水文地質(zhì)學(xué)發(fā)展簡史

人們早在遠古時代就已打井取水。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。古波斯時期在德黑蘭附近修建了坎兒井，最長達26公里，最深達150米。約公元前250年，在中國四川，為采地下鹵水開鑿了深達百米以上的自流井。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，法國水力工程師達西，進行了水通過砂的滲透試驗，得出線性滲透定律，即著名的達西定律，奠定了水文地質(zhì)學(xué)的基礎(chǔ)。1863年，法國裘布依以達西定律為基礎(chǔ)，提出計算潛水流的假設(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)樗牡刭|(zhì)學(xué)的形成作出了重要貢獻。

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，把地下水定量計算推進到了一個新階段。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。到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束時，在地下水的賦存、運動、補給、排泄、起源以至化學(xué)成分變化、水量評價等方面，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，人們對某些地下水運動過程有了新的認識。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)測地下水運動過程的需要，促進了水文地質(zhì)模擬技術(shù)的發(fā)展。20世紀(jì)30年代開展了實驗室物理模擬。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。

由于電子計算機技術(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，同位素方法在確定地下水平均貯留時間，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，用以解決水文地質(zhì)問題。對于地下水中污染物的運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。

主要研究地下水的分布、運動和形成規(guī)律，地下水的物理性質(zhì)和化學(xué)成分，地下水資源評價、開發(fā)及其合理利用，地下水對工程建設(shè)和礦山開采的不利影響及其防治等。

在不同環(huán)境中地下水的埋藏、分布、運動和組成成分均不相同。查明上述各方面狀況，可為科學(xué)地利用或防治地下水提供根據(jù)。水文地質(zhì)學(xué)對地下水的研究，著重自然歷史和地質(zhì)環(huán)境的影響，同主要用水文循環(huán)和水量平衡原理研究地下水的地下水水文學(xué)關(guān)系密切，只是研究的側(cè)重點稍有不同。

隨著科學(xué)的發(fā)展和生產(chǎn)建設(shè)的需要，水文地質(zhì)學(xué)又分為區(qū)域水文地質(zhì)學(xué)、地下水動力學(xué)、水文地球化學(xué)、供水水文地質(zhì)學(xué)、礦床水文地質(zhì)學(xué)、土壤改良水文地質(zhì)學(xué)等分支學(xué)科。水文地質(zhì)學(xué)與地?zé)?、地震、環(huán)境地質(zhì)等方面的研究相互滲透，又形成了若干新領(lǐng)域，如環(huán)境水文地質(zhì)學(xué)、地下水資源管理、同位素水文地質(zhì)學(xué)等。

水文地質(zhì)學(xué)地質(zhì)學(xué)

水文地質(zhì)學(xué)是從尋找和利用地下水源開始發(fā)展的，圍繞實際應(yīng)用，逐漸開展了理論研究。目前已形成了一系列分支。

水文地質(zhì)學(xué)地下水動力學(xué)

地下水動力學(xué)是研究地下水的運動規(guī)律，探討地下水量、水質(zhì)和溫度傳輸?shù)挠嬎惴椒ǎM行水文地質(zhì)定量模擬。這是水文地質(zhì)學(xué)的重要基礎(chǔ)。

水文地質(zhì)學(xué)水文地球化學(xué)

水文地球化學(xué)是水文地質(zhì)學(xué)的另一個重要基礎(chǔ)。研究各種元素在地下水中的遷移和富集規(guī)律，利用這些規(guī)律探討地下水的形成和起源、地下水污染形成的機制和污染物在地下水中的遷移和變化、地下水與礦產(chǎn)形成和分布的關(guān)系，尋找金屬礦床、放射性礦床、石油和天然氣，研究礦水的形成和分布等。

水文地質(zhì)學(xué)供水地質(zhì)學(xué)

供水水文地質(zhì)學(xué)是為了確定供水水源而尋找地下水，通過勘察，查明含水層的分布規(guī)律、埋藏條件，進行水質(zhì)與水量評價。合理開發(fā)利用并保護地下水資源，按含水系統(tǒng)進行科學(xué)管理。

水文地質(zhì)學(xué)礦床地質(zhì)學(xué)

