水文地質(zhì)

水文地質(zhì)的技術(shù)發(fā)展史

  1.我國(guó)開發(fā)利用地下水的概況
 
  古代:我國(guó)是世界開發(fā)利用地下水最早的國(guó)家之一,早在相當(dāng)于我國(guó)仰韶文化的母系氏族公社時(shí)期,據(jù)浙江余姚河姆渡村遺址發(fā)掘推測(cè),距今約5700年前,我們的祖先就已經(jīng)采用鑿井取水。到了距今2000多年前的春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代,隨著生產(chǎn)力的發(fā)展,鑿井技術(shù)有了進(jìn)一步提高,在四川自貢一帶已有深達(dá)數(shù)百米的鹽井,這可算是世界上在巖石中開鑿的首批深井。漢武帝時(shí),在今陜西渭北高塬上修筑了我國(guó)最早的井渠結(jié)合農(nóng)田灌溉典范“龍首渠”。馳名中外的新疆“坎兒井”,至今仍不失為開發(fā)山前傾斜平原地下水的有效措施之一。
 
  我國(guó)開發(fā)利用地下水資源的現(xiàn)狀:①北方許多城市生活用水的重要水源;②北方干旱、半干旱地區(qū)(17省市)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活的唯一水源;③南方部分地區(qū)也開始利用地下水、并且需求量越來越大;④大的工業(yè)基地的建設(shè)首先要解決水源問題。   開發(fā)利用地下水資源的未來:①實(shí)現(xiàn)地下水資源的可持續(xù)開發(fā);②加強(qiáng)地下水資源的科學(xué)管理;③加強(qiáng)與地下水資源開發(fā)有關(guān)的環(huán)境保護(hù)。(當(dāng)今世界面臨的三大問題:人口、資源、環(huán)境)。
 
  一些重大研究課題:地下水過量開采的對(duì)策;地下水污染防治;相關(guān)的環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)。
 
 
  初期:地下水開發(fā)地點(diǎn)分散且數(shù)量較少階段,主要進(jìn)行地下水水源地的勘查,通過勘查論證地下水的開發(fā)方案。
 
  中期:地下水處于連片開發(fā),且水源地相互干擾明顯增大的階段,將區(qū)域性大面積地下水資源評(píng)價(jià)列為論證地下水合理開發(fā)的重要工作。
 
  后期:地下水需求量與其多年平均補(bǔ)給量相接近,且需求量還在不斷增長(zhǎng)的階段,將包括技術(shù)管理、政策和法規(guī)制定的地下水管理列為支持地下水合理開發(fā)的重點(diǎn)工作。同時(shí),還將研究人工回灌補(bǔ)給地下水及地表水、地下水聯(lián)合運(yùn)用等問題,注意加強(qiáng)地下水資源保護(hù),實(shí)施地下水系統(tǒng)管理。
 
  3.水文學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史
 
  人類探索除水害、興水利的歷史,猶如人類的文明史那樣悠久。在生產(chǎn)實(shí)踐中,特別在與水旱災(zāi)害的斗爭(zhēng)中,人類不斷觀測(cè)各種水文現(xiàn)象,思考和研究它們的規(guī)律,積累起關(guān)于水的豐富知識(shí),逐漸形成并不斷發(fā)展了水文科學(xué)。
 
  水文學(xué)源遠(yuǎn)流長(zhǎng),經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的醞釀時(shí)期,而它的飛躍發(fā)展則是最近一個(gè)世紀(jì)的事。同自然科學(xué)的許多學(xué)科相似,人們還難以找出公認(rèn)的里程碑,把水文科學(xué)的歷史進(jìn)程劃分成若干明確的階段。我們只是順著它前進(jìn)的足跡,大體劃分為:
 
  ⑴萌芽時(shí)期(遠(yuǎn)古至約公元1400年)
 
  在尼羅河、幼發(fā)拉底河、恒河和黃河這些古老文化發(fā)祥地的遺跡中,我們可以看到這一時(shí)期已經(jīng)開始了原始的水文觀測(cè),最早的水位觀測(cè)是在中國(guó)和埃及開始的。
 
