中国水文地质进展综述论文_郝慧

中国水文地质进展综述论文_郝慧

河北省地矿局石家庄综合地质大队 河北省石家庄 050000

摘要:本文根据课堂的讲解内容和课外查阅的资料,综合阐述水文地质学的进展情况。首先介绍水文地质学的发展历史,阐明水文地质工作者的任务是随社会发展而变化的,水文地质学的内容也随之而丰富。再从水资源水文地质、环境水文地质、生态水文地质、海岸带水文地质等方面介绍水文地质取得的一些成绩和目前研究的热点,预测未来的研究方向。

关键词:水文地质 水资源 环境 生态 海岸带

一.水文地质学概述

水文地质学在地质科学领域内,是应用地质学中的一个重要分支,也是最年轻的的一个分支学科。随着水文地质学的发展,水文地质学又可分为理论水文地质学、应用水文地质学和技术方法水文地质学。

作为地质科学与水文科学相互渗透、相互结合而形成的一门边缘学科,并发展成一个系统的独立学科,实际上是从二十世纪五十年代开始的,所以中国水文地质学的发展与与社会任务是分不开的。

二十世纪五十年代至七十年代,新中国刚成立百废待兴,工业要发展,需解决用水的问题,水文地质学的主要任务就是找水。这一时期水文地质工作者主要工作是开展水文地质调查研究,而水文地质学的理论和方法都来自苏联。实际上,就是引进苏联的理论和方法解决中国的实际问题。这一发展阶段称为奠基阶段。

七十年代以后,由于改革开放,国内外学术交流日益频繁,水文地质学受西方思想影响较多。特别是系统科学、环境科学、现代应用数学与计算机技术的输入,使水文地质学的基本概念与研究范畴发生了巨大的变化,使水文地质学从定性研究进入到定量研究阶段,与现代科学紧密结合起来。这一阶段可称为发展阶段。

这一时期由于经济发展,出现了很多问题,如污染、地面沉降、地下水漏斗、矿水、生态等问题。这就使得水文地质学的具体任务从找水转变成水质保证和水量的控制,水文地质学向着污染防治、水资源评价、城市地下水型饮用水源地确定等方向发展。为更加准确的评价水源地水量、更加清楚的了解溶质运移情况,水文地质学与计算机结合,向着数值模拟方向发展。

我们可以把20世纪50年代至70年代奠基阶段的水文地质学称为传统水文地质学,而20世纪70年代以后发展阶段的水文地质学称为现代水文地质学。现代水文地质学的基本特征是:(1)与现代科学的新理论新学科紧密结合;(2)现代应用数学与水文地质学的结合,特别是数值模拟方法的普遍应用,模型研究成为水资源研究的主要内容,使水文地质学从定性研究发展到定量研究阶段;(3)从地下水系统与自然环境系统相互关系研究,扩大到与社会经济关系的研究;(4)新的分支学科的产生与发展;(5)新技术、新方法的应用。

水文地质学从传统水文地质学发展到现代水文地质学,是一个很大的进步。不仅在理论上有很大的提高,而且在实际应用中对国民经济规划、国土整治、城市和工业建设,以及环境保护等发挥了重大作用。

三.水文地质研究成果和研究热点

水文地质学经过半个多世纪的发展,已经取得了很多的成果。在这里只从水资源水文地质、环境水文地质、生态水文地质、海岸带水文地质等方面简单介绍最新的成果和热点。

(一) 水资源水文地质

在地下水资源研究方面,从20世纪80年代以来,由于地下水系统理论、非稳定流理论 的输入,以数值解或解析解为代表的现代应用数学以及计算机系统的广泛应用,使地下水资源的研究发生了根本性的变化,把重点从传统研究方法转入到模型研究方面,研究范畴也由单纯研究地下水系统与自然环境系统之间的相互关系,扩大到研究与社会经济系统的相互关系。这期间有许多理论方法著作出版,如朱学愚的《地下水资源评价》、李俊亭的《地下水流数值模拟》等,这些都是理论成果。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆还有利用这些理论的实际成果,如邵景力等完成的华北平原地下水可持续利用调查评价项目。研究中,在水文地质条件概化的基础上,运用地下水模型软件GMS建立华北平原地下水流数值模拟模型,并应用于地下水资源评价,为地下水合理开发利用方案提供科学依据。

