水文地质学目前的难题是什么
⑴ 人类活动引起的环境水文地质问题
一、土地的次生盐碱化与沙漠化
不合理的开采地下水,可导致土地的次生盐碱化。如渤海湾沿岸的许多地区,因过量抽取地下水而导致海水入侵,造成了沿岸土地的次生盐碱化;甘肃石羊河下游的民勤盆地,因抽取了深层高矿化地下水浇地,而使大片耕地盐化。
不合理开采地下水造成生态环境恶化的另一个后果是土地的沙漠化。中国的沙漠面积本来就不小(包括沙漠、沙漠化土地面积约153.3×104 km2),而过度的垦荒、毁林和过量开采地下水又导致沙漠化的加剧。以甘肃河西走廊的石羊河流域为例,自20世纪60年代后期开始,由于上游河水被武威盆地大量取用,致使石羊河进入民勤盆地的水量大减,加之盆地内数千眼灌溉机井超量开采地下水,造成盆地内地下水水位普遍下降3~7 m,这使依靠地下水成活的沙枣、梭梭、白刺灌丛等防风固沙植被不断衰亡,草丛退化。在7.24×104 hm2的林地中,植物生长衰败,土地已经沙化的达67.7%,其中成片死亡的达0.87×104 hm2。同时绿洲内部由于植被衰退也引起了沙丘的活化,腾格里沙漠正以每年6~8 m的速度侵蚀绿洲,给几百个村庄的76 000余人饮水和农业生产造成极大的困难。二、环境地质灾害
(一)地面沉降与塌陷
地下水是维持土体应力平衡和稳定状态的一个重要因素,大量抽取地下水,降低了含水层的水头压力,改变了土体结构,必然破坏土体原有的应力平衡和稳定状态,从而导致地面沉降、地裂缝、地面塌陷等环境灾害的发生。
我国的地面沉降,继上海、天津、宁波等滨海城市发生之后,在一些远离海岸的内陆城市,如北京、苏州、无锡、常州、太原、西安、开封以及河北平原的某些灌区,均相继出现不同程度的地面沉降。上海和天津的最大沉降量已分别达到2.37 m(1921~1965年间)和2.70 m(1988年,苏河源等),由于地面沉降,使城市污水和雨水经常积存市区而不能及时排出,洪水和海潮灾害日益加重,一些地面建筑出现开裂和歪斜。天津市的地面沉降,已使海河干流两岸的防洪堤普遍下沉了1~2 m,加上河道淤积河身变浅的影响,海河的排泄能力已由原来的1 200 m3/s下降到400 m3/s;许多河闸也因不均匀沉降而损害,致使市区洪涝灾害加重,目前天津市区以及塘沽、汉沽、大港等滨海地区的地面只高出海平面不足2 m,如果继续沉降,将遭受海水淹没的严重威胁。
地面塌陷是覆盖型岩溶区开采地下水时最严重的环境地质灾害。这是因为在这一地区开采(或疏干)地下水时,由于岩溶洞穴充填物和水体的排出以及松散盖层中潜蚀作用的加剧,破坏了覆盖层的稳定性而导致地面塌陷。据不完全统计,全国各地因开采地下水而引起的地面塌陷已多达800余处。由于岩溶区的地面塌陷灾害常具突发性,因此它比地面沉降灾害更难以预防,危害更为严重。如20世纪80年代初,山东省泰安市区的地面塌陷曾使津沪铁路的行车安全受到严重威胁,以致不得不投入大量资金加以整治。秦皇岛市柳江盆地水源地,开采量为50 000 m3/d,水源地投产半年后,在水源地四周24 km2范围内相继出现地面沉降、地面开裂和总面积达28.32×104 m2的286个地面塌陷坑,使16个村庄的1 700间房舍遭到破坏。地面塌陷已是开采利用覆盖型岩溶区地下水最主要的环境制约因素。
(二)海水入侵
在天然状态下,沿海地区含水层中的淡水和海水保持着某种平衡状态。但是,由于淡水的大量开采破坏了这种平衡,使海水入侵到淡水含水层,使淡水水质恶化。
早在1889年荷兰人吉本(E.W.Ghyben)和1901年德国人赫兹伯格(B.Herzberg)分别独立提出了相同的确定海水入侵的咸—淡水突变界面位置的计算公式,即吉本-赫兹伯格公式。在天然条件下,大陆含水层中的淡水是排入海洋的,咸、淡水体之间的平衡条件使依靠含水层中淡水体保持了比海平面更高的水头压力来维持的,其咸、淡水界面的具体位置,是由含水层排入海中的淡水流量来确定的,一般淡水排泄量越大,界面距海岸线越近。
