)普查資料的基礎(chǔ)上，從60年代起，我國中小比例尺水文地質(zhì)圖編圖工作迅速發(fā)展，并創(chuàng)立了一套具有本國特色的水文地質(zhì)圖編圖方法，編制出版了許多按省、市或按地區(qū)編制的圖幅、圖系或圖集。其中1978年出版的中華人民共和國水文地質(zhì)圖集，基本上系統(tǒng)地反映隱國從50年代以來，區(qū)域水文地質(zhì)工作的主要成果。在此以后，北京、河北、遼寧等省市，也都編制出版了本地區(qū)的水文地質(zhì)圖集。80年代以來，在普查資

7、料基礎(chǔ)上，還開展了許多專題研究，如四川、湖南等省對紅層裂隙水的研究，中國玄武巖裂隙孔洞水的研究，黃土地下水的研究，以及北方巖溶水的研究等，均已取得重要成果。此外，在普查工作中普遍應(yīng)用了遙感技術(shù)，在系統(tǒng)總結(jié)大量遙感資料的基礎(chǔ)上，編制出版了北方遙感水文地質(zhì)應(yīng)用文集，同時還編制了北方典型遙感水文地質(zhì)圖像集與中國巖溶地區(qū)典型遙感水文地質(zhì)圖像集，促進(jìn)了我國遙感水文地質(zhì)的發(fā)展。以上大量成果，為創(chuàng)建我國的區(qū)域水文地質(zhì)學(xué)，奠定了良好基礎(chǔ)。三、60年代農(nóng)業(yè)水文地質(zhì)學(xué)的開創(chuàng)時期 60年代，由于在華北開展大規(guī)模的抗旱打井運(yùn)動，成為農(nóng)業(yè)水文地質(zhì)學(xué)的開創(chuàng)時期。針對農(nóng)田供水與鹽土改良兩項(xiàng)任務(wù)，開展了大量的調(diào)查研究，編制了

8、大量圖件，為北方地區(qū)發(fā)展井灌，實(shí)行農(nóng)田水利化，做出重要貢獻(xiàn)。7080年代又進(jìn)一步開展許多主要為發(fā)展農(nóng)業(yè) 服務(wù)的專題研究，如黃、淮、海平原旱、澇、鹽等自然綜合治理的研究，河南商丘地區(qū)潛水資源與人工調(diào)蓄的研究，河套平原和銀種平原關(guān)于水鹽均衡和鹽土治理的研究，以及河西走廊地下水合理開發(fā)利用的研究等，為農(nóng)業(yè)水文地質(zhì)學(xué)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。長期以來地質(zhì)部門對土壤水的研究是一個薄弱環(huán)節(jié)，而土壤水研究是促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)與建立節(jié)水型農(nóng)業(yè)體制的關(guān)鍵。從70年代到80年代，隨著許多均衡試驗(yàn)場的建立，以及負(fù)壓計、中子儀等新的測試技術(shù)的引進(jìn)，促進(jìn)了包氣帶土壤水運(yùn)移規(guī)律的研究。河南水文地質(zhì)總站與有關(guān)部門合作，通過“四水”轉(zhuǎn)化關(guān)系

9、的機(jī)理研究，對土壤水運(yùn)移機(jī)理進(jìn)行系統(tǒng)分析，并通過田間作物的觀測試驗(yàn)，應(yīng)用土壤水分運(yùn)動通量法和定位通量法，計算了有植被條件下的降水入滲量、蒸發(fā)量以及其他有關(guān)數(shù)據(jù)，建立了“四水”均衡模型，證明在“四水”相互轉(zhuǎn)化關(guān)系中，土壤水起著重要的調(diào)蓄作用與相互制約作用。這對如何充分發(fā)揮土壤水的功能，提高作物用水效率，和建立節(jié)水型農(nóng)業(yè)，具有重要的實(shí)際意義。零通量面法是近期國外發(fā)展起來的一種研究土壤水補(bǔ)給，損耗和均衡的田間試驗(yàn)新方法；對研究土壤水分運(yùn)動，有重要的實(shí)用價值。它采用測量土壤含水量和土壤水勢的先進(jìn)技術(shù)，方法簡便；與數(shù)學(xué)模擬方法或地中滲透儀測試方法相比，具有經(jīng)濟(jì)、區(qū)域代表性強(qiáng)、設(shè)點(diǎn)推廣容易等優(yōu)點(diǎn)。不久前水

