袁道先：以地球系统科学理论推动水文地质学发展
文章来自袁道先院士在21 世纪水文地质学发展战略与优先资助领域研讨会后的总结，指出了目前国内水文地质界所关注的主要问题以及本领域的发展创新问题。
关注的重点问题(1) 包气带水和溶质运移问题
包气带不但是大气降水转化为地下水的重要环节 ,而且位于大气圈、岩石圈、水圈、生物圈的界面 ,它成为以地球系统科学理 论为指导 ,研究地下水及其与全球变化关系、了解圈层 之间物质和能量转化规律的关键部位。同时 ,废渣堆 积场也常位于包气带。而用现有的模型评价包气带中污染质运移 ,误差可达几倍到几个数量级。许多国家 都建有研究不同类型包气带的试验场 ,发展了多种试 验研究监测技术方法 ,并获得一些新的包气带水分运移模型。
(2) 地下水环境问题
该问题将继续是水文地质学发展的重要领域 ,包括 3 个方面。
①过量抽取地下水或对地下水系统认识管理不善导致的地质灾害 ,包括地面沉 降、地裂缝、岩溶塌陷、沙漠化等 ;
②地下水污染 ,包括天然的和人类活动引起的重金属和有机物对地下水的污染 ,各种污染质在地下水中的运移机制 ,含水层对污 染的敏感性评价指标和分区 ,以及其监测、评价、预防和修复技术等问题；
③生态水文地质学问题。如西北多处出山河水断流使下游生态恶化 ;国内外一些湿地因输导地表水、过量抽取地下水而退化 ,导致湿地功能 减弱。黄土地区生态建设中的植树种草 ,以及蒸腾量大的植被(如桉树)的种植 ,对地下水环境的影响等。
(3) 土地利用对地下水系统的影响
这是近年来国内外水文地质研究新热点 ,1999 年 IAH第29届大会(斯洛伐克) 的科学主题就是“水文地质学和土地利用管理”。它包括不同类型地下水系统 (内陆盆地、黄 土、岩溶、城市、滨海等) ,和不同类型的土地利用 (农业、工业、建设、水域、林地、交通用地、矿山等) 的相互作用。这是把土地利用管理和地下水管理相结合的大问题 ,今后将会受到更大的关注。
(4) 地下水资源评价问题
除了要考虑与地下水环境的关系 ,以地下水可持续利用为目标外 ,还要克服均匀布井 ,影响半径模型以及以“开采量小于径流量” 为基础的评价方法的局限性。提出了防止模型失真 , 强调要以实际监测为基础而不能以“拟合”为基础。在进行区域地下水资源评价时 ,特别要探讨有无补给的增量或排泄的减量 ,而在西北干旱地区要考虑夺取无效蒸发量的可能。
(5) 微生物学和水文地质学的结合
这也是 21 世纪整个地球科学应重视的方向之一。如微生物及其 酶能使 4 圈层之间 ,以水为载体的碳循环增强一个数 量级。在没有阳光的条件下 ,微生物的化学自养作用 , 可导致另一类生物地球化学循环。微生物在降解地下 水中的污染物质 ,以及改变含水介质孔隙性方面 ,都起 重要作用。
(1) 加强地球系统科学的应用
积极开展地球系统科学在水文地质学中的运用，逐步做到从理论到调查勘探、测试、监测、评价等 , 都应体现出地下水是全球水循环的一部分 ,并与全球 变化相联系的学术思想 ,完善相应的技术方法。
(2) 加强地质调查和科学研究的结合
地质观察 (包括野外和室内实验) 是创新的重要源泉 ,而研究成 果也可为地调工作创新提供科学支撑。要认真研究如 何做好两者的有机结合。
(3) 建立长期稳定的研究基地
建立专门为研究 某种类型的地下水系统的运动规律而建立的研究基 地 ,而更多的是结合某些大型建设项目 ,为解决复杂的 水文地质问题而建立的基地。如美国内华达州 Yucca 山地下核废料贮存场 ,经过几十年的详细工作 ,使用多 种新技术 ,获得了许多前沿性成果。今后几十年我国 还将大力开展基础建设 ,为水文地质学的创新提供了 很好的机遇 ,勘察单位与大专院校和科研单位密切合 作是大有作为的。此外抓紧做好三峡水库蓄水前的基 础水文地质工作 ,通过蓄水过程的变化定能获得一些很有意义的新认识。
(4) 发展应用新技术、新方法
回顾几十年来地 球科学领域的新突破 ,大多是新技术新方法在地学领 域推广应用的结果。同位素示踪、自动化监测、井中参数测定、3S 技术在水文地质学中的应用 ,都将为我国水文地质学创新提供重要技术平台。
(5) 改革水文地质教育
为适应 21 世纪水文地质学科发展趋势 ,特别是把地下水作为全球水循环一 部分、与全球变化结合的要求 ,建议在大学水文地质有关的专业 ,开设地球系统科学课程 ,加强数学、物理学课程。增加环境规划管理、生物学 (微生物学) 和生态学内容。同时 ,加强水文地质知识的普及工作。
(6) 鼓励创新与交叉
开展不同类型的研究项目 ,鼓励不同途径的创新 ,既要有跨学科跨部门联合研究的重大项目 ,也要有发挥研究人员个人积极性、自由探索的专题项目。
读后感：
本文发表于《水文地质工程地质》2003年第1期，距今13年有余，从目前的状况来看，当时所讨论的问题很多至今仍是难题，而且多数进步并不明显。这是水文地质自身的复杂性决定还是研究的匠心精神缺乏所致？才疏学浅，无法评论，只盼望水文地质学能够更加迅猛的发展，攻克一项又一项难题，提升地下水学科的科学地位与管理水平。
特别是先生所提的“改革水文地质教育”方面，更应重视匠心精神的培养，我辈80、90后，已经被房子、车子、父母养老、子女教育所绑架，前辈60、70后也被纷繁的物质生活的攀比所累，能够静下来做韩春雨的人不多了，即使有也多半在冷嘲热讽中坚持不了几年就被现实打败。大环境改变不了，就请各位在冷眼旁观之时不要再火上浇油，让他们原本已受伤的心雪上加霜了。
业内一些“大拿”们，也请真的承担起大家的责任，你们的能力是国之幸事，请荫蔽后人，成就一方学说，推动学科发展。这个纷繁复杂物欲横流的世界中，相比起来你们可能所受羁绊更少一些，经验更丰富一些，成就更高一些，思想更成熟一些。后辈们需要你们真正的指点，要的是师傅，不是老板。
这样一个公众号上发表这种言论虽有不当，但面对一些行业、一些部门对水文地质的质疑，面对自己在学习工作中对水文地质所涉问题的纠结，着实找不准水文地质在整个自然科学中的定位，找不准他最核心的学术理念，找不准他能够长期维持市场活跃的核心竞争力，作为一个水文地质工作者，实在不吐不快。
如有看了之后不适需呕吐者，尽管吐来，文章后面留有无数个吐席。希望能吐出个蒸蒸日上的水文地质，吐出个问题不断解决的地下水科学，吐出个核心学说，吐出个繁荣市场。
——————————端午节后的个人吐槽