“水文地質學”這一術語，雖然早在19世紀初，就在歐洲被正式提出來，但真正成為地質科學中一門比較完整、系統的獨立學科，祗是本世紀30－40年代的事。特別是第二次世界大戰結束以后，隨著地質科學的迅速發展，西方許多（包括前蘇聯）對地下水的研究，開始在地質科學的基礎上（如地層學、巖石學、構造地質學、地球化學、地球物理學等），和其他一系列基礎自然科學（如數學、物理學、化學、生物學等）以及水文科學相互結合，相互滲透，逐漸發展成為一門跨學科的綜合性邊緣學科。水文地質學從研究地下水的自然現象、形成過程和基本規律，發展到對地下水的定性、定量評價；它的基本理論，勘察方法和應用方向，也逐步形成。從70年代以來，水文地質學又從地下水系統的研究，進一步擴大為研究地下水與人類圈內由資源、環境、生態、技術、經濟、社會組成的大系統。因此水文地質學的研究目標，開始轉入到研究整個水系統與自然環境系統和社會經濟系統之間相互交叉關系的新時期。

 

  我國對地下水的認識和開發利用，雖具有數千年的悠久歷史，但真正運用地質科學的理論與方法，進行地下水的調查研究，僅開端于30年代。如老一輩的地質學家朱庭祜，謝家榮等，曾于這一時期分別到過江西、河南及南京等地區進行地下水的調查研究，并著有論文或報告。但水文地質學，作為地質科學領域內一門獨立的應用地質學科，是在50年代新中國成立后才迅速發展起來的。

 

  作者曾把我國水文地質學的發展歷史，劃分為四個階段，即：①萌芽階段（20前紀前）；②初始階段（1900－1950年），開始應用地質學的基本理論研究地下水；③奠基階段（1950－1970年），主要有前蘇聯學術思想影響下，奠定水文地質的理論基礎，是區域水文地質學與農業水文地質學的開創時期；④成長時期（1970－2000年），是水資源水文地質學與環境水文地質學的發展時期，主要受西方科學技術思想影響，如系統論、系統工程、計算機技術等新理論、新技術的輸入，使我國的傳統水文地質學，發展到一個以研究水資源與環境問題為重點的現代水文地質學。

 

  二、50年代――區域水文地質學的開創時期

 

  50年代地質部成立以后，各省的水文地質專業隊伍和有關的研究機構以及地質院校等也先后建立；這為水文地質學的發展，創造了必要的條件。當時長春地質學院蘇聯專家克里門托夫教授，結合講學編者了《水文地質學》、《水文地質學概論》、《普查與勘探水文地質學》、《地下水動力學》、《礦床水文地質學》、等教材，成為我國最早的一批水文地質專業教科書。前蘇聯新的理論，還通過許多著名學者的著述，不斷輸入中國。如朗格關于區域水文地質分區理論，卡明斯基關于地下水的滲流理論，普洛特尼柯夫關于地下水儲量分類與評價，列別捷夫關于灌區地下水動態預測，以及奧弗琴尼柯夫關于礦水方面的專著等，對我國水文地質科學的發展，都產生了深遠的影響。

 

  各國水文地質學的發展都是從區域水文地質的調查研究開始，我國也不例外。從50年代中期起，我國有計劃地在全國開展區域水文地質普查，推動了區域水文地質學的發展。1958年編制出版第一幅比例尺1：300萬中國水文地質圖和第一本專著《中國區域水文地質概論》，1959年為紀念建國十周年，出版了我國第一本利用本國資料編著《實用水文地質學》。1957年正式出版發行我國第一種《水文地質工程地質》刊物。這一時期發表了許多有關中國水文地質分區、中國潛水分帶規律、中國的自流盆地，以及有關華北平原，松遼平原、關中平原、內蒙古高原、河西走廊，柴達木盆地、準噶爾盆地、塔里木盆地等的區域水文地質論文或專著。因此50年代是我國區域水文地質學的開創時期。70～80年代除少數困難地區外，我國區域水文地質普查基本完成，并開始轉入重點經濟發展區，如黃淮海平原、濟徐淮地區、長江三角洲、東北經濟區等地區，開展區域地下水資源與環境水文地質評價的調查研究，完成了許多重要研究成果。