80年代后期,地下水资源研究的目标转向管理模型的研究。目前许多城市如北京、西安、沈阳、新乡等,都开展了管理模型的研究,分别建立了水资源管理模型、水质水量联合管理模型、地下水和地表水联合调度模型等。近年来,又有许多新的具体模型应用到水资源管理中,如涉县的SWAT模型、天津滨海的WEAP模型等。

(二) 环境水文地质

环境水文地质的研究主要集中在城市,城市环境水文地质是一大热点。 环境水文地质分为原生环境水文地质和由人类活动引起的环境水文地质,城市环境水文地质主要研究后者。随着城市的发展,出现了越来越多的环境水文地质问题,如地面沉降与塌陷、海水入侵、水质污染等。2008年国家出台了《水污染防治法》,表明水质污染等问题的严重性。这就使得环境水文地质学成为了热点。

城市环境水文地质学主要研究内容是地下水型饮用水源地调查与评价、污染场地土壤与地下水调查评价和地下水污染场地控制与修复。在污染场地地下水调查评价方面,北京和苏锡常地区进行了区域地下水污染调查研究。

(三) 生态水文地质学

生态水文地质学是一门研究地下水与陆生植被生态间相互作用过程和机制的学科。借助生态学和水文地质学的研究方法,融合2个学科的研究成果,在保持生态多样性的基础上维持地下水水量和水质的均衡,预测地下水水文过程对生态环境的影响效应,实现地下水资源可持续利用的目的,是生态水文地质学当前的主要任务。

生态水文地质学有不同的研究区域,如干旱区、寒区、山区、黄土区等,其研究程度各不相同。其中干旱区的研究程度比较高,研究成果也较丰富。我国干旱区大部分在西北,其中额济纳旗和河西走廊的研究内容丰富。通过研究,确定了维持黑河下游地区包括额济纳旗在内的最低需水量,通过国家的强制放水措施,该地区的生态环境逐步恢复。

干旱地区的生态水文地质学研究热点方向:(1)干旱区蒸发与蒸腾量的确定;(2)水分与植物养分之间的相互作用;(3)植被与河川径流的关系;(4)植被与地下水补给的关系;(5)水文变化与植被的关系,气孔对蒸腾作用的影响;(6)地貌景观的交互作用,水文-植被-地貌模型研究。

生态水文地质学的主要障碍是研究尺度问题。近年来,遥感技术的引进给研究者提供了一种大的尺度。

(4)海岸带水文地质学

海岸带水文地质学是一个较新的方向,其研究内容主要是海岸带地下淡水与海水的关系和海岸带含水层的环境地质问题。 海岸带水文地质的几个热点问题是:(1)海滩地下水动力学和漏油污染治理;(2)海潮驱动的地下水位波动及其应用;(3)海底地下水的排泄量计算;(4)海潮驱动的包气带水气流及其应用。

海岸带水文地质的研究成果有咸淡水突变界面位置的确定公式,海岸带地下淡水排泄量的估算,海水入侵距离的估算,利用潮汐效应研究含水层参数等。21世纪的研究成果显著,由理论逐步发展到应用技术。

四.水文地质未来研究方向

水文地质学发展到今日,解决了一些问题,但还有不少有待解决的难题。这些问题正是未来研究的方向和发展趋势。具体来说,水文地质未来研究方向集中在:(1)多相流理论研究;(2)地下水模型的非确定性研究;(3)含水层污染的控制和恢复治理;(4)点源污染场地地下水污染研究;(5)全球环境变化及人类活动对地下水的影响;(6)“3S”技术及网络的应用。

从整体或大范围看,水文地质学总的发展方向将是多学科的交互与综合。

论文作者:郝慧

论文发表刊物:《基层建设》2017年第10期

论文发表时间:2017/7/25

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