10、文地質(zhì)工程地質(zhì)研究所完成了專著零通量面方法應(yīng)用基礎(chǔ)研究，系統(tǒng)地論述了零通量面的基本原理，形成規(guī)律及其計算方法。研究工作采用物理模擬試驗(yàn)和田間試驗(yàn)相結(jié)合的方法，提出了零通量面法的應(yīng)用范圍以及零通量面法與定位通量法的聯(lián)合運(yùn)用法；并建立了改進(jìn)型定位通量法，提出零通量面法與改進(jìn)型定位通量法，聯(lián)合運(yùn)用等各種不同的計算方法。這為今后開展土壤水的研究，創(chuàng)造了有利條件，對發(fā)展我國農(nóng)業(yè)水文地質(zhì)學(xué)，也能起到重要作用。四、70年代環(huán)境水文地質(zhì)學(xué)的開創(chuàng)時期 隨著城市建設(shè)和工業(yè)建設(shè)的迅速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，城市水資源的供需矛盾與相應(yīng)發(fā)展的環(huán)境問題日趨嚴(yán)重。因此從70年代到80年代，各省都開展了主要為城市和工業(yè)

11、建設(shè)服務(wù)的水文地質(zhì)工作。也可以說，這是我國城市水文地質(zhì)學(xué)的開創(chuàng)時期。雖然早在50年代，北京、西安、包頭、太原等城市，就已進(jìn)行過水源地的勘察研究，但當(dāng)時主要局限于水資源評價，而當(dāng)前城市水文地質(zhì)研究的目標(biāo)，不僅要查明城市區(qū)域水文地質(zhì)條件，對地下水資源做出評價，而且還要分析研究水質(zhì)污染與地下水大量開采所引起的各種負(fù)環(huán)境效應(yīng)，如海水入侵、地面沉降、巖溶塌陷等地質(zhì)災(zāi)害。從70年代開始，大多數(shù)大中城市，開展了城市地下水污染現(xiàn)狀的調(diào)查，包括污染源、污染途徑、污染成分、污染程度、分布范圍、發(fā)展趨勢等等。80年代在污染現(xiàn)狀調(diào)查的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開展了地下水污染機(jī)理的研究、包括污染物質(zhì)的運(yùn)轉(zhuǎn)、累積、轉(zhuǎn)化與自凈過程、

12、特別是污染物質(zhì)的機(jī)械滲濾作用，物理化學(xué)吸附作用，離子交換作用，濃縮或稀釋凈化作用，以及放射性元素的衰變作用等的研究。研究工作普遍采用了室內(nèi)模擬試驗(yàn)等新方法。例如呼和浩特市所進(jìn)行的地下水硝酸鹽氮污染機(jī)理與防治對策的研究，運(yùn)用多種模擬試驗(yàn)，研究三氮在包氣帶介質(zhì)環(huán)境中的行為過程，深入分析砂化與反硝化作用的主要影響因素。通過微生物檢驗(yàn)和生物化學(xué)的研究，認(rèn)為硝酸鹽氮的污染機(jī)理，主要是以硝化作用為主的生物化學(xué)反應(yīng)過程，證明硝化菌在三氮轉(zhuǎn)化中占有重要地位，是硝化反應(yīng)中的主要影響因素。生物化學(xué)作用在污染機(jī)理研究中，是我國的一個薄弱環(huán)節(jié)，這項(xiàng)成果，是對生物化學(xué)作用研究的一個突破。此外，如上海地下水As污染研究，

13、北京關(guān)于地下水硬度變化機(jī)理的研究等，都進(jìn)行了大量室內(nèi)模擬試驗(yàn)，大大提高了研究水平。西安進(jìn)行的污灌現(xiàn)場入滲試驗(yàn)，以及濟(jì)寧水質(zhì)模擬研究所進(jìn)行的彌散試驗(yàn)，均取得良好效果，查明了污染物的運(yùn)移、富集規(guī)律，為選擇污染治理對策，提供了科學(xué)依據(jù)。為了預(yù)測水污染的發(fā)展趨勢，并進(jìn)行合理控制，近年來水質(zhì)模型的研究，也已取得很大進(jìn)展。1984年完成的山東濟(jì)寧地下水水質(zhì)模擬及其污染趨勢預(yù)測的試驗(yàn)研究，是我國最早的一項(xiàng)水質(zhì)模型研究，起到了帶頭示范作用。以后石家莊、新鄉(xiāng)、平頂山等城市，對地下水管理模型的研究，都在建立水量模型的同時，建立了研究溶質(zhì)運(yùn)移的模擬模型。在計算方法上，普遍采用了有限元或有限差分等數(shù)值法，從而提高了參