 

  在區域水文地質普查資料的基礎上，從60年代起，我國中小比例尺水文地質圖編圖工作迅速發展，并創立了一套具有本國特色的水文地質圖編圖方法，編制出版了許多按省、市或按地區編制的圖幅、圖系或圖集。其中1978年出版的《中華人民共和國水文地質圖集》，基本上系統地反映隱國從50年代以來，區域水文地質工作的主要成果。在此以后，北京、河北、遼寧等省市，也都編制出版了本地區的水文地質圖集。     80年代以來，在普查資料基礎上，還開展了許多專題研究，如四川、湖南等省對紅層裂隙水的研究，中國玄武巖裂隙孔洞水的研究，黃土地下水的研究，以及北方巖溶水的研究等，均已取得重要成果。此外，在普查工作中普遍應用了遙感技術，在系統總結大量遙感資料的基礎上，編制出版了《北方遙感水文地質應用文集》，同時還編制了《北方典型遙感水文地質圖像集》與《中國巖溶地區典型遙感水文地質圖像集》，促進了我國遙感水文地質的發展。以上大量成果，為創建我國的區域水文地質學，奠定了良好基礎。

 

  三、60年代――農業水文地質學的開創時期

 

  60年代，由于在華北開展大規模的抗旱打井運動，成為農業水文地質學的開創時期。針對農田供水與鹽土改良兩項任務，開展了大量的調查研究，編制了大量圖件，為北方地區發展井灌，實行農田水利化，做出重要貢獻。70～80年代又進一步開展許多主要為發展農業 服務的專題研究，如黃、淮、海平原旱、澇、鹽等自然綜合治理的研究，河南商丘地區潛水資源與人工調蓄的研究，河套平原和銀種平原關于水鹽均衡和鹽土治理的研究，以及河西走廊地下水合理開發利用的研究等，為農業水文地質學的發展奠定基礎。

 

  長期以來地質部門對土壤水的研究是一個薄弱環節，而土壤水研究是促進農業增產與建立節水型農業體制的關鍵。從70年代到80年代，隨著許多均衡試驗場的建立，以及負壓計、中子儀等新的測試技術的引進，促進了包氣帶土壤水運移規律的研究。河南水文地質總站與有關部門合作，通過“四水”轉化關系的機理研究，對土壤水運移機理進行系統分析，并通過田間作物的觀測試驗，應用土壤水分運動通量法和定位通量法，計算了有植被條件下的降水入滲量、蒸發量以及其他有關數據，建立了“四水”均衡模型，證明在“四水”相互轉化關系中，土壤水起著重要的調蓄作用與相互制約作用。這對如何充分發揮土壤水的功能，提高作物用水效率，和建立節水型農業，具有重要的實際意義。

 

  零通量面法是近期國外發展起來的一種研究土壤水補給，損耗和均衡的田間試驗新方法；對研究土壤水分運動，有重要的實用價值。它采用測量土壤含水量和土壤水勢的先進技術，方法簡便；與數學模擬方法或地中滲透儀測試方法相比，具有經濟、區域代表性強、設點推廣容易等優點。不久前水文地質工程地質研究所完成了專著《零通量面方法應用基礎研究》，系統地論述了零通量面的基本原理，形成規律及其計算方法。研究工作采用物理模擬試驗和田間試驗相結合的方法，提出了零通量面法的應用范圍以及零通量面法與定位通量法的聯合運用法；并建立了改進型定位通量法，提出零通量面法與改進型定位通量法，聯合運用等各種不同的計算方法。這為今后開展土壤水的研究，創造了有利條件，對發展我國農業水文地質學，也能起到重要作用。     四、70年代――環境水文地質學的開創時期

 