礦床水文地質(zhì)學(xué)是研究采礦時地下水涌入礦坑的條件，預(yù)測礦坑涌水量以及其他與采礦有關(guān)的水文地質(zhì)問題。

水文地質(zhì)學(xué)農(nóng)業(yè)地質(zhì)學(xué)

農(nóng)業(yè)水文地質(zhì)學(xué)的內(nèi)容主要包括兩方面，一方面為農(nóng)田提供灌溉水源進行水文地質(zhì)研究；另一方面為沼澤地和鹽堿地的土壤改良，防治次生土壤鹽堿化等問題進行水文地質(zhì)論證。

地?zé)崾且环N新的能源，如何利用由地下熱水或熱蒸汽攜至地表的地?zé)崮埽脕砣∨?、溫室栽培或地?zé)岚l(fā)電等，以及地下熱水的形成、分布規(guī)律，以及勘察與開發(fā)方法等，是水文地?zé)釋W(xué)的研究內(nèi)容。

水文地質(zhì)學(xué)區(qū)域地質(zhì)學(xué)

區(qū)域水文地質(zhì)學(xué)是研究地下水區(qū)域性分布和形成規(guī)律，以指導(dǎo)進一步水文地質(zhì)勘察研究，為各種目的的經(jīng)濟區(qū)劃提供水文地質(zhì)依據(jù)。

水文地質(zhì)學(xué)古地質(zhì)學(xué)

古水文地質(zhì)學(xué)是研究地質(zhì)歷史時期地下水的形成、埋藏分布、循環(huán)和化學(xué)成分的變化等。據(jù)此，可以分析古代地下水的起源與形成機制，闡明與地下水有關(guān)的各種礦產(chǎn)的形成、保存與破壞條件。

地下水的形成和分布與地質(zhì)環(huán)境有密切聯(lián)系。水文地質(zhì)學(xué)以地質(zhì)學(xué)為基礎(chǔ)，同時又與巖石學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、地史學(xué)、地貌學(xué)、第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)等學(xué)科關(guān)系密切。工程地質(zhì)學(xué)是與水文地質(zhì)學(xué)是同時相應(yīng)發(fā)展起來的，因此兩者有不少內(nèi)容相互交叉。

地下水積極參與水文循環(huán)，一個地區(qū)水循環(huán)的強度與頻率，往往決定著地下水的補給狀況。因此，水文地質(zhì)學(xué)與水文學(xué)、氣象學(xué)、氣候?qū)W有密切關(guān)系，水文學(xué)的許多方法也可應(yīng)用于水文地質(zhì)學(xué)。地下水運動的研究，是以水力學(xué)、流體力學(xué)理論為基礎(chǔ)的，并應(yīng)用各種數(shù)學(xué)方法和計算技術(shù)。

水文地質(zhì)學(xué)的發(fā)展趨勢是：由主要研究天然狀態(tài)下的地下水，轉(zhuǎn)向更重視研究人類活動影響下的地下水；由局限于飽水帶的含水層，擴展到包氣帶及“隔水層”；由只研究地殼表層地下水，擴展到地球深層的水。

預(yù)計今后的水文地質(zhì)研究，在下列方面將有突破：裂隙水與巖溶水運動機制和計算方法；地下水中污染物和溫度運移機制和計算方法；粘性土的滲透機制；包氣帶水鹽運移機制；水文地球化學(xué)和同位素水文地質(zhì)學(xué)，地下水?dāng)?shù)學(xué)模型；地球深層水文地質(zhì)。

書名： 水文地質(zhì)學(xué)

作　者：肖長來梁秀娟 王彪

出版社：清華大學(xué)出版社

出版時間：2010年03月

ISBN: 9787302213383

開本：16開

定價： 35.00 元

水文地質(zhì)學(xué)內(nèi)容簡介

《水文地質(zhì)學(xué)》針對當(dāng)前國民經(jīng)濟建設(shè)的需要和地質(zhì)工程、巖土工程、地質(zhì)學(xué)等學(xué)科發(fā)展的需要，系統(tǒng)論述了水文地質(zhì)學(xué)的基本概念、基本理論和方法；重點介紹了地下水形成與賦存的基本規(guī)律、地下水運動的基本規(guī)律、不同介質(zhì)中地下水的重要特征、地下水的理化特征、地下水運動的基本理論、水文地質(zhì)參數(shù)計算、水文地質(zhì)勘察、地下水資源評價、建設(shè)項目地下水專題評價等。附錄為專業(yè)術(shù)語中英文對照表。

