新時期水文地質(zhì)學發(fā)展趨勢與對策

李彥芹

摘要 達西定律奠定了水文地質(zhì)學的基礎，并將水文地質(zhì)學納入了生態(tài)環(huán)境研究領域，對于可持續(xù)性發(fā)展、自然環(huán)境保護產(chǎn)生了重要的指導價值。水文地質(zhì)學研究的內(nèi)容涵蓋水文系統(tǒng)、地質(zhì)環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)、地下水系統(tǒng)等，它的研究既是對巖土工程地質(zhì)學的補充和滲透，同時也對各種工程建設項目發(fā)揮了現(xiàn)實作用。本文以水工環(huán)地質(zhì)、巖土工程理論為基礎展開研究，通過闡明我國水文地質(zhì)學發(fā)展現(xiàn)狀、問題，分析相關趨勢與對策。

關鍵詞 水文地質(zhì)學；地質(zhì)環(huán)境；發(fā)展趨勢；對策

中圖分類號 P61 文獻標識碼 A 文章編號 2095—6363（2016）17—0039—01

從學術角度分析，水文地質(zhì)學是研究地下水規(guī)模、數(shù)量、質(zhì)量以及運動變化規(guī)律的學科，通過系統(tǒng)性歸納和總結(jié)，可以實現(xiàn)對地下水的合理利用以及危害防治。從工業(yè)革命以后，人們對水資源的認識從“無限可利用”到“資源貧乏、短缺”，這與人口增長、環(huán)境污染、生態(tài)惡化、水資源浪費等有直接關系。傳統(tǒng)的水文地質(zhì)學研究中，主要側(cè)重人類活動對大氣圈、生態(tài)圈、水圈、巖土圈等內(nèi)容影響，以及人類活動作用下，對水資源發(fā)展規(guī)律的影響及合理方式。但固有的水文地質(zhì)學所面臨的問題、現(xiàn)象、科技越來越復雜，原有的研究體系、概念理論等已經(jīng)無法適應，需要進一步擴展。

1水文地質(zhì)學研究的發(fā)展現(xiàn)狀概述

水文地質(zhì)學研究與現(xiàn)代人類社會的發(fā)展存在密切的關系，尤其在進入21世紀以后，全球經(jīng)濟一體化作用下促進了自然資源的迅速消耗，綠色經(jīng)濟、可持續(xù)發(fā)展等理念成為各國關注的要點。水資源的重要性是不言而喻的，它直接關系到人類的生存問題，在現(xiàn)代化工業(yè)、農(nóng)業(yè)、制造業(yè)、服務業(yè)等具有廣泛的需求，各個地區(qū)水資源的合理利用也關系到其生態(tài)效益和經(jīng)濟效益的平衡?；谝陨戏治?，水文地質(zhì)學的研究要不斷打破固有內(nèi)容、范圍，從而實現(xiàn)更寬領域的關注。

1）現(xiàn)代水文地質(zhì)學的主體內(nèi)容。從19世紀開始，歐洲學術界就開始了“水文地質(zhì)學”的研究，并通過研究范疇的規(guī)劃以實現(xiàn)其獨立性?，F(xiàn)代意義上的“水文地質(zhì)學”成型于20世紀30年代，它被歸屬于“地質(zhì)學”分類，并表現(xiàn)出獨特性、完善性、系統(tǒng)性；研究水文地質(zhì)學的過程中可以清楚地發(fā)現(xiàn)它與其他學科之間的融合與滲透，但主要研究對象是“地下水”，這一點與巖土工程、環(huán)境生態(tài)學、地質(zhì)環(huán)境等存在一定的差異，一些學者也將其視為一門跨學科、綜合性的邊緣科學。

截至目前，水文地質(zhì)學一直在擴大自己的研究內(nèi)容和范圍，從僅僅研究地下水系統(tǒng)、規(guī)律，逐漸擴展為地下水與人類社會之間的關系研究。這其中，研究人類對地下水資源的利用、環(huán)境勘探、生態(tài)保護、經(jīng)濟與生態(tài)協(xié)調(diào)等備受關注，國內(nèi)一些學者專家提出，“水文地質(zhì)學”就是基于水文研究、地質(zhì)研究的基礎上探討水資源系統(tǒng)與社會經(jīng)濟系統(tǒng)之間關系的科學，它在我國并不是一項針對性強的研究內(nèi)容，但在近年來隨著我國各項基礎設施建設的規(guī)模擴大、數(shù)量增加，才逐漸提高了重視程度。

2）我國水文地質(zhì)學研究的歷程。我國水文地質(zhì)學研究起步雖然較晚，但發(fā)展速度很快，從20世紀60年代開始，我國就已經(jīng)引進了水文地質(zhì)研究體系，主要針對一些中小型區(qū)域的水文地質(zhì)編圖應用，通過借鑒、學習和模仿國外的應用方案，實現(xiàn)了科學的系統(tǒng)改造，取得了一定的成果。進入80年代以后，國內(nèi)大型水利工程、功能設施、高層建筑開始增多，對于水文地質(zhì)學的研究也進入了全面開展期——與國外不同的是，我國水文地質(zhì)學的研究初始落腳點是農(nóng)業(yè)，即基于農(nóng)業(yè)灌溉與巖土層改造展開研究，這一時期基本上完成了國內(nèi)的水文地質(zhì)勘測工作，一些先進的地質(zhì)勘察技術也得到了運用，如遙感技術、GPS技術、GIS技術等。