  隨著城市建設和工業建設的迅速發展，人民生活水平的不斷提高，城市水資源的供需矛盾與相應發展的環境問題日趨嚴重。因此從70年代到80年代，各省都開展了主要為城市和工業建設服務的水文地質工作。也可以說，這是我國城市水文地質學的開創時期。雖然早在50年代，北京、西安、包頭、太原等城市，就已進行過水源地的勘察研究，但當時主要局限于水資源評價，而當前城市水文地質研究的目標，不僅要查明城市區域水文地質條件，對地下水資源做出評價，而且還要分析研究水質污染與地下水大量開采所引起的各種負環境效應，如海水入侵、地面沉降、巖溶塌陷等地質災害。

 

  從70年代開始，大多數大中城市，開展了城市地下水污染現狀的調查，包括污染源、污染途徑、污染成分、污染程度、分布范圍、發展趨勢等等。80年代在

 

  污染現狀調查的基礎上，進一步開展了地下水污染機理的研究、包括污染物質的運轉、累積、轉化與自凈過程、特別是污染物質的機械滲濾作用，物理化學吸附作用，離子交換作用，濃縮或稀釋凈化作用，以及放射性元素的衰變作用等的研究。

 

  研究工作普遍采用了室內模擬試驗等新方法。例如呼和浩特市所進行的地下水硝酸鹽氮污染機理與防治對策的研究，運用多種模擬試驗，研究三氮在包氣帶介質環境中的行為過程，深入分析砂化與反硝化作用的主要影響因素。通過微生物檢驗和生物化學的研究，認為硝酸鹽氮的污染機理，主要是以硝化作用為主的生物化學反應過程，證明硝化菌在三氮轉化中占有重要地位，是硝化反應中的主要影響因素。生物化學作用在污染機理研究中，是我國的一個薄弱環節，這項成果，是對生物化學作用研究的一個突破。此外，如上海地下水As污染研究，北京關于地下水硬度變化機理的研究等，都進行了大量室內模擬試驗，大大提高了研究水平。西安進行的污灌現場入滲試驗，以及濟寧水質模擬研究所進行的彌散試驗，均取得良好效果，查明了污染物的運移、富集規律，為選擇污染治理對策，提供了科學依據。

 

  為了預測水污染的發展趨勢，并進行合理控制，近年來水質模型的研究，也已取得很大進展。1984年完成的《山東濟寧地下水水質模擬及其污染趨勢預測的試驗研究》，是我國最早的一項水質模型研究，起到了帶頭示范作用。以后石家莊、新鄉、平頂山等城市，對地下水管理模型的研究，都在建立水量模型的同時，建立了研究溶質運移的模擬模型。在計算方法上，普遍采用了有限元或有限差分等數值法，從而提高了參數的精度和計算結果的可信性與可靠性。      許多城市開展了地下水的環境質量評價，并已逐漸由單項有害離子評價，進入到綜合評價；由單項環境因素評價，進入到綜合因素評價；從現狀評價，發展到趨勢評價；由數理統計分析，發展到污染預測和建立水質數學模型。各種評價方法，如綜合指數法、概率統計法，以及聚類分析法（包括模糊聚法與系統聚類法）。均得到普遍應用。在模型研究方面，王秉忱等編著的《地下水污染與地下水水質模擬》及朱學愚編著的《地下水運移模型》，為研究水質模型奠定了理論基礎。林學鈺等編著的《地下水水量模擬及管理程序集》，簡明論述了建立各種模型的技術方法與求解過程，詳細羅列了計算程序與使用指南，為開展水質模擬和預測研究，提供了有利工具。

 

  與此同時，由于地下超量開采所造成的各種負環境效應，如水量枯竭、水質惡化、海水入侵、地面沉降、巖溶塌陷，以及生態環境惡化等，也都成為環境水文地質工作中的重要研究內容。有些城市通過管理模型的研究，對地下水過量開采問題，提出了調整開采布局或采取人工補給等措施的新方案。在海水入侵研究方面，山東萊州、龍口地區建立了三維咸淡水界面運移數學模型。北海市在模型研究中，對多層承壓含水層的海底邊界問題，提出“等效邊界”的新概念，解決了模型計算問題。上海地面沉降通過長期研究，基本得到控制；80年代又通過與比利時專家的合作建立了水動力模型與土力學模型相結合的三維沉降模型，取得新的進展。此外，對巖溶塌陷以及西北地區生態環境惡化等方面，都完成了許多重要研究成果。