吉本-赫兹伯格公式是以咸-淡水互不混溶的突变界面为基础,但实际上,咸-淡水界面并非一个突变界面,而是一个变化着的过渡带。只有当过渡带厚度相对于含水层厚度很小可以忽略时,才可视为突变界面。近年来许多学者利用更为先进的溶质运移模型来研究沿海地下水的海水入侵问题。含水层海水入侵的控制方法有:限制地下淡水的开采量、实施人工回灌的注水脊、抽水槽方法和隔水墙措施等。
(三)其他环境负效应
不合理的开发地下水除引起上述明显的环境灾害外,还诱发一些不易被人们察觉而又十分重要的水环境负效应。例如:由于超量开采地下水,区域地下水位的大幅下降已使天津市沿海地区地表水体的覆盖率由20世纪50年代的27.8%,减少到80年代的7.7%,在全区土地沙化和盐碱地扩大的同时,近40年以来的降水量也在波动中持续地减少,空气湿度在持续下降,气温在波动中缓慢上升。如该地区70年代每5年平均升温0.5℃,80年代每5年平均升温0.2~0.3℃。此外,我国西北干旱地区的许多内陆湖泊,如青海湖、博斯腾湖等皆因四周河水及地下水被大量开发引用,而使湖水水位逐年下降,湖泊面积逐年缩小。我国北方地区的岩溶大泉,因泉域内的地下水被过量抽取而面临流量衰减以致断流的威胁,如我国著名的泉城——济南市,由于过量开采岩溶水,致使闻名中外的趵突泉自1974年后开始出现不定期的断流,到降雨量较小的1989年时,该市著名的72泉全部干涸,使以涌泉为核心的风景点黯然失色,给当地旅游业带来了极大损失。
(四)管理与防治措施
因地下水开采所引起的一系列正、负环境地质效应以及由其诱导而产生的环境、生态和社会经济状况变化的原因是十分复杂的。但多数情况下可归结为地下水采补平衡状态的破坏和地下水位升降的结果,因此,从技术管理上看,进行合理的水资源调蓄,优化控制地下水位显然是进行地下水管理的最基本内容。
此外,还要针对各地区的具体情况,开展地下水天然补给的防护和人工补给的利用;抽水地点的优化和抽水量随时空变化的设计;地下水水质保护、废水的改良以及地表水与地下水(包括引进水和资源化水等其他水源)的联合协调开发和利用等工作。
当然,完善的地下水管理,还必须要有健全的管理机构和合理的法律保证,只有这样才能使用水者在从环境、经济、技术上获得最大效益的同时,又使生态、环境地质负效应得到最大限度的控制和改善。
三、水质污染
随着社会经济的发展和人口的增长,废物的排放量也在不断地增加。废气、废水和固体废物的排放已经严重地污染了空气、地表水和地下水资源,使人类生存和发展中必不可少的宝贵水资源变得无法使用。
(一)污染来源与污染途径
土壤和地下水中的污染来源十分广泛,主要有工业废水、生活污水、城市固体废物、采矿及矿渣、农业灌溉的化肥与农药,以及劣质水体等。其中以各种工业废水、生活污水和城市固体废物的污染问题最为严重。污染物质可以是无机物也可以是有机物。特别是人工合成有机物的污染,由于很难降解,所以给污染的治理带来了很大的困难。
进入地下水中的污染物质一般需要通过包气带这个途径。具体的污染原因和途径大致有以下几个方面:
(1)地表污染水体的渗入。未经处理的各种类型的废水排放后,将造成地表水(河、湖)的污染,这些已污染了的地表水渗入地下,进入含水层,从而造成了地下水的污染。目前世界各国工业、生活废水大量排入河流,是造成地表水体和地下水污染的主要原因。
(2)排污系统的泄漏。城市或工厂污水排放管网或储存设施由于事故或破损,常常出现跑、冒、滴、漏现象,造成包气带和地下水的污染。
(3)工业、生活固体废物的填埋。由于不合理的选址,或填埋时防护设施、方法不当,固体废物填埋场地中的废气、淋滤液会对空气、土壤和地下水造成严重的污染。
(4)各种石油、石油化工产品泄漏。石油、石油化工产品及其废物多属于非水相液体(NAPL)污染物,如城市加油站储油罐、石油化学产品储存场地、管网的泄漏等等。
