20世紀50年代堪稱我國區(qū)域水文地質(zhì)學的奠基、開創(chuàng)時期。

 

  （二）農(nóng)業(yè)水文地質(zhì)學的開創(chuàng)階段-20世紀60年代20世紀60年代，隨著華北開展大規(guī)模的農(nóng)業(yè)抗旱打井運動，開創(chuàng)r農(nóng)業(yè)水文地質(zhì)學時期。針財農(nóng)田供水與鹽土改良兩項任務，開展了大量的調(diào)查研究，編制了大量圖件，為北方地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展井灌、實行農(nóng)田水利化，做L了重要貢獻。

 

  20世紀70 - 80年代，又進一步開展許多為發(fā)展農(nóng)業(yè)服務的專題研究，如黃淮海平原旱、澇、鹽等自然災害綜合治理的研究，河南商丘地區(qū)潛水資源與人工調(diào)蓄的研究，河套平原和銀川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(fā)利用的研究等，為農(nóng)業(yè)水文地質(zhì)學的發(fā)展奠定了基礎。

 

  土壤水研究是建立節(jié)水型農(nóng)業(yè)、促進農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的關鍵。從20世紀70年代到80年代，許多均衡試驗場的建立以及負壓計、中子儀等新測試技術(shù)的引進，促進了包氣帶土壤水運移規(guī)律的研究。河南水文地質(zhì)總站與有關部門合作，通過“四水”轉(zhuǎn)化關系的機理研究，對土壤水運移機理進行系統(tǒng)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，計算有植被條件下的降水入滲量、蒸發(fā)量以及其他有關數(shù)據(jù)，建立了 “四水”均衡模型。證明在“四水”相互轉(zhuǎn)化關系中，土壤水起著重要的調(diào)蓄作用與相互制約作用。這對充分發(fā)揮土壤水的功能、提高作物用水效率、建立節(jié)水型農(nóng)業(yè)，具有重要 的實際意義。

 

  (三）環(huán)境水文地質(zhì)學的開創(chuàng)、發(fā)展階段一~20世紀70年代環(huán)境水文地質(zhì)學是結(jié)余地質(zhì)科學、水文科學與環(huán)境科學之間的一門跨學科的綜合性邊緣學科。它運用地質(zhì)學，水文地質(zhì)學的基本理論和生態(tài)學的觀點，研究人類社會與水環(huán)境的關系：即專門研究在天然條件和人為活動的影響下，地下水質(zhì)與量的變化，與人類的生活和生產(chǎn)發(fā)展的相互影響與相互制約的關系，并通過研究它們之間的內(nèi)在聯(lián)系與演變規(guī)律，達到改善環(huán)境，消除有害作用的目的，使之有利于環(huán)境的方向發(fā)展。

 

  環(huán)境水文的地質(zhì)學是20世界70~80年代的產(chǎn)物，具備現(xiàn)代科學的許多特征：系統(tǒng)科學，信息科學的基本理論，現(xiàn)代應用數(shù)學與電算技術(shù)，以及遙感，同位素等新科技的應用；環(huán)境水文地質(zhì)學是一項復雜的系統(tǒng)工程，需應用系統(tǒng)理論的觀點與方法，納入系統(tǒng)工程的軌道進行研究。其研究范疇主要分為四個方面。

 