 

  80年代我國參加國際水文計劃（IHP）關于《水資源開發的環境效應與管理》的研究課題，負責其中地下水部分。該課題系統總結了地下水開采過程中，有關過量開采、水質惡化、海水入侵以及地面變形等各類負效應的基本原理、形成機制、治理措施與模型研究，突出反映了我國許多地區的典型研究實例。這項成果已于1988年由國際水文科學協會公開出版，獲得國際上的較高評價。

 

  在環境水文地球化學研究方面，從區域水文地球化學的研究，逐漸轉入環境地球化學與人體健康和疾病關系的研究，已經形成醫學環境地球化學新的學科體系。我國從60年代以來，就對克山病、高氟病等地方病的形成機理與防治措施，進行了深入研究，取得了重要進展。近年來又擴大到心血管、腦血管病，以及癌癥等疾病與水文地球化學關系的研究，特別在癌癥研究方面有所突破。通過多年來所累積的大量資料，科學出版社出版了《中華人民共和國地方病與環境圖集》，吉林、內蒙、云南、甘肅省等，自治區也出版了相應的圖集，較好地反映了各類地方病的環境水文地球化學背景。

 

  為了滿足有關院校教課的需要，1990年以來我國已先后出版三本作為高校教材用的《環境水文地質學》，雖然內容還不夠完善，但反映環境水文地質學，已在我國發展成為水文地質學科中一門獨立的分支學科。

 

  五、80年代――水資源水文地質學的開創時期

 

  在地下水資源研究方面，從80年代以來，由于地下水系統理論、非穩定理論的輸入，以數值解或解析為代表的現代應用數學以及計算機系統的廣泛應用，使地下水資源的研究發生了根本性的變化，把重點從傳統研究方法轉入到模型研究方面，不僅在計算方法上發生了巨大變革，而且其研究范疇，也由單純研究地下水系統與自然環境系統之間的相互關系，擴大到研究與社會經濟系統的相互關系。地礦部地質環境管理司出版的《中國典型水源地勘察實例匯編》和《中國2000年城市地下水資源及環境地質問題預測研究》，全面總結了各類地下水水源地關于勘察方法與資源評價的重要經驗和城市環境水文地質研究的重要成果。是我國關于源地勘探工作與城市水資源與環境水文地質研究的初步總結。

 

  80年代出版的《中國干旱半干旱地區地下水資源評價》，匯集了70～80年代北方各地區區域地下水資源評價的研究成果，基本反映了我國80年代在這一領域的理論水平。報告內根據不同地區與不同條件，采用了各類不同的數學模型。如商丘在人工調蓄條件下，建立多年均衡法與有限元法結合的數學模型；石羊河流域根據地下水動態演變規律，應用不規格有限差分法建立的數學模型，以及黃土層飽和與非飽和地下水的聯合數學模型等。不少有關地下水資源評價與計算方法的論著，先后在國內出版，如南大朱學愚的《地下水資源評價》、西安地院李俊亭編寫的《水文地質統計的隨機模擬》、《地下水流數值模擬》，陳雨孫所著《地下水運動與資源評價》，劉春平所著《地下水系統規劃與管理優化模型》，以及李佩成所著《地下水非穩定流滲流解析法》等，為我國地下水資源評價研究，奠定了理論基礎。

 

  80年代后期地下水資源研究的一個重要標志，是把主要目標逐漸轉向管理模型的研究，即研究如何合理開發、利用、調控和保護地下水資源，使之處于對人類生活與生產最有利狀態。因此它不僅涉及水文地質學的各個領域，而且涉及與地下水開發活動有關的自然環境、社會環境和技術經濟環境等各方面的問題，通過數學模型和最優化技術，建立地下水管理模型，實現管理目標。

 

