水文地質學

水文地質學是研究地下水的數量和質量隨空間和時間變化的規律，以及合理利用地下水或防治其危害的學科。水文地質學對地下水的研究，著重自然歷史和地質環境的影響，同主要用水文循環和水量平衡原理研究地下水的地下水水文學關係密切。

研究的數量和質量隨空間和時間變化的規律，以及合理利用地下水或防治其危害的學科。在不同環境中地下水的埋藏、分佈、運動和組成成分均不相同。查明上述各方面狀況，可為科學地利用或防治地下水提供根據。水文地質學對地下水的研究，著重自然歷史和地質環境的影響，同主要用水文循環和水量平衡原理研究地下水的地下水水文學關係密切，只是研究的側重點稍有不同。

水文地質學的發展可分為3個時期。

萌芽時期

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年的浙江餘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，為采地下滷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、渠結合的取水建築物。在利用井泉的過程中，人們也探索了地下水的來源。法國B.帕利西、中國徐光啟和法國E.馬略特，先後指出了井泉水來源於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。形成時期

1856年，法國水力工程師H·P·G·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，奠定了水文地質學的基礎。1863年，法國J.裘布依以達西定律為基礎，提出計算潛水流的假設和地下水流向井的穩定流公式。1885年，英國的T.C.張伯倫確定了自流井出現的地質條件。奧地利P.福希海默在1886年制出了流網圖並開始應用映射法。19世紀末，20世紀初，對地下水起源又提出了一些新的學說。奧地利E·修斯於1902年提出了初生說。美國A·C·萊恩、W·C·戈登和俄國Н·И·安德魯索夫在1908年分別提出在自然界中存在與沉積岩同時生成的沉積水（見地下水起源）。1912年德國K·凱爾哈克提出地下水和泉的分類，總結了地下水的埋藏特徵和排泄條件。美國 O.E.邁因策爾於1928年提出了承壓含水層的壓縮性和彈性。他們為水文地質學的形成作出了重要貢獻。C.V.泰斯於1935年利用地下水非穩定流與熱傳導的相似性，得出了地下水流向水井的非穩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世紀中葉，蘇聯А.М．奧弗琴尼科夫和美國的D.E.懷特在水文地球化學方面作出了許多貢獻。到第二次世界大戰結束時，在地下水的賦存、運動、補給、排泄、起源以至化學成分變化、水量評價等方面，均有了較為系統的理論和研究方法。水文地質學已經發展成為一門成熟的學科了。發展時期

20世紀中葉以來，合理開發、科學管理與保護地下水資源的迫切性和有關的環境問題，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，C.E.雅可布和M.S.漢圖什等論述了孔隙承壓含水層的越流現象。英國N.S.博爾頓和美國的S.P.紐曼分別導出了潛水完整井非穩定流方程。預測地下水運動過程的需要，促進了水文地質模擬技術的發展。20世紀30年代開展了實驗室物理模擬。40年代末發展起來的電網路模擬，到50～60年代在解決水文地質問題中得到應用。由於電子計算機技術的發展，70～80年代，地下水數學模擬成為處理複雜的水文地質問題的主要手段。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用。遙感技術及數學地質方法也被引進，用以解決水文地質問題。對於地下水中污染物的運移和開採地下水引起的環境變化，引起廣泛的重視。20世紀60年代以來，加拿大的J.托特提出了地下水流動系統理論，為水文地質學的發展開拓了前景。內容水文地質學是從尋找和利用地下水源開始發展的，圍繞實際應用，逐漸開展了理論研究。已形成了一系列分支。地下水動力學

研究地下水的運動規律，探討地下水量、水質和溫度傳輸的計算方法，進行水文地質定量模擬。這是水文地質學的重要基礎。水文地球化學

是水文地質學的另一個重要基礎。研究各種元素在地下水中的遷移和富集規律，利用這些規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、地下水與礦產形成和分佈的關係，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佈等。供水水文地質學

其主要內容是：為了確定供水水源而尋找地下水，通過勘察，查明含水層的分佈規律、埋藏條件，進行水質與水量評價。合理開發利用並保護地下水資源，按含水系統進行科學管理。礦床水文地質學

