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《水文地质学基础》是高职院校金属矿产地质与勘查技术专业、水文地质与勘查技术专业，金属矿开采技术专业、矿山地质专业的专业基础课。水文地质学是研究地下水的科学，主要研究在岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相互作用下地下水水量和水质的时空变化规律，并研究如何运用这些规律兴利除害，为人类服务。通过该课程的学习，可以掌握水文地质学的基本概念、理论和方法，为以上4个专业的专业课程学习奠定良好的基础，为学生在实际工作中参与地下水的观测、进行地下涌水的处理等提供理论依据，因此，搞好这门课的教学显得尤为重要。
《水文地质学基础》课程教学存在的问题
据统计，云南省有5所高职院校开设了资源开发与测绘大类专业。笔者所在的学校自2005级开始在金属矿产地质与勘查技术专业、金属矿开采技术专业、矿山地质专业中招收高职全日制脱产和函授大专学生，到2010年已有三届毕业生、三届在校生。先后有10个教学班开设了《水文地质学基础》课程，笔者一直承担该课程的教学工作。结合教学实际，笔者认为，在高职院校《水文地质学基础》课程的教学中普遍存在以下问题。
对《水文地质学基础》课程的性质和地位认识不足在高职教育中，资源与测绘大类的专业少，开设《水文地质学基础》课程的专业更少，学习本门课程的人数少，课程在专业以外的认知度低。在笔者所在的学校，制定高职人才培养方案时，《水文地质学基础》应作为金属矿产地质与勘查技术专业的专业基础课还是专业主干课，曾在相关教师中发生了激烈的争论，最终根据教育部教育司2005年版的《高职高专专业概览》才尘埃落定。
使用的教材多为高等学校教材，与高职教育的要求不相匹配高职教育主要培养具有一定理论知识和较强实践能力，面向生产、建设、管理、服务第一线的高素质技能型专门人才。要求学生具有够用的理论知识，较强的动手能力和工作适应性，强调学生在实际工作中要“素质高，上手快，技能强”。高职教育与高等教育培养高级专门人才的目标是不同的。培养目标的不同决定了教学内容的不同，但是，在高职实际教学中，《水文地质学基础》主要选用的大多是高等院校的教材，学科理论介绍多，实际应用介绍少。
适合课堂教学的电子课件少，教师多沿用传统教学模式，教学方式单一《水文地质学基础》课程专业性强，尽管近年来多媒体电子课件在网络上随处可见，但关于《水文地质学基础》课程的课件少之又少。要做好一件成熟的实用的电子课件，需要大量的资料和图片，但由于专业性较强，这方面的资料往往有一定的保密要求，一般人很难找到相关资料，再加上水文地质工作目前主要是相关专业的工程技术人员在实施，高职教师参与很少，导致现在的课件以罗列教材中的内容为主，质量不高，适用性和吸引力不强。
教师大多沿用传统教学模式，教学方式单一在实际教学中，《水文地质学基础》的任课教师大多采取单一的讲授形式，教学仍然是以课堂为中心、以课本为中心、以教师为中心，整个教学过程都在教室里完成。学生没有机会到实地考察，将理论与生产实际对应，因此，学习的积极性、主动性较差。学生的注意力主要集中在接受教师传授的现成知识上，学习围绕课本和考试，沿袭着“上课记笔记、下课抄笔记、考试背笔记”的传统学习方式。讲授方式单一，课程缺少吸引力，导致本门课程枯燥无味；学习方式单一，学得快，忘得快，导致课程学与不学一个样；再加上有些学生本身对所学专业认识不清，更是降低了课程学习的积极性。
《水文地质学基础》课程的教学体会
笔者从2006年开始讲授《水文地质学基础》课程，到2010年，已经完成了10个教学班的教学工作。经过在教学中不断总结和完善教学方法，归纳起来主要有以下三点体会。
根据专业特点，确定教学目标高职院校金属矿产地质与勘查技术专业、水文地质与勘查技术专业、金属矿开采技术专业、矿山地质专业的学生学习《水文地质学基础》课程的目的，并不是要把他们培养成为水文地质专家或专门从事水文地质科学研究的专业人员，而是让他们掌握水文地质的基本概念和基本理论，能够将水文地质理论和技术应用于其今后的工作领域，成为既熟悉本专业业务，又掌握水文地质基本概念和基本理论的技能型人才。对这些专业的学生进行水文地质教育，应该面向金属矿产地质与勘查、水文地质与勘查、金属矿开采、矿山地质等工程领域的应用，以掌握基本理论、突出实践应用为目的。因此，本门课程的教学目标是讲清《水文地质学基础》的基本概念、基本理论，重点抓好基本概念、基本理论的实践性和实用性教学。
根据教学目标，增加课程的实践性和实用性教学笔者所在学校属于企业办学，隶属国有大型企业集团，在学生实习实训和企业工程技术人员到学院兼职讲课等方面具有得天独厚的优势和条件。结合集团与学校的实际情况，笔者重新编写了高职《水文地质学基础》课程的教学大纲，突出了课程的实践性和实用性。在实际教学中逐步尝试进行课程改革。首先是改变单一的教学方式。在2006、2007级金属矿产地质与勘查技术专业的《水文地质学基础》课程讲授中，尝试性地引入讨论式教学和现场教学。在讲授“岩石中孔隙”时，先讲清基本理论，然后通过布置课外作业的方式，让学生通过互联网或相关书籍查阅砂岩、泥岩、泥质灰岩中孔隙的异同，最后让学生结合《普通地质学》、《岩石学》等课程展开讨论，加深对理论知识的理解。