  1.區(qū)域環(huán)境水文地質(zhì)的調(diào)查研究區(qū)域環(huán)境水文地質(zhì)主要研究區(qū)域環(huán)境水文地質(zhì)條件及其演變規(guī)律，綜合分析評價區(qū)域 H存在的各種環(huán)境水文地質(zhì)問題，對區(qū)域環(huán)境質(zhì)量做出綜合評價與趨勢預測，編制區(qū)域環(huán) 竟水文地質(zhì)圖系或圖集，為環(huán)境規(guī)劃或國土整治提供科學依據(jù)。20世紀80年代我國完成 一許多重點經(jīng)濟發(fā)展區(qū)或重要城市環(huán)境水文地質(zhì)的綜合研究，如《京津唐地區(qū)主要環(huán)境水文地質(zhì)問題及國土整治環(huán)境水文地質(zhì)區(qū)劃》、《沿海主要城市水資源及地質(zhì)環(huán)境評價》、《中國2000年城市地下水資源及環(huán)境地質(zhì)問題預測研究》等著作，以及東北經(jīng)濟區(qū)、華東經(jīng)濟區(qū)、環(huán)渤海地區(qū)完成的大量研究成果。北京、遼寧、黑龍江、內(nèi)蒙古和寧夏等地區(qū) 仔別編制出版了《環(huán)境水文地質(zhì)圖集》，都是具代表性的區(qū)域環(huán)境水文地質(zhì)研究成果。

 

  2.污染環(huán)境水文地質(zhì)的調(diào)查研究從20世紀60年代到70年代，許多大中城市開展了地下水污染現(xiàn)狀（包括污染源、 污染途徑、污染成分、污染程度、分布范圍等）及發(fā)展趨勢的調(diào)查研究。在此基礎上，20世紀80年代進一步開展了地下水污染機理（包括污染物的運移、累積、轉(zhuǎn)化與自凈過程，特別是污染物質(zhì)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，并逐漸開展趨勢預測、水質(zhì)模型與優(yōu)化 閾控等方面的研究，取得很大進展。

 

  20世紀80年代，運用室內(nèi)模擬結(jié)合野外現(xiàn)場試驗，完成了許多重要的研究成果。如《沈陽市地下水環(huán)境質(zhì)量評價及污染質(zhì)在包氣帶運移規(guī)律的試驗研究》、《上海市地下水砷污染機理研究》、《呼和浩特市硝酸鹽氮污染機理模擬試驗以及防治對策研究》等，均為污染機理研究方而的代表性成果。為了預測地下水污染發(fā)展趨勢，并進行合理控制，在常州、濟寧等城市，開展了水質(zhì)模型研究。如《山東濟寧地下水質(zhì)模組及其污染趨勢預測的試驗研究》，是有關水質(zhì)模型研究方面的早期代表性成果。20世紀80年代后期，在石家莊、新鄉(xiāng)、平頂山等許多城市，都在建立水量模型的同時，建立溶質(zhì)運移模擬模型，并在此難礎上，建立地下水管理模型。

 

  在基礎理論研究方面，20世紀80年代出版了不少重要的論著，如《地下水運移模型》、《地下水水質(zhì)模型》和《地下水水質(zhì)模型及管理程序集》等，為開展水質(zhì)模擬和預測研究奠定了理論基礎。

 

  許多城市開展了地下水的環(huán)境質(zhì)量評價，并巳逐漸由單項有害離子評價，進到綜合評價；由單項環(huán)境因素評價，進到綜合閑素評價；從現(xiàn)狀評價，發(fā)展到趨勢評價；由數(shù)理統(tǒng)計分析，發(fā)展到污染預測和建立水質(zhì)數(shù)學模型。諸如綜合指數(shù)法、概率統(tǒng)計法以及聚類分析法（包模糊聚類法與系統(tǒng)聚類法）等各種評價方法，均已得到普遍應用。

 

  此外，在污染治理方面，對凈化污染土地處理系統(tǒng)的也取得了重要進展，如開封市污水土地處理研究，成功地進行了高濃度有機廢水處理的工程試驗。專著《污水快速滲 濾七地處理》，系統(tǒng)介紹了處理系統(tǒng)的原理、方法、設計原則、管理方式，以及國內(nèi)外工程實例?！兜叵滤廴灸M及污染的控制和處理》是國內(nèi)第一本有關污染控制和處理力面的專著。在徐州、唐山等城市，用物理、化學等方法開展地下水六價鉻污染治理的試驗研究，取得了初步成功經(jīng)驗。城市固體廢物填埋處理的環(huán)境水文地質(zhì)研究，日益引起重視，并巳取得初步成果，也是城市地質(zhì)重點研究課題之一。

