環境水文地質學

顧名思義，環境水文地質學是介於環境學科、水文學科與地質學科之間的邊緣學科；一般講是應用水文地質學的基礎理論，來研究人和環境關係的--f]地質學，即研究地下水或水文地質環境與人類生活以及生產活動之間相互作用與相互制約、防止環境惡化的學科。

目前對環境水文地質學的研究範疇，還存在不同的看法。概括的講：一種是把環境水文地質學侷限於研究水質與人體健康的關係，特別是原生環境下形成的地方病問題，或稱“病區環境水文地質”，亦稱“醫學環境水文地質”。另一種是把“環境水文地質學”侷限於研究主要由於人類活動造成的地下水污染問題，特別是“三廢”對地下水污染的影響，因此屬於次生環境或第二環境，稱作“污染環境水文地質學”。這兩種觀點，在概念上，可以説基本

上都屬於狹義的環境水文地質學。

與上述觀點相反，另一種意見認為環境水文地質學不應侷限於研究與人體健康有關的地方病問題或水質污染問題，而應包括與人類生活以及生產活動有關的一切環境水文地質問題，即廣義的環境水文地質學。本文就是從這一觀點出發，探討環境水文地質學的定義、研究範疇，及其基本內容。

環境問題的研究，已是當前世界各國十分突出的一個問題。環境水文地質學的誕生和發展是和環境地質學的誕生和發展緊密相關的。可以説，從20世紀60年代初期出現環境地質學起，就開始有了環境水文地質學的雛形，嚴格地説，它是環境地質學的一個分支。

環境地質學的含義和研究範疇，不同學者有其不同的見解。最早使用“環境地質學”這個名詞的是1962年Tames E．Hackett，他認為“環境地質學是研究和使地質學達到協調和完善狀況的一個新方向”。Peter T．Flawn則認為“環境地質學是研究城市、鄉村和原始地區人類土地利用的全過程，它包括自然資源的尋找和開發、廢物的處理、塊體運動和構造運動的效應、地球物質組分對人體健康的影響效應。它涉及到陸地、海洋和大氣圈，甚至由於地球人口和工業的集中，產生巨大的熱柱和煙柱的效應，都可以應用環境地質這個名詞”。WillianJ．Wayne和Flawn等在1968年和1970年相繼提出：“城市地質學一詞與環境地質學實際上是同義詞”，“城市地區是公認的環境地質學最重要的焦點”等。但是，與此同時，也有學者持相反的意見，如Gordon B．Oakeshott(1970)認為“環境地質是一種荒謬的名詞”，“所有地質學都是環境的”。

不論各位學者的看法如何，環境水文地質學作為環境地質學的一個分支，它的發生與發展是和世界人口的增加、城市化程度的迅速增長、特別是為供水目的過量抽取地下水而導致的地面沉降、含水層枯竭、水質惡化等一系列環境水文地質問題的發生與發展過程密切相關。而且，目前環境水文地質學涉及的研究範圍已遠遠超過了岩石圈和水圈而延伸到大氣圈和生物圈，並和人類賴以生存的社會、環境、生態和經濟等密切聯繫。

近二三十年來，該學科在我國發展迅速。原地質礦產部曾先後於1979年10月和1983年3月分別在西安和杭州召開了北方與南方地區有關環境水文地質的經驗交流會，着重討論了我國各地地下水的污染現狀、成因、形成機理與環境質量評價等問題。又如，1979年在北京召開的“地下水人工補給”學術討論會；1980年在上海召開的“全國地面沉降”學術研討會：1982年11月在重慶召開的水文地球化學學術討論會等。總之，從20世紀80年代初至今有關環境水文地質專題研究的各種學術會議很多。在科學研究方面。自我國“八五”科技攻關以來，每次攻關規劃都有環境水文地質科學研究的項目。近幾年，我國進行兩部大開發，更是明確的以生態環境研究為重點。所有這些，都充分反映了我國環境水文地質學在20世紀已經進入了一個嶄新的發展階段。

應該着重指出的是，在我國環境水文地質學科的建立和發展過程中，陳夢熊院士有很大的貢獻。他於1984年發表的“環境水文地質問題與環境水文地質學”(水文地質工程地質選輯20，地質出版社)一文中，在我國首次提出了環境水文地質這一新學科，繼而，他又在1985，1990，1995和1996年陸續發表了一系列文章，論述了關於環境水文地質學這一新學科的基本概念、學科分支、研究內容與方法等。這些思想觀念和理論基礎，已被

