水文地质研究的挑战与机遇论文

水文地质工作与国民经济建设密切相关。我国经济建设在21世纪进入高速度发展时期，经济建设与水资源及环境的矛盾日趋严重。随着基础理论的发展、新技术在水文地质中的应用以及个学科之间的相互渗透，也给地下水的研究开展显示了新的局面。水文地质工作在21世纪面临新的机遇和挑战。以下几方面可能将是人们重点关注的研究领域或课题。

1.西部缺水地区寻找地下水

随着国家实施西部大开发战略，西部地区需水量将日益增大。如何认识西北干旱地区和西南岩溶石山地区水资源的形成，运用多种方法在西部缺水地区特别是在极端缺水的贫困地区寻找地下水，将是水文地质工作面临的挑战。在此基础上确定合理的开采方案，以保证西部地区水资源的优化分配，取得最大的经济效益，保持良好的生态环境。

2.人类活动与地下水的相互作用

随着城市人口的集中、工农业的发展和物质文明的逐步提高，人类活动面临的重要问题是水资源短缺。我国有一半的城市缺水，特别是华北、东北、西北的省会城市和大城市以及许多沿海城市。以往由于过量开采地下水已经在大多数城市出现了负环境效应，在一定程度上制约着当地经济建设。如何协调好水资源与环境同社会经济可持续发展的关系，将是摆在我们面前的一项严峻的任务。

3.大流域地下水资源可再生及跨流域调水的重大水文地质和环境地质问题

黄河下游断流次数和时间逐年增大，小浪底水利枢纽截流后下游径流的逐渐减少，引黄灌区地下水的循环系统与动态将产生显著的变化。长江流域在1998年发生罕见的全流域洪灾，以及三峡大坝建成后，将对库区及下游水资源和环境产生很大的影响。跨流域调水也会导致区域性水文地质条件发生明显的变化。如何结合社会、经济、生态等因素研究这些问题，预测其变化，使之朝着有利于社会经济的方向发展，是我国科技工作者面临的艰巨任务。

4.基础理论与应用研究

地下水圈是与地表水圈、大气圈、生物圈、地幔相互作用的一个特定的物质系统，水文地质学需要研究地下水圈的形成条件、演化历史及其在人类活动影响下的变化的一般规律，以便预测其未来发展趋势。在未来的岁月中，在研究普遍存在的地下水在控制各种地质过程中的作用、流体梯度与区域构造应力场的关系、饱和及非饱和系统中水岩之间的相互化学作用、化学成分在不同介质中的迁移以及由于水动力驱使而引起的能量迁移等方面的研究有望得到加强。通过研究大型盆地的演化发展和古水文地质条件，可以指导油气藏的勘查与开发。具有商业价值的地下热水、地下卤水、矿泉水的分布、形成条件的研究及开发利用将更加引起人们的重视。在固体废物、核废物地质处置中遇到的水文地质问题，将促进这些实用领域的水文地质研究。

5.新理论、新技术的应用

21世纪，随着学科之间的相互渗透的加速，其它学科领域的新理论将会更加迅速地在水文地质领域得到应用。先进的测试手段和仪器设备可为研究地下水提供了更加精确的观测数据。研究手段从过去的单一化向着多样化、综合化的方向发展。地下水模拟软件得到进一步开发，使之功能更强大、操作更方便。水文地质信息库将得到进一步完善并被充分利用。水文地质研究成果的展示方式也由过去的图示化（各种不同类型不同比例尺的挂图）发展到数字化（计算机数据库和图形库）再发展到网络化（通过主页在网络上发布），有利于研究成果服务于社会。

水文地质学是一门比较年轻的自然学科，它是人们在不断利用地下水资源，以及同地下水危害作斗争的过程中逐步发展起来的。随着生产的发展，水文地质学在20世纪的20～30年代，才成为一门独立的学科。

我国是世界上最早利用地下水的国家之一，早在5000多年前就知道凿井取水。大约在3000多年以前，我国农业已有相当发展，有关利用地下水的记载已很多。先秦的《击壤歌》中说:“日出而作，日入而息，凿井而饮，耕田而食。”说明当时已有了凿井利用地下水的知识。2500多年前，我们的祖先就已经知道利用土壤及植物的各种标志来寻找地下水，并推断地下水的埋藏深度及水质好坏。在秦代，在四川自贡，人们用竹制工具在坚硬基岩中凿井深达百余米取卤水煮盐，这是世界上最早的自流井，比法国的自流井利用要早1500年。事实充分说明，我国古代劳动人民在生产实践中积累了丰富的地下水知识。