從20世紀90年代至今，我國水文地質(zhì)學研究主要基于自身的系統(tǒng)性、科學性構(gòu)造展開，重點突出了“研究什么”的問題，不僅在調(diào)研方式、途徑上得到了創(chuàng)新與改進，同時也提高了對數(shù)據(jù)準確性的重視，為相關部門的信息應用提供了更好的指導。更重要的是，這一階段基于水文地質(zhì)學的研究與城市化發(fā)展，建立了“地下水資源數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”“地下水均衡測試觀察數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)”等信息化體系，將城市水資源利用和管理帶入了信息化時代。

2新時期水文地質(zhì)學發(fā)展趨勢

1）研究核心轉(zhuǎn)移及視野擴展。整體上說，早期水文地質(zhì)學研究主要針對一定區(qū)域內(nèi)地下水的情況展開，以滿足人們“找水”的需求。但隨著社會生產(chǎn)模式的改進，人們開始意識到地下水資源是有限的，如果過度開發(fā)和不合理利用會造成“不可恢復”的后果，同時對地質(zhì)結(jié)構(gòu)也會產(chǎn)生不利因素。在這一基礎上，新時期的水文地質(zhì)學研究提出了地下水生態(tài)系統(tǒng)的概念，并運用“生態(tài)”的類比理論，逐步構(gòu)建起水文地質(zhì)學的分析框架和研究模型。

很顯然，“生態(tài)”是一個巨大而復雜的自然形態(tài)，地下水生態(tài)系統(tǒng)則可以視為它的一個組成部分，但這一系統(tǒng)是敏感的、脆弱的、活躍的，人為影響會改變它長期自然形態(tài)下的穩(wěn)定，并且絕大多數(shù)傷害是不可修復的。從這個角度說，新時期水文地質(zhì)學的研究目的是基于地下水管理展開的，即通過一切可行的方案，維持地下水的利用和再生平衡，實現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展。

2）研究目標和思路發(fā)生轉(zhuǎn)變。早期，歐洲國家展開水文地質(zhì)學范疇的相關研究目的是解決社會局部生產(chǎn)的水資源需要，以找到豐富的水資源與低成本的利用方式為研究目標。但隨著生態(tài)破壞、環(huán)境污染的加劇，其思路已經(jīng)從局部轉(zhuǎn)變?yōu)槿?，水文地質(zhì)學的研究目標也由解決當前需要轉(zhuǎn)向長期可持續(xù)發(fā)展。

這種轉(zhuǎn)變也是全球綠色經(jīng)濟、低碳經(jīng)濟發(fā)展的必然趨勢，基于可持續(xù)理念構(gòu)建人與自然的和諧關系，形成地下水系統(tǒng)和地質(zhì)環(huán)境、生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定，合理利用淺層地下水，杜絕開采深層地下水，不斷掌握地下水演變生化規(guī)律，進而建立有效的水資源循環(huán)體系；從學術目標角度出發(fā)，一方面是探索良性的循環(huán)規(guī)律，另一方面是修復被破壞的天然系統(tǒng)。

3）研究內(nèi)容進一步延伸擴大。早期水文地質(zhì)學研究主要針對的是地下水儲量，新時期的研究進一步擴展，將水質(zhì)、存在形式、影響范圍等考慮在內(nèi)。其中，水質(zhì)和水量是一個并重的要素，自然界中水元素是最多的存在形式，但對于人類社會而言能夠利用的只有淡水資源，鑒于地表水的污染加劇，可利用的水資源有限，地下水開采就成了一個關鍵途徑。然而，地下水的水質(zhì)和水量是存在密切關系的，在礦物質(zhì)、游離態(tài)元素等影響下，水量達到一定程度的情況下可以保持水質(zhì)，否則水質(zhì)也會改變，這也體現(xiàn)出地下水資源的敏感性和脆弱性。

此外，研究表明地殼前部的水循環(huán)與中深度中的水循環(huán)也存在密切的關系，地下水儲量遠比地表水更多，研究地下水的內(nèi)在地質(zhì)流動特性，也是水文地質(zhì)研究的重要發(fā)展趨勢。

3新時期水文地質(zhì)學發(fā)展對策

第一，堅持創(chuàng)新實踐。人類科學技術的發(fā)展是不斷創(chuàng)新、實踐并突破的過程，任何一個學科都是如此。隨著地質(zhì)學面臨的研究方法的改革，水文地質(zhì)學研究也需要不斷地創(chuàng)新，從研究人員、實驗理念、裝置設備等角度全面展開。

第二，強化學科交流。前文中筆者分析了水文地質(zhì)學屬于一種“綜合的邊緣科學”，它本身就具有多種學科滲透、融合的特征，應該繼續(xù)維護這一發(fā)展系統(tǒng)，堅持“地下水”的研究核心，不斷擴展與之相關的學科邊際，實現(xiàn)經(jīng)濟效益和自然效益的平衡。

第三，構(gòu)建科學體系。水文地質(zhì)學原有的概念、方法和理論等已經(jīng)無法滿足新時期的研究需求，亟待對傳統(tǒng)水文地質(zhì)學的研究體系進行重構(gòu)，通過揚棄并重的方式，將當代水文地質(zhì)勘察中出現(xiàn)的新現(xiàn)象、新問題考慮進去，以可持續(xù)性發(fā)展理念為方向，建立人與自然協(xié)調(diào)統(tǒng)一的科學新體系。endprint