水文地质学是研究地下水的数量和质量随空间和时间变化的规律，以及合理利用地下水或防治其危害的学科。它研究在与岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相互作用下地下水水量和水质的时空变化规律以及如何运用这些规律兴利除害。主要研究地下水的分布、运动和形成规律，地下水的物理性质和化学成分，地下水资源评价、开发及其合理利用，地下水对工程建设和矿山开采的不利影响及其防治等。

在不同环境中地下水的埋藏、分布、运动和组成成分均不相同。查明上述各方面状况，可为科学地利用或防治地下水提供根据。水文地质学对地下水的研究，着重自然历史和地质环境的影响，同主要用水文循环和水量平衡原理研究地下水的地下水水文学关系密切，只是研究的侧重点稍有不同。

一、水文地质学的发展历史

水文地质学的发展可分为以下三个时期：

　 （一）萌芽时期　人们早在远古时代就已打井取水。中国已知最古老的水井是距今约 5700年的浙江余姚河姆渡古文化遗址水井。古波斯时期在德黑兰附近修建了坎儿井，最长达 26km，最深达 150m。约公元前 250年在中国四川，为采地下卤水开凿了深达百 m以上的自流井。中国汉代凿龙首渠，是一种井、渠结合的取水建筑物。在利用井泉的过程中，人们也探索了地下水的来源。法国 B.帕利西、中国徐光启和法国 E.马略特，先后指出了井泉水来源于大气降水或河水入渗。马略特还提出了含水层与隔水层的概念。

　 （二）形成时期　 1856年，法国水力工程师 H.-P.-G.达西进行了水通过砂的渗透试验，得出线性渗透定律，即著名的达西定律，奠定了水文地质学的基础。 1863年，法国 J.裘布依以达西定律为基础，提出计算潜水流的假设和地下水流向井的稳定流公式。 1885年，英国的 T.C.张伯伦确定了自流井出现的地质条件。奥地利 P.福希海默在 1886年制出了流网图并开始应用映射法。 19世纪末， 20世纪初，对地下水起源又提出了一些新的学说。奥地利 E.修斯于 1902年提出了初生说。美国 A.C.莱恩、 W.C.戈登和俄国Н．И．安德鲁索夫在 1908年分别提出在自然界中存在与沉积岩同时生成的沉积水（见地下水起源）。 1912年德国 K.凯尔哈克提出地下水和泉的分类，总结了地下水的埋藏特征和排泄条件。美国 O.E.迈因策尔于 1928年提出了承压含水层的压缩性和弹性。他们为水文地质学的形成作出了重要贡献。 C.V.泰斯于 1935年利用地下水非稳定流与热传导的相似性，得出了地下水流向水井的非稳定流公式即泰斯公式，把地下水定量计算推进到了一个新阶段。 20世纪中叶，苏联А .М．奥弗琴尼科夫和美国的 D.E.怀特在水文地球化学方面作出了许多贡献。到第二次世界大战结束时，在地下水的赋存、运动、补给、排泄、起源以至化学成分变化、水量评价等方面，均有了较为系统的理论和研究方法。水文地质学已经发展成为一门成熟的学科了。

　（三）发展时期　 20世纪中叶以来，合理开发、科学管理与保护地下水资源的迫切性和有关的环境问题，越来越引起人们的重视。同时，人们对某些地下水运动过程有了新的认识。 1946年起， C.E.雅可布和 M.S.汉图什等论述了孔隙承压含水层的越流现象。英国 N.S.博尔顿和美国的 S.P.纽曼分别导出了潜水完整井非稳定流方程。

　　预测地下水运动过程的需要，促进了水文地质模拟技术的发展。 20世纪 30年代开展了实验室物理模拟。 40年代末发展起来的电网络模拟，到 50～ 60年代在解决水文地质问题中得到应用。由于电子计算机技术的发展， 70～ 80年代，地下水数学模拟成为处理复杂的水文地质问题的主要手段。同时，同位素方法在确定地下水平均贮留时间，追踪地下水流动等研究中得到应用。遥感技术及数学地质方法也被引进，用以解决水文地质问题。对于地下水中污染物的运移和开采地下水引起的环境变化，引起广泛的重视。 20世纪 60年代以来，加拿大的 J.托特提出了地下水流动系统理论，为水文地质学的发展开拓了前景。