  目前許多城市如北京、西安、沈陽、新鄉、平頂山等，都開展了管理模型的研究，根據不同目標與不同要求，分別建立了有以城市供水為目標的水資源管理模型，為水質控制改良和環境生態改善的管理模型，水質水量聯合管理模型，水量調配和供排結合的管理模型，地表水，地下水聯合調度模型，以及全流域為工農業生活用水優化分配的規劃管理模型等。1991年在“唐山平原地下水盆地管理模型研究”和“邯鄲西部平原地下水盆地管理模型研究”中，首次采用“兩個耦合”，即分布參數地下水模擬模型與優化模型的耦合，水資源經濟管理模型與優化模型的耦合，實現了水資源系統與經濟系統的有機結合。90年代出版的《地下水管理》（林學鈺、廖資生著），《實用地下水管理模型》（楊悅所、林學鈺編著）以及《地下水資源管理》（陳愛光、李慈君、曹劍鋒編著）等專著，都是有關管理模型研究的重要成果。

 

  地下水動力學主要以研究地下水的滲流理論為主，根據含水介質的不同，正分別向孔隙水、裂隙水與巖溶水三種差異較大的滲流理論發展，形成不同的分支學科。近一二十年以來，地下水動力學結合水資源計算，吸取現代應用數學的基本內容而發展數學水文地質學。數學水文地質學主要包括地下水流數值模擬、水文地質統計和隨機模擬、非穩定流解析法等方面，也分別向獨立分支學科發展。地下水系統理論的引入，對水資源的研究產生了重大影響。地下水模型研究，已成為水資源研究的主要內容。應用系統工程的觀點，從概念模型、數學模型、優化模型，到管理模型，實際上包括從水資源評價到水資源管理的全過程，已逐漸演變成水資源水文地質學。

 

  六、90年代――信息水文地這的開創時期

 

  為保證提供建立模型所需的大量水文地質信息，就必須建立相應的信息――檢索系統和數據庫。近年來通過對數據管理系統的研究，河南環境水文地質總站已先后開發了“河南省地下水資源數據管理系統”和“地下水均衡試驗觀測數據處理系統”，并都已正常運行。山西環境水文地質總站也建立了山西地下水動態數據庫（GWD）管理系統，不僅可對動態資料進行輸入，修改、查詢、統計、打印報表、繪制圖形，而且具有多種數量處理功能。許多城市如秦皇島、石家莊、新鄉等，也都分別建立了數據庫與數據管理系統。

 

  在信息系統研究的基礎上，國內正在開展關于城市水資源環境管理專家決策系統的研究。專家系統是人工智能研究領域中的一個重要研究方向，通過對信息數據庫、知識庫、推理解釋系統和知識獲得的研究，可以建立通用的城市水資源――環境管理專家決策系統，從而將水資源――環境管理這一復雜系統工程微機化、自動化，為城市水資源業務管理部門，提供操作方便的技術工具，不僅可對水資源狀態進行實時分析、過程模擬和信息輸出，還可對水資源管理實現最佳決策選擇。所以開發專家決策系統，是水文地質工作者今后一項重要任務，也是緩解城市水資源供需矛盾的一項不可缺少的戰略措施。

 

  信息系統的研究，已成為水資源研究不可缺少的重要內容之一，主要包括數據管理系統、動態監測信息系統、遙感信息系統、專家決策系統的開發以及三維地理信息系統在模型研究中的應用等，已逐漸向信息水文地質學的方向發展。

 

  七、回顧與展望

 

  五十年代水文地質學的發展，由于緊跟現代科學新思潮，從傳統水文地質學，走向現代水文地質學，取得了重大進步。不僅在理論上有極大提高，而且在實際應用中，對國民、經濟規劃國土整治、城市和工業建設、以及環境保護等，都發揮了重要作用。綜上所述，現代水文地質學的特征，主要表現為：①與現代科學的新理論新學科緊密結合，如系統論、信息論、控制論與相應產生的系統科學、環境科學、信息科學等，對水文地質學的發展發生了重大影響。近年來正在發展的開放復雜巨系統理論、非線性動力系統理論、以及耗散結構理論等，都會對今后水文地質學的發展，發生深遠影響。②現代應用數學與水文地質學的結合，特別是數值模擬方法得到普遍應用，模型研究成為水資源研究的主要內容，使水文地質學從定性研究發展到定量研究的新階段。③地下水的研究，從地下水系統與自然環境系統相互關系的研究，擴大到與社會經濟系統相互關系的研究。地下水資源的研究，也從數學模型發展到管理模型與經濟模型的研究。④許多新的分支學科的產生與發展，如區域水文地質學，巖溶水文地質學、遙感水文地質學、環境水文地質學、醫學環境地球化學、污染水文地質學，以及數學水文地質學、水資源水文地質學等。⑤新技術、新方法的應用，除計算機技術外，如遙感技術、同位素技術、自動監測技術、室內模擬技術，以及有關水質分析技術等，都得到普遍應用，對推動水文地質學的發展，發揮了重要作用。