不少院校的教科書和有關論著所引用，影響深遠。

目前，環境水文地質學根據其研究的內容和方法，在我國已形成了不同的環境水文地質學分支。如資源環境水文地質學、污染水文地質學、病理環境水文地質學、工程水文地質學、生態環境水文地質學(陳夢熊，1985年)等，這在1987年7月第28屆國際地質大會以來的歷屆地質大會的有關環境地質分會的內容上都有反映。

總之，環境水文地質學是一門應用地質科學，是研究天然和人為作用下，由於環境水動力作用和水文地球化學作用變化所造成的環境水文地質問題。如，土壤鹽鹼化、森林退化、水污染、海水入侵、地面沉降、水源枯竭等有關環境地質副作用的發生、發展的物理、化學過程及其計算機模擬和預測；從水文地球化學和水文地質動力學原理出發，環境水文地質學還研究水和岩石相互作用的機理以及人類和自然交替作用過程中水文地質環境保護的措施；研究向地球索取更多優質水的方法和措施等。這些研究既包括水資源合理開發利用的一系列水動力學和水化學的理論和方法研究，也包括與海水入侵、污水處理等有關的一套工程技術，如污水的化學、物理化學、微生物化學和生物工程等的處置方法和措施的研究。

環境水文地質研究的目的是為了改造環境，以達到控制和消除有害作用，保護和合理利用地下水資源，使其有利於人類生存和發展生產的目的。其研究的範疇應包括各種水資源，如大氣降水、地表水、地下水以及再生水、資源化水等的形成發展、演化的機制和治理對策，以及與大氣圈、岩石圈、生物圈之間的相互影響，相互制約的內在聯繫的研究。顯然，在當前全世界面臨水資源短缺和環境惡化的形勢下，環境水文地質工作及其學科發

展的前景必定越來越寬闊。 ^[2] 

綜上所述，環境水文地質學既研究原生環境下的環境水文地質問題，也研究次生環境下的環境水文地質問題，但不論原生環境或次生環境，都不侷限於研究與人體健康有關的問題，而是包括一切與人類社會有關的環境水文地質問題。

因此，根據當前存在的各種環境水文地質問題，環境水文地質學的基本內容，主要有：(1)研究地下水資源與人類環境(包括生活與生產活動)的關係，稱作資源環境水文地質；(2)研究三廢及其它人類活動，對地下水水質造成的危害及其防治措施，稱作污染環境水文地質；(3)研究原生或次生環境下，地下水中有害成分的形成機制及其對人體健康與疾病的關係，稱作病理環境水文地質或醫學環境水文地質；(4)研究原生或次生環境下，地下水與工程建築的關係，或稱工程環境水文地質；(5)研究地下水由於人類活動對環境生態造成的有利或不利影響，或稱生態環境水文地質；(6)綜合研究區域環境水文地質條件及其規律，稱為區域環境水文地質。

由此可知，開展環境水文地質研究的目的任務，主要是：(1)為環境合理規劃提供科學依據；(2)為水資源的合理利用與保護提供科學依據；(3)防治由於水質引起的地方病，縮小或消除水中有害成分對人體造成的危害；(4)防止或減輕由於水文地質作用對工程建築造成的危害；(5)防止環境生態惡化，使之向對人類有利方向轉化；(6)改善人類生活環境與促進工農業生產。

現將目前存在的主要環境水文地質問題，以及環境水文地質學的主要研究內容，概述如下：

(1)資源環境水文地質 主要研究地下水資源與城市規劃、城市建設、工業佈局等的關係。在農業方面，研究與農業區劃、水利規劃、水土資源平衡、作物分佈等的關係。還包括地下水資源的評價、動態預測、合理利用，以及水資源的保護與管理。

(2)污染環境水文地質主要研究地下水由於人類活動造成的水質污染及其防治措施。包括研究地下水污染的形成條件、污染源、物質成分、污染途徑、污染程度、分佈範圍、污染機理、運移形式、淨化作用、水質監控、趨勢分析、水質模型以及環境質量評價、保護與防治措施等。

