1，水文地质学的研究对象与任务

水文地质学是研究地下水的科学。地下水主要是指赋存于岩石空隙中的水。水文地质学的任务是研究地下水的赋存、形成条件、水量和水质时空的变化规律，同时还研究如何合理地开发利用地下水，以及水与环境之间相互关系的一门学科。水文地质学是一门综合性的自然学科，按其知识内容和用途，可将其分为:水文地质学基础理论;水文地质学应用理论;地下水勘察技术理论与方法;地下水资源管理理论。按学科体系，水文地质学目前已形成了若干分支学科。如:研究地下水的形成、埋藏、分布规律及其物理性质和化学成分的科学称为普通水文地质学(或称水文地质学基础);研究地下水运动理论的科学称为地下水动力学;研究地下水化学成分的形成、分布和水化学规律的科学称为水文地球化学;研究区域地下水形成规律的科学称为区域水文地质学等。结合各种专门目的的水文地质学分支正在不断形成，其中较成熟的有供水水文地质学、矿床水文地质学、古水文地质学、同位素水文地质学等。随着水文地质学的服务与研究领域不断扩展，水文地质学必将产生一些新的分支。

水文地质学的研究对象与任务

2，水文地质学的学科分类及其与相邻学科的关系

一、水文地质学的学科分类水文地质学和许多自然科学一样，按其知识内容和知识的用途，可将其学科分为四类：即水文地质学的基础理论；水文地质学的应用理论；地下水勘查技术理论与方法；地下水资源管理理论。水文地质学的基础理论主要是研究地下水形成条件、埋藏分布和地下水的运动规律；水文地质学的应用理论主要是阐明应用水文地质学的基本理论去解决供水、矿床疏干等具体问题的理论与方法；水文地质勘查技术理论方法，则主要是专门阐述地下水的调查、勘探、试验、取样分析和动态均衡的研究方法；地下水资源管理理论则是阐明地下水的科学利用与管理方法。二、水文地质学与相邻学科的关系水文地质学是从地质学中派生出来的一门新兴学科。由于岩石是地下水贮存的介质，地下水的埋藏分布主要受控于地貌、第四纪地质与地质构造条件。因此在地质学中，水文地质学与岩石、地层、地貌、第四纪地质以及构造地质学的关系最为密切，也可以说它们是地下水赋存的基础，离开地质学就没有水文地质学。地下水水量和水质的形成、埋藏特征以及地下水的补给、径流和排泄条件与气候、地形、地表水文条件密切相关。特别是潜水，它直接接受大气降水补给，其地下水面随地形的变化而变化，和地表水体一般都有直接的水力联系，其区域特征有明显的纬度分带性。因此，自然地理学也是水文地质学的一个主要基础。地下水是地质历史的产物，也是一种地质矿产。但它和其他地质矿产的最显著区别是具有流动性，或者说地下水资源是具有一定更新能力的资源。由于它是一种流体，故科学家很早就借助水力学和流体力学的知识来研究地下水运动和地下水的资源量，因此水力学便成为地下水运动理论的基础。地下水和各种自然资源一样，有其量和质的两种特征。地下水水质主要决定于水中化学组分的种类及其含量，而确定这些组分的种类、含量、来源、变化以及地下水演变的地质历史，则离不开各方面的化学知识及放射性同位素方面的知识。地下水本身是地球环境的组成部分，地下水的水量与水质的形成都与环境紧密联系，同时地下水的天然运动及人为开采活动又对环境产生各种正面和负面的效应。由于人类活动施加给自然环境的影响日益强烈，从而使环境和地下水之间的依存、制约关系更为密切，因此水文地质学和环境学、环境工程学、环境医学、环境生态学之间的联系和学科内容的交叉显得更加重要。由于地下水运动是一种比地表水和管流更为复杂的水流运动，因此描述地下水流和溶质运动规律的数学模型，要比地表水流复杂得多，它几乎涉及到传统数学和现代数学的各个领域。自20世纪初地下水的稳定流理论形成后，偏微分方程、数学物理方程、复变函数、数理统计方法、模糊数学、数值模型方法、最优化理论和系统工程学的引进，都使地下水的计算理论和水质、水量的评价与管理理论得到了新的发展。特别是电子计算机及信息技术的出现，使水文地质计算方法、评价方法、地下水的数字化都进入一个全新的领域。地下水资源是埋藏在地下的一种有用资源，必须借助一定调查、勘探、试验手段才能查明其埋藏分布规律和水量水质状况。因此地质矿产勘查的一切手段（如钻探、地球物理勘探、各种钻孔测试方法，空间遥感技术、水质化验分析及动态监测技术等）都在地下水勘查中有广泛应用，都是水文地质学的构成内容之一。