 

  3.地下水資源開發(fā)的負環(huán)境效應調(diào)查研究地下水大量開采引起的各種負效,主要包括水景枯竭、海水人侵、地面沉降、巖溶塌陷，以及生態(tài)環(huán)境惡化等問題。其對人類社會造成的嚴重威脅（尤以城市地區(qū)更為突出），成為環(huán)境水文地質(zhì)學研究的一個重要組成部分。20世紀80年代中期，我國專家參與國際水文汁劃（IHP)關于《水資源開發(fā)的負環(huán)境效應與管理》研究課題，并完成其中地下水部分，較系統(tǒng)全而地論述了各類負環(huán)境效應的形成機制、趨勢預測與防治措施，是一項具有典范件的研究成果，受到國際同行的好評。

 

  4.環(huán)境水文地球化學與醫(yī)學環(huán)境水文地質(zhì)的調(diào)查研究20世紀80年代后期，地質(zhì)部門分別在吉林省、第二松花江流域，以及長江中下游，廣泛開展了地下水化學背景值的調(diào)查研究，對地下水系統(tǒng)物質(zhì)組分的運移、聚集、各層次元素的組合關系、平衡模式、動態(tài)變化及其地球化學特征，進行了深入分析；探討了水文地球化學環(huán)境與地方病、土壤鹽漬化與天然礦水的形成關系，并應用背景值對地下水環(huán)境質(zhì)量進行了全面評價。

 

  醫(yī)學環(huán)境水文地質(zhì)是在水文地球化學的某礎上，與醫(yī)學及環(huán)境科學相結(jié)合而形成的一門新的邊緣學科。水文地球化學是水文地質(zhì)學的一門重要基礎學科，它與環(huán)境地學、環(huán)境醫(yī)學、環(huán)境生態(tài)學相互滲透，形成環(huán)境水文地球化學。對水文地球化學壞境與人體健康關系的研究，成為醫(yī)學環(huán)境水文地球化學，或醫(yī)學環(huán)境水義地質(zhì)學，并已初步建立它的理論體系。

 

  我國于20世紀60年代起，就對分布較廣的各種地方?。ㄈ缈松讲?、大骨節(jié)病、高氟病、地甲病等）廣泛開展了關于病因及其環(huán)境水文地球化學背景的調(diào)查研究，深入分析與病因有關的微量元素或化學成分的遷移、聚集規(guī)律，及其對人體生理的影響。經(jīng)過多年研究發(fā)現(xiàn)，如東北分布較廣的克山病，其病區(qū)主要處于低礦化、酸性軟水的水文地球化學環(huán)境，腐殖酸含量普遍偏高，而硒含量明顯偏低。其病因雖尚不完全清楚，但采取改水防治，已取得明顯效果，說明病因與水質(zhì)密切相關。近年來對高氟病、地甲病、伽師病等的致病因素、演變機理與防治措施，都進行了深入研究，取得重要進展；而且已將研究范圍擴大到癌癥和心、腦血管系統(tǒng)疾病，特別是在癌癥研究方面有所突破。在研究方法方面，應用回歸分析、聚類分析等數(shù)理統(tǒng)計方法，取得較好效果。1991年出版的專著《醫(yī)學環(huán)境地球化學》，系統(tǒng)闡明了醫(yī)學環(huán)境地球化學的基礎理論，詳細分析了有關元素的生物地球化學作用與地方疾病的相互關系，反映了國內(nèi)外有關醫(yī)學環(huán)境地球化學研究的最新進展。

 

  在江西鄱陽湖地區(qū)，通過地下水環(huán)境背景值的調(diào)查，對38項元素或離子的含量、分布，與10種癌癥死亡率之間的相互關系，進行詳細統(tǒng)計分析；把地下水化學成分與癌癥的相關性，劃分為正相關、負相關和混合型三類，每一類又按顯著程度劃分若干亞類，提出了影響系數(shù)的新概念。

