【摘要】隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)地下水資源的開(kāi)發(fā)利用不斷加劇，缺水問(wèn)題及地下水環(huán)境問(wèn)題日趨嚴(yán)重，各國(guó)都在加強(qiáng)對(duì)水文地質(zhì)的研究。美國(guó)、俄羅斯和法國(guó)在水文地質(zhì)上的研究是比較靠前的，新疆水文地質(zhì)工作者汲取國(guó)內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)近年來(lái)先后在吐-哈盆地、庫(kù)-拜盆地、伊犁谷地開(kāi)展了區(qū)域性水文地質(zhì)勘查工作，整體研究水平邁入國(guó)內(nèi)前列。
【關(guān)鍵詞】水文地質(zhì)研究；現(xiàn)狀；展望
中圖分類號(hào)：F540.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
一、前言
文章簡(jiǎn)述了美國(guó)、俄羅斯、法國(guó)的水文地質(zhì)科學(xué)研究現(xiàn)狀，并結(jié)合理論知識(shí)對(duì)哈密盆地文地質(zhì)研究工作進(jìn)行了分析，同時(shí)結(jié)合自身實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論知識(shí)，提出了未來(lái)水文地質(zhì)研究的發(fā)展方向。
二、國(guó)外水文地質(zhì)科學(xué)研究概況
現(xiàn)就國(guó)外，主要是美國(guó)、俄羅斯、法國(guó)的水文地質(zhì)科學(xué)研究情況概括介紹如下:
1.美國(guó)水文地質(zhì)科學(xué)研究，戰(zhàn)前基本上是以地下水水文學(xué)為中心。二戰(zhàn)以后,隨著地下水資源開(kāi)發(fā)利用的加強(qiáng)，水文地質(zhì)學(xué)遂逐漸形成為獨(dú)立的學(xué)科。自1969年以后開(kāi)始著重研究地下水的管理、多相流和擴(kuò)散原理以及地下水的模型試驗(yàn)等。主要課題可概括為地下水管理體制、經(jīng)濟(jì)效益、測(cè)試方法與基本理論四個(gè)方面。
美國(guó)最主要的水文地質(zhì)研究機(jī)構(gòu)是地質(zhì)調(diào)查所的水資源處和資源保護(hù)處。該所的水文地質(zhì)研究工作一部分屬于全國(guó)性計(jì)劃的任務(wù)，包括:水質(zhì)監(jiān)測(cè)、水資源開(kāi)發(fā)利用、典型地區(qū)水質(zhì)評(píng)價(jià)及測(cè)試技術(shù)，另一部分屬于能源計(jì)劃的任務(wù)，包括:礦區(qū)開(kāi)采中水質(zhì)惡化及污染問(wèn)題、地下熱能利用、典型盆地地下水研究以及地下水的擴(kuò)散理論等。
俄羅斯水文地質(zhì)研究工，當(dāng)前除進(jìn)行區(qū)域性水文地質(zhì)研究和編圖外，主要側(cè)重于:
(1)地下水資源的保護(hù)、評(píng)價(jià)、多年預(yù)測(cè)及預(yù)測(cè)的數(shù)學(xué)和模擬方法的研究;
(2)地下水化學(xué)成分的形成、水中元素的遷移聚集規(guī)律、地下水絕對(duì)年齡的研究等。
此外，在地下水對(duì)金屬礦床與油氣形成的作用以及地下熱水等方面也進(jìn)行了不少研究工作。
(3)法國(guó)從事這方面研究的有大專院校、全國(guó)農(nóng)業(yè)研究院、石油研究院及私營(yíng)機(jī)構(gòu),屬于一級(jí)水平的研究單位有4一5個(gè)。法國(guó)地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查局(BRGM)水文地質(zhì)工作者所承擔(dān)的基礎(chǔ)科研工作包括含水層水文地質(zhì)特征的實(shí)驗(yàn)研究、巖溶水文地質(zhì)研究、水化學(xué)與地下水污染、水均衡、水文地質(zhì)編圖、干旱地區(qū)地下水研究、地下水資源評(píng)價(jià)與開(kāi)采規(guī)劃等。法國(guó)開(kāi)采地下水的歷史很長(zhǎng)，由于自流水壓力水頭下降,法國(guó)對(duì)地下水資源的研究日趨加強(qiáng)。法國(guó)水文地質(zhì)人員對(duì)法國(guó)及非洲一些國(guó)家(阿爾及利亞等)做過(guò)很多調(diào)查研究，有許多成果。當(dāng)前，法國(guó)在現(xiàn)場(chǎng)資料獲取、包氣帶水動(dòng)力學(xué)、巖溶水文地質(zhì)學(xué)研究等方面取得了一些進(jìn)展。