《水文地質(zhì)學(xué)》可作為高等學(xué)校地質(zhì)學(xué)、地質(zhì)工程、勘查技術(shù)與工程、土木工程、交通工程、資源勘查工程等專業(yè)的本科教材，也可作為水文與水資源工程、地下水科學(xué)與工程。環(huán)境工程、地質(zhì)資源勘查、水利水電工程、采礦工程等相關(guān)專業(yè)的參考教材，還可作為水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)等領(lǐng)域科技人員的參考書。

水文地質(zhì)學(xué)圖書目錄

緒論

第1章地下水賦存規(guī)律

第2章 地下水運動規(guī)律

第3章地下水理化特征及形成作用

第4章 地下水系統(tǒng)及其循環(huán)特征

第5章地下水動態(tài)與均衡

第6章 不同介質(zhì)中地下水的基本特征

第7章地下水運動的基本理論

第8章 水文地質(zhì)參數(shù)計算

第9章 水文地質(zhì)勘察

第10章 地下水資源計算與評價

第11章 建設(shè)項目地下水專題評價

附錄 專業(yè)術(shù)語中英文對照表

參考文獻

……

該書是對20世紀(jì)水文地質(zhì)科學(xué)的概括總結(jié)和對21世紀(jì)水文地質(zhì)科學(xué)發(fā)展的展望。《現(xiàn)代水文地質(zhì)學(xué)》共分5篇20章，約35萬字。

《現(xiàn)代水文地質(zhì)學(xué)》的主要內(nèi)容包括：水文地質(zhì)學(xué)研究對象、創(chuàng)立過程、與相鄰學(xué)科關(guān)系和地下水在人類社會發(fā)展中的作用；地球上的水循環(huán)和水資源；地下水的形成和基本特征；水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)和應(yīng)用學(xué)科的主要研究內(nèi)容；水文地質(zhì)勘察技術(shù)與研究方法；20世紀(jì)水文地質(zhì)學(xué)的主要研究領(lǐng)域；21世紀(jì)水文地質(zhì)科學(xué)展望。最后，《現(xiàn)代水文地質(zhì)學(xué)》還對國際水文地質(zhì)學(xué)術(shù)組織作了概略介紹。

《現(xiàn)代水文地質(zhì)學(xué)》是集學(xué)科基本內(nèi)容、創(chuàng)立發(fā)展歷史和20世紀(jì)主要科學(xué)成果為一體的綜合性學(xué)術(shù)著作，可供從事水文、水資源與地下水管理等學(xué)科的教學(xué)、科研、工程技術(shù)人員閱讀和參考。

序

前言

第一篇 水文地質(zhì)學(xué)及水資源概述

第一章 水文地質(zhì)學(xué)概述

第一節(jié)水文地質(zhì)學(xué)的研究對象

第二節(jié)人類開發(fā)利用地下水的歷史

第三節(jié)水文地質(zhì)學(xué)的創(chuàng)立過程

第四節(jié)地下水在人類生活、生產(chǎn)中的作用

第五節(jié)水文地質(zhì)學(xué)的學(xué)科分類及其與相鄰學(xué)科的關(guān)系

第二章 地球上的水循環(huán)和水資源

第一節(jié)地球水體的組成和水資源

第二節(jié)地球上的水循環(huán)

第三節(jié)地下水和地下水資源

第四節(jié)地下水資源的基本特征

第二篇 水文地質(zhì)學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科及其研究內(nèi)容

第三章 地下水的形成理論

第一節(jié)地下水的賦存條件

第二節(jié)地下水運動的基本規(guī)律

第三節(jié)地下水的補給、排泄和徑流條件

第四節(jié)地下水的化學(xué)成分及其形成條件

第五節(jié)地下水的動態(tài)與均衡

第四章 地下水運動的基本知識及地下水流問題的計算原理

第一節(jié)地下水運動的基本知識

第二節(jié)地下水流基本問題的計算原理

第五章 水文地球化學(xué)原理

第一節(jié)水文地球化學(xué)概述

第二節(jié)絡(luò)合作用與氧化還原作用

第三節(jié)水巖作用

第六章 地下水溶質(zhì)運移及彌散理論

第一節(jié)微觀彌散過程

第二節(jié)宏觀彌散

第三節(jié)對流—彌散方程

第三篇 水文地質(zhì)學(xué)的應(yīng)用學(xué)科及其研究內(nèi)容

第七章 礦床充水條件與礦床水文地質(zhì)類型

第二節(jié)礦坑及地下工程涌水量預(yù)測

第三節(jié)礦井突水與預(yù)測

第四節(jié)礦床疏干防治水工作

第五節(jié)礦山開采地下工程開挖中的環(huán)境地質(zhì)問題

第八章 供水水文地質(zhì)學(xué)

