近年来国外水文地质研究综述

摘要：水文地质学在资源、环境等问题中发挥着重要作用。经过对近年来水文地质论文的统计与研究，介绍了国外水文地质的研究动态，论述了水文地质研究趋势。水文地质学在很多方面都有所发展，现重点综述了水文地质学在地质学中地位和重要性，其中的新生长点有环境地质、区域水文地质学等。并总结了以地下水资源评价和保护为目的的新技术和方法研究趋势。

关键词：水文地质；趋势；新学科生长点

中图分类号：P337文献标识码：A文章编号：1672-1683（2008）06-0075-03

Review of Overseas Studies on Hydrogeology in Recent Years

GAO Yun,CHENG Yan-pei,NI Zeng-shi,LIU Fang-zhen,BAI Xiong-fei,JIANG Feng-feng

（Institute of Hydrogeology and Environmental Geology，Shijiazhuang 050061，China ）

Abstract: Hydrogeology plays a main role in solving many resource and environment problems.Through analyzing the different data from hydrogeology papers,this paper simply introduces main trends and important contents of hydrogeology researches all over the world,shows the status and importance of hydrogeology which have many growing points of new disciplines,for example the environmental geology,regional hydrogeology and so on.Many new ways and techniques for groundwater resources evaluation and protection have been summarized.

Key words: hydrogeology;trend;growing points of new disciplines

1 水文地质的产生及其重要性

水文地质学是一门年轻的学科，它是基于地下水在地质单元内运移时所发生的物理和化学变化而发展起来的，水文地质学是研究地下水的数量和质量随空间和时间变化的规律，以及合理利用地下水或防治其危害的学科^［1］ 。水文地质学诞生于19世纪中期，法国水力工程师达西，进行了水通过砂的渗透试验，得出线性渗透定律，即著名的达西定律，奠定了水文地质学的基础。在20世纪初，依据法国水文地质学理论原则(A.Hazen,C.Slichter,F.King,O.Mainzer 等)，美国水文地质科学家发展了实用水文地质学的应用。与此同时，德国和奥地利的水文地质学家(F.Forchheimer,A.Thiem,O.Smreker,J.Kozeny and others)详细解释了水文地质，尤其是关于地下水流域和水力工程方面调查的方法。俄国人对水文地质学发展有着重大的贡献(W.Dokutchaev,A.F.Lebedev等)。

水文地质学正成为地质科学中一门比较完整、系统的独立学科，是在20世纪30、40年代。水文地质学己被公认为是地球科学的一个分支，是跨越于地质科学和水文学之间的一门独立科学^［2］ 。水文地质学在二战以后有了深入的发展，特别是在地下水动力学、水文地质编图、水文地质采矿、模型和同位素方法、水文地球化学和地下水监控这些领域。人类活动对包括地下水在内的自然环境的改造异常强烈,产生了一系列生态环境问题,当代水文地质学进入了生态环境水文地质学的新阶段^［3］。

2 从年度索引论文数量看水文地质学科的发展

从国际主流刊物和专利情况来回顾一下近40年来国际水文地质学翻天覆地的变化，1963年，《地下水》（Ground Water）和《水文学杂志》（Journal of Hydrology）创刊；1965年，开始出版《水资源研究》（Water Resources Research）。此后，陆续创刊的欧美主流学术期刊包括：1976年，《水资源进展》（Advances in Water Resources）和《污染水文学杂志》（Journal of Contaminant Hydrology）；1986年，《水文过程》（Hydrologic Processes）；1993年，《水文地质学杂志》（Hydrogeology Journal）；1995年，《水文工程学杂志》（Journal of Hydrologic Engineering）。在过去40年内，不但期刊的数目大幅增加，每种期刊上论文的数量和内容也显著增加^［4］ 。

截止到目前，检索相关文献共2 137篇，从网上搜集1 211篇，会议文献1 016篇，见表1。本文把水文地质所收集的文献分为了5大类，分别是地下水污染与防护、水资源评价与管理、水文地质技术方法、地热资源研究和综述类文献。