為了提高水文地質(zhì)研究水平，國(guó)內(nèi)外普遍采用各種現(xiàn)代化的技術(shù)手段。例如，在區(qū)域性水文地質(zhì)研究中，廣泛采用遙感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)研究區(qū)域水文地質(zhì)規(guī)律、模擬地下水運(yùn)移場(chǎng)、進(jìn)行地下水開(kāi)發(fā)預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)，取得較好的研究效果并運(yùn)用到生產(chǎn)實(shí)際。
三、水文地質(zhì)研究的具體應(yīng)用
哈密盆地水文地質(zhì)勘查工作研究分析
1、項(xiàng)目概況
新疆東疆地區(qū)哈密盆地礦產(chǎn)資源蘊(yùn)藏豐富，尤其煤炭資源儲(chǔ)量占到全國(guó)的12.5%，,居新疆首位。為了將新疆的資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)新疆社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，自治區(qū)、國(guó)土資源部將東疆煤田勘查工作列入“358項(xiàng)目”，自2009年起開(kāi)展了東疆地區(qū)煤田整裝勘查工作。相對(duì)于豐富的煤炭資源，哈密氣候干旱，水資源極為匱乏，水資源總量只占全疆的0.83%，資源性缺水嚴(yán)重。近些年來(lái)，區(qū)內(nèi)地下水位逐年下降，綠洲內(nèi)部和邊緣地帶生態(tài)系統(tǒng)退化，水資源供需矛盾日顯突出，水資源問(wèn)題已成為地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的主要制約因素之一。為給東疆地區(qū)煤炭資源開(kāi)發(fā)建設(shè)提供水文地質(zhì)決策依據(jù)，新疆國(guó)土資源廳自2010年起組織實(shí)施了“新疆東疆地區(qū)煤炭基地地下水勘查”項(xiàng)目。哈密盆地地下水勘查作為一個(gè)子項(xiàng)目，歷時(shí)3年完成了66134km2的水文地質(zhì)勘查任務(wù)，取得豐碩成果。
2、野外工作技術(shù)方法的先進(jìn)性
此次工作采用遙感解譯、綜合水文地質(zhì)測(cè)繪、生態(tài)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查、地球物理勘探、水文地質(zhì)鉆探、抽水試驗(yàn)、山地工程、地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與水位統(tǒng)測(cè)、水質(zhì)分析及巖土測(cè)試、工程測(cè)量、地表水資源評(píng)價(jià)、同位素研究、地下水?dāng)?shù)值模擬等多種技術(shù)方法，進(jìn)行了全面細(xì)致的勘查研究工作。其中，很多野外工作都采用了目前國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的技術(shù)裝備和手段，具體表現(xiàn)如下：
遙感解譯：嚴(yán)格按照收集遙感影像資料和其他相關(guān)資料→遙感影像預(yù)處理→建立影像解譯標(biāo)志→對(duì)遙感影像分類→精度檢驗(yàn)的技術(shù)路線開(kāi)展工作，采用了不同時(shí)相、高分辨率的陸地衛(wèi)星TM影像數(shù)據(jù)，提高了解譯成果的精度。采用MAPGIS、ENVI、ArcGIS等多種軟件進(jìn)行分析處理和成圖，其技術(shù)先進(jìn)可靠，確保了解譯結(jié)果的正確和準(zhǔn)確。
綜合水文地質(zhì)測(cè)繪：采用了OZI可視化導(dǎo)航軟件開(kāi)展水文地質(zhì)測(cè)繪工作，充分利用了現(xiàn)有信息數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)對(duì)比分析研究，同時(shí)進(jìn)行各類專業(yè)圖的現(xiàn)場(chǎng)快速分析，提高了外業(yè)調(diào)查的針對(duì)性和數(shù)據(jù)的可靠性。利用GM軟件、ASTER G-DEM電子地形數(shù)據(jù)及遙感ENVI軟件，進(jìn)行了地下水系統(tǒng)和特定調(diào)查路線控制范圍的地表水系匯流分析，準(zhǔn)確劃分了地表水分水嶺及匯流差異。采用GlobalMapper軟件和藍(lán)牙模塊、筆記本電腦的聯(lián)合使用，實(shí)現(xiàn)了野外調(diào)查工作數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，該軟件的導(dǎo)航定位、航跡自動(dòng)記錄功能，將野外調(diào)查中傳統(tǒng)使用的手持GPS定點(diǎn)并往地形圖上展點(diǎn)的工作，全部集成到了軟件的自動(dòng)處理功能上，極大程度地節(jié)省了野外調(diào)查時(shí)間，提高了野外工作的效率和精度。