二、水文地质学研究内容和学科体系　 　

随着科学的发展和生产建设的需要，逐渐开展了理论研究。目前已形成了一系列分支学科。

（一）区域水文地质学　研究地下水区域性分布和形成规律，以指导进一步水文地质勘察研究，为各种目的的经济区划提供水文地质依据。

（二）地下水动力学　研究地下水的运动规律，探讨地下水量、水质和温度传输的计算方法，进行水文地质定量模拟。这是水文地质学的重要基础。

　（三）水文地球化学　是水文地质学的另一个重要基础。研究各种元素在地下水中的迁移和富集规律，利用这些规律探讨地下水的形成和起源、地下水污染形成的机制和污染物在地下水中的迁移和变化、地下水与矿产形成和分布的关系，寻找金属矿床、放射性矿床、石油和天然气，研究矿水的形成和分布等。

　（四）供水水文地质学　其主要内容是：为了确定供水水源而寻找地下水，通过勘察，查明含水层的分布规律、埋藏条件，进行水质与水量评价。合理开发利用并保护地下水资源，按含水系统进行科学管理。

　（五）矿床水文地质学　其主要内容是：查明采矿时地下水涌入矿坑的条件，预测矿坑涌水量以及其他与采矿有关的水文地质问题。

　（六）农业水文地质学　内容主要包括两方面，一方面为农田提供灌溉水源进行水文地质研究；另一方面为沼泽地和盐碱地的土壤改良，防治次生土壤盐碱化等问题进行水文地质论证。

　（七）水文地热学　地热是一种新的能源。多利用由地下热水或热蒸汽携至地表的地热能，用来取暖、温室栽培或地热发电等。地下热水的形成、分布规律，以及勘察与开发方法等，是这个分支学科的研究内容。

　（八）环境水文地质学　生活与生产废弃物的排放，使地下水污染；大量开采地下水引起地面沉降、海水或咸水入侵淡水含水层；在松散沉积物覆盖下的岩溶地区因强烈抽取地下水而引起的地面塌陷等，所有这一切都会使环境恶化。研究上述问题并提出相应的防治措施，是环境水文地质学的任务。

（九）古水文地质学　研究地质历史时期地下水的形成、埋藏分布、循环和化学成分的变化等。据此，可以分析古代地下水的起源与形成机制，阐明与地下水有关的各种矿产的形成、保存与破坏条件。

此外还有地下水资源管理、同位素水文地质学等。

三、与其他科学的关系　

地下水的形成和分布与地质环境有密切联系。水文地质学是以地质学为基础的。岩石学、构造地质学、地史学、地貌学、第四纪地质学、地球化学等与水文地质学的关系尤为密切。工程地质学是与水文地质学同时相应发展起来的，因此两者有不少内容相互交叉。地下水积极参与水文循环，一个地区水循环的强度与频率，往往决定着地下水的补给状况。因此，水文地质学与水文学、气象学、气候学有密切关系，水文学的许多方法也可应用于水文地质学。地下水运动的研究，是以水力学、流体力学理论为基础的，并应用各种数学方法和计算技术。

四、水文地质学的发展趋势　

当代水文地质学的发展趋势，可大体归纳如下：

（一）核心课题转移：找水水文地质学——资源水文地质学——生态环境水文地质学。

（二）研究视野扩展：含水层的局部——整个含水层——地下水系统——水文系统——生态环境系统——技术—社会系统。

（三）研究目标改变：由局部性的问题转向全局性的课题，由当前的问题转向长期的可持续发展课题；由解决具体生产问题，转向构建人与自然协调的、良性循环的地下水系统、水文系统、地质环境系统与生态系统。

（四）研究内容扩展：从地下水的水量研究为主，转向水量与水质的研究并重；从狭义地下水（饱水带水）的研究，扩大到广义地下水（含饱水带与包气带水），乃至地下水圈的研究。

（五）研究思路的改变：对现象的规律性为主的研究，已经不能满足需要，要求从成生角度，加强过程与机理研究的比重。

（六）多学科交叉渗透成为主流：传统意义上纯粹的水文地质学正在消亡，地下水科学与其它自然科学以及社会科学交叉渗透，以多学科方式研究与处理问题，正在成为主流。

（七）服务方式转变：水文地质学的服务对象大为扩展，服务方式发生了很大改变，如何使水文地质工作成果转化为生产力，已经成为一个急需解决的重大课题。

审核：刘根华