第一節(jié)供水水文地質(zhì)學(xué)的目的任務(wù)

第二節(jié)地下水資源的概念和地下水資源的分類

第三節(jié)地下水資源評價

第四節(jié)地下水水質(zhì)評價

第九章 環(huán)境水文地質(zhì)學(xué)

第一節(jié)原生環(huán)境水文地質(zhì)問題

第二節(jié)人類活動引起的環(huán)境水文地質(zhì)問題

第十章 地下水管理

第一節(jié)地下水管理的含義

第二節(jié)地下水管理的內(nèi)容

第三節(jié)地下水管理模型

第四節(jié)地下水管理模型的建立步驟

第四篇 水文地質(zhì)勘查技術(shù)與研究方法

第十一章 地質(zhì)及水文現(xiàn)象分析方法

第一節(jié)地層的調(diào)查

第二節(jié)巖石性質(zhì)的調(diào)查分析

第三節(jié)地質(zhì)構(gòu)造的調(diào)查分析

第四節(jié)地貌條件的調(diào)查分析

第五節(jié)地下水露頭和井點的調(diào)查分析

第六節(jié)地表水的調(diào)查分析

第七節(jié)與地下水有關(guān)的環(huán)境地質(zhì)及生態(tài)條件的調(diào)查分析

第十二章 水文地質(zhì)物探和遙感技術(shù)

第一節(jié)水文物探方法的基本原理

第二節(jié)地面物探方法

第三節(jié)地球物理測井方法

第四節(jié)遙感技術(shù)

第十三章 水文地質(zhì)鉆探

第一節(jié)水文地質(zhì)鉆探的重要性和主要任務(wù)

第二節(jié)水文地質(zhì)鉆孔的結(jié)構(gòu)和鉆孔設(shè)計

第三節(jié)鉆井過程中的水文地質(zhì)觀測工作

第四節(jié)水文地質(zhì)勘探鉆孔的布置原則

第十四章 水文地質(zhì)試驗

第一節(jié)抽水試驗

第二節(jié)鉆孔注水試驗

第三節(jié)滲水試驗

第四節(jié)地下水水質(zhì)彌散實驗

第五節(jié)連通試驗

第十五章 地下水模型技術(shù)

第一節(jié)水文地質(zhì)問題與數(shù)學(xué)模型

第二節(jié)優(yōu)化規(guī)劃法

第三節(jié)系統(tǒng)動力學(xué)方法

第四節(jié)層次分析法

第五節(jié)數(shù)量化理論方法

第六節(jié)灰色系統(tǒng)模型

第十六章 地下水動態(tài)與均衡的研究

第一節(jié)地下水動態(tài)研究方法

第二節(jié)地下水均衡研究方法

第三節(jié)地下水動態(tài)與均衡的監(jiān)測項目

第十七章 地下水研究中的同位素技術(shù)

第一節(jié)同位素技術(shù)的基本原理

第二節(jié)同位素在地下水研究中的應(yīng)用

第十八章 水文地質(zhì)圖的編制

第一節(jié)水文地質(zhì)圖的分類

第二節(jié)區(qū)域性綜合水文地質(zhì)圖的編制

第三節(jié)水文地質(zhì)圖的編圖歷史與發(fā)展方向第五篇 20世紀(jì)水文地質(zhì)學(xué)的重要研究領(lǐng)域及21世紀(jì)的展望