14、數(shù)的精度和計算結(jié)果的可信性與可靠性。許多城市開展了地下水的環(huán)境質(zhì)量評價，并已逐漸由單項(xiàng)有害離子評價，進(jìn)入到綜合評價；由單項(xiàng)環(huán)境因素評價，進(jìn)入到綜合因素評價；從現(xiàn)狀評價，發(fā)展到趨勢評價；由數(shù)理統(tǒng)計分析，發(fā)展到污染預(yù)測和建立水質(zhì)數(shù)學(xué)模型。各種評價方法，如綜合指數(shù)法、概率統(tǒng)計法，以及聚類分析法（包括模糊聚法與系統(tǒng)聚類法）。均得到普遍應(yīng)用。在模型研究方面，王秉忱等編著的地下水污染與地下水水質(zhì)模擬及朱學(xué)愚編著的地下水運(yùn)移模型，為研究水質(zhì)模型奠定了理論基礎(chǔ)。林學(xué)鈺等編著的地下水水量模擬及管理程序集，簡明論述了建立各種模型的技術(shù)方法與求解過程，詳細(xì)羅列了計算程序與使用指南，為開展水質(zhì)模擬和預(yù)測研究，提供了有

15、利工具。與此同時，由于地下超量開采所造成的各種負(fù)環(huán)境效應(yīng)，如水量枯竭、水質(zhì)惡化、海水入侵、地面沉降、巖溶塌陷，以及生態(tài)環(huán)境惡化等，也都成為環(huán)境水文地質(zhì)工作中的重要研究內(nèi)容。有些城市通過管理模型的研究，對地下水過量開采問題，提出了調(diào)整開采布局或采取人工補(bǔ)給等措施的新方案。在海水入侵研究方面，山東萊州、龍口地區(qū)建立了三維咸淡水界面運(yùn)移數(shù)學(xué)模型。北海市在模型研究中，對多層承壓含水層的海底邊界問題，提出“等效邊界”的新概念，解決了模型計算問題。上海地面沉降通過長期研究，基本得到控制；80年代又通過與比利時專家的合作建立了水動力模型與土力學(xué)模型相結(jié)合的三維沉降模型，取得新的進(jìn)展。此外，對巖溶塌陷以及西北

16、地區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化等方面，都完成了許多重要研究成果。80年代我國參加國際水文計劃（IHP）關(guān)于水資源開發(fā)的環(huán)境效應(yīng)與管理的研究課題，負(fù)責(zé)其中地下水部分。該課題系統(tǒng)總結(jié)了地下水開采過程中，有關(guān)過量開采、水質(zhì)惡化、海水入侵以及地面變形等各類負(fù)效應(yīng)的基本原理、形成機(jī)制、治理措施與模型研究，突出反映了我國許多地區(qū)的典型研究實(shí)例。這項(xiàng)成果已于1988年由國際水文科學(xué)協(xié)會公開出版，獲得國際上的較高評價。在環(huán)境水文地球化學(xué)研究方面，從區(qū)域水文地球化學(xué)的研究，逐漸轉(zhuǎn)入環(huán)境地球化學(xué)與人體健康和疾病關(guān)系的研究，已經(jīng)形成醫(yī)學(xué)環(huán)境地球化學(xué)新的學(xué)科體系。我國從60年代以來，就對克山病、高氟病等地方病的形成機(jī)理與防治措施，

17、進(jìn)行了深入研究，取得了重要進(jìn)展。近年來又?jǐn)U大到心血管、腦血管病，以及癌癥等疾病與水文地球化學(xué)關(guān)系的研究，特別在癌癥研究方面有所突破。通過多年來所累積的大量資料，科學(xué)出版社出版了中華人民共和國地方病與環(huán)境圖集，吉林、內(nèi)蒙、云南、甘肅省等，自治區(qū)也出版了相應(yīng)的圖集，較好地反映了各類地方病的環(huán)境水文地球化學(xué)背景。為了滿足有關(guān)院校教課的需要，1990年以來我國已先后出版三本作為高校教材用的環(huán)境水文地質(zhì)學(xué)，雖然內(nèi)容還不夠完善，但反映環(huán)境水文地質(zhì)學(xué)，已在我國發(fā)展成為水文地質(zhì)學(xué)科中一門獨(dú)立的分支學(xué)科。五、80年代水資源水文地質(zhì)學(xué)的開創(chuàng)時期 在地下水資源研究方面，從80年代以來，由于地下水系統(tǒng)理論、非穩(wěn)定理論