(3)病理環境水文地質主要研究天然的和人為作用影響下，地下水物理化學性質的主要特徵，以及各種水文地球化學作用的基本規律，及其對人體生理與各種疾病的關係，包括：研究在原生環境下地下水與地方病的關係，如地下水與克山病、大骨節病、克汀病、甲大病、高氟病，以及若干癌症等在病因上的關係及防治措施。研究次生環境特別是水質污染或水質惡化對人體生理和疾病的關係。例如最常見的酚、氰、汞、鉻、砷等有害物質，硝酸鹽、水的硬度、農藥化肥等有機物，以及放射性污染物質與人體的關係。研究各種熱水、礦水對人體的醫療意義。

(4)工程環境水文地質主要研究地下水與工程建築物的相互作用關係，例如，地面沉降，岩溶塌陷，黃土濕陷，滑坡、地裂，地震烈度，壩基潛蝕，礦坑突水等的形成條件及其基本規律與防治措施。

(5)生態環境水文地質主要研究地下水與自然生態系統的關係。例如由於城市擴大、森林植被的破壞、修建水庫、運河等人為作用促使大面積地下水位上升，造成沼澤化、鹽鹼化等問題；或由於地下水位下降，造成沙漠化、草場退化等環境生態問題。我國南水北調方案存在的主要問題之一，就是考慮大規模引水工程修建以後，可能遇到的對區域生態平衡的影響問題。

(6)區域環境水文地質 主要包括區域環境水文地質調查(包括區域背景值調查)，研究區域環境水文地質條件和區域規律，綜合分析評價區域內存在的各種環境水文地質問題；在此基礎上，對區域環境質量做出綜合評價與趨勢預測；編制區域環境水文地質圖及其他有關圖件，為環境規劃提供科學依據。

根據上述內容，環境水文地質學研究的範疇十分廣泛，但如果聯繫國民經濟建設，那麼按照服務目的，又可簡單的劃分為城市(包括工業)環境水文地質學與農業環境水文地質學兩大分支，前者的主要任務是：

(1)城市規劃與工業佈局；

(2)水資源的保護與管理，水資源評價與預測，開展人工補給；

(3)污水的合理排放，防止水質污染或水質惡化，合理處置廢渣垃圾；

(4)建立衞生防護帶，進行水質監控；

(5)防止地面變形，特別是防止發生地面沉降、塌陷、濕陷等問題；

(6)熱礦水的利用與保護，包括熱能利用、地下儲冷儲熱；

(7)名泉風景區的保護等等。

在農業環境水文地質方面，主要包括：

(1)農業區劃與水利規劃；

(2)地下水的合理開採與旱、澇、鹼、鹹等自然災害的綜合治理；

(3)防止農藥化肥以及污灌等造成的水質污染；

(4)防止次生土壤鹽漬化、沼澤化；

(5)鹹水改造以及冷水田，下濕田的改造；

(6)農村飲用水的改良；

(7)地方病防治；

(8)熱水利用；

(9)防止草場退化與沙漠化等等。

綜上所述，環境水文地質學是專門研究在天然條件與人為活動影響下，地下水質與量的變化對人類生活和生產發展的相互影響與相互制約的關係，並通過研究它們之間的內在聯繫與演變規律，達到改造環境的目的，進而控制和消除有害作用，保護和合理利用地下水資源，使其有利於人類生存和有利於發展生產的-f-I應用地質科學。

為了建立這個新的學科，今後需要在認真總結國內外經驗的基礎上，系統的為環境水文地質學建立起一套基本理論與工作方法，主要包括：

(1)環境水文地質學的基本概念和研究範疇；

(2)各類有關現象的形成機制與發展規律；

(3)水質、水量演變的趨勢預測與數學模型；

(4)環境質量評價的原則與方法；

(5)環境質量的控制與治理；

(6)野外調查方法，室內外測試技術(包括同位素應用、遙感技術、水質分析、模擬試驗、抽水試驗)與確定參數；

(7)監測網的最優選擇、監測技術、動態分析方法與建立信息系統(遙控系統與數據庫)；

(8)最優開採方案、管理方案與建立數學模型；

(9)地下水與環境生態平衡：

(10)環境水文地質圖等各類有關圖件的編圖方法。

如前所述，環境水文地質學是在地質學科、水文學科與環境學科的基礎上，互相滲透而發展起來的一門綜合性、跨學科的邊緣學科。它不僅與上述三個學科有密切關係，而且與自然科學中的許多學科，包括基礎學科與應用學科，如物理學、化學、氣象學、農業學、水利學以及社會科學(包括經濟學、社會學、人口學等)等均有廣泛的聯繫。