(5)农业灌溉对地下水的污染。不合理的污水灌溉、化肥和农药的使用不当都会导致大面积的非点源(NPS)污染。
(6)天然劣质水体的污染。由于过量开采地下水而导致地下或地表劣质水体侵入目标含水层,使地下水水质恶化。在沿海地区,过量的地下水开采会导致海水入侵。
(7)大气污染物质通过降水渗入地下,造成土壤、地下水的污染,如酸雨和其他有害元素的污染等。
(二)污染质在地下环境中的运移作用及模拟
在地下水污染过程中,污染质往往是通过包气带进入地下含水层的,实际上,污染质污染地下水主要可以分为两个过程:一是污染物质在包气带中以垂向运移为主的过程;另一个是污染质进入含水层后以侧向运移为主的过程。
污染质在含水层中的运移受多种因素的控制,如地下水对流作用、弥散作用以及污染质与含水层介质之间的各种物理、化学和生物化学作用(表9-1)。在不同的环境下(地质条件、水文地质条件等)以及对不同的污染物质,其在含水层中运移的控制因素可以不同。表9-1中所列的各种作用,对给定污染质运移问题并不一定全部作用同时存在,可以是其中的某个或某几个因素起主要控制作用。一般来说,地下水的对流作用普遍存在,而且对污染质的运移具有重要的影响(赵勇胜等,1994)。
目前,根据地下水污染物质在含水层介质中作用的特性把污染质分为两大类型:保守型污染质和非保守型污染质。前者在含水层中运移时,主要作用为对流、弥散。而非保守型污染质在含水层中运移时,要与岩石介质发生各种复杂的物理、化学和生物化学作用。其在含水层中的运移非常复杂,受多种因素的影响。
(三)地下水溶质运移的MOC模型
污染质在含水层中运移的模拟模型发展很快,从一维、二维直到三维流模型,模拟的条件也越来越复杂,从均质各向同性到非均质各向异性,从保守型溶质发展到非保守型溶质等。求解溶质运移模型的方法很多,有解析法、半解析法和数值法。目前以数值法的应用比较普遍,因为它的实际应用功能强,能解决复杂条件下的溶质运移问题。
溶质运移模拟的数值法包括:有限差分法、有限单元法和边界单元法等,每种方法各有所长。虽然目前国内外已经建立了污染质运移模拟的三维流模型,但由于地层参数获取的困难以及数据要求等问题使之在实际应用中受到限制。目前普遍应用的仍是二维流模型。本书主要介绍目前国际上普遍使用、最为流行的溶质运移模型之一:MOC模型。
MOC模型(Method of Characteristic)是由科尼科夫(L.F.Konikow)和布莱特霍夫(J.D.Bredehoft)建立的,后经数次改进,目前已成为美国地质调查局(USGS)普遍使用的专业模型软件,具有很强的实用功能(赵勇胜,1992)。
模型要求地下水运动符合Darcy定律;含水层的孔隙度与渗透系数不随时间而变化;地下水流速场不受流体的密度、黏度和温度的控制;水位和浓度在垂向上的变化可忽略不计。根据平德(Pinder)和布莱特霍夫(Bredehoft,1968)的工作,在非均质各向异性含水层中水流运动的二维流数学方程可以写成:
表9-1 控制地下水中污染质运移的作用
——固体介质吸附的污染质浓度;
Rk——污染质增加或减少速率;
λ——放射性核素的半衰期。
联合求解方程(9-1)和(9-2)就可得到污染质运移的结果。
(四)地下水污染的控制和恢复治理
地下水的污染具有复杂性、隐蔽性和难以恢复的特点,一旦土壤或地下水遭受了污染,那么,恢复和净化的过程是漫长的,而且其处理技术难度大,治理费用昂贵(Paul E.Flathman et al.,1994)。因此,预防和控制土壤、地下水的污染是非常重要的。
1.污染控制的行政手段
采用行政、法律手段对地下水的污染进行管理和控制是非常重要的,其主要内容是:
(1)建立、健全并严格实施有关水资源保护和防止水资源污染的法律和规定;