18、的輸入，以數(shù)值解或解析為代表的現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學(xué)以及計算機(jī)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，使地下水資源的研究發(fā)生了根本性的變化，把重點(diǎn)從傳統(tǒng)研究方法轉(zhuǎn)入到模型研究方面，不僅在計算方法上發(fā)生了巨大變革，而且其研究范疇，也由單純研究地下水系統(tǒng)與自然環(huán)境系統(tǒng)之間的相互關(guān)系，擴(kuò)大到研究與社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的相互關(guān)系。地礦部地質(zhì)環(huán)境管理司出版的中國典型水源地勘察實(shí)例匯編和中國2000年城市地下水資源及環(huán)境地質(zhì)問題預(yù)測研究，全面總結(jié)了各類地下水水源地關(guān)于勘察方法與資源評價的重要經(jīng)驗(yàn)和城市環(huán)境水文地質(zhì)研究的重要成果。是我國關(guān)于源地勘探工作與城市水資源與環(huán)境水文地質(zhì)研究的初步總結(jié)。80年代出版的中國干旱半干旱地區(qū)地下水資源評價，匯集了7

19、080年代北方各地區(qū)區(qū)域地下水資源評價的研究成果，基本反映了我國80年代在這一領(lǐng)域的理論水平。報告內(nèi)根據(jù)不同地區(qū)與不同條件，采用了各類不同的數(shù)學(xué)模型。如商丘在人工調(diào)蓄條件下，建立多年均衡法與有限元法結(jié)合的數(shù)學(xué)模型；石羊河流域根據(jù)地下水動態(tài)演變規(guī)律，應(yīng)用不規(guī)格有限差分法建立的數(shù)學(xué)模型，以及黃土層飽和與非飽和地下水的聯(lián)合數(shù)學(xué)模型等。不少有關(guān)地下水資源評價與計算方法的論著，先后在國內(nèi)出版，如南大朱學(xué)愚的地下水資源評價、西安地院李俊亭編寫的水文地質(zhì)統(tǒng)計的隨機(jī)模擬、地下水流數(shù)值模擬，陳雨孫所著地下水運(yùn)動與資源評價，劉春平所著地下水系統(tǒng)規(guī)劃與管理優(yōu)化模型，以及李佩成所著地下水非穩(wěn)定流滲流解析法等，為我國地

20、下水資源評價研究，奠定了理論基礎(chǔ)。80年代后期地下水資源研究的一個重要標(biāo)志，是把主要目標(biāo)逐漸轉(zhuǎn)向管理模型的研究，即研究如何合理開發(fā)、利用、調(diào)控和保護(hù)地下水資源，使之處于對人類生活與生產(chǎn)最有利狀態(tài)。因此它不僅涉及水文地質(zhì)學(xué)的各個領(lǐng)域，而且涉及與地下水開發(fā)活動有關(guān)的自然環(huán)境、社會環(huán)境和技術(shù)經(jīng)濟(jì)環(huán)境等各方面的問題，通過數(shù)學(xué)模型和最優(yōu)化技術(shù)，建立地下水管理模型，實(shí)現(xiàn)管理目標(biāo)。目前許多城市如北京、西安、沈陽、新鄉(xiāng)、平頂山等，都開展了管理模型的研究，根據(jù)不同目標(biāo)與不同要求，分別建立了有以城市供水為目標(biāo)的水資源管理模型，為水質(zhì)控制改良和環(huán)境生態(tài)改善的管理模型，水質(zhì)水量聯(lián)合管理模型，水量調(diào)配和供排結(jié)合的管理模

21、型，地表水，地下水聯(lián)合調(diào)度模型，以及全流域?yàn)楣まr(nóng)業(yè)生活用水優(yōu)化分配的規(guī)劃管理模型等。1991年在“唐山平原地下水盆地管理模型研究”和“邯鄲西部平原地下水盆地管理模型研究”中，首次采用“兩個耦合”，即分布參數(shù)地下水模擬模型與優(yōu)化模型的耦合，水資源經(jīng)濟(jì)管理模型與優(yōu)化模型的耦合，實(shí)現(xiàn)了水資源系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合。90年代出版的地下水管理（林學(xué)鈺、廖資生著），實(shí)用地下水管理模型（楊悅所、林學(xué)鈺編著）以及地下水資源管理（陳愛光、李慈君、曹劍鋒編著）等專著，都是有關(guān)管理模型研究的重要成果。地下水動力學(xué)主要以研究地下水的滲流理論為主，根據(jù)含水介質(zhì)的不同，正分別向孔隙水、裂隙水與巖溶水三種差異較大的滲流理