  約公元前22世紀(jì),中國(guó)傳說中的大禹治水,已“隨山刊木”(立木于河中),觀測(cè)河水漲落。此后,戰(zhàn)國(guó)時(shí)李冰設(shè)于都江堰的“石人”,隋代的石刻水則,宋代的水則碑等,表明水位觀測(cè)不斷進(jìn)步。
 
  最早的雨量觀測(cè)于公元前四世紀(jì)首先在印度出現(xiàn),中國(guó)于公元前三世紀(jì)的秦代已開始有呈報(bào)雨量的制度,到了公元1247年,已有了較科學(xué)的雨量器和雨深計(jì)算方法,并開始用“竹籠驗(yàn)雪”以計(jì)算平均降雪深度。明代劉天和在治理黃河工作中,已采用手制“乘沙量水器”測(cè)定河水中泥沙的數(shù)量。
 
  中國(guó)古籍《呂氏春秋》中寫道:“云氣西行云云然,冬夏不輟;水泉東流,日夜不休,上不竭,下不滿,小為大,重為輕,國(guó)道也?!碧岢隽藰闼氐乃难h(huán)概念。成書于公元約六世紀(jì)初的《水經(jīng)注》中,記述了當(dāng)時(shí)中國(guó)境內(nèi)1252條河流的概況,成為水文地理考察的先驅(qū)。
 
  誠(chéng)然,這些原始的水文觀測(cè)和水文知識(shí)是膚淺零星的,但已為當(dāng)時(shí)生活和生產(chǎn)提供了重要的水文資料。例如,根據(jù)雨量多少?zèng)Q定稅收的多少,根據(jù)上游的水位向下游傳遞水情等,標(biāo)志著水文科學(xué)的萌芽。
 
  ⑵奠基時(shí)期(約公元1400~1900年)
 
  歐洲文藝復(fù)興帶來的科學(xué)思想的解放和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,為水文科學(xué)發(fā)展成為獨(dú)立的學(xué)科奠定了基礎(chǔ)。這一時(shí)期,水文儀器的發(fā)明使水文觀測(cè)進(jìn)入了科學(xué)的定量觀測(cè)階段。
 
  1663年雷恩和胡克創(chuàng)制了翻斗式自記雨量計(jì),1687年哈雷創(chuàng)制測(cè)量水面蒸發(fā)量的蒸發(fā)器,1870年埃利斯發(fā)明旋槳式流速儀,1885年普賴斯發(fā)明旋杯式流速儀。這些近代水文儀器使流量、流速、蒸發(fā)、降水的觀測(cè)達(dá)到了相當(dāng)?shù)木?,利用這些近代水文儀器進(jìn)行水文觀測(cè)的各種水文站陸續(xù)出現(xiàn)。
 
  1746年,中國(guó)在黃河老壩口設(shè)立了全國(guó)第一個(gè)正規(guī)水位站,開始系統(tǒng)觀測(cè)水位,并進(jìn)行報(bào)汛。這些成就使水文現(xiàn)象的觀測(cè)視野在深度和廣度上空前擴(kuò)大,為水文科學(xué)在理論上的發(fā)展創(chuàng)造了條件。
 
  在這一時(shí)期,近代水文科學(xué)理論開始逐漸形成。1674年佩羅提出了水量平衡的概念,成為水文科學(xué)最基本的原理之一;1738年伯努利父子發(fā)表水流能量方程,1775年謝才發(fā)表明渠均勻流公式;1802年道爾頓建立了研究水面蒸發(fā)的道爾頓公式;1856年,達(dá)西發(fā)表了描述孔隙介質(zhì)中地下水運(yùn)動(dòng)的達(dá)西定律;1851年莫萬尼提出了匯流和徑流系數(shù)的概念,并發(fā)表了計(jì)算最大流量的著名推理公式。
 