在国外，水文地质学首先是在欧洲发展起来的。17世纪，欧洲资本主义兴起，新的生产关系有力地促进了生产力的向前发展，18世纪60年代的工业革命，更促进了科学技术的发展，至此，人们通过广泛的试验及观测，有关地下水的形成、运动等理论，与所有自然科学一样逐步建立起来。直到20世纪初，由于近代自然科学的发展，使水文地质学发展成了一门综合性学科。

新中国成立以后，随着国民经济的恢复和第一个五年计划的提出，对水文地质工作提出了迫切的要求。如新建和扩建城市的供水，矿山的排水，以及一些水利工程建设中的许多水文地质问题等。为此，我国在新中国成立后的五六年内，迅速地建立了水文地质学科，培养出了新中国第一代水文地质工作者。随着建设事业的发展，这支队伍不断发展壮大。广大水文地质工作者结合我国各项建设事业开展了地下水的科学研究，如地下水的形成条件，水量评价及水质研究，地下水动态长期观测工作等。到20世纪60年代初，我国水文地质工作者在地下水形成、地下水运动、地下水化学以及地下热水等方面的研究都有许多创见，为城市、工矿企业、农业、铁路等供水，矿山及工程建筑等地区的排水，许多水利水电建设，水化学找矿等，提供了水文地质资料，保证了国民经济各部门的发展。20世纪70年代初，特别加强了山区水文地质工作，开展了对裂隙水及岩溶水的调查研究，广泛地将地质力学的理论应用到找水工作中来，为山区地下水的普查和勘探做出了贡献。另外，在全国范围内进行了不同比例尺的区域水文地质普查工作。1995年以来，实施了西北地区找水特别计划和西南贫困岩溶山区扶贫找水计划。2001年和2002年，又分别实施了西部严重缺水地区地下水紧急勘察工程和地下水勘察示范工程。“十五”计划期间，在全国开展了新一轮地下水潜力调查工作，建立了全国主要地下水系统空间数据库。随着水资源短缺和环境恶化等问题的出现，自20世纪80年代中期开始，我国开展了地下水资源管理工作。目前，地下水资源管理已从单纯水力模型发展到经济管理模型、地下水与地表水联合调度管理模型等。

在水文地质研究方法和技术手段方面，20世纪50年代，一些科学技术发达的国家，普遍采用了现代化的手段来研究水文地质问题，先后出现了电网络模拟、数值模拟等计算手段。20世纪60年代，同位素技术开始用于解决某些水文地质问题。随后，数学地质方法与遥感技术(RS)也开始引入水文地质学。近年来，能够有效处理大量空间信息的计算机软件系统———地理信息系统(GIS)，以及全球定位系统(GPS)技术，已逐步广泛地被应用到水文地质工作中。水文地质的研究手段正在向多样化、综合化方向发展，新理论和新技术的应用，会使水文地质研究向信息化、数字化迈进。

综上所述，水文地质学以1856年达西定律的建立为标志，在150年的时间里得到了迅速发展。关于当代水文地质学的发展趋势，张人权等人提出以下看法:①核心课题转移:找水水文地质学→资源水文地质学→生态环境水文地质学。②研究视野扩展:含水层的局部→整个含水层→地下水系统→水文系统→生态环境系统→技术－社会系统。③研究目标改变:由局部性的问题转向全局性的课题，由当前的问题转向长期的可持续发展课题，由解决具体生产问题，转向构建人与自然协调的、良性循环的地下水系统、水文系统、地质环境系统与生态系统。④研究内容扩展:从地下水的水量研究为主，转向水量与水质的研究并重;从狭义地下水(饱水带水)的研究，扩大到广义地下水(含饱水带与包气带水)，乃至地下水圈的研究。⑤研究思路的改变:对现象的规律性为主的研究，已经不能满足需要，要求从成生角度，加强过程与机理研究的比重。⑥多学科交叉渗透成为主流:传统意义上纯粹的水文地质学正在消亡，地下水科学与其他自然科学以及社会科学交叉渗透，以多学科方式研究与处理问题，正在成为主流。⑦服务方式转变:水文地质学的服务对象大大扩展，服务方式发生了很大改变，如何使水文地质工作成果转化为生产力，已经成为一个急需解决的重大课题。

复习思考题

1.水文地质学研究的对象、任务是什么?

2.水文地质学在国民经济建设中的作用如何?与水文地质相关专业的学生为什么应掌握水文地质学的基本理论知识和技能?

3.试说明地下水的功能。