22、論發(fā)展，形成不同的分支學(xué)科。近一二十年以來，地下水動力學(xué)結(jié)合水資源計算，吸取現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學(xué)的基本內(nèi)容而發(fā)展數(shù)學(xué)水文地質(zhì)學(xué)。數(shù)學(xué)水文地質(zhì)學(xué)主要包括地下水流數(shù)值模擬、水文地質(zhì)統(tǒng)計和隨機(jī)模擬、非穩(wěn)定流解析法等方面，也分別向獨(dú)立分支學(xué)科發(fā)展。地下水系統(tǒng)理論的引入，對水資源的研究產(chǎn)生了重大影響。地下水模型研究，已成為水資源研究的主要內(nèi)容。應(yīng)用系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)，從概念模型、數(shù)學(xué)模型、優(yōu)化模型，到管理模型，實(shí)際上包括從水資源評價到水資源管理的全過程，已逐漸演變成水資源水文地質(zhì)學(xué)。六、90年代信息水文地這的開創(chuàng)時期 為保證提供建立模型所需的大量水文地質(zhì)信息，就必須建立相應(yīng)的信息檢索系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫。近年來通過對數(shù)據(jù)管

23、理系統(tǒng)的研究，河南環(huán)境水文地質(zhì)總站已先后開發(fā)了“河南省地下水資源數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”和“地下水均衡試驗(yàn)觀測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)”，并都已正常運(yùn)行。山西環(huán)境水文地質(zhì)總站也建立了山西地下水動態(tài)數(shù)據(jù)庫（GWD）管理系統(tǒng)，不僅可對動態(tài)資料進(jìn)行輸入，修改、查詢、統(tǒng)計、打印報表、繪制圖形，而且具有多種數(shù)量處理功能。許多城市如秦皇島、石家莊、新鄉(xiāng)等，也都分別建立了數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。在信息系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，國內(nèi)正在開展關(guān)于城市水資源環(huán)境管理專家決策系統(tǒng)的研究。專家系統(tǒng)是人工智能研究領(lǐng)域中的一個重要研究方向，通過對信息數(shù)據(jù)庫、知識庫、推理解釋系統(tǒng)和知識獲得的研究，可以建立通用的城市水資源環(huán)境管理專家決策系統(tǒng)，從而將水資源

24、環(huán)境管理這一復(fù)雜系統(tǒng)工程微機(jī)化、自動化，為城市水資源業(yè)務(wù)管理部門，提供操作方便的技術(shù)工具，不僅可對水資源狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時分析、過程模擬和信息輸出，還可對水資源管理實(shí)現(xiàn)最佳決策選擇。所以開發(fā)專家決策系統(tǒng)，是水文地質(zhì)工作者今后一項(xiàng)重要任務(wù)，也是緩解城市水資源供需矛盾的一項(xiàng)不可缺少的戰(zhàn)略措施。信息系統(tǒng)的研究，已成為水資源研究不可缺少的重要內(nèi)容之一，主要包括數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、動態(tài)監(jiān)測信息系統(tǒng)、遙感信息系統(tǒng)、專家決策系統(tǒng)的開發(fā)以及三維地理信息系統(tǒng)在模型研究中的應(yīng)用等，已逐漸向信息水文地質(zhì)學(xué)的方向發(fā)展。七、回顧與展望 五十年代水文地質(zhì)學(xué)的發(fā)展，由于緊跟現(xiàn)代科學(xué)新思潮，從傳統(tǒng)水文地質(zhì)學(xué)，走向現(xiàn)代水文地質(zhì)學(xué)，取得了重

25、大進(jìn)步。不僅在理論上有極大提高，而且在實(shí)際應(yīng)用中，對國民、經(jīng)濟(jì)規(guī)劃國土整治、城市和工業(yè)建設(shè)、以及環(huán)境保護(hù)等，都發(fā)揮了重要作用。綜上所述，現(xiàn)代水文地質(zhì)學(xué)的特征，主要表現(xiàn)為：與現(xiàn)代科學(xué)的新理論新學(xué)科緊密結(jié)合，如系統(tǒng)論、信息論、控制論與相應(yīng)產(chǎn)生的系統(tǒng)科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、信息科學(xué)等，對水文地質(zhì)學(xué)的發(fā)展發(fā)生了重大影響。近年來正在發(fā)展的開放復(fù)雜巨系統(tǒng)理論、非線性動力系統(tǒng)理論、以及耗散結(jié)構(gòu)理論等，都會對今后水文地質(zhì)學(xué)的發(fā)展，發(fā)生深遠(yuǎn)影響。現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學(xué)與水文地質(zhì)學(xué)的結(jié)合，特別是數(shù)值模擬方法得到普遍應(yīng)用，模型研究成為水資源研究的主要內(nèi)容，使水文地質(zhì)學(xué)從定性研究發(fā)展到定量研究的新階段。地下水的研究，從地下水系統(tǒng)與自然