(2)按环境负荷对工矿企业的污水排放实行“总量控制”、“浓度控制”以及“负荷控制”。同时,鼓励企业改进生产工艺、提高用水效率、循环用水、减少废水排放量,实行“三废”资源化、无害化;
(3)建立和健全统一的水资源管理和水质监测机构,并赋予它们法律上的权力;
(4)合理进行工业布局,实施地下水水质的区域和局部防护。
2.污染源控制
控制和治理污染来源是地下水污染防治的关键。在实际工作中,地下水的污染来源不可能全面、永久地消除,至少在目前的技术水平和经济条件下无法达到。也就是说,人类在生产活动和生活过程中所排放的废物(废水、固体废物和废气)不可能达到“零排放”。但是,我们可以通过各种先进的技术手段和严格的管理措施,对地下水水污染的污染源进行控制,以避免和减缓地下水的污染。
3.地下水污染的拦截吸附系统
地下水污染的拦截系统包括在地下水面以下开挖的拦截槽,有时在槽内设置管道。地下拦截系统原理与无限长线性排列的抽水井功能相似。这一控制系统可以用于污染渗滤液汇集,也可以用于已污染地下水的污染减缓或消除。
地下水污染的吸附系统(SSS)是指在含水层中能够增加孔隙介质对污染质吸附能力的地带。这些地带可以使污染质的运移性能减少三个数量级,因此可以延缓污染质的运移和降低下游水中污染质的最高浓度。减缓污染质活动性能,有可能有充足的时间使微生物和非微生物降解发生。吸附系统中用来吸附的介质可以是天然物质(如粘土矿物等)也可以是人工材料。一般采用工程措施拦截已经被污染的地下水,使其流经一个狭窄的铺设有吸附介质的通道(funnel and gate方法)。
4.地下水污染的其他控制工程
在某些情况下,还可以采用一些其他的工程手段来控制地下水的污染,如地下板桩、灌浆和泥浆防护墙等。
板桩方法就是采用向地下打板桩的方法来控制地下水流,以防止污染的发生。板桩可以是钢板、木材或水泥板。通过地面重力作用,使板桩进入地下并连接起来形成一个较薄的防渗带。
灌浆法就是把液体、泥浆或乳胶在压力作用下注入地层。流体注入时会发生流动并占据地层空隙,但随着时间的进行,注入的流体就会发生固化,从而导致原地层渗透能力的降低,起到阻止水流通过的作用。灌浆所用的流体一般有泥浆、水泥或者化学液体。当两种或多种化学液体在地下混合时,就会发生反应形成凝胶而固化。常用于灌浆的物质组合有:水泥和水;水泥、岩粉和水;水泥、粘土和水;水泥、粘土、砂和水;沥青;粘土和水;化学物质等。在水泥浆液中添加不同的物质可以改变浆液的某种特性,如添加氯化钙、氢氧化钠、硅酸钠可以加快凝固时间;添加石膏等可延长凝固时间;加入膨润土粉则可以增加浆液的塑性,降低其收缩性;加入粘土、岩粉可以降低成本,但使其强度有所下降。最常见的灌浆方法有两种:一种是分段灌注方法,即钻进到一定深度然后停钻进行灌注,灌注完毕后清理钻孔再继续钻进,然后再灌注、清孔、钻进,如此重复进行,直到灌浆达到预定地层深度为止;另一种方法是先钻进到预定深度,然后选择灌浆层位分层从下往上进行灌注。灌浆防护系统设施首先要考虑的就是浆液的组成。而采用什么样的浆液取决于地层岩性、污染性质、污染时间以及施工建设时间等。灌浆方法用于建筑工业已有一百多年的历史,如用来增加基础承载力或灌注防止地下水渗漏坝等。但这一方法用于地下水污染的控制则是近年来的事。该方法只适用于具有一定孔隙大小的地层,较高的地下水位和地下水流速都不利于这一方法的应用。
泥浆防护墙可以用来防止地下水的污染或用来控制已经污染了的地下水的运动。该方法包括围绕某一地带开挖沟槽,然后充填隔水物质。防护墙既可以设置在废物场地的上游以防止地下水的流入,也可以围绕整个场地布置,以避免已污染的地下水向外流动。
5.地下水污染的恢复治理
已污染了的地下水的恢复和治理是水文地质学一个新的研究领域,也是目前国际上专家学者们研究的热点和前沿。恢复治理技术有:气提、污染土壤气体提取、碳吸附、化学氧化、抽取-处理、微生物处理等。
