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| 水文地質(zhì) | |
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盡管19世紀已開始使用水文地質(zhì)學(xué)一詞，但到20世紀初科學(xué)家Mead才給出這個術(shù)語一個廣泛的含義：水文地質(zhì)學(xué)是研究地表以下水的發(fā)生與運動。20世紀50年代末期到80年代早期這將近30年的時間里，水文地質(zhì)學(xué)一下子成熟了，成為地球科學(xué)羽翼豐滿的一員。1960年之前，水文地質(zhì)學(xué)主要是地質(zhì)學(xué)家的領(lǐng)域，作為一個自然科學(xué)家，對于控制地下水流動的因素和規(guī)律，毫無興趣或者知之甚少，任憑差分方程式去加以描述。另一方面，工程師在估算井的單位出水量和總出水量時，只顧得計算，處于巖層“透水”和“不透水”之間的灰域之中，無所適從。 久遠以前直到20世紀50年代，兩種分叉的、幾乎完全獨立的方法，各不相關(guān)地沿著平行的路徑研究著地下水；一邊被科學(xué)家好奇心所驅(qū)使；另一邊受到工程師務(wù)實精神的推動。兩個分支的演變在時間上也可以分為兩個階段：以理論與假說的定量表述，以及數(shù)學(xué)上的嚴格推導(dǎo)為其分界（圖1）。 17世紀處在“自然科學(xué)分支”的“猜想”階段，關(guān)于泉的成因以及水循環(huán)，出現(xiàn)了首批記錄在案的問題與解答。偉大的思想家們，從公元前8世紀的荷馬開始，包括亞里士多德、泰勒斯（Thales）、柏拉圖，甚至笛卡兒和開普勒（17世紀）都曾猜想：泉水來源于海洋中擠榨出來的水，或者是在洞穴中冷凝而成的；而雨水不足以保持河水流量。然而，在另一個陣營中，波爾洛（Marcus Vitruvius Pollo）認為，泉來源于入滲的雨水，這一看法受到文奇（Leonardo da Vinci）和帕利西（Bernard Palissy，16世紀）的支持。定量水文觀測始于17世紀，佩羅（Pierre Perrault，1608-1680）在塞納河盆地測量了3年降水量，得出降水量是河流流量的6倍。馬利奧特（Mariotte，1620-1684）驗證了佩羅的觀測結(jié)果，而哈雷（Halley，1656-1742）證明了注入地中海徑流的不足部分消耗于蒸發(fā)。梅瑟利（La Metherie，1791）開始測量巖石的滲透性，將入滲水區(qū)分為地表徑流和深部儲存，于是，水均衡的初步概念形成了。 20世紀50年代晚期到60年代早期，也許是由于偶然的巧合，也許是由于下意識地交流滲透，絕對隔水性的觀念受到來自兩個分支的強烈質(zhì)疑——工程師們從評價含水層和井的出水量出發(fā)產(chǎn)生疑問，而地質(zhì)學(xué)家在研究盆地地下水流動時發(fā)現(xiàn)了問題。雅可布、漢圖斯、諾曼（Neuman）、威瑟斯龐等，引入并發(fā)展了越流含水層的概念，并將其擴展到盆地尺度的含水層系。自然科學(xué)分支這邊，托特的均質(zhì)的“統(tǒng)一盆地”被弗里澤和威瑟斯龐“非均質(zhì)化”了，通過數(shù)值模擬，揭示了不同形態(tài)、不同規(guī)模含水巖系的基本流動型式。兩方面共同的最終結(jié)論是，巖體存在水力連續(xù)性�；趲r體存在水力連續(xù)性的結(jié)論，很快人們就認識到，存在著時空尺度差別很大的流動系統(tǒng)，而每個系統(tǒng)具有自己的作用過程與伴隨現(xiàn)象。于是，統(tǒng)一的觀念誕生了，不斷流動著的地下水是一種地質(zhì)營力。 |
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