 

  現代科學的發展過程，主要表現在高度分化和高度綜合的輪回上升，即由分到合，由合到分，不斷循環或同步前進的進化過程。不同學科之間的互相滲透而形成新的邊緣學科，是產生新的分支學科的主要動力。分支學科的發展，又是促進學科發展的重要動力和必備的條件。回顧50年代各地質院校創辦之初，水文地質專業僅有普通水文地質學、地下動力學、水文地球化學和專門水文地質學等基本課程。但從70年代以來，隨著分支學科的發展，情況發生了很大變化，教學課程日新月異，出現了百花齊放的新局面。

 

  水文地質學的各分支學科，按其性質可劃分為三個方面，即理論水文地質學、應用水文地質學及技術方法水文地質學。它們彼此之間并無絕對界限，而往往是相互交叉、相互促進、組合成一個新的完整的學科體系。

 

  普遍水文地質學逐漸向區域水文地質學發展，并派生巖溶水文地質學、古水文地質學等分支；地下水動力學與水文地球化學相互結合，逐漸演變為以研究地下水資源為重點的資源水文地質學，并向以研究數學模型為主的數學水文地質學和資源管理水文地質學發展。另一方面，專門水文地質學逐漸發展為城市水文地質學、農業水文地質學和礦區水文地質學，并在此基礎上，發展成為環境水文地質學。環境水文地質學的發展，又形成區域環境水文地質學、污染環境水文地質學、醫學環境水文地質學、生態環境水文地質學，以及地震水文地質學等分支。在技術方法方面，由普查勘探水文地質學，逐漸發展為鉆探水文地質學、物探水文地質學、遙感水文地質學、同位素水文質學、監測水文地質學、計算機水文地質學、制圖水文地質學，以及地下水分析化學等分支。由此可見，水文地質學的研究內容、理論水平與技術方法等，到90年代已經發展到一個嶄新的時期。

 

  綜上所述，下世紀在理論水文地質學方面，將著重向水資源水文地質學發展；而應用水文地質學方面，將著重向環境水文地質學發展。今后水文地質學的發展趨向，可能演變為資源環境水文地質學。在理論水文地質學方面，將以滲流理論為基礎，以水資源水文地質學為重點，以模型研究為中心，加快開發三維地理信息系統在模型研究中的應用。在應用水文地質學方面，將以環境水文地質學及其分支學科，作為主要發展方向。在技術方法研究方面，將以制圖水文地質學、遙感水文地質學與同位素水文地質學，作為主要發展方向。在信息系統研究方面，將加強以數據管理系統、動態監測信息系統、遙感信息系統，以及專家決策系統的開發與應用。

 

  在面臨我國經濟建設進入高速發展時期，經濟建設與資源、環境的矛盾將日趨嚴重。如何協調好水資源與環境同社會經濟可持續發展的關系，將是擺在我們面前的一項嚴峻任務。諸如城市水資源緊缺與水資源管理，農田灌溉與建立節水農業，西北水資源的合理開發利用與防止生態環境惡化，水污染與污染治理，城市環境水文地質問題，長江三峽工程、黃河小浪底工程建成以后水環境的變化及其影響，酸雨的發展及其對地下水的影響，塔里木盆地沙漠地區油田供水問題、缺水山區人畜飲用水問題、地方病分布區的改水、換水問題海平面上升對沿海地區水環境的影響，等等，舉不勝舉。我們理所當然應該做好準備，鼓足勇氣，滿懷信心地迎接新世紀的挑戰！