  這些科學(xué)理論的創(chuàng)立,為水文科學(xué)在河道水流、蒸發(fā)、地下水運(yùn)動(dòng)、徑流形成和水文循環(huán)等領(lǐng)域的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ),它表明人類對(duì)水文現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)已由萌芽時(shí)期那種膚淺零星的知識(shí),發(fā)展到了比較深刻系統(tǒng)的知識(shí)。同時(shí)也表明,人類對(duì)地球上水的運(yùn)動(dòng)、變化規(guī)律的探索,已發(fā)展到以大量觀測(cè)事實(shí)為基礎(chǔ),進(jìn)行假說、演繹和推理,進(jìn)而建立各理論體系的近代科學(xué)方法論。    19世紀(jì)末,專門水文研究機(jī)構(gòu)開始出現(xiàn),一些國(guó)家開始出版水文年鑒。弗里西著的《河流水文測(cè)驗(yàn)方法》、福雷爾著的《日內(nèi)瓦湖湖泊志》、馬略特著的《水的運(yùn)動(dòng)》等水文學(xué)專著陸續(xù)出版。這些著作總結(jié)了當(dāng)時(shí)水文觀測(cè)和理論研究的成就,標(biāo)志著水文科學(xué)作為一門近代科學(xué)已奠定基礎(chǔ)。
 
  ⑶應(yīng)用水文學(xué)興起時(shí)期(約公元1900~1950年)
 
  這一時(shí)期,水文科學(xué)在觀測(cè)方法、理論體系和研究領(lǐng)域等方面繼續(xù)取得新成就,但它最重要的進(jìn)展是應(yīng)用水文學(xué)的興起。
 
  進(jìn)入20世紀(jì),特別是第一次世界大戰(zhàn)以后,大量興起的防洪、灌溉、交通工程和農(nóng)業(yè)、林業(yè)乃至城市建設(shè)向水文科學(xué)提出越來越多的新課題,解決這些課題的方法也由經(jīng)驗(yàn)的、零碎的逐漸理論化和系統(tǒng)化,水文科學(xué)的應(yīng)用特色逐漸表現(xiàn)出來。
 
  首先,從1914年到1924年,經(jīng)過黑曾、福斯特等人的工作,把概率論、數(shù)理統(tǒng)計(jì)的理論和方法系統(tǒng)地引入了水文科學(xué),使水文變量(如洪峰和洪量)和它出現(xiàn)的機(jī)率聯(lián)系起來,為預(yù)估工程未來運(yùn)行時(shí)期內(nèi)可能出現(xiàn)的水文情勢(shì)開辟了道路。
 
  接著,從1932年到1938年,謝爾曼、霍頓、麥卡錫、斯奈德等人在產(chǎn)流和匯流計(jì)算方面取得開拓性進(jìn)展,為根據(jù)降雨推算洪水開辟了道路。隨后,克拉克、林斯雷等人在單位線、多個(gè)水文變量聯(lián)合分析和徑流調(diào)節(jié)的理論、方法等方面發(fā)展并豐富了上述內(nèi)容。
 
  在此期間,水文站在世界范圍內(nèi)發(fā)展成規(guī)模宏大的水文站網(wǎng)系統(tǒng),這些成就為應(yīng)用水文學(xué)的興起在理論上、方法上和資料條件方面奠定了基礎(chǔ),并率先形成了它最重要的分支學(xué)科——工程水文學(xué)。接著,農(nóng)業(yè)水文學(xué)、森林水文學(xué)、都市水文學(xué)也相繼興起。
 
  1949年,林斯雷和柯勒、保羅赫斯合著《應(yīng)用水文學(xué)》;同年,姜斯敦和克樂斯合著的《應(yīng)用水文學(xué)原理》、美國(guó)土木工程師學(xué)會(huì)編著的《水文學(xué)手冊(cè)》等應(yīng)用水文學(xué)專著陸續(xù)問世,總結(jié)了這一時(shí)期的成就,標(biāo)志著應(yīng)用水文學(xué)的誕生。應(yīng)用水文學(xué),以它直接為生產(chǎn)和生活提供多方面服務(wù)這一鮮明特征,獲得迅速發(fā)展,成為近代水文科學(xué)體系中最富有生氣的分支學(xué)科。
 
  ⑷現(xiàn)代水文學(xué)(1950~今)
 