对于已经遭受污染的含水层的恢复和治理是一个非常复杂和缓慢的过程,需要投入大量的人力、物力和财力。目前,虽然对地下水污染恢复治理的研究比较重视,但由于上述问题的复杂性,使恢复治理的效果有限。如美国和欧洲一些国家在污染地下水恢复治理上投资巨大,但未能取得预期的效果。所以,对已污染的地下水的恢复治理无论在理论上还是在方法技术上都期待着未来的发展和突破。实际上解决地下水污染问题的最佳方式是预防,因为一旦含水层遭受了污染,恢复和治理是非常困难的。
⑵ 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专水。
水文地质属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。
⑶ 弱透水岩层的水文地质学
低渗透性或称弱透水岩层水文地质学属水文地质学的一门基础性学科分支,理论性和方法试验要求较高,难度也较大,是目前水文地质学研究的前沿。
低渗透性岩层的水文地质研究近年来获得了前所未有的重视和发展,这与高放射性核废料储存,世界能源结构核能比重的增加有密切关系。研究的中心问题是在低渗透性岩石中地下水的流动与溶质(放射性物质)传输,包括野外研究、室内试验、野外大型现场试验、参数求取、数值模拟等。这类岩石有结晶岩、粘土及蒸发岩等。目前以北美与欧洲各国研究程度较高。最近10年来的国际地质大会论文也反映了这种现状,在第30届国际地质大会上也是美、加、法、比、西班牙、丹麦等国论文居多。
美国学者研究了沉积盆地中液相运移的古水文地质条件和形成一些有价值的矿产资源,讨论了沉积盆地中地压的形成和演变以及非均质岩石中低渗透率K与岩石结构的空间变化关系。他们还进行了低导岩石水力性质的野外测定,甚至在凝灰岩地区建立试验站。当然这种试验难度是较大的。当前研究裂隙岩水力特性的最新进展主要是把地质的和地球物理的方法结合起来建立三维流模型。德国进行了在低渗透性粘土层中水流线的观测试验。
关于低渗透性结晶岩需要进一步研究的水文地质问题,美国Chin-Fu Tsang指出有5个:①测试方法。由于裂隙水流比岩石基质的水流大几个量级,因此不能采用常规抽水试验。通常用注水试验和压力下降试验,并发展了测量低水流速度的技术。现仍需要在岩石裂隙的力学性(张开或闭合)和注入水压力关系方面进行研究,包括有效地测定裂隙的水力传导率。②野外试验解析技术。低渗透性裂隙介质的水力传导率空间上变化很大,应研究对野外井试数据进行仔细的解析和复核方法。③物理作用过程。在低渗透性介质中除已知的一些作用过程外,还应附加4个影响因素:一是单一裂隙的缝隙变化;二是通道水流或集中水流的存在;三是示踪剂在基质中的扩散作用,这是个缓慢过程;四是耦合的热-水机械作用,导致裂隙的开启或闭合,从而改变水力传导率。对这些作用过程虽有不同程度的了解,但在模型研究中的技术处理仍在发展之中。④模拟技术。一般采用裂隙网络模型和随机连续模型。如何用随机模型了解野外试验,校正参数,模拟物理现象还存在问题。⑤预测模型战略。对地质建造中与溶质流动和传输有关的水文作用,包括弥散及其比例关系、基质扩散、通道水流和密度驱动流问题尚不清楚,与预测模型有关的科学问题,包括如何获得适当的边界条件以及有关系统的长期方案(时空变化);如何掌握地质系统的非均质性;如何开发该系统的概念模型,如何将与有效数据一致的概念模型结合在一起等正在研究中,目前还缺乏对104a情况进行预测研究的经验。
⑷ 水文地质学流网问题 请问第6题怎么绘制流网 谢谢
