绪　论

工程水文地质学是介于水文地质学与岩土工程学之间的边缘学科。它是应用水文地质学理论与知识，如何有效地防止与消除地下水对岩土工程的各种灾害的一门学科。

水文地质学是研究地下水的科学，主要研究地下水在自然环境（岩石圈、大气圈、地表水圈及生物圈）与人类活动影响下，数量与质量在时间和空间上的变化规律，并研究如何运用这些规律解决与地下水有关的实际问题（包括合理开发利用、调节控制和防治地下水的灾害等方面），以取得较好的经济效益、社会效益和生态效益。

从人类打井取水作为利用地下水开始，至今已有数千年的历史。然而，作为地质科学分支的水文地质学是从1856年达西（H.Darcy）定律问世之后才开始建立的，在20世纪20年代逐渐发展成为一门独立的科学。由于水文地质学与工农业生产和人们的生活有着密切的关系，随着生产实践的发展和科学技术的不断进步，水文地质学获得了迅速的发展。到了20世纪50～60年代。水文地质学已具备了比较完整的科学体系，形成了若干个独立的组成部分，它可细分为以研究地下水最基本的概念和原理的普通水文地质学；以研究地下水运动规律和各种水文地质计算理论和方法的地下水动力学；以研究地下水的水质及其变化规律的水文地球化学；以上述基本理论为指导，着重研究地下水的一般调查勘探方法及解决各种专门目的（如供水水文地质学、矿床水文地质学等）的专门水文地质学。从水文地质学100多年来的发展过程看，地下水这个名词有广义与狭义之分，因而水文地质学的研究对象也有所变化。传统水文地质学从供水角度出发，主要研究狭义地下水——饱水带岩石空隙中的水（从实际情况看，相当长一段时间里水文地质学的研究对象还要窄，基本限于含水层中的重力水）。自从20世纪70年代中期以来，由于系统科学、环境科学、现代应用数学与计算机技术等新思想、新理论与新技术的输入，使水文地质学的基本概念与研究范畴发生了巨大变革，其结果使水文地质学从定性研究进入到定量研究阶段，纳入到系统工程的轨道，与现代科学更紧密地融合起来，使之从传统水文地质学的束缚中解脱出来，发展成为现代水文地质学，并取得重大进步。这样就使得水文地质学不仅在理论上有极大提高，而且在实际应用中，对国民经济规划、国土整治、城市和工业建设、环境保护等，都发挥了重要作用。现代水文地质学的基本特征主要表现为：①与现代科学的新理论、新学科紧密结合，如系统论、信息论、控制论与相应产生的系统科学、环境科学等，对水文地质学的发展产生了重大影响。近年来正在发展的开放复杂巨系统理论、非线性动力系统理论以及耗散结构理论等，都会对今后水文地质学的发展产生深远影响；②应用数学与水文地质学的结合。特点是数值模拟方法得到普遍应用，模型研究成为水资源研究的主要内容，使水文地质学从定性研究发展到定量研究的新阶段；③地下水的研究，从地下水系统与自然环境系统相互关系的研究，扩大到与社会经济系统的研究。地下水资源的研究，也从数学模型发展到管理模型与经济模型的研究；④许多新的分支学科的产生与发展，如区域水文地质学、岩溶水文地质学、遥感水文地质学、环境水文地质学、医学环境地球化学、污染水文地质学，以及数学水文地质学、水资源水文地质学等，拓宽了水文地质学的研究领域；⑤新技术、新方法的应用。除计算机技术外，如遥感技术、同位素技术、自动监测技术、室内模拟技术，以及高精度水质分析技术等，都得到普遍应用，推动了水文地质学的发展。

不同学科之间的互相渗透是产生新的边缘学科的主要动力。工程水文地质学即是水文地质学与岩土工程学科的互相渗透，派生出的一门新的分支学科。岩土工程是土木工程学科的一个分支，只有40多年的历史，而我国自国外引入只有10多年的历史。岩土工程是一门把岩土体既作为建筑材料也作为结构进行工程建设的新兴学科，它的研究对象是岩土体，它的研究内容是岩土体的整治、改造和利用问题。岩土工程与水文地质学联系密切。地下水是赋存于地面以下岩土空隙中的水。在岩土工程中地下水常常起着重要的作用，引起很多工程地质问题，并可能造成很多地质灾害。例如，地面沉降、滑坡等都和地下水有关。对岩土体的整治、改造和利用等也都离不开水文地质的问题，故地下水是岩土工程中一个很重要的因素。土木工程在施工中常需开挖基坑，在低于地下水位的部分需要排水，这就要了解地下水位、含水层的类型及其富水性，以便设计排水方式，计算排水量。如果有的含水层为砂层或砂砾层，还需考虑发生潜蚀流砂的可能性，必要时需大范围降低地下水位后才能进行施工。

地下水具有多方面的作用，与人类有着密切而又复杂的联系，它具有积极与消极两方面意义：一方面，地下水是人类赖以生存的不可缺少的宝贵的自然资源，我们要充分合理地利用它；另一方面，它常构成工程建设的不利因素，我们要有效地防治它。我们的任务就是要深入调查研究，在掌握地下水分布、形成规律的基础上，充分认识地下水与岩土的关系，以及对工程的影响，控制调节地下水，使之处于对岩土工程最有利的状态，对已经出现的与地下水有关的种种问题，要及时采取控制及防范措施。

工程水文地质学是综合性、应用性都很强的一门科学。运用水文地质学的概念和理论，分析和解决岩土工程中实际问题，是本课程根本之所在。在学习一～六章基本概念和基本原理时，应把水文地质学与地质学的其它相关学科融会起来，以获取对岩土工程中所涉及的水文地质问题进行分析的能力。七～九章所述内容属于岩土工程勘察与施工的业务范围。涉及岩土工程勘察中的水文地质调查和编录、水文地质勘察、试验现场的布置与测试、资料的整理、计算和绘图、基坑降水的设计与施工等。在学习中，需要密切配合教学内容认真完成作业和课程设计，充分利用岩土工程施工现场实习环节，广泛阅读水文地质勘察报告、基坑降水设计和典型基坑的防治地下水经验，以及国家和有关部门颁布的规范中的有关内容。