 

  科學出版社出版了《中華人民共和國地方病與環(huán)境圖集》。若干地方病比較嚴重的省、自治區(qū)（如內(nèi)蒙古自治區(qū)、甘肅省、吉林省、云南省等）也分別出版了本地區(qū)相應的地方病環(huán)境圖集，較系統(tǒng)地反映水文地質(zhì)環(huán)境與地甲病、高氟病、克山病、大骨節(jié)病等幾種主要地方病的相互關系。

 

  隨著礦泉水飲料業(yè)的興起，在水文地球化學領域內(nèi)，更加關注對礦泉水的研究，出版了《中國礦泉》、《飲用天然礦泉水研究》、《水文地質(zhì)技術(shù)方法》第20輯(1989)，《礦泉水評價與合理開發(fā)利用》等論著，推動了礦泉水研究的發(fā)展。

 

  當前國際上十分關注的全球性氣候變化對水資源和生態(tài)環(huán)境的影響，以及“溫室效應”引起的海平面上升對沿海地區(qū)水環(huán)境和地質(zhì)環(huán)境的影響，都是當前和今后需要開展研究的新課題。

 

  （四）水資源水文地質(zhì)學的開創(chuàng)階段-20世紀80年代在地下水資源研究方面，從20世紀80年代以來，由于地下水系統(tǒng)理論、非穩(wěn)定流理論的輸入，以數(shù)值解或解析解為代表的現(xiàn)代應用數(shù)學以及計算機系統(tǒng)的廣泛應用，使地下水資源的研究發(fā)生了根本性的變化，把重點從傳統(tǒng)研究方法轉(zhuǎn)到模型研究方面。計算方法上發(fā)生了巨大變革，其研究范疇也由單純研究地下水系統(tǒng)與自然環(huán)境系統(tǒng)之間的相互關系，擴大到研究其與社會經(jīng)濟系統(tǒng)的相互關系。

 

  地礦部地質(zhì)環(huán)境管理司1989年出版的《中國典型水源地勘察實例匯編》和1991年出版的《中國2000年城市地下水資源及環(huán)境地質(zhì)問題預測研究》，全面總結(jié)了各類地下水水源地勘察方法與資源評價的重要經(jīng)驗和城市環(huán)境水文地質(zhì)研究的重要成果，是我國水源地勘察工作與城市水資源與環(huán)境水文地質(zhì)研究的初步總結(jié)。

 

  對地下水資源的研究，實際上包括從水資源評價到水資源管理與保護的全過程，已逐漸形成一門獨立的分支學科，可稱之為水資源水文地質(zhì)學。

 

  自20世紀70年代以來，由于應用數(shù)學和地下水動力學的相互滲透，以及電算技術(shù)的推廣和應用，大大豐富和突破了傳統(tǒng)水文地質(zhì)學的內(nèi)容，使水文地質(zhì)學從定性研究發(fā)展到定量研究的新階段。地下水資源計算的基本理論，從穩(wěn)定流發(fā)展到非穩(wěn)定流，從二維流發(fā)展到三維流，從一般均衡法、比擬法進到解析解、數(shù)值解。有限單元或有限差分法、相關分析法以及解析解法等，在地下水資源評價中均得到普遍應用。因而不論在理論上和具體計算技術(shù)上，都較以前提高到了一個新的水平。

 

  20世紀80年代出版的《中國干旱半干旱地區(qū)地下水資源評價》，匯集了20世紀70到80年代北方各地區(qū)區(qū)域地下水資源評價的研究成果，基本反映了我國20世紀80年代在這一領域的理論水平。它根據(jù)不同地區(qū)與不同條件，采用了各類不同的數(shù)學模型。如商丘在人工調(diào)蓄條件下，建立多年均衡法與有限元法結(jié)合的數(shù)學模型；石羊河流域則根據(jù)地下水動態(tài)演變規(guī)律，應用不規(guī)格有限差分法建立的數(shù)學模型，以及黃土層飽和與非飽和地下水的聯(lián)合數(shù)學模型等。不少有關地下水資源評價與計算法的論著，先后在國內(nèi)出版，如《地下水資源評價》、《水文地質(zhì)統(tǒng)計的隨機模擬》、《地下水流數(shù)值模擬》、《地下水運動與資源評價》、《地下水系統(tǒng)規(guī)劃與管理優(yōu)化模型》，以及《地下水非穩(wěn)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。

