李彥芹
摘要 達西定律奠定了水文地質(zhì)學(xué)的基礎(chǔ),并將水文地質(zhì)學(xué)納入了生態(tài)環(huán)境研究領(lǐng)域,對于可持續(xù)性發(fā)展、自然環(huán)境保護產(chǎn)生了重要的指導(dǎo)價值。水文地質(zhì)學(xué)研究的內(nèi)容涵蓋水文系統(tǒng)、地質(zhì)環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)、地下水系統(tǒng)等,它的研究既是對巖土工程地質(zhì)學(xué)的補充和滲透,同時也對各種工程建設(shè)項目發(fā)揮了現(xiàn)實作用。本文以水工環(huán)地質(zhì)、巖土工程理論為基礎(chǔ)展開研究,通過闡明我國水文地質(zhì)學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀、問題,分析相關(guān)趨勢與對策。
關(guān)鍵詞 水文地質(zhì)學(xué);地質(zhì)環(huán)境;發(fā)展趨勢;對策
中圖分類號 P61 文獻標識碼 A 文章編號 2095—6363(2016)17—0039—01
從學(xué)術(shù)角度分析,水文地質(zhì)學(xué)是研究地下水規(guī)模、數(shù)量、質(zhì)量以及運動變化規(guī)律的學(xué)科,通過系統(tǒng)性歸納和總結(jié),可以實現(xiàn)對地下水的合理利用以及危害防治。從工業(yè)革命以后,人們對水資源的認識從“無限可利用”到“資源貧乏、短缺”,這與人口增長、環(huán)境污染、生態(tài)惡化、水資源浪費等有直接關(guān)系。傳統(tǒng)的水文地質(zhì)學(xué)研究中,主要側(cè)重人類活動對大氣圈、生態(tài)圈、水圈、巖土圈等內(nèi)容影響,以及人類活動作用下,對水資源發(fā)展規(guī)律的影響及合理方式。但固有的水文地質(zhì)學(xué)所面臨的問題、現(xiàn)象、科技越來越復(fù)雜,原有的研究體系、概念理論等已經(jīng)無法適應(yīng),需要進一步擴展。
1水文地質(zhì)學(xué)研究的發(fā)展現(xiàn)狀概述
水文地質(zhì)學(xué)研究與現(xiàn)代人類社會的發(fā)展存在密切的關(guān)系,尤其在進入21世紀以后,全球經(jīng)濟一體化作用下促進了自然資源的迅速消耗,綠色經(jīng)濟、可持續(xù)發(fā)展等理念成為各國關(guān)注的要點。水資源的重要性是不言而喻的,它直接關(guān)系到人類的生存問題,在現(xiàn)代化工業(yè)、農(nóng)業(yè)、制造業(yè)、服務(wù)業(yè)等具有廣泛的需求,各個地區(qū)水資源的合理利用也關(guān)系到其生態(tài)效益和經(jīng)濟效益的平衡?;谝陨戏治?,水文地質(zhì)學(xué)的研究要不斷打破固有內(nèi)容、范圍,從而實現(xiàn)更寬領(lǐng)域的關(guān)注。
1)現(xiàn)代水文地質(zhì)學(xué)的主體內(nèi)容。從19世紀開始,歐洲學(xué)術(shù)界就開始了“水文地質(zhì)學(xué)”的研究,并通過研究范疇的規(guī)劃以實現(xiàn)其獨立性?,F(xiàn)代意義上的“水文地質(zhì)學(xué)”成型于20世紀30年代,它被歸屬于“地質(zhì)學(xué)”分類,并表現(xiàn)出獨特性、完善性、系統(tǒng)性;研究水文地質(zhì)學(xué)的過程中可以清楚地發(fā)現(xiàn)它與其他學(xué)科之間的融合與滲透,但主要研究對象是“地下水”,這一點與巖土工程、環(huán)境生態(tài)學(xué)、地質(zhì)環(huán)境等存在一定的差異,一些學(xué)者也將其視為一門跨學(xué)科、綜合性的邊緣科學(xué)。