其主要內容是：查明採礦時地下水湧入礦坑的條件，預測礦坑涌水量以及其他與採礦有關的水文地質問題。農業水文地質學

內容主要包括兩方面，一方面為農田提供灌溉水源進行水文地質研究；另一方面為沼澤地和鹽鹼地的土壤改良，防治次生土壤鹽鹼化等問題進行水文地質論證。水文地熱學

地熱是一種新的能源。多利用由地下熱水或熱蒸汽攜至地表的地熱能，用來取暖、溫室栽培或地熱發電等。地下熱水的形成、分佈規律，以及勘察與開發方法等，是這個分支學科的研究內容。環境水文地質研究

生活與生產廢棄物的排放，使地下水污染；大量開採地下水引起地面沉降、海水或鹹水入侵淡水含水層；在鬆散沉積物覆蓋下的岩溶地區因強烈抽取地下水而引起的地面塌陷等，所有這一切都會使環境惡化。研究上述問題並提出相應的防治措施，是環境水文地質學的任務。區域水文地質學

研究地下水區域性分佈和形成規律，以指導進一步水文地質勘察研究，為各種目的的經濟區劃提供水文地質依據。古水文地質學

研究地質歷史時期地下水的形成、埋藏分佈、循環和化學成分的變化等。據此，可以分析古代地下水的起源與形成機制，闡明與地下水有關的各種礦產的形成、保存與破壞條件。學科關係地下水的形成和分佈與地質環境有密切聯繫。水文地質學是以地質學為基礎的。岩石學、構造地質學、地史學、地貌學、第四紀地質學、地球化學等與水文地質學的關係尤為密切。工程地質學是與水文地質學同時相應發展起來的，因此兩者有不少內容相互交叉。地下水積極參與水文循環，一個地區水循環的強度與頻率，往往決定著地下水的補給狀況。因此，水文地質學與水文學、氣象學、氣候學有密切關係，水文學的許多方法也可應用於水文地質學。地下水運動的研究，是以水力學、流體力學理論為基礎的，並應用各種數學方法和計算技術。展望水文地質學的發展趨勢是：由主要研究天然狀態下的地下水，轉向更重視研究人類活動影響下的地下水；由局限於飽水帶的含水層，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。預計今後的水文地質研究，在下列方面將有突破：裂隙水與岩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；水文地球化學和同位素水文地質學，地下水數學模型；地球深層水文地質。區別現代水文地質學告訴人們，地球上億萬年來演變而成的山川河流、自然地貌、地下水脈和地質構造形成了各種山川、水訊、水質、土質、岩層結構，這些地質構造之中又包涵和產生著各種有機和無機的化學元素，這些元素對人體會產生各種有益或有害的影響。例如：鐵、鋅、有機蛋白等，對人體是有益的，而鐳、氡、鍶等放射性元素，對人體與智力發展是有害的。由於這些化學元素的含量和組合結構的不同，對人類也會產生不同的正負面的效應。為什麼有的地方的人能健康長壽，而有的地方的人就容易患病或早逝，這些都與當地水文地質條件密切相關。傳統風水學對所勘察的風水區位的地貌、水流、水質特別重視，有時還要聞嘗土和水的氣味，從中判斷這個區位的風水是否有利於人的體力和智力、思維和事業。如水味甘甜應是吉地，如果水珠苦澀則是不吉之地等。其中許多道理與現代水文地質學也是相合相通的。尤其風水學中的龍脈思想，就是現代地質地理學關於山脈、水流與岩層的走向的學問。而風水中"保護龍脈"的思想，也與現代水文地質學說中的水土保持，環境保護等觀念相融洽。現代風水學的內涵與使命之一，就是系統地將傳統風水學的數千年經驗與現代水文地質學知識相互聯通，從而研究出山川河流、地質地貌、山脈走向、水土關係及其產生的各種化學元素，對人類生理與心理、健康與事業的正反影響，使人類更好地了解自然，利用自然，改造自然和順應自然，使人類生活得更健康、更美好。