水文地質(zhì)

水文地質(zhì)學(xué)的發(fā)展簡史

  人們早在遠(yuǎn)古時(shí)代就已打井取水。中國已知最古老的水井是距今約5700年的浙江余姚河姆渡古文化遺址水井。古波斯時(shí)期在德黑蘭附近修建了坎兒井,最長達(dá)26公里,最深達(dá)150米。約公元前250年,在中國四川,為采地下鹵水開鑿了深達(dá)百米以上的自流井。中國漢代鑿龍首渠,是一種井、渠結(jié)合的取水建筑物。在利用井泉的過程中,人們也探索了地下水的來源。法國帕利西、中國徐光啟和法國馬略特,先后指出了井泉水來源于大氣降水或河水入滲。馬略特還提出了含水層與隔水層的概念。
 
  1855年,法國水力工程師達(dá)西,進(jìn)行了水通過砂的滲透試驗(yàn),得出線性滲透定律,即著名的達(dá)西定律,奠定了水文地質(zhì)學(xué)的基礎(chǔ)。1863年,法國裘布依以達(dá)西定律為基礎(chǔ),提出計(jì)算潛水流的假設(shè)和地下水流向井的穩(wěn)定流公式。1885年,英國的張伯倫確定了自流井出現(xiàn)的地質(zhì)條件。奧地利福希海默在1885年制出了流網(wǎng)圖并開始應(yīng)用映射法。
 
  19世紀(jì)末20世紀(jì)初,對地下水起源又提出了一些新的學(xué)說。奧地利修斯于1902年提出了初生說。美國萊恩、戈登和俄國安德魯索夫在1908年分別提出在自然界中存在與沉積巖同時(shí)生成的沉積水。1912年德國凱爾哈克提出地下水和泉的分類,總結(jié)了地下水的埋藏特征和排泄條件。美國邁因策爾于 1928年提出了承壓含水層的壓縮性和彈性。他們?yōu)?a href="http://www.hnsfzikao.com/t/水文地質(zhì).html" >水文地質(zhì)學(xué)的形成作出了重要貢獻(xiàn)。
 
  泰斯于1935年利用地下水非穩(wěn)定流與熱傳導(dǎo)的相似性,得出了地下水流向水井的非穩(wěn)定流公式即泰斯公式,把地下水定量計(jì)算推進(jìn)到了一個(gè)新階段。20世紀(jì)中葉,蘇聯(lián)奧弗琴尼科夫和美國的懷特在水文地球化學(xué)方面作出了許多貢獻(xiàn)。到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束時(shí),在地下水的賦存、運(yùn)動、補(bǔ)給、排泄、起源以至化學(xué)成分變化、水量評價(jià)等方面,均有了較為系統(tǒng)的理論和研究方法。水文地質(zhì)學(xué)已經(jīng)發(fā)展成為一門成熟的學(xué)科了。
 
  20世紀(jì)中葉以來,合理開發(fā)、科學(xué)管理與保護(hù)地下水資源的迫切性和有關(guān)的環(huán)境問題,越來越引起人們的重視。同時(shí),人們對某些地下水運(yùn)動過程有了新的認(rèn)識。1946年起,雅可布和漢圖什等論述了孔隙承壓含水層的越流現(xiàn)象。英國博爾頓和美國的紐曼分別導(dǎo)出了潛水完整井非穩(wěn)定流方程。
 
  由于預(yù)測地下水運(yùn)動過程的需要,促進(jìn)了水文地質(zhì)模擬技術(shù)的發(fā)展。20世紀(jì)30年代開展了實(shí)驗(yàn)室物理模擬。40年代末發(fā)展起來的電網(wǎng)絡(luò)模擬,到50~60年代在解決水文地質(zhì)問題中得到應(yīng)用。
 
  由于電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,70~80年代,地下水?dāng)?shù)學(xué)模擬成為處理復(fù)雜的水文地質(zhì)問題的主要手段。同時(shí),同位素方法在確定地下水平均貯留時(shí)間,追蹤地下水流動等研究中得到應(yīng)用。遙感技術(shù)及數(shù)學(xué)地質(zhì)方法也被引進(jìn),用以解決水文地質(zhì)問題。對于地下水中污染物的運(yùn)移和開采地下水引起的環(huán)境變化,引起廣泛的重視。20世紀(jì)60年代以來,加拿大的托特提出了地下水流動系統(tǒng)理論,為水文地質(zhì)學(xué)的發(fā)展開拓了新的發(fā)展前景。