  20世紀(jì)50年代以來,社會(huì)生產(chǎn)規(guī)??涨皵U(kuò)大,科學(xué)技術(shù)進(jìn)入了新的發(fā)展時(shí)期,并正在出現(xiàn)新的技術(shù)革命,人類改造自然的能力迅速增強(qiáng),人與水的關(guān)系已經(jīng)由古代的趨利避害,和近代較低水平的興利除害,發(fā)展到了現(xiàn)代較高水平的興利除害的新階段。這個(gè)新階段賦予水文科學(xué)以新的動(dòng)力和新的特色。
 
  首先,由于人類對(duì)水資源的突出需求,水文科學(xué)的研究領(lǐng)域正在向著為水資源最優(yōu)開發(fā)利用的方向發(fā)展,以期為客觀評(píng)價(jià)、合理開發(fā)、充分利用和保護(hù)水資源提供科學(xué)依據(jù)。
 
  其次,大規(guī)模的人類活動(dòng)對(duì)自然水體,進(jìn)而對(duì)自然環(huán)境正在產(chǎn)生多方面的影響。研究和評(píng)價(jià)人類活動(dòng)的水文效應(yīng)和這種效應(yīng)的環(huán)境意義,揭示人類活動(dòng)影響下水文現(xiàn)象的規(guī)律,進(jìn)而探討水文分析的新方法和新途徑,防止人類活動(dòng)對(duì)水文循環(huán)的影響朝著不利于人類生存環(huán)境的方向發(fā)展,這一切正在成為水文科學(xué)面臨的新課題。
 
  另外,現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)使獲取水文信息的手段和分析水文信息的方法有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。例如,遙感技術(shù)的應(yīng)用,使同時(shí)觀測(cè)大范圍內(nèi)的宏觀水文現(xiàn)象成為可能;核技術(shù)的應(yīng)用使人們能夠獲得微觀水文信息;水文模擬方法、水文隨機(jī)分析方法、水文系統(tǒng)分析方法,使人們研究水文現(xiàn)象的能力發(fā)展到新的水平;尤其是電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,使水文科學(xué)從水文觀測(cè)到基本規(guī)律的研究,由人力和機(jī)械操作,發(fā)展到以電子計(jì)算機(jī)為核心的自動(dòng)化。
 
  水文科學(xué)和其他科學(xué)之間的邊緣科學(xué)正在不斷興起,學(xué)科間的空隙逐漸得到填補(bǔ)。同時(shí),人們開始看到,水已成為影響社會(huì)發(fā)展的重要因素。水在表現(xiàn)它的自然屬性的同時(shí),它的社會(huì)屬性也日益表現(xiàn)出來,并逐漸為人們所認(rèn)識(shí)。因此,水文科學(xué)將有可能發(fā)展成為具有自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)雙重性質(zhì)的一門綜合性科學(xué)。
 
  總的來講,水文學(xué)從它所隸屬的學(xué)科領(lǐng)域看,作為地球物理科學(xué)的一個(gè)分支,主要研究地球系統(tǒng)中水的存在、分布、運(yùn)動(dòng)和循環(huán)變化規(guī)律,水的物理、化學(xué)性質(zhì),以及水圈與大氣圈、巖石圈和生物圈的相互關(guān)系;作為水利學(xué)科的重要組成部分,主要研究水資源的形成、時(shí)空分布、開發(fā)利用和保護(hù),水旱災(zāi)害的形成、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)與防治,以及水利工程和其他工程建設(shè)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、管理中的水文水利計(jì)算技術(shù)。
 
  4.水文學(xué)的分類
 
  水文學(xué)開始主要研究陸地表面的河流、湖泊、沼澤、冰川等,以后逐漸擴(kuò)展到地下水、土壤水、大氣水和海洋水。
 
  ① 傳統(tǒng)水文學(xué)按研究的水體來進(jìn)行劃分:河流水文學(xué)、湖泊水文學(xué)、沼澤水文學(xué)、冰川水文學(xué)、海洋水文學(xué)、地下水水文學(xué)(水文地質(zhì)學(xué))、土壤水文學(xué)、大氣水文學(xué)等。
 