水文地质学的学科分类及其与相邻学科的关系

3，水文地质学的发展方向

（1）传统水文地质学的研究对象和领域进一步扩大到整个水圈，并参与到与其它地球圈层——岩石圈、生物圈、大气圈的相互影响、相互作用的领域，成为全球变化研究的重要组成部分。即使在水圈里，也是着眼于整个系统，地表水与地下水的统一研究，人地系统中人类与地下水环境的相互作用研究，引起地下水圈生态效应的变化的研究。俄罗斯水文地质学家提出生态水文地质学的新概念，目的是提出管理地下水圈体系及其质量状态的方法。从时空角度不仅加大了深部（层）地下水研究，而且回溯到过去地质历史时期的古水文地质研究。（2）在水文地质基础理论方面，由于引进了现代新的科学理论，如系统论、非线性动力学、耗散结构理论以及应用数学、同位素技术等，使地下水的一些理论问题，如地下水的形成、年龄和地质循环、水－岩相互作用、地下水的数值模拟（渗流、水量、水质、溶质运移、弥散等）、弱渗透介质中水文地质问题等研究将进一步深入和发展。后者涉及非稳定流在非均一介质中的运移问题，需要建立对未来多少年的流体和溶质的传输预测模型。但这些科学前沿的理论研究还需要其它学科的协作，如放射性废物地质处置库的设置就需要水文地质学、岩石力学以及热传导和热动力学领域的科学家来共同解决。地下水和地质作用关系问题越来越受到关注，它对于金属矿床、矿化带的形成和地震预报有着特别重要的意义。（3）多学科交叉协作形成的环境水文地质学的发展将更为迅速。它包括了区域环境、污染环境、医学环境和生态环境的水文地质研究。区域环境水文地质主要对区域环境水文地质条件和存在问题进行综合分析、评价和趋势预测，为环境规划或国土整治服务。有关地下水污染的机理、预测、控制和治理是环境水文地质的主要研究内容，是当前水文地质的研究重点。特别是污染治理措施的研究，需要多学科的协作，如国际上兴起利用土壤微生物来降解某些污染物的生物补救措施。它不仅依靠对水化学条件（如含水量、pH值等）的了解，而且控制生物降解的营养素有效性又受到地下水水流和运移过程所控制。这就需要微生物学、地球化学、水文学等方面的学科知识来共同解决。美国DOE1995提出一个跨这3学科的10年研究计划，内含7个研究单元，通过建立野外研究中心，综合数据，为最佳生物补救措施完善分析系统等途径，而水文地质将在其中起到重要作用。由于水资源日益紧缺，如何科学合理开发利用和管理，解决开发地下水资源引起的环境问题，有称之为资源环境水文地质学的，这些都是应用性很强的分支学科。（4）新技术、新方法在水文地质中的应用将进一步扩大和加强。地理信息系统（GIS）可应用到地下水决策支持系统，地下水规划和管理，模型研究，水质监测，含水层识别，水源保护，利用遥感图像和数据进行地下水研究、编制水文地质图等方面。（5）水文地球化学在以下领域内将进一步发展：一是结合环境质量评价要求，进一步对地下水水质及其变化、污染机理和预测、防治措施等进行研究；对于地下水中可能导致地方病病因一些有害微量元素的形成、运移、富集规律从室内模拟实验到区域实地调查、观测；对现今污染水中大量复杂的有机物质、生化物质的发现和治理的研究将促进水文地球化学提高到一个新的水平。二是用水化学和同位素方法综合研究地下水系统，在研究地下水的演化和100年以上尺度的水文地质事件和条件以及高放核废料处理选址方面。水化学同位素的研究对于解决地下水补给、深层水起源和地下水年龄以及热液成矿机理有着不可替代的重要性和发展前景。

水文地质学的发展方向


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