[拼音]：dixiashui donglixue
[外文]：groundwater hydraulics
研究地下水运动规律的学科。水文地质学的一个分支。它不仅用来定性分析地下水的补给、径流和排泄等水文地质条件，而且又可定量评价地下水的水量和水质，并为地下水的合理开发利用与优化管理提供决策依据。
发展简史虽然人类对地下水的开发利用可追溯到远古时代，但对地下水运动规律的科学认识是较晚的。1839年G.哈根和1846年J.L.M.泊肃叶分别观测到毛管中水流的层流流速与水力坡度成线性关系。1856年法国水力工程师H.P.G.达西通过砂的渗透试验获得渗透流速与水力坡度之间的线性关系，提出线性渗透定律，即达西定律，标志地下水动力学作为一门学科的诞生。1863年J.裘布依对水力坡度很小的潜水缓变流作出假设，把达西定律用于实际。20世纪初法国J.V.博西内斯克和E.马耶通过城市水源地泉水动态观测，建立了地下水非稳定流的概念，并作出数学描述。1935年美国C.V.泰斯总结了L.K.文策尔等人的实践经验和认识，考虑承压含水层的弹性可压缩，利用热传导方程的相似性导出了著名的非稳定井流公式。1931年L.A.理查兹将线性渗透定律推广到包气带，获得类似的表达式。1937年美国M.马斯克特的《均匀流体通过多孔介质的流动》一书，对地下水的运动作了系统的论述。20世纪40～80年代，生产的需求推动理论进一步发展。1940年M.K.哈伯特提出了流动势的概念。流网得以广泛用于分析水文地质条件。叠加原理与映射法的引入，为多井系统及有界含水层中的井流计算提供有力工具。1946～1955年间C.E.雅可布与M.S.汉图什导出越流条件下井流计算公式。此后还发展成三大越流系统。继N.S.博尔顿1954年发现潜水含水层延迟给水现象后，完善了流向潜水井的非稳定流的计算。1956年C.S.斯利希特观测到水质运移的弥散现象，此后，对于地下水中溶质和温度的运移的研究，有了长足的进步。70年代,地下水管理问题提到了日程,有限差法、有限元法和边界元法日益广泛地应用于水文地质计算中。
研究内容地下水动力学的研究内容可归纳为：
（1）研究水在孔隙、裂隙和岩溶含水层中的运动机制，掌握其规律性，求得地下水向各类集水建筑物运动的计算方法，为地下水的开发利用和防治提供定量的数据。
（2）研究污染物和热量在地下水中运移的机制和计算方法。地下水中的污染物和热量一方面被水挟带而运移，另一方面在本身的梯度作用下，发生扩散或传导，并且由于微观的速度不均匀而发生水动力弥散，一般满足对流－弥散方程。某些污染物在运移过程中还发生化学反应。污染物和热量运移的计算可为污染预测、环境评价、核废料贮存、含水层贮能等提供科学依据。
（3）研究水分和污染物在包气带中的运动。大气降水和地表水对地下水的补给要通过包气带。污水、固体废料堆、化肥、农药对地下水的污染往往也要通过包气带。因此，这一研究有较大的实际意义。
（4）把研究区地下水作为地下水系统来识别和预报。利用模拟模型可预测出地下水系统未来的水力或水质状态。
（5）地下水的合理开发与优化管理。地下水的开发，既要考虑技术上的合理性，又要考虑经济、社会和环境的效益。可通过优化方法，为决策提供依据。
研究手段和方法主要有3个方面：
（1）物理模拟,利用同调的物理模型，如渗流槽（砂槽）、窄缝槽、电解液、网络模型等模拟地下水的运动，研究地下水的运动机制或水文地质原型的各物理量之间的定量关系。
（2）数学模拟，对于确立性问题，采用解析法、数值法（有限差分法、有限单元法、边界元法），在一定的初始条件和边界条件下求解地下水运动的数学物理方程。对于随机性问题，采用随机微分方程或统计方程来研究地下水运动，以获得一定保证率下的地下水的预报值。
（3）数学规划法。在地下水模拟方法的基础上，通过它来综合考虑社会、经济、环境、技术等因素求解最优决策。
与其他学科的关系地下水动力学问题的研究是建立在水文地质条件基础之上，所以它与地质学的有关学科有密切联系。地下水是水圈的组成部分，又参与整个水文循环。水文因素在地下水运动中起积极主导作用，故离不开气候学、水文学的有关知识。研究地下水运动需要应用水力学、流体力学的一些概念和方法。数学是量化和优化的手段。水量与水质的定量评价还涉及物理、化学领域中许多知识。
地下水动力学对于裂隙水、岩溶水的研究较晚。污染物和温度在地下水中运移的机制和计算方法的研究，已引起广泛的重视，将成为地下水动力学的新的课题。非饱和带（包气带）土壤水运动规律、粘性土的结合水运动规律，可望在研究过程中得到新的发展。
- 参考书目
- J.贝尔著,许涓铭等译：《地下水水力学》,地质出版社,北京，1985。(J.Bear,Hydraulics of Groundwater,McGraw-Hill Book Co.,New York,1979.)
- D.K.Todd，Groundwater Hydrology，John Wiley & Sons,Pub.,New York,1959.