在收集的关于水文地质的文献中，1969年以前的文章2篇，1970年到1979年以前的文章共76篇，1980年到1989年90篇，1990年到1999年共358篇，2000年到2008年共685篇，见图1。

第一阶段(1950年—1979年),有78篇论文,这一阶段的年均论文数量很少,尽管如此,在这一阶段的水文地质工作还是取得了一定的成绩。

第二阶段(1980年—1989年),有论文90篇,在这一阶段,这一阶段的年均论文数量仍然很少,是水文地质研究的初期发展阶段。

第三阶段(1990年—1999年)，有论文358篇,在这一阶段,1990年的论文数量即跃升到162篇,后逐年持续上升,直至1999年达到最高点358篇,是水文地质研究的迅速发展阶段。

第四阶段(2000年—2008年)，有论文685篇,在这一阶段,2000年的论文数量即跃升到486篇,后逐年持续上升,直至目前为止达到最高点685篇,是水文地质研究的持续发展阶段。

3 水文地质的发展趋势

水文地质历史在各个不同的领域都有发展，例如地下水文学、土壤力学、经济地质、石油采钻工程、构造地质学、地球化学、地球物理学、海洋地质学和生态学。这个领域由于以上所有领域研究人员的杰出贡献而丰富起来。目前，水文地质处于转折时期，由发现并最大程度的开发利用新资源转变为合理的管理它们，这对于人类和其他生物来说是至关重要的。

3.1 新学科生长点

环境地质在地质学中的地位和重要性越来越明显。21世纪地球科学发展的一个重要特点是学科的交叉、渗透和融合不断加强，学科之间的界限逐渐被打破，代表新思想和新方向的边缘学科和交叉学科不断出现^［14］。

地质环境指的是受人类活动影响的岩石圈的最上部分,包括岩石、土壤、液体、气体和有机物^［13］ 。虽然环境地质这一术语在1962年才正式提出，但是它对人类生存及社会发展的巨大影响以及开展相关工作的必要性却由十九世纪开始就已逐渐为人们所了解。目前为止，环境地质学作为新学科来说已经基本成熟，但对它还没有统一的论定。

环境地质自20世纪80年代以来得到了迅速的发展，已经成为地质学中发展最快的分支之一。美国、英国等世界发达国家都不同程度的加强了对环境地质的研究，把地质调查与生态环境保护有机结合在一起，拓宽了地质学的研究领域和发展方向。环境地质学也已成为现代地质学发展的生长点。尤其近年来学科内的一些新理论和新应用,使“环境地质学”又向前迈进一步^［12］ 。

3.2 地下水管理的政策和方法

水是地球上最重要的资源之一，但是很多的水资源都存在严重的污染和浪费现象^［7］ 。

例如在法国，各种公共管理部门，盆地基金机构和地质调查部门，通过各种媒介向公众宣传有关水资源的重要情况，回答提出的特殊技术问题。目的是让大家了解各种生产活动给自然资源带来的严重影响，提高对地下水和当前共同利益的认识，解释那些按公众意愿制定的政策和收费规定。

在总体研究结果基础上对地下水变化情况进行监测和计算，以有利于管理机构的决策。这些水文地质观测数据均来自那些特定目的的局部区域调查研究中心^［6］ 。

1980年，美国亚利桑那州颁布了一部《地下水管路法规》，该法规对人口密集区的地下水管理进行了严格的规定。它的目标是要减缓这些地区抽取地下水的速度，平衡一些地区地下取水量和回补量。

目前，亚利桑那州有5个这样的管理区，它们被称为“有效管理区”（AMA）。5个有效管理区总面积占该州总面积的20％，但涉及的人口接近80％。

3.3 新的技术方法和仪器设备的应用

从第34届国际水文地质大会部分论文中可以看出水化学和环境同位素等技术已经被广泛地应用于有关地下水研究的诸多领域中。各国都已经加强了人类活动对地下水的影响研究，由局部的典型研究扩展到整体的区域研究，正着重研究地下水与区域生态环境的关系，并逐步构建地下水的生态框架^［5］ 。