  ② 由水文學(xué)采用的實(shí)驗(yàn)方法,派生出三個(gè)分支學(xué)科:水文測(cè)驗(yàn)學(xué)、水文調(diào)查、水文實(shí)驗(yàn)。
 
  ③ 由水文研究?jī)?nèi)容分為:水文學(xué)原理、水文預(yù)報(bào)、水文分析與計(jì)算、水文地理學(xué)、河流動(dòng)力學(xué)等。
 
  ④ 作為應(yīng)用科學(xué),水文學(xué)分為:工程水文學(xué)、農(nóng)業(yè)水文學(xué)、土壤水文學(xué)、森林水文學(xué)、城市水文學(xué)等。
 
  ⑤ 隨新科學(xué)、新技術(shù)的發(fā)展和引進(jìn),出現(xiàn)新分支:隨機(jī)水文學(xué)、模糊水文學(xué)、灰色系統(tǒng)水文學(xué)、遙感水文學(xué)、同位素水文學(xué)等。
 
  5.水文地質(zhì)學(xué)的簡(jiǎn)要發(fā)展過程
 
  盡管19世紀(jì)已開始使用水文地質(zhì)學(xué)一詞,但到20世紀(jì)初科學(xué)家Mead才給出這個(gè)術(shù)語(yǔ)一個(gè)廣泛的含義:水文地質(zhì)學(xué)是研究地表以下水的發(fā)生與運(yùn)動(dòng)。20世紀(jì)50年代末期到80年代早期這將近30年的時(shí)間里,水文地質(zhì)學(xué)一下子成熟了,成為地球科學(xué)羽翼豐滿的一員。1960年之前,水文地質(zhì)學(xué)主要是地質(zhì)學(xué)家的領(lǐng)域,作為一個(gè)自然科學(xué)家,對(duì)于控制地下水流動(dòng)的因素和規(guī)律,毫無興趣或者知之甚少,任憑差分方程式去加以描述。另一方面,工程師在估算井的單位出水量和總出水量時(shí),只顧得計(jì)算,處于巖層“透水”和“不透水”之間的灰域之中,無所適從。
 
  久遠(yuǎn)以前直到20世紀(jì)50年代,兩種分叉的、幾乎完全獨(dú)立的方法,各不相關(guān)地沿著平行的路徑研究著地下水;一邊被科學(xué)家好奇心所驅(qū)使;另一邊受到工程師務(wù)實(shí)精神的推動(dòng)。兩個(gè)分支的演變?cè)跁r(shí)間上也可以分為兩個(gè)階段:以理論與假說的定量表述,以及數(shù)學(xué)上的嚴(yán)格推導(dǎo)為其分界。
 
  17世紀(jì)處在“自然科學(xué)分支”的“猜想”階段,關(guān)于泉的成因以及水循環(huán),出現(xiàn)了首批記錄在案的問題與解答。偉大的思想家們,從公元前8世紀(jì)的荷馬開始,包括亞里士多德、泰勒斯(Thales)、柏拉圖,甚至笛卡兒和開普勒(17世紀(jì))都曾猜想:泉水來源于海洋中擠榨出來的水,或者是在洞穴中冷凝而成的;而雨水不足以保持河水流量。然而,在另一個(gè)陣營(yíng)中,波爾洛(Marcus Vitruvius Pollo)認(rèn)為,泉來源于入滲的雨水,這一看法受到文奇(Leonardo da Vinci)和帕利西(Bernard Palissy,16世紀(jì))的支持。定量水文觀測(cè)始于17世紀(jì),佩羅(Pierre Perrault,1608-1680)在塞納河盆地測(cè)量了3年降水量,得出降水量是河流流量的6倍。馬利奧特(Mariotte,1620-1684)驗(yàn)證了佩羅的觀測(cè)結(jié)果,而哈雷(Halley,1656-1742)證明了注入地中海徑流的不足部分消耗于蒸發(fā)。梅瑟利(La Metherie,1791)開始測(cè)量巖石的滲透性,將入滲水區(qū)分為地表徑流和深部?jī)?chǔ)存,于是,水均衡的初步概念形成了。
 