提高胃幽门的收缩力,使胆汁不会返流,通常被认为是比较难的问题.因为,五脏六内腑是不太容易锻容炼的.根据我们老祖宗的和进行锻炼,效果会比较好.具体方法是:1.两脚开裂,以肩宽站立。2.两手指尖相对,手心向上,放于腹部;3.双手慢慢上移到胸部,同时,吸气,蹬腿,提脚跟。停顿。4.翻转掌心向下,向下移手到腹部,同时,呼气,放松腿部,落脚跟。停顿。5.掌心向下,上抬双手到眉齐,翻转掌心向上,上推双手;同时,吸气,蹬腿,提脚跟。停顿。6.双手慢慢放下,同时,呼气,放松腿部,落脚跟。停顿。每天做12次。
⑸ 水文学(或水文地质学)相关问题!
请注意,水文学和水文地质学可不是一个范畴啊,水文学主要是针对地表水,水文回地质学是针对地答下水。水文地质学我比较了解,《水文地质学基础》可看,但是我强烈推荐你看一些介质方面的书籍,如《构造地质学》《地质学》等。其次,水文地质学本身是一门交叉学科,单独的水文地质服务功能太弱,你必须结合其他学科才能有所发展,比如说,专门水文地质学,环境水文地质学(目前的专门水文地质学还没有单独列出环境水文地质学,只是强调了矿床水文地质和找水水文地质)等。
⑹ 水文地质学能解决环境工程专业的哪些问题
环境工抄程学专业主要袭课程:
无机化学、有机化学、分析化学、环境微生物学、物理化学、水力学、工程力学、测量学、画法几何、水文地质学等专业基础课。专业课设有水处理工程、大气污染控制、汽车营销与销售、环境噪声控制、结构振动控制、固体废物处理与处置、给排水管道工程、环境评价、环境监测、环境经济、环境规划、环境管理等。为培养学生创新能力和实践能力,设置了环境微生物学实验、环境监测实习等实践性教学环节。
⑺ 环境水文地质学的诞生
环境问题的研究,已是当前世界各国十分突出的一个问题。环境水文地质学的诞生和发展是和环境地质学的诞生和发展紧密相关的。可以说,从20世纪60年代初期出现环境地质学起,就开始有了环境水文地质学的雏形,严格地说,它是环境地质学的一个分支。
环境地质学的含义和研究范畴,不同学者有其不同的见解。最早使用“环境地质学”这个名词的是1962年Tames E.Hackett,他认为“环境地质学是研究和使地质学达到协调和完善状况的一个新方向”。Peter T.Flawn则认为“环境地质学是研究城市、乡村和原始地区人类土地利用的全过程,它包括自然资源的寻找和开发、废物的处理、块体运动和构造运动的效应、地球物质组分对人体健康的影响效应。它涉及到陆地、海洋和大气圈,甚至由于地球人口和工业的集中,产生巨大的热柱和烟柱的效应,都可以应用环境地质这个名词”。Willian J.Wayne和Flawn等在1968年和1970年相继提出:“城市地质学一词与环境地质学实际上是同义词”,“城市地区是公认的环境地质学最重要的焦点”等。但是,与此同时,也有学者持相反的意见,如Gordon B.Oakeshott(1970)认为“环境地质是一种荒谬的名词”,“所有地质学都是环境的……”。
不论各位学者的看法如何,环境水文地质学作为环境地质学的一个分支,它的发生与发展是和世界人口的增加、城市化程度的迅速增长、特别是为供水目的过量抽取地下水而导致的地面沉降、含水层枯竭、水质恶化等一系列环境水文地质问题的发生与发展过程密切相关。而且,目前环境水文地质学涉及的研究范围已远远超过了岩石圈和水圈而延伸到大气圈和生物圈,并和人类赖以生存的社会、环境、生态和经济等密切联系。
近二三十年来,该学科在我国发展迅速。原地质矿产部曾先后于1979年10月和1983年3月分别在西安和杭州召开了北方与南方地区有关环境水文地质的经验交流会,着重讨论了我国各地地下水的污染现状、成因、形成机理与环境质量评价等问题。又如,1979年在北京召开的“地下水人工补给”学术讨论会;1980年在上海召开的“全国地面沉降”学术研讨会;1982年11月在重庆召开的水文地球化学学术讨论会等。总之,从20世纪80年代初至今有关环境水文地质专题研究的各种学术会议很多。在科学研究方面,自我国“八·五”科技攻关以来,每次攻关规划都有环境水文地质科学研究的项目。近几年,我国进行西部大开发,更是明确的以生态环境研究为重点。所有这些,都充分反映了我国环境水文地质学在20世纪已经进入了一个崭新的发展阶段。