第十九章 20世紀(jì)水文地質(zhì)學(xué)的重要研究領(lǐng)域

第一節(jié)地下水系統(tǒng)理論的提出

第二節(jié)“三水轉(zhuǎn)化和地下水與地表水聯(lián)合開發(fā)利用”觀念的建立

第三節(jié)地下水資源評價與水資源管理科學(xué)的新發(fā)展

第四節(jié)環(huán)境水文地質(zhì)學(xué)的誕生

第五節(jié)基于3S技術(shù)的地下水科學(xué)方興未艾

第六節(jié)地下水污染的控制與處理技術(shù)的發(fā)展

第七節(jié)深部水文地質(zhì)學(xué)的誕生

第二十章 21世紀(jì)水文地質(zhì)科學(xué)展望

第一節(jié)多相流理論研究

第二節(jié)地下水模型的非確定性研究

第三節(jié)含水層污染的控制和恢復(fù)治理

第四節(jié)點源污染場地地下水污染的研究

第五節(jié)全球環(huán)境變化及人類活動對地下水的影響

第六節(jié)“3S”技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

第七節(jié)地下水資源的可持續(xù)利用

主要參考文獻

英文文摘

附錄：主要國際水文地質(zhì)組織 2100433B

緒論1

01水文學(xué)的研究內(nèi)容1

011水文學(xué)1

012水文學(xué)的研究內(nèi)容1

013水文學(xué)面臨的機遇與挑戰(zhàn)2

02水文學(xué)與給水排水工程專業(yè)

的關(guān)系2

03水文地質(zhì)學(xué)的研究內(nèi)容3

031水文地質(zhì)學(xué)3

032水文地質(zhì)學(xué)的研究內(nèi)容3

033水文地質(zhì)學(xué)研究的發(fā)展

方向3

04水文地質(zhì)學(xué)與給水排水工程

專業(yè)的關(guān)系4

05水文及水文地質(zhì)學(xué)的學(xué)習(xí)

方法與要求4

051按主線有重點地點面

結(jié)合學(xué)習(xí)4

052知識、能力和素質(zhì)的

有機統(tǒng)一4

第1章水文現(xiàn)象5

11水文現(xiàn)象與水文循環(huán)5

111水文現(xiàn)象5

112水文循環(huán)6

113水量平衡7

12水文現(xiàn)象的特性10

121水循環(huán)的永無止境及

因果關(guān)系10

122水文現(xiàn)象在時間變化上既

具有周期性又具有隨機性10

123水文現(xiàn)象在地區(qū)分布上既

具有相似性又具有特殊性10

13水文現(xiàn)象的研究方法11

131成因分析法11

132數(shù)理統(tǒng)計法11

133地理綜合法11

第2章水文學(xué)基本知識13

21河流與流域13

211河流基本特征13

212流域基本特征19

22河川徑流21

221河川徑流及其表示方式21

222河川徑流形成過程及其影響

因素23

223地下徑流26

224固體徑流26

23流域水量平衡27

24水文測驗與信息采集27

241水文測站28

242水位觀測28

243流量測驗29

244水文信息采集32

25水位與流量關(guān)系曲線33

251水位與流量關(guān)系曲線的

分析33

252水位與流量關(guān)系曲線的

延長36

253水位與流量關(guān)系曲線的

應(yīng)用36

第3章水文統(tǒng)計基本方法38

31水文統(tǒng)計的基本概念38

311水文統(tǒng)計38

312水文現(xiàn)象與統(tǒng)計學(xué)概念的

對應(yīng)關(guān)系38

313水文特征值的概率分布39

314累積頻率與重現(xiàn)期40

32經(jīng)驗頻率曲線41

321經(jīng)驗頻率公式41

322經(jīng)驗頻率曲線的繪制和

應(yīng)用42

323經(jīng)驗頻率曲線的延長42

33統(tǒng)計參數(shù)與抽樣誤差42

331統(tǒng)計參數(shù)42

332抽樣誤差44

34理論頻率曲線45

341理論頻率曲線的數(shù)學(xué)方

程式45

342理論頻率曲線的繪制47

343統(tǒng)計參數(shù)對理論頻率

曲線的影響48

35水文頻率計算方法49

351統(tǒng)計參數(shù)的初估方法49

352適線法50

36相關(guān)分析53

361相關(guān)分析的概念53

362簡單直線相關(guān)53

363曲線相關(guān)54

364復(fù)相關(guān)54

第4章河川徑流情勢特征值

分析56

41概述57

42設(shè)計年徑流量的分析與計算58

421設(shè)計年徑流量58

422設(shè)計年徑流量的分析計算62 2100433B