  盡管第一個(gè)自流井是1126年在法國(guó)阿圖瓦(Artois)成井的,但是,關(guān)于自流現(xiàn)象的第一個(gè)有記錄的解釋出現(xiàn)于17世紀(jì),卡西尼(Cassini)和瓦里斯內(nèi)利(Vallisnieri)都正確地指出:承壓含水層的高水壓是產(chǎn)生自流的原因。進(jìn)一步試圖將概念精確化的結(jié)果是,強(qiáng)化了絕對(duì)隔水性的觀念,然而,對(duì)廣泛分布的區(qū)域性含水層和隔水層的研究,很可能因而形成了地下水盆地的概念,在這方面,最基礎(chǔ)同時(shí)也是最有影響的著作,則是赫伯特的“地下水運(yùn)動(dòng)理論”(M.King Hubbert,1940)。19世紀(jì)后期到20世紀(jì)初,開始了并非出于實(shí)用目的的地下水化學(xué)研究,著重于分類(Palmer,Scholler)及化學(xué)成分演變的影響因素分析(Chebotarev,Scholler,Back)。
 
  “工程學(xué)科分支”的第一階段,時(shí)間從很早前到1856年,主要著力于發(fā)展經(jīng)驗(yàn)性實(shí)用方法技術(shù),構(gòu)建集取地下水的設(shè)施,以及從泉、井、坎兒井,以及其它水源提升輸送地下水。第二階段是“定量評(píng)價(jià)”階段,以1856年達(dá)西定律的發(fā)表為標(biāo)志。達(dá)西方程觸發(fā)了根據(jù)地下水位變動(dòng)預(yù)測(cè)井的出水量的興趣;隨之而來的是一系列人們熟知的計(jì)算公式:裘布依、泰斯、雅可布、溫澤爾(Wenzel)等,討論的全是地下水位和理想承壓含水層的定量預(yù)測(cè)。
 
  20世紀(jì)50年代晚期到60年代早期,也許是由于偶然的巧合,也許是由于下意識(shí)地交流滲透,絕對(duì)隔水性的觀念受到來自兩個(gè)分支的強(qiáng)烈質(zhì)疑——工程師們從評(píng)價(jià)含水層和井的出水量出發(fā)產(chǎn)生疑問,而地質(zhì)學(xué)家在研究盆地地下水流動(dòng)時(shí)發(fā)現(xiàn)了問題。雅可布、漢圖斯、諾曼(Neuman)、威瑟斯龐等,引入并發(fā)展了越流含水層的概念,并將其擴(kuò)展到盆地尺度的含水層系。自然科學(xué)分支這邊,托特的均質(zhì)的“統(tǒng)一盆地”被弗里澤和威瑟斯龐 “非均質(zhì)化”了,通過數(shù)值模擬,揭示了不同形態(tài)、不同規(guī)模含水巖系的基本流動(dòng)型式。兩方面共同的最終結(jié)論是,巖體存在水力連續(xù)性。基于巖體存在水力連續(xù)性的結(jié)論,很快人們就認(rèn)識(shí)到,存在著時(shí)空尺度差別很大的流動(dòng)系統(tǒng),而每個(gè)系統(tǒng)具有自己的作用過程與伴隨現(xiàn)象。于是,統(tǒng)一的觀念誕生了,不斷流動(dòng)著的地下水是一種地質(zhì)營(yíng)力。
 
  1980年前后,可以看作研究地下水的自然和工程科學(xué)兩個(gè)分支的融合,從此進(jìn)入成熟的當(dāng)代水文地質(zhì)學(xué)發(fā)展階段。這個(gè)地球科學(xué)的新成員,既是一門基礎(chǔ)學(xué)科,也是一個(gè)專門性分支。為了更好地理解幾乎所有的地質(zhì)活動(dòng),絕對(duì)有必要熟悉當(dāng)代水文地質(zhì)學(xué)的基本理論。與此同時(shí),需要培養(yǎng)具有獨(dú)特的教育和專業(yè)背景的、全職的水文地質(zhì)學(xué)家。
 