应该着重指出的是,在我国环境水文地质学科的建立和发展过程中,陈梦熊院士有很大的贡献。他于1984年发表的“环境水文地质问题与环境水文地质学”(水文地质工程地质选辑20,地质出版社)一文中,在我国首次提出了环境水文地质这一新学科,继而,他又在1985,1990,1995和1996年陆续发表了一系列文章,论述了关于环境水文地质学这一新学科的基本概念、学科分支、研究内容与方法等。这些思想观念和理论基础,已被不少院校的教科书和有关论著所引用,影响深远。
目前,环境水文地质学根据其研究的内容和方法,在我国已形成了不同的环境水文地质学分支。如资源环境水文地质学、污染水文地质学、病理环境水文地质学、工程水文地质学、生态环境水文地质学(陈梦熊,1985年)等,这在1987年7月第28届国际地质大会以来的历届地质大会的有关环境地质分会的内容上都有反映。
总之,环境水文地质学是一门应用地质科学,是研究天然和人为作用下,由于环境水动力作用和水文地球化学作用变化所造成的环境水文地质问题。如,土壤盐碱化、森林退化、水污染、海水入侵、地面沉降、水源枯竭等有关环境地质副作用的发生、发展的物理、化学过程及其计算机模拟和预测;从水文地球化学和水文地质动力学原理出发,环境水文地质学还研究水和岩石相互作用的机理以及人类和自然交替作用过程中水文地质环境保护的措施;研究向地球索取更多优质水的方法和措施等。这些研究既包括水资源合理开发利用的一系列水动力学和水化学的理论和方法研究,也包括与海水入侵、污水处理等有关的一套工程技术,如污水的化学、物理化学、微生物化学和生物工程等的处置方法和措施的研究。
环境水文地质研究的目的是为了改造环境,以达到控制和消除有害作用,保护和合理利用地下水资源,使其有利于人类生存和发展生产的目的。其研究的范畴应包括各种水资源,如大气降水、地表水、地下水以及再生水、资源化水等的形成发展、演化的机制和治理对策,以及与大气圈、岩石圈、生物圈之间的相互影响,相互制约的内在联系的研究。显然,在当前全世界面临水资源短缺和环境恶化的形势下,环境水文地质工作及其学科发展的前景必定越来越宽阔。
⑻ 水文地质学发展概况及展望
水文地质学是一门比较年轻的自然学科,它是人们在不断利用地下水资源,以及同地下水危害作斗争的过程中逐步发展起来的。随着生产的发展,水文地质学在20世纪的20~30年代,才成为一门独立的学科。
我国是世界上最早利用地下水的国家之一,早在5000多年前就知道凿井取水。大约在3000多年以前,我国农业已有相当发展,有关利用地下水的记载已很多。先秦的《击壤歌》中说:“日出而作,日入而息,凿井而饮,耕田而食。”说明当时已有了凿井利用地下水的知识。2500多年前,我们的祖先就已经知道利用土壤及植物的各种标志来寻找地下水,并推断地下水的埋藏深度及水质好坏。在秦代,在四川自贡,人们用竹制工具在坚硬基岩中凿井深达百余米取卤水煮盐,这是世界上最早的自流井,比法国的自流井利用要早1500年。事实充分说明,我国古代劳动人民在生产实践中积累了丰富的地下水知识。
在国外,水文地质学首先是在欧洲发展起来的。17世纪,欧洲资本主义兴起,新的生产关系有力地促进了生产力的向前发展,18世纪60年代的工业革命,更促进了科学技术的发展,至此,人们通过广泛的试验及观测,有关地下水的形成、运动等理论,与所有自然科学一样逐步建立起来。直到20世纪初,由于近代自然科学的发展,使水文地质学发展成了一门综合性学科。
