研究地下水運動規律的學科。水文地質學的一個分支。它不僅用來定性分析地下水的補給、徑流和排泄等水文地質條件，而且又可定量評價地下水的水量和水質，並為地下水的合理開發利用與優化管理提供決策依據。
發展簡史 雖然人類對地下水的開發利用可追溯到遠古時代，但對地下水運動規律的科學認識是較晚的。1839年G.哈根和1846年J.L.M.泊肅葉分別觀測到毛管中水流的層流流速與水力坡度成線性性關系。1856年法國水力工程師H.P.G.達西通過砂的滲透試驗獲得滲透流速與水力坡度之間的線性關系，提出線性滲透定律，即達西定律，標志地下水動力學作為一門學科的誕生。1863年J.裘佈依對水力坡度很小的潛水緩變流作出假設，把達西定律用於實際。20世紀初法國J.V.博西內斯克和E.馬耶通過城市水源地泉水動態觀測，建立瞭地下水非穩定流的概念，並作出數學描述。1935年美國C.V.泰斯總結瞭L.K.文策爾等人的實踐經驗和認識，考慮承壓含水層的彈性可壓縮，利用熱傳導方程的相似性導出瞭著名的非穩定井流公式。1931年L.A.理查茲將線性滲透定律推廣到包氣帶，獲得類似的表達式。1937年美國M.馬斯克特的《均勻流體通過多孔介質的流動》一書，對地下水的運動作瞭系統的論述。20世紀40～80年代，生產的需求推動理論進一步發展。1940年M.K.哈伯特提出瞭流動勢的概念。流網得以廣泛用於分析水文地質條件。疊加原理與映射法的引入，為多井系統及有界含水層中的井流計算提供有力工具。1946～1955年間C.E.雅可佈與M.S.漢圖什導出越流條件下井流計算公式。此後還發展成三大越流系統。繼N.S.博爾頓1954年發現潛水含水層延遲給水現象後，完善瞭流向潛水井的非穩定流的計算。1956年C.S.斯利希特觀測到水質運移的彌散現象，此後，對於地下水中溶質和溫度的運移的研究，有瞭長足的進步。70年代，地下水管理問題提到瞭日程，有限差法、有限元法和邊界元法日益廣泛地應用於水文地質計算中。
研究內容 地下水動力學的研究內容可歸納為：①研究水在孔隙、裂隙和巖溶含水層中的運動機制，掌握其規律性，求得地下水向各類集水建築物運動的計算方法，為地下水的開發利用和防治提供定量的數據。②研究污染物和熱量在地下水中運移的機制和計算方法。地下水中的污染物和熱量一方面被水挾帶而運移，另一方面在本身的梯度作用下，發生擴散或傳導，並且由於微觀的速度不均勻而發生水動力彌散，一般滿足對流－彌散方程。某些污染物在運移過程中還發生化學反應。污染物和熱量運移的計算可為污染預測、環境評價、核廢料貯存、含水層貯能等提供科學依據。③研究水分和污染物在包氣帶中的運動。大氣降水和地表水對地下水的補給要通過包氣帶。污水、固體廢料堆、化肥、農藥對地下水的污染往往也要通過包氣帶。因此，這一研究有較大的實際意義。④把研究區地下水作為地下水系統來識別和預報。利用模擬模型可預測出地下水系統未來的水力或水質狀態。⑤地下水的合理開發與優化管理。地下水的開發，既要考慮技術上的合理性，又要考慮經濟、社會和環境的效益。可通過優化方法，為決策提供依據。
研究手段和方法 主要有3個方面：①物理模擬，利用同調的物理模型，如滲流槽（砂槽）、窄縫槽、電解液、網絡模型等模擬地下水的運動，研究地下水的運動機制或水文地質原型的各物理量之間的定量關系。②數學模擬，對於確立性問題，采用解析法、數值法（有限差分法、有限單元法、邊界元法），在一定的初始條件和邊界條件下求解地下水運動的數學物理方程。對於隨機性問題，采用隨機微分方程或統計方程來研究地下水運動，以獲得一定保證率下的地下水的預報值。③數學規劃法。在地下水模擬方法的基礎上，通過它來綜合考慮社會、經濟、環境、技術等因素求解最優決策。
與其他學科的關系 地下水動力學問題的研究是建立在水文地質條件基礎之上，所以它與地質學的有關學科有密切聯系。地下水是水圈的組成部分，又參與整個水文循環。水文因素在地下水運動中起積極主導作用，故離不開氣候學、水文學的有關知識。研究地下水運動需要應用水力學、流體力學的一些概念和方法。數學是量化和優化的手段。水量與水質的定量評價還涉及物理、化學領域中許多知識。
地下水動力學對於裂隙水、巖溶水的研究較晚。污染物和溫度在地下水中運移的機制和計算方法的研究，已引起廣泛的重視，將成為地下水動力學的新的課題。非飽和帶（包氣帶）土壤水運動規律、粘性土的結合水運動規律，可望在研究過程中得到新的發展。
參考書目
J.貝爾著，許涓銘等譯：《地下水水力學》，地質出版社，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.