截至目前,水文地質(zhì)學(xué)一直在擴大自己的研究內(nèi)容和范圍,從僅僅研究地下水系統(tǒng)、規(guī)律,逐漸擴展為地下水與人類社會之間的關(guān)系研究。這其中,研究人類對地下水資源的利用、環(huán)境勘探、生態(tài)保護、經(jīng)濟與生態(tài)協(xié)調(diào)等備受關(guān)注,國內(nèi)一些學(xué)者專家提出,“水文地質(zhì)學(xué)”就是基于水文研究、地質(zhì)研究的基礎(chǔ)上探討水資源系統(tǒng)與社會經(jīng)濟系統(tǒng)之間關(guān)系的科學(xué),它在我國并不是一項針對性強的研究內(nèi)容,但在近年來隨著我國各項基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的規(guī)模擴大、數(shù)量增加,才逐漸提高了重視程度。
2)我國水文地質(zhì)學(xué)研究的歷程。我國水文地質(zhì)學(xué)研究起步雖然較晚,但發(fā)展速度很快,從20世紀60年代開始,我國就已經(jīng)引進了水文地質(zhì)研究體系,主要針對一些中小型區(qū)域的水文地質(zhì)編圖應(yīng)用,通過借鑒、學(xué)習(xí)和模仿國外的應(yīng)用方案,實現(xiàn)了科學(xué)的系統(tǒng)改造,取得了一定的成果。進入80年代以后,國內(nèi)大型水利工程、功能設(shè)施、高層建筑開始增多,對于水文地質(zhì)學(xué)的研究也進入了全面開展期——與國外不同的是,我國水文地質(zhì)學(xué)的研究初始落腳點是農(nóng)業(yè),即基于農(nóng)業(yè)灌溉與巖土層改造展開研究,這一時期基本上完成了國內(nèi)的水文地質(zhì)勘測工作,一些先進的地質(zhì)勘察技術(shù)也得到了運用,如遙感技術(shù)、GPS技術(shù)、GIS技術(shù)等。
從20世紀90年代至今,我國水文地質(zhì)學(xué)研究主要基于自身的系統(tǒng)性、科學(xué)性構(gòu)造展開,重點突出了“研究什么”的問題,不僅在調(diào)研方式、途徑上得到了創(chuàng)新與改進,同時也提高了對數(shù)據(jù)準確性的重視,為相關(guān)部門的信息應(yīng)用提供了更好的指導(dǎo)。更重要的是,這一階段基于水文地質(zhì)學(xué)的研究與城市化發(fā)展,建立了“地下水資源數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”“地下水均衡測試觀察數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)”等信息化體系,將城市水資源利用和管理帶入了信息化時代。
2新時期水文地質(zhì)學(xué)發(fā)展趨勢
1)研究核心轉(zhuǎn)移及視野擴展。整體上說,早期水文地質(zhì)學(xué)研究主要針對一定區(qū)域內(nèi)地下水的情況展開,以滿足人們“找水”的需求。但隨著社會生產(chǎn)模式的改進,人們開始意識到地下水資源是有限的,如果過度開發(fā)和不合理利用會造成“不可恢復(fù)”的后果,同時對地質(zhì)結(jié)構(gòu)也會產(chǎn)生不利因素。在這一基礎(chǔ)上,新時期的水文地質(zhì)學(xué)研究提出了地下水生態(tài)系統(tǒng)的概念,并運用“生態(tài)”的類比理論,逐步構(gòu)建起水文地質(zhì)學(xué)的分析框架和研究模型。
很顯然,“生態(tài)”是一個巨大而復(fù)雜的自然形態(tài),地下水生態(tài)系統(tǒng)則可以視為它的一個組成部分,但這一系統(tǒng)是敏感的、脆弱的、活躍的,人為影響會改變它長期自然形態(tài)下的穩(wěn)定,并且絕大多數(shù)傷害是不可修復(fù)的。從這個角度說,新時期水文地質(zhì)學(xué)的研究目的是基于地下水管理展開的,即通過一切可行的方案,維持地下水的利用和再生平衡,實現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展。