 

  20世紀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(zhuǎn)向管理模型的研究，即研究如何合理開發(fā)、利用、調(diào)控和保護地下水資源，使之趨于對人類生活與生產(chǎn)最有利狀態(tài)。因此它不僅涉及水文地質(zhì)學的各個領域，而且涉及與地下水開發(fā)活動有關的自然環(huán)境、社會環(huán)境和技術(shù)經(jīng)濟環(huán)境等各方面的問題；通過數(shù)學模型和最優(yōu)化技術(shù)，建立地下水管理模型，實現(xiàn)管理目標。

 

  《石家莊市地F水資源科學管理研究》是我國較早完成的具有代表性的關于管理模型的研究成果。它按照系統(tǒng)化、模型化、最優(yōu)化的總體構(gòu)思，以水文地質(zhì)模型為基礎，把水量模型、水質(zhì)模型和優(yōu)化模型融合為一體，從而為控制石家莊市地下水降落漏斗的發(fā)展、防治地下水水質(zhì)惡化，提供了切實可行的綜合治理決策方案。

 

  在北京、西安、沈陽、新鄉(xiāng)、平頂山等許多城市，都開展了管理模型的研究。根據(jù)不同目標與不同要求，分別建立了以城市供水為目標的水資源管理模型，包括水質(zhì)控制改良和環(huán)境生態(tài)改善的管理模型、水質(zhì)水量聯(lián)合管理模型、水量調(diào)配和供排結(jié)合的管理模型，地表水、地下水聯(lián)合調(diào)度模型，以及全流域為工農(nóng)業(yè)和生活用水優(yōu)化分配的規(guī)劃管理模型等。20世紀90年代出版的《地下水管理》、《實用地下水管理模型》以及《地下水資源管理》等專著，都是有關管理模型研究的重要成果。

 

  近一二十年來，地下水動力學結(jié)合水資源計算，吸取現(xiàn)代應用數(shù)學的基本內(nèi)容，發(fā)展成數(shù)學水文地質(zhì)學。數(shù)學水文地質(zhì)學主要包括地下水流數(shù)值模擬、水文地質(zhì)統(tǒng)計和隨機模擬、非穩(wěn)定流解析法等方面，也分別向獨立分支學科發(fā)展。

 

  地下水系統(tǒng)理論的引入，對水資源的研究產(chǎn)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(nèi)容。

 

  （五）信息水文地質(zhì)學的開創(chuàng)階段——20世紀90年代為保證提供建立模型所需要的大量水文地質(zhì)信息，必須建立相應的信息-檢索系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫。通過近年來對數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的研究，河南環(huán)境水文地質(zhì)總站已先后開發(fā)了“河南省地下水資源數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”和“地下水均衡試驗觀測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)”，均已正常運行；山西環(huán)境水文地質(zhì)總站建立了“山西地下水動態(tài)數(shù)據(jù)庫(GWD)管理系統(tǒng)”，不僅 可對動態(tài)資料進行輸入、修改、查詢、統(tǒng)計、打印報表、繪制圖形，而且具有多種數(shù)據(jù)處理功能。在許多城市（如秦皇島、石家莊、新鄉(xiāng)等），也都分別建立了相應的數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。

 

  信息系統(tǒng)的研究已成為水資源研究不可缺少的重要內(nèi)容之一。主要包括數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、動態(tài)監(jiān)測信息系統(tǒng)、遙感信息系統(tǒng)、專家決策系統(tǒng)的開發(fā)以及三維地理信息系統(tǒng)在模型研究中的應用等，已逐漸向信息水文地質(zhì)學的方向發(fā)展。