26、環(huán)境系統(tǒng)相互關(guān)系的研究，擴(kuò)大到與社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)相互關(guān)系的研究。地下水資源的研究，也從數(shù)學(xué)模型發(fā)展到管理模型與經(jīng)濟(jì)模型的研究。許多新的分支學(xué)科的產(chǎn)生與發(fā)展，如區(qū)域水文地質(zhì)學(xué)，巖溶水文地質(zhì)學(xué)、遙感水文地質(zhì)學(xué)、環(huán)境水文地質(zhì)學(xué)、醫(yī)學(xué)環(huán)境地球化學(xué)、污染水文地質(zhì)學(xué)，以及數(shù)學(xué)水文地質(zhì)學(xué)、水資源水文地質(zhì)學(xué)等。新技術(shù)、新方法的應(yīng)用，除計算機(jī)技術(shù)外，如遙感技術(shù)、同位素技術(shù)、自動監(jiān)測技術(shù)、室內(nèi)模擬技術(shù)，以及有關(guān)水質(zhì)分析技術(shù)等，都得到普遍應(yīng)用，對推動水文地質(zhì)學(xué)的發(fā)展，發(fā)揮了重要作用?，F(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展過程，主要表現(xiàn)在高度分化和高度綜合的輪回上升，即由分到合，由合到分，不斷循環(huán)或同步前進(jìn)的進(jìn)化過程。不同學(xué)科之間的互相滲透而形

27、成新的邊緣學(xué)科，是產(chǎn)生新的分支學(xué)科的主要動力。分支學(xué)科的發(fā)展，又是促進(jìn)學(xué)科發(fā)展的重要動力和必備的條件?；仡?0年代各地質(zhì)院校創(chuàng)辦之初，水文地質(zhì)專業(yè)僅有普通水文地質(zhì)學(xué)、地下動力學(xué)、水文地球化學(xué)和專門水文地質(zhì)學(xué)等基本課程。但從70年代以來，隨著分支學(xué)科的發(fā)展，情況發(fā)生了很大變化，教學(xué)課程日新月異，出現(xiàn)了百花齊放的新局面。水文地質(zhì)學(xué)的各分支學(xué)科，按其性質(zhì)可劃分為三個方面，即理論水文地質(zhì)學(xué)、應(yīng)用水文地質(zhì)學(xué)及技術(shù)方法水文地質(zhì)學(xué)。它們彼此之間并無絕對界限，而往往是相互交叉、相互促進(jìn)、組合成一個新的完整的學(xué)科體系。普遍水文地質(zhì)學(xué)逐漸向區(qū)域水文地質(zhì)學(xué)發(fā)展，并派生巖溶水文地質(zhì)學(xué)、古水文地質(zhì)學(xué)等分支；地下水動力學(xué)與水文地球化學(xué)相互結(jié)合，逐漸演變?yōu)橐匝芯康叵滤Y源為重點(diǎn)的資源水文地質(zhì)學(xué)，并向以研究數(shù)學(xué)模型為主的數(shù)學(xué)水文地質(zhì)學(xué)和資源管理水文地質(zhì)學(xué)發(fā)展。另一方面，專門水文地質(zhì)學(xué)逐漸發(fā)展為城市水文地質(zhì)學(xué)、農(nóng)業(yè)水文地質(zhì)學(xué)和礦區(qū)水文地質(zhì)學(xué)，并在此基礎(chǔ)上，發(fā)展成為環(huán)境水文地質(zhì)學(xué)。環(huán)境水文地質(zhì)學(xué)的發(fā)展，又形成區(qū)域環(huán)境水文地質(zhì)學(xué)、污染環(huán)境水文地質(zhì)學(xué)、醫(yī)學(xué)環(huán)境水文地質(zhì)學(xué)、生態(tài)環(huán)境水文地質(zhì)學(xué)，以及地震水文