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水文地質學發展概況及展望

水文地質學是壹門比較年輕的自然學科,它是人們在不斷利用地下水資源,以及同地下水危害作鬥爭的過程中逐步發展起來的。隨著生產的發展,水文地質學在20世紀的20~30年代,才成為壹門獨立的學科。

我國是世界上最早利用地下水的國家之壹,早在5000多年前就知道鑿井取水。大約在3000多年以前,我國農業已有相當發展,有關利用地下水的記載已很多。先秦的《擊壤歌》中說:“日出而作,日入而息,鑿井而飲,耕田而食。”說明當時已有了鑿井利用地下水的知識。2500多年前,我們的祖先就已經知道利用土壤及植物的各種標誌來尋找地下水,並推斷地下水的埋藏深度及水質好壞。在秦代,在四川自貢,人們用竹制工具在堅硬基巖中鑿井深達百余米取鹵水煮鹽,這是世界上最早的自流井,比法國的自流井利用要早1500年。事實充分說明,我國古代勞動人民在生產實踐中積累了豐富的地下水知識。

在國外,水文地質學首先是在歐洲發展起來的。17世紀,歐洲資本主義興起,新的生產關系有力地促進了生產力的向前發展,18世紀60年代的工業革命,更促進了科學技術的發展,至此,人們通過廣泛的試驗及觀測,有關地下水的形成、運動等理論,與所有自然科學壹樣逐步建立起來。直到20世紀初,由於近代自然科學的發展,使水文地質學發展成了壹門綜合性學科。

新中國成立以後,隨著國民經濟的恢復和第壹個五年計劃的提出,對水文地質工作提出了迫切的要求。如新建和擴建城市的供水,礦山的排水,以及壹些水利工程建設中的許多水文地質問題等。為此,我國在新中國成立後的五六年內,迅速地建立了水文地質學科,培養出了新中國第壹代水文地質工作者。隨著建設事業的發展,這支隊伍不斷發展壯大。廣大水文地質工作者結合我國各項建設事業開展了地下水的科學研究,如地下水的形成條件,水量評價及水質研究,地下水動態長期觀測工作等。到20世紀60年代初,我國水文地質工作者在地下水形成、地下水運動、地下水化學以及地下熱水等方面的研究都有許多創見,為城市、工礦企業、農業、鐵路等供水,礦山及工程建築等地區的排水,許多水利水電建設,水化學找礦等,提供了水文地質資料,保證了國民經濟各部門的發展。20世紀70年代初,特別加強了山區水文地質工作,開展了對裂隙水及巖溶水的調查研究,廣泛地將地質力學的理論應用到找水工作中來,為山區地下水的普查和勘探做出了貢獻。另外,在全國範圍內進行了不同比例尺的區域水文地質普查工作。1995年以來,實施了西北地區找水特別計劃和西南貧困巖溶山區扶貧找水計劃。2001年和2002年,又分別實施了西部嚴重缺水地區地下水緊急勘察工程和地下水勘察示範工程。“十五”計劃期間,在全國開展了新壹輪地下水潛力調查工作,建立了全國主要地下水系統空間數據庫。隨著水資源短缺和環境惡化等問題的出現,自20世紀80年代中期開始,我國開展了地下水資源管理工作。目前,地下水資源管理已從單純水力模型發展到經濟管理模型、地下水與地表水聯合調度管理模型等。

在水文地質研究方法和技術手段方面,20世紀50年代,壹些科學技術發達的國家,普遍采用了現代化的手段來研究水文地質問題,先後出現了電網絡模擬、數值模擬等計算手段。20世紀60年代,同位素技術開始用於解決某些水文地質問題。隨後,數學地質方法與遙感技術(RS)也開始引入水文地質學。近年來,能夠有效處理大量空間信息的計算機軟件系統———地理信息系統(GIS),以及全球定位系統(GPS)技術,已逐步廣泛地被應用到水文地質工作中。水文地質的研究手段正在向多樣化、綜合化方向發展,新理論和新技術的應用,會使水文地質研究向信息化、數字化邁進。

綜上所述,水文地質學以1856年達西定律的建立為標誌,在150年的時間裏得到了迅速發展。關於當代水文地質學的發展趨勢,張人權等人提出以下看法:①核心課題轉移:找水水文地質學→資源水文地質學→生態環境水文地質學。②研究視野擴展:含水層的局部→整個含水層→地下水系統→水文系統→生態環境系統→技術-社會系統。③研究目標改變:由局部性的問題轉向全局性的課題,由當前的問題轉向長期的可持續發展課題,由解決具體生產問題,轉向構建人與自然協調的、良性循環的地下水系統、水文系統、地質環境系統與生態系統。④研究內容擴展:從地下水的水量研究為主,轉向水量與水質的研究並重;從狹義地下水(飽水帶水)的研究,擴大到廣義地下水(含飽水帶與包氣帶水),乃至地下水圈的研究。⑤研究思路的改變:對現象的規律性為主的研究,已經不能滿足需要,要求從成生角度,加強過程與機理研究的比重。⑥多學科交叉滲透成為主流:傳統意義上純粹的水文地質學正在消亡,地下水科學與其他自然科學以及社會科學交叉滲透,以多學科方式研究與處理問題,正在成為主流。⑦服務方式轉變:水文地質學的服務對象大大擴展,服務方式發生了很大改變,如何使水文地質工作成果轉化為生產力,已經成為壹個急需解決的重大課題。

復習思考題

1.水文地質學研究的對象、任務是什麽?

2.水文地質學在國民經濟建設中的作用如何?與水文地質相關專業的學生為什麽應掌握水文地質學的基本理論知識和技能?

3.試說明地下水的功能。

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