環境水文地質學與環境地質學：在地資科學方面，如地層學、岩石學、構造地質學等基礎學科，以及地貌學、第四紀地質學、工程地質學等，也是環境水文地質學的基礎。自60年代以來，由於不斷出現的環境地質問題，日益引起人們的注意，地質科學與環境科學自然的互相結合，逐漸形成環境地質學。

一般講環境地質學主要是研究人類或人類社會與其所處地質環境之間，相互影響與相互作用的關係；但關於環境地質學的研究範疇，目前至少存在兩種不同的觀點。一種是屬於狹義的概念即把環境地質學侷限於研究人類與地質環境中某一方面的環境問題。例如侷限於地質環境與人體健康的關係，又稱醫學地質學，或侷限於城市環境地質問題，又稱城市環境地質學。諸如此類，把環境地質學的研究範疇，侷限於一定範圍之內，都屬於狹義的環境地質學。

如果從廣義的概念出發，那麼環境地質學至少包括：(1)環境地貌學；(2)環境地球化學(或醫學地質學)；(3)環境資源地質學(逐漸向環境規劃地質學發展)；(4)城市環境地質學；(5)災害環境地質學(逐漸向環境工程地質學發展)；(6)環境水文地質學。

因此，廣義的環境地質學，包括的範圍十分廣泛，不僅研究人類生活與地質環境的關係，而且包括研究人類生產活動與地質環境相互影響、相互作用的關係，並通過研究它們之間的內在聯繫與基本規律，達到合理利用、改造地質環境的目的，防止由於地質作用造成的各類災害，為人類社會造福。由此可見，地質環境不僅與人類生活密切相關，而且與城市建設和工農業生產，存在着千絲萬縷的關係。一切與人類有關的地質環境問題，都屬於廣義環境地質學的研究範疇，其中環境水文地質學，是環境地質學中的一個重要分支。

環境水文地質學雖然在系統上應該説是屬於環境地質學的一支，但由於環境水文地質學的研究範疇也十分廣泛，涉及的學科很多，因此已經逐漸發展成為一支獨立的學科。同樣如工程地質學在環境地質學的基礎上，也正在從災害環境地質學，迅速擴大範圍，發展成為獨立的環境工程地質學。所以環境水文地質學、環境工程地質學，都與環境地質學存在着非常密切的親緣關係，但他們彼此間已由從屬關係，逐漸發展成各自獨立的兄弟學科關係。

環境水文地質學與水文科學：地下水是陸地水總循環的組成部分之一，與地表水互相轉化，具有不可分割的關係，研究環境水文地質問題，就必然要涉及地表水問題。因此水文科學中的許多基礎學科(如陸地水文學、海洋水文學、環境水文學、水文氣象學等)和應用學科(如水文勘測學、工程水文學、水質控制學)也是環境水文地質學的理論依據與研究基礎。

環境水文地質學與環境科學：環境水文地質學既然成為環境科學領域內的一個組成部分，它的研究方向就必然要遵循環境科學研究的軌道。環境科學的研究，主要包括三個方面，即環境質量的基本理論、環境質量的控制與治理、以及環境監測和分析要求。環境水文地質學的研究，同樣主要包括這三方面的內容。它與其他基礎環境學科，如環境物理學、環境化學、環境生物學、環境生態學、環境地質學、環境土壤學、環境水文學、環境氣象學等，都是兄弟學科關係。在應用環境學科方面，如環境控制學、環境監測學、環境工程學、環境經濟學、環境管理學、以及環境醫學等，都與環境水文地質學有密切關係，而且也是開展環境水文地質工作的方法指南。

環境水文地質學與水文地質學：環境水文地質學是水文地質學與環境科學有機結合而形成的新學科。水文地質學中的基礎學科，如地下水動力學、水文地球化學等，仍然是環境水文地質學的理論基礎；但環境水文地質學把水文地質學中有關的分散的環境水文地質問題，系統的綜合成為一個整體，並運用環境科學中的基礎理論與研究方法，如有關環境質量的基本理論、環境質量的控制與治理，以及監測技術等，與水文地質學互相滲透，輸進了新的內容，形成獨立的環境水文地質學，成為區別於水文地質學的--應用地質學。但目前環境水文地質學還是正在發展中的新學科，迫切需要在認真總結我國實際經驗與吸取國外有益經驗的基礎上，創立基本理論，逐漸形成一門系統的獨立的新學科。 ^[3]