新中国成立以后,随着国民经济的恢复和第一个五年计划的提出,对水文地质工作提出了迫切的要求。如新建和扩建城市的供水,矿山的排水,以及一些水利工程建设中的许多水文地质问题等。为此,我国在新中国成立后的五六年内,迅速地建立了水文地质学科,培养出了新中国第一代水文地质工作者。随着建设事业的发展,这支队伍不断发展壮大。广大水文地质工作者结合我国各项建设事业开展了地下水的科学研究,如地下水的形成条件,水量评价及水质研究,地下水动态长期观测工作等。到20世纪60年代初,我国水文地质工作者在地下水形成、地下水运动、地下水化学以及地下热水等方面的研究都有许多创见,为城市、工矿企业、农业、铁路等供水,矿山及工程建筑等地区的排水,许多水利水电建设,水化学找矿等,提供了水文地质资料,保证了国民经济各部门的发展。20世纪70年代初,特别加强了山区水文地质工作,开展了对裂隙水及岩溶水的调查研究,广泛地将地质力学的理论应用到找水工作中来,为山区地下水的普查和勘探做出了贡献。另外,在全国范围内进行了不同比例尺的区域水文地质普查工作。1995年以来,实施了西北地区找水特别计划和西南贫困岩溶山区扶贫找水计划。2001年和2002年,又分别实施了西部严重缺水地区地下水紧急勘察工程和地下水勘察示范工程。“十五”计划期间,在全国开展了新一轮地下水潜力调查工作,建立了全国主要地下水系统空间数据库。随着水资源短缺和环境恶化等问题的出现,自20世纪80年代中期开始,我国开展了地下水资源管理工作。目前,地下水资源管理已从单纯水力模型发展到经济管理模型、地下水与地表水联合调度管理模型等。
在水文地质研究方法和技术手段方面,20世纪50年代,一些科学技术发达的国家,普遍采用了现代化的手段来研究水文地质问题,先后出现了电网络模拟、数值模拟等计算手段。20世纪60年代,同位素技术开始用于解决某些水文地质问题。随后,数学地质方法与遥感技术(RS)也开始引入水文地质学。近年来,能够有效处理大量空间信息的计算机软件系统———地理信息系统(GIS),以及全球定位系统(GPS)技术,已逐步广泛地被应用到水文地质工作中。水文地质的研究手段正在向多样化、综合化方向发展,新理论和新技术的应用,会使水文地质研究向信息化、数字化迈进。
综上所述,水文地质学以1856年达西定律的建立为标志,在150年的时间里得到了迅速发展。关于当代水文地质学的发展趋势,张人权等人提出以下看法:①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。②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。③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。④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。⑤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。⑥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,地下水科学与其他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。⑦服务方式转变:水文地质学的服务对象大大扩展,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。
复习思考题
1.水文地质学研究的对象、任务是什么?
2.水文地质学在国民经济建设中的作用如何?与水文地质相关专业的学生为什么应掌握水文地质学的基本理论知识和技能?
3.试说明地下水的功能。
⑼ 为什么水文地质学家的信息在网上很难找到
目前来说水文地质学家没有一个明显的评判的标准,通俗点就是水文地质学家只版是别的类的“家”衍生而来权,没有一个定量的标准。建议需要找水文地质学类的去华夏土地论坛找,对我们这个行业来说是比较正规的,必须要有邀请才能注册,需要的话留个方式,拉你一下。望采纳!