水文地質(zhì)地球物理勘探:采用瞬變電磁(TEM)、直流電測(cè)深(VES)、音頻大地電磁測(cè)深（EH4）、激發(fā)極化測(cè)深、可控源音頻大地電磁測(cè)深(CSAMT)多種方法開(kāi)展工作，通過(guò)對(duì)比驗(yàn)證提高了解譯精度。
抽水試驗(yàn):采用荷蘭高精度袖珍潛水儀（mini- diver）及其配套的數(shù)據(jù)處理軟件（diver office軟件），進(jìn)行了抽水試驗(yàn)中數(shù)據(jù)的觀測(cè)、記錄。該設(shè)備和軟件的使用，改變了以往抽水試驗(yàn)時(shí)人工進(jìn)行水位數(shù)據(jù)觀測(cè)、記錄的傳統(tǒng)方法，實(shí)現(xiàn)了抽水試驗(yàn)中數(shù)據(jù)觀測(cè)和記錄的自動(dòng)化、連續(xù)化，提高了穩(wěn)定流和非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)中觀測(cè)數(shù)據(jù)的精度和密度。應(yīng)用了GSM-2—全自動(dòng)測(cè)量水位—遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸?shù)男录夹g(shù)方法，用于抽水試驗(yàn)中的水位測(cè)量，GSM-2測(cè)量系統(tǒng)的核心是GSM-2 Datamanager軟件，它用于收集、監(jiān)視和控制測(cè)量數(shù)據(jù)，并可以通過(guò)Email和SMS短信進(jìn)行收發(fā)數(shù)據(jù)和配置。通過(guò)GSM-2進(jìn)行抽水試驗(yàn)中的水位測(cè)量，不但可以在室內(nèi)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)管理，及時(shí)了解抽水的狀況，而且在突發(fā)狀況或更改落程時(shí)可進(jìn)行遠(yuǎn)程配置。
3、水文地質(zhì)研究工作的突出變現(xiàn)
區(qū)內(nèi)地質(zhì)、水文地質(zhì)研究程度相對(duì)較高，在以往工作基礎(chǔ)上，充分搜集已有資料，并注重資料的二次開(kāi)發(fā)利用，加強(qiáng)了綜合分析研究；實(shí)物工作以地面調(diào)查為主，本著缺什么補(bǔ)什么的原則，有針對(duì)性地開(kāi)展各項(xiàng)工作，使有限的資金發(fā)揮最大的效益；區(qū)域調(diào)查和重點(diǎn)調(diào)查相結(jié)合，突出重點(diǎn)調(diào)查；野外調(diào)查與綜合研究相結(jié)合，突出綜合研究；采用綜合鉆探、野外調(diào)查、物探、試驗(yàn)、測(cè)試等綜合手段開(kāi)展水文地質(zhì)補(bǔ)充調(diào)查；運(yùn)用地下水系統(tǒng)理論，以資源—環(huán)境—經(jīng)濟(jì)發(fā)展相協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展理論認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)地下水資源。
作為哈密盆地地下水勘查最新成果，體現(xiàn)了5大特點(diǎn)：即系統(tǒng)全面性、綜合性、延續(xù)性、創(chuàng)新性和實(shí)用性。
系統(tǒng)全面性：對(duì)哈密盆地這樣的大型沉積盆地的地下水進(jìn)行比較全面系統(tǒng)的勘查研究。項(xiàng)目平面上涵蓋了整個(gè)哈密盆地，幾乎涉及盆地地下水有關(guān)的所有水文地質(zhì)問(wèn)題。
綜合性：借鑒國(guó)內(nèi)大型盆地地下水勘查研究的經(jīng)驗(yàn)，以地下水系統(tǒng)理論為指導(dǎo)，對(duì)哈密盆地地下水進(jìn)行綜合性的勘查研究。在勘查手段上幾乎涵蓋了地下水勘查研究的所有手段和技術(shù)方法；在學(xué)科上融合了地質(zhì)學(xué)、構(gòu)造學(xué)、遙感、水文地質(zhì)學(xué)、生態(tài)水文學(xué)、水文地球化學(xué)、同位素、地理信息系統(tǒng)等多種學(xué)科。
延續(xù)性：該項(xiàng)目是在前人工作的基礎(chǔ)上完成的，項(xiàng)目不僅收集利用了前人大量的原始資料和數(shù)據(jù)，而且吸收和繼承前人成熟觀點(diǎn)和重要結(jié)論，并補(bǔ)充了本次工作所取得的新認(rèn)識(shí)、新成果、新發(fā)現(xiàn)。本次地下水勘查，在一定程度上講，它既是一個(gè)勘查項(xiàng)目，更是一個(gè)培養(yǎng)鍛煉年青水文地質(zhì)工作者的平臺(tái)。該項(xiàng)目取得成果的同時(shí)，也培養(yǎng)了一大批人才。
