水文地質(zhì)

中國水文地質(zhì)的歷史發(fā)展

  水文地質(zhì)學是專門研究地下水的,門科學。我國雖然對地下水認識和開發(fā)利用的歷史悠久,但真正運用科學理論與方法對地下水調(diào)查研究,開端于20世紀30年代。當時有地質(zhì)學家在江西河南南京等地區(qū)作地下水的調(diào)查研究,并著有論文或報告。水文地質(zhì)學作為地質(zhì)科學領域內(nèi)一門獨立的應用地質(zhì)學科,是在新中國成立后,20世紀50年代才迅速發(fā)展起來的。
 
  縱觀我國水文地質(zhì)的發(fā)展歷史,總體可分為四個時期:萌芽時期(20世紀前);初始時期(1900 - 1950年),開始應用地質(zhì)學的基本理論研究地下水;奠基時期(1950 - 1970年),主要在蘇聯(lián)學術思想影響下,奠定作為獨立學科的水文地質(zhì)學的理論基礎,也是區(qū)域水文地質(zhì)學與農(nóng)業(yè)水y-地質(zhì)學的開創(chuàng)時期;成長時期(1970 - 2000年),是水資源水文地質(zhì)學、城市水文地質(zhì)學與環(huán)境水文地質(zhì)學的發(fā)展時期。20世紀70年代以來,與西方國家之間的學術交流國際合作日益頻繁,促使我國水文地質(zhì)學迅速發(fā)展;特別是許多新理論、新技術的輸入,導致傳統(tǒng)水文地質(zhì)學逐漸演化發(fā)展,進入現(xiàn)代水文地質(zhì)學的新時期。對水文地質(zhì)學作為獨立學科的奠基、開創(chuàng)、成長、發(fā)展各階段歷程,概述如下。
 
  (一)區(qū)域水文地質(zhì)學的奠基、開創(chuàng)階段-20世紀50年代20世紀50年代,地質(zhì)部成立以后,各省的水文地質(zhì)專業(yè)隊伍和有關研究機構(gòu)、地質(zhì)院校等相繼建立,為開展水文地質(zhì)普查和水文地質(zhì)學的發(fā)展奠定和創(chuàng)造了必要條件。
 
  曾執(zhí)教于長春地質(zhì)學院的蘇聯(lián)專家克里門托夫教授,結(jié)合講學編著的《水文地質(zhì)學》、《水文地質(zhì)學概論》、《普查與勘探水文地質(zhì)學》、《地卜.水動力學》、《礦床水文地質(zhì)學》等教材,是我國最早的一批水文地質(zhì)專業(yè)教科書。蘇聯(lián)的新理論,還通過許多著名學者的著述不斷輸入中國。如朗格關于區(qū)域水文地質(zhì)分區(qū)理論,卡明斯基關于地下水的滲流理論,普洛特尼}lⅡJ夫關于地卜.水儲量分類與評價,列別捷夫關于灌區(qū)地下水動態(tài)預測,以及奧弗琴尼柯夫關于礦水方面的專著等,這些對我國水文地質(zhì)科學的發(fā)展,都產(chǎn)生了深遠的影響。
 
  20世紀50年代中期起,我國有計劃地在全國開展區(qū)域水文地質(zhì)普查,推動了區(qū)域水文地質(zhì)學的發(fā)展。1957年正式出版發(fā)行我國第一份《水文地質(zhì)工程地質(zhì)》刊物。1958年編制出版第一幅比例尺1:300萬中國水文地質(zhì)圖和第一本專著《巾國區(qū)域水文地質(zhì)概論》。1959年為紀念新中國成立10周年,出版了我國第一本利用本國資科編著的《實用水文地質(zhì)學》。這一時期發(fā)表了許多有關中國水文地質(zhì)分區(qū)、中國潛水分帶規(guī)律、中國的自流盆地,以及有關華北平原、松遼平原、關中平原、內(nèi)蒙古高原、河西走廊、柴達木盆地、準噶爾盆地、塔里木盆地等的區(qū)域水文地質(zhì)論文或?qū)V?/div>
 
  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,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氣候變化水資源生態(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,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、新方法(計算機技術、遙感技術、同位素技術、自動監(jiān)測技術、室內(nèi)模擬技術及有關水質(zhì)分析技術等)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。