  當(dāng)代水文地質(zhì)學(xué)有以下3個(gè)主要特征概念:①地下水流動(dòng)系統(tǒng)發(fā)育的空間尺度,變化范圍很大;②地下水流動(dòng)系統(tǒng)發(fā)育的時(shí)間尺度,變化范圍很大;③流動(dòng)的地下水是無處不在的地質(zhì)營(yíng)力,其作用可以達(dá)到地面以下極大深度,對(duì)極其廣泛的自然過程與現(xiàn)象,都有著控制性影響。
 
  水文地質(zhì)學(xué)向何處去發(fā)展?作為一門成熟科學(xué),建立于工程師的數(shù)學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)家自由想象之上,建立于相關(guān)學(xué)科的技能、方法和技術(shù)之上,在可以預(yù)見的未來,水文地質(zhì)學(xué)的理論與技術(shù)方法不大可能有新的突破;反之,預(yù)期將會(huì)出現(xiàn)各種“名副其實(shí)”的學(xué)科分支,例如:環(huán)境水文地質(zhì)學(xué)、污染水文地質(zhì)學(xué)、農(nóng)業(yè)水文地質(zhì)學(xué)、油氣水文地質(zhì)學(xué),等等。
 
  就我國(guó)來講,水文地質(zhì)學(xué)的發(fā)展歷史是與新中國(guó)的建立與發(fā)展分不開的,近半個(gè)世紀(jì)以來,水文地質(zhì)學(xué)的成長(zhǎng)與發(fā)展大致可劃分為兩個(gè)階段:從20世紀(jì)50年代到70年代中期,可稱為奠基階段,主要接受前蘇聯(lián)學(xué)術(shù)思想的影響,基本依照前稱聯(lián)模式。從20世紀(jì)70年代后期到90年代,可以稱為發(fā)展階段,這一時(shí)期由于實(shí)行改革開放政策,國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)交流日益頻繁,因此受西方學(xué)術(shù)思想影響較多,特別是系統(tǒng)科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)技術(shù)等新思想、新理論與新技術(shù)的輸入,使水文地質(zhì)學(xué)的基本概念與研究范疇發(fā)生了巨大的變革,使水文地質(zhì)學(xué)從定性研究進(jìn)入到了定量研究階段,納入到系統(tǒng)工程的軌道,與現(xiàn)代科學(xué)更緊密地融合了起來,因此我們把20世紀(jì)50年代到70年代奠基階段的水文地質(zhì)學(xué)稱為傳統(tǒng)水文地質(zhì)學(xué),而20世紀(jì)70年代后期至90年代發(fā)展階段的水文地質(zhì)學(xué),稱為現(xiàn)代水文地質(zhì)學(xué)。
 
  現(xiàn)代水文地質(zhì)學(xué)的基本特征主要有:①與現(xiàn)代科學(xué)的新理論新學(xué)科緊密結(jié)合,比如系統(tǒng)論、信息論、控制論及相應(yīng)產(chǎn)生的系統(tǒng)科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、信息科學(xué)等,對(duì)水文地質(zhì)學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了重大影響;②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;③從地下水系統(tǒng)與自然環(huán)境系統(tǒng)相互關(guān)系的研究,擴(kuò)大到與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)關(guān)系的研究。對(duì)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;④許多新的分支學(xué)科的產(chǎn)生與發(fā)展,比如區(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);⑤新技術(shù)、新方法的應(yīng)用、除計(jì)算機(jī)技術(shù)外,遙感技術(shù)、同位素技術(shù)、自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù),室內(nèi)模擬技術(shù),以及高精度水質(zhì)分析技術(shù)等,都得到普遍應(yīng)用,推動(dòng)了水文地質(zhì)學(xué)的發(fā)展。
 
  這要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn):水文地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域中的許多研究都是由水文地質(zhì)學(xué)家、地質(zhì)學(xué)家、水文學(xué)家好氣象學(xué)家等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的專家學(xué)者聯(lián)合來完成的。