創(chuàng)新性：該項(xiàng)目在實(shí)施過(guò)程中，利用先進(jìn)的勘查手段，充分利用了RS、GPS、GIS、GMS、GM等多種技術(shù)，利用SRTM數(shù)據(jù)的應(yīng)用等，取得了良好的效果。
實(shí)用性：本次地下水勘查研究成果具有較強(qiáng)的實(shí)用性。它既能為煤炭基地的發(fā)展規(guī)劃提供地下水資源方面的宏觀決策依據(jù)；而且在勘查的同時(shí)也直接為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活提供了寶貴的地下水資源信息，有助于解決部分地區(qū)嚴(yán)重缺水的現(xiàn)狀。
四、水文地質(zhì)研究展望
隨著我國(guó)改革開(kāi)放政策的實(shí)施,同國(guó)際水文地質(zhì)界的學(xué)術(shù)交流也得以加強(qiáng),根據(jù)水文地質(zhì)研究現(xiàn)狀，聯(lián)系實(shí)際情況對(duì)今后的工作方向提出如下意見(jiàn):
(1)區(qū)域水文地質(zhì)研究方面:在已積累大量實(shí)際資料基礎(chǔ)上，做好對(duì)資料的二次開(kāi)發(fā)，編制相應(yīng)成果，以供生產(chǎn)部門應(yīng)用。
(2)地下水資源評(píng)價(jià)方面：在地表水、地下水綜合考慮的原則下，按照地下水系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)。
(3)在地下水動(dòng)力學(xué)與計(jì)算技術(shù)方面：要加強(qiáng)基本理論的研究,研究建立在各種復(fù)雜條件下的水文地質(zhì)模型及其相對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，研究建立水文地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)及相應(yīng)的儲(chǔ)存系統(tǒng)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行地下水評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)等。
(4)對(duì)環(huán)境水文地質(zhì)問(wèn)題的研究、人工補(bǔ)給的理論和方法的研究、遙感技術(shù)、同位素技術(shù)的應(yīng)用、裂隙水和巖溶水的研究以及目前所存在的城市供水不足、地面沉降、海水入浸、水質(zhì)污染等各種復(fù)雜的水文地質(zhì)問(wèn)題都是水文地質(zhì)工作者當(dāng)前或?qū)?lái)所面臨的重要研究課題。
(5)根據(jù)現(xiàn)代水文地質(zhì)專業(yè)發(fā)展的系統(tǒng)性、網(wǎng)絡(luò)性和綜合性特點(diǎn)，現(xiàn)職水文地質(zhì)人員應(yīng)在繼承和發(fā)揚(yáng)傳統(tǒng)水文地質(zhì)理論和方法的基礎(chǔ)上，盡快了解和掌握給排水、環(huán)境工程、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化控制以及經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理學(xué)、運(yùn)籌學(xué)和法學(xué)等方面的專業(yè)知識(shí)，不斷學(xué)習(xí)新技術(shù)、新理論掌握新方法，以提高對(duì)專業(yè)發(fā)展的適應(yīng)能力。要從思想上轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的專業(yè)或行業(yè)觀念,認(rèn)清水文地質(zhì)工作目前所面臨的形勢(shì)，用發(fā)展的眼光來(lái)審視專業(yè)進(jìn)步，將專業(yè)的主要任務(wù)從單純的勘察找水中解脫出來(lái)，轉(zhuǎn)移到如何促進(jìn)地下水資源的可持續(xù)開(kāi)發(fā)和利用上。
五、結(jié)束語(yǔ)
將理論知識(shí)用于實(shí)踐解決實(shí)際問(wèn)題是研究的最終目的，對(duì)哈密盆地的水文地質(zhì)勘查工作就充分說(shuō)明了這點(diǎn)，隨著先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)不斷融入到水文地質(zhì)研究中，這門學(xué)科對(duì)人類的作用將越來(lái)越大。
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