在近些年里，随着世界科技水平的迅速发展，一些新技术、新方法已经广泛应用在水文地质、工程地质和环境地质调查工作中，RS和GIS技术在自然资源管理方面的应用快速增长。例如，GIS技术，其在地下水管理和研究中的运用发展的十分迅速。它广泛的应用于各种参数模型，例如数字地理数据库的建立、资料的使用和准备。一些发达国家的水文地质调查研究正在向全程计算机化、数字化、网络化、可视化等方向发展^［8］ 。

3.4 地热资源研究

目前，冰岛地热发电站装机容量总计200 MWe,排名世界第8位^［9］。87%的家庭使用地热取暖。地热能量在取暖和其他方面的利用，仅仅是地热能可以提供能量的很小的一部分。虽然水力发电已经成为电力的主要资源，但是近年来地热发电站已经成为发电的主力了。日益增长的电能需求来自于工业用电的集中性。在2004年，地热发电站发电量占总电量的17%。预计到2009年，发电量将会占总电量的20%^［10］ 。

4 结语

虽然科研人员在水文地质学的研究上投入了越来越大的精力，并且各国的地质调查局等部门也投入了大量的财力、物力，但是今后的发展对于当代水文地质学家的挑战是非常严峻的^［11］。

由搜集来的论文和我国对比可看出，国外科学工作者对于某个问题的研究进行的比较深入，各种地质条件了解得都非常细致，范围却不一定大。而国内大多数的研究似乎包含的内容较多一些，范围更大一些，但并不深入。国外的研究实用性较强，一般是针对一个具体问题进行研究、解决，而国内的研究在实用性方面需加强，我们应在这方面做出努力。

参考文献:

［1］ William Back,Janet S.Herman，American Hydrogeology at the Millennium: An Annotated Chronology of 100 Most Influential Papers，Hydrogeology Journal，Volume 5,Number 4 / 1997，10.1007/s100400050255 ，37-50.

［2］ 林学钰，廖资生.应重视和发展我国的水文地质科学［M］.科学新闻，2003.

［3］ 张人权.水文地质学发展的若干趋向［J］.水文地质工程地质,1987,(2):1-2.

［4］ Tsang ChinFU,王焰新.水文地质研究的关键科学问题及其创新资助策略［J］.中国科学基金，2003,17(6):330-334.

［5］ 石建省.从第34届国际水文地质大会看水文地质学发展趋势(代序)［J］.地球学报，2007， 28（6）: 509-520.

［6］ Jean Margat,Groundwater management in France［J］.Environmental Geology and Water Sciences，1987，9(2):105-10⁸.

［7］ T.N.Narasimhan,Hydrogeology in North America: past and future［J］.Hydrogeology Journal,2005,13(1).

［8］ V.C.Patil,Ajit Maru,G.B.Shashidhara and U.K.Shanwad,Remote Sensing,Geographical Information System and Precision Farming in India: Opportunities and challenges.

［9］ Ingvar B Fridleifsson.Geothermal Development in Iceland and China［M］.2002.

［10］ Nationl Energy Authority and Ministries of Industry and Commerce.Geothermal Development and Research in Iceland［M］.2006.

［11］ Jim McCulloch，All our yesterdays: a hydrological retrospective，Hydrol.Earth Syst.Sci.,11(1),311,2007.

［12］ 何雪洲，王宇，朱庆俊，等.国外水文和工程地质近年来的发展［J］.水文地质工程地质，1999，（4）.

［13］ U.A swathanarayana.Geoenvironment,A.A.Balkema Ro tterdam Brookfield,1995.

［14］ 张 薇.国际水工环地质研究走势［EB/OL］.http://hi.baidu.com/youxiguilin/blog/item/fff398ca4800dd42f21fe7b5.html，2006-08-19.