水資源水文地質(zhì)學(xué)的開(kāi)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(lái)，由于地下水系統理論、非穩定流理論的輸入，以數值解或解析解為代表的現代應用數學(xué)以及計算機系統的廣泛應用，使地下水資源的研究發(fā)生了根本性的變化，把重點(diǎn)從傳統研究方法轉到模型研究方面。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與自然環(huán)境系統之間的相互關(guān)系，擴大到研究其與社會(huì )經(jīng)濟系統的相互關(guān)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(shí)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(wèn)題預測研究》，全面總結了各類(lèi)地下水水源地勘察方法與資源評價(jià)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。

  對地下水資源的研究，實(shí)際上包括從水資源評價(jià)到水資源管理與保護的全過(guò)程，已逐漸形成一門(mén)獨立的分支學(xué)科，可稱(chēng)之為水資源水文地質(zhì)學(xué)。

  自20世紀70年代以來(lái)，由于應用數學(xué)和地下水動(dòng)力學(xué)的相互滲透，以及電算技術(shù)的推廣和應用，大大豐富和突破了傳統水文地質(zhì)學(xué)的內容，使水文地質(zhì)學(xué)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，從穩定流發(fā)展到非穩定流，從二維流發(fā)展到三維流，從一般均衡法、比擬法進(jìn)到解析解、數值解。有限單元或有限差分法、相關(guān)分析法以及解析解法等，在地下水資源評價(jià)中均得到普遍應用。因而不論在理論上和具體計算技術(shù)上，都較以前提高到了一個(gè)新的水平。

  20世紀80年代出版的《中國干旱半干旱地區地下水資源評價(jià)》，匯集了20世紀70到80年代北方各地區區域地下水資源評價(jià)的研究成果，基本反映了我國20世紀80年代在這一領(lǐng)域的理論水平。它根據不同地區與不同條件，采用了各類(lèi)不同的數學(xué)模型。如商丘在人工調蓄條件下，建立多年均衡法與有限元法結合的數學(xué)模型；石羊河流域則根據地下水動(dòng)態(tài)演變規律，應用不規格有限差分法建立的數學(xué)模型，以及黃土層飽和與非飽和地下水的聯(lián)合數學(xué)模型等。不少有關(guān)地下水資源評價(jià)與計算法的論著(zhù)，先后在國內出版，如《地下水資源評價(jià)》、《水文地質(zhì)統計的隨機模擬》、《地下水流數值模擬》、《地下水運動(dòng)與資源評價(jià)》、《地下水系統規劃與管理優(yōu)化模型》，以及《地下水非穩定流滲流解析法》等，為我國地下水資源評價(jià)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(gè)重要標志，是把主要目標逐漸轉向管理模型的研究，即研究如何合理開(kāi)發(fā)、利用、調控和保護地下水資源，使之趨于對人類(lèi)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(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，而且涉及與地下水開(kāi)發(fā)活動(dòng)有關(guān)的自然環(huán)境、社會(huì )環(huán)境和技術(shù)經(jīng)濟環(huán)境等各方面的問(wèn)題；通過(guò)數學(xué)模型和最優(yōu)化技術(shù)，建立地下水管理模型，實(shí)現管理目標。

  《石家莊市地F水資源科學(xué)管理研究》是我國較早完成的具有代表性的關(guān)于管理模型的研究成果。它按照系統化、模型化、最優(yōu)化的總體構思，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(shí)可行的綜合治理決策方案。

  在北京、西安、沈陽(yáng)、新鄉、平頂山等許多城市，都開(kāi)展了管理模型的研究。根據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、水量調配和供排結合的管理模型，地表水、地下水聯(lián)合調度模型，以及全流域為工農業(yè)和生活用水優(yōu)化分配的規劃管理模型等。20世紀90年代出版的《地下水管理》、《實(shí)用地下水管理模型》以及《地下水資源管理》等專(zhuān)著(zhù)，都是有關(guān)管理模型研究的重要成果。

  近一二十年來(lái)，地下水動(dòng)力學(xué)結合水資源計算，吸取現代應用數學(xué)的基本內容，發(fā)展成數學(xué)水文地質(zhì)學(xué)。數學(xué)水文地質(zhì)學(xué)主要包括地下水流數值模擬、水文地質(zhì)統計和隨機模擬、非穩定流解析法等方面，也分別向獨立分支學(xué)科發(fā)展。   地下水系統理論的引入，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容。