 

  國土資源部全國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站建立了全國水文地質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。各省、市、自治區(qū)分別建立省級的數(shù)據(jù)庫中心，監(jiān)測數(shù)據(jù)與圖形數(shù)據(jù)已在網(wǎng)上運行。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要包括地下水動態(tài)監(jiān)測、水文地質(zhì)鉆孔、地下水資源監(jiān)測、地下水環(huán)境監(jiān)測、地沉地裂監(jiān)測等各種信息數(shù)據(jù)庫，以及海水入侵監(jiān)測數(shù)據(jù)庫等，為實現(xiàn)全國地下水資源的宏觀管理，提供了基本條件。

 

  在信息系統(tǒng)研究的基礎上，國內(nèi)正在開展關于城市水資源環(huán)境管理專家決策系統(tǒng)的研究。專家系統(tǒng)是人工智能研究領域中的重要研究方向之一。通過對信息數(shù)據(jù)庫、知識庫、推理解釋系統(tǒng)和知識獲取的研究，可以建立通用的城市水資源-環(huán)境管理專家決策系統(tǒng)，從而將水資源-環(huán)境管理這一復雜系統(tǒng)工程微機化、自動化，為城市水資源業(yè)務管理部門提供操作方便的技術(shù)工具。不僅可對水資源狀態(tài)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(xiàn)最佳決策選擇。

 

  在3S技術(shù)的應用中，地理信息系統(tǒng)(GIS)已成為研究地下水資源信息系統(tǒng)的最有效的工具，并在地下水研究中具有廣泛的用途。例如建立空間數(shù)據(jù)庫，建立網(wǎng)格專題層和進行空間疊加、識別模型，進行地下水監(jiān)測網(wǎng)設計和動態(tài)預測，以及編制各種水文地質(zhì)圖件，等等。

 

  GIS強大的數(shù)據(jù)管理功能與分析計算功能，為地下水的定量研究提供了有力的支持。地理信息系統(tǒng)的開發(fā)，將使地下水資源管理朝決策支持系統(tǒng)(DSS)、人工智能(AI)及專家系統(tǒng)(ES)方向開拓發(fā)展。河南鄭州市和遼寧大連市，是我國最早開展此類工作的兩個城市，20世紀90年代先后完成城市地下水資源一環(huán)境管理專家決策支持系統(tǒng)的研究，為提高城市水資源管理水平和決策效率，實現(xiàn)決策管理的現(xiàn)代化和科學化，提供了有效方法和正確途徑，在國內(nèi)發(fā)揮了重要示范作用。

 

  除此以外，從20世紀80年代到90年代，許多正在開拓中的新領域，也取得了不少重要成果。如油田水文地質(zhì)方面完成“油田古水文地質(zhì)與水文地球化學”的研究；在地震水文地質(zhì)方面，完成專著《地震流體地質(zhì)學概論》；在地下水動態(tài)與觀測網(wǎng)研究方面，完成《地下水動態(tài)及其預測》、《地下水觀測網(wǎng)優(yōu)化設計的理論與方法》等專著；在人工補給研究方面，出版了《黃淮海平原地下水人工補給》；在地熱和溫泉研究方面，出版了《中國溫泉資源》、《中國地熱資源》、《中低溫對流型地熱系統(tǒng)》等專著。以上所列專著大部分都是經(jīng)過長期研究而完成的具有總結(jié)性的研究成果。

 

  在上述發(fā)展過程中，特別是近年來，新技術(shù)、新方法（計算機技術(shù)、遙感技術(shù)、同位素技術(shù)、自動監(jiān)測技術(shù)、室內(nèi)模擬技術(shù)及有關水質(zhì)分析技術(shù)等）的普遍應用，尤其是地理信息系統(tǒng)的廣泛應用，對推動我國水文地質(zhì)學及其新的分支學科的產(chǎn)生和發(fā)展，發(fā)揮了重要作用。