2)研究目標和思路發(fā)生轉(zhuǎn)變。早期,歐洲國家展開水文地質(zhì)學(xué)范疇的相關(guān)研究目的是解決社會局部生產(chǎn)的水資源需要,以找到豐富的水資源與低成本的利用方式為研究目標。但隨著生態(tài)破壞、環(huán)境污染的加劇,其思路已經(jīng)從局部轉(zhuǎn)變?yōu)槿?,水文地質(zhì)學(xué)的研究目標也由解決當(dāng)前需要轉(zhuǎn)向長期可持續(xù)發(fā)展。
這種轉(zhuǎn)變也是全球綠色經(jīng)濟、低碳經(jīng)濟發(fā)展的必然趨勢,基于可持續(xù)理念構(gòu)建人與自然的和諧關(guān)系,形成地下水系統(tǒng)和地質(zhì)環(huán)境、生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定,合理利用淺層地下水,杜絕開采深層地下水,不斷掌握地下水演變生化規(guī)律,進而建立有效的水資源循環(huán)體系;從學(xué)術(shù)目標角度出發(fā),一方面是探索良性的循環(huán)規(guī)律,另一方面是修復(fù)被破壞的天然系統(tǒng)。
3)研究內(nèi)容進一步延伸擴大。早期水文地質(zhì)學(xué)研究主要針對的是地下水儲量,新時期的研究進一步擴展,將水質(zhì)、存在形式、影響范圍等考慮在內(nèi)。其中,水質(zhì)和水量是一個并重的要素,自然界中水元素是最多的存在形式,但對于人類社會而言能夠利用的只有淡水資源,鑒于地表水的污染加劇,可利用的水資源有限,地下水開采就成了一個關(guān)鍵途徑。然而,地下水的水質(zhì)和水量是存在密切關(guān)系的,在礦物質(zhì)、游離態(tài)元素等影響下,水量達到一定程度的情況下可以保持水質(zhì),否則水質(zhì)也會改變,這也體現(xiàn)出地下水資源的敏感性和脆弱性。
此外,研究表明地殼前部的水循環(huán)與中深度中的水循環(huán)也存在密切的關(guān)系,地下水儲量遠比地表水更多,研究地下水的內(nèi)在地質(zhì)流動特性,也是水文地質(zhì)研究的重要發(fā)展趨勢。
3新時期水文地質(zhì)學(xué)發(fā)展對策
第一,堅持創(chuàng)新實踐。人類科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是不斷創(chuàng)新、實踐并突破的過程,任何一個學(xué)科都是如此。隨著地質(zhì)學(xué)面臨的研究方法的改革,水文地質(zhì)學(xué)研究也需要不斷地創(chuàng)新,從研究人員、實驗理念、裝置設(shè)備等角度全面展開。
第二,強化學(xué)科交流。前文中筆者分析了水文地質(zhì)學(xué)屬于一種“綜合的邊緣科學(xué)”,它本身就具有多種學(xué)科滲透、融合的特征,應(yīng)該繼續(xù)維護這一發(fā)展系統(tǒng),堅持“地下水”的研究核心,不斷擴展與之相關(guān)的學(xué)科邊際,實現(xiàn)經(jīng)濟效益和自然效益的平衡。
第三,構(gòu)建科學(xué)體系。水文地質(zhì)學(xué)原有的概念、方法和理論等已經(jīng)無法滿足新時期的研究需求,亟待對傳統(tǒng)水文地質(zhì)學(xué)的研究體系進行重構(gòu),通過揚棄并重的方式,將當(dāng)代水文地質(zhì)勘察中出現(xiàn)的新現(xiàn)象、新問題考慮進去,以可持續(xù)性發(fā)展理念為方向,建立人與自然協(xié)調(diào)統(tǒng)一的科學(xué)新體系。endprint