在对2007级金属矿产地质与勘查技术专业的学生进行生产实习动员时，笔者结合实训基地的情况，向学生介绍了即将实习的工作区的水文地质情况，并要求学生在实习过程中收集实习矿区的水文地质资料。这一尝试在学生一年后的毕业论文中收到了很好的效果，笔者参与评阅的12份毕业论文中，有多达11份介绍了实习矿区的水文地质情况，有的还提出了矿山巷道涌水的处理方案。在给2008级金属矿产地质与勘查技术专业的学生讲授“大气降水入渗机制”时，恰逢降雨，笔者便直接将学生带到一个建筑施工工地，通过地表的一个新鲜垂直剖面给学生介绍此部分内容，极大地提高了教学效果和学生学习的热情。其次是积极与实训基地的工程技术人员沟通，建议实训基地的工程技术人员在学生进行认识实习、课程实习、生产实习及毕业实习的过程中注意介绍水文地质的内容，包括地下水量的计算、地下涌水的处理、矿山巷道水的处理等，增加课程对实际工作的参与性，提高学生学习的主动性。教学方式的改变和调整，大大增强了课程的吸引力，得到了学生的一致好评。
制作ppt演示文稿，增加课程讲授的直观性和吸引力从2008年开始，笔者将教学讲义的部分章节做成ppt演示文稿，利用多媒体将枯燥的教学内容通过图片和动画展示出来，大大提高了课程讲授的直观性和吸引力。
《水文地质学基础》课程教学方法改革思路
高职教育作为高等教育的一个类型，肩负着培养面向生产、建设、管理和服务第一线需要的高技能人才的使命，在我国加快推进社会主义现代化建设进程中具有不可替代的作用。随着我国走新型工业化道路、建设社会主义新农村和创新型国家对高技能人才要求的不断提高，高职教育必须向培养大量高素质技能型专门人才转变和发展。高职教育的人才培养模式必须强调实用性和技能性，这就要求在高职课程建设中充分考虑课程的实践性环节。
应进一步明确高职院校《水文地质学基础》课程的实践性教学目标高职院校开设《水文地质学基础》课程的目的是学习水文地质的基本概念、基本理论及其应用。课程建设与改革是提高教学质量的核心，也是教学改革的重点和难点。高职院校要积极与行业企业合作开发课程，根据技术领域和职业岗位（群）的任职要求，参照相关的职业资格标准，改革课程体系和教学内容，要根据现在和将来的实际应用及需要确定教学目标和教学内容。近年来，各种地质灾害频发，不断地提醒人们必须加强对自然科学知识的学习和应用，才能增强人类改造自然的能力。《水文地质学基础》作为一门自然科学类课程，有责任在人类改造自然的进程中对其研究领域的知识进行普及和介绍，让更多的人了解其学科性质和内容，因此，在教学目标中突出实践性和实用性至关重要。
应充分发挥多媒体教学的优势，增加课程的直观性和吸引力《水文地质学基础》课程的应用性和实践性较强，如果沿用传统的教学方法，与学生学习的心理相违背，教学效果肯定不理想。多媒体技术的迅速发展为教学提供了很大的方便，在《水文地质学基础》课程的教学中必须使用现代化的教学手段，将枯燥的理论形象地展示出来，增加课程的直观性和吸引力，提高教学效率和教学质量。在教学过程中，针对水文地质的具体教学内容、（地球上的水及其循环、岩石中的孔隙与水分、地下水的赋存、地下水运动的基本规律、毛细现象与包气带水的运动、地下水的化学成分及其形成作用、地下水的补给与排泄、地下水系统、地下水的动态与均衡、孔隙水、裂隙水、岩溶水、地下水资源、地下水与环境）学习目标及学生特点等具体情况，采用不同的多媒体形式进行教学。例如，在讲流网时，可引入如何判断矿区的潜水含水层和地表水的补给关系的内容，利用动画模拟地下水的流动方向，从而判断它们之间的补给关系。这些直观的演示可以加深学生对流网的认识，并可以充分发挥学生的视觉、听觉、触觉等器官的功能，使学生在轻松愉快的环境中，用有限的时间获得更多的信息和知识。若能结合专业特点以及课程内容设计一些课件，会使教学活动更加丰富多彩。
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一、引言
科技英语（English for Science and Technology，简称EST）是科技翻译的重要组成部分，广义上指一切论及或谈及科学和技术的书面语或口语[1]。随着近年来中国科技的迅猛发展和对外交流的不断增加，对于科技翻译要求也越来越高。英语专业的翻译人员虽具有扎实的英语翻译功底，但往往缺少对专业背景知识的了解，专门的科技研究人员又很少对英语写作和翻译进行过系统的学习，因而对汉英两种语言结构的判别认识不足，缺乏语篇意识，所以“相当多的中国科研人员研究出了世界领先的科研成果，欲在国际知名科技期刊或文摘上发表他们的科技论文，但往往由于‘poor translation’被退稿”[2]。虽然前人也有对地学科技论文翻译的研究，如地学科技论文文题与摘要的英文翻译讨论[3]、地学专业文献的英汉翻译[4]，但缺少从汉译英角度对水文地质专业汉英翻译原则和方法的总结。本文在前人研究的基础上，探讨水文地质专业科技文体的特点，结合典型汉英翻译实例，对水文地质专业科技论文的汉英翻译提供指导，丰富科技论文翻译研究内容。
二、水文地质学专业文献的文体特征和英译方法
水文地质学专业文献具有科技文献的一般特点：无人称、语气正式、陈述客观准确、语言规范、文体质朴、逻辑性强、专业术语性强[5]。因此，对于传递科技信息的专业文献，译者在翻译时要遵循忠实原文的原则，忠实传递原文的信息和文体风格，注重原文的客观性、信息的准确性、逻辑上的连贯性和表达上的规范性，同时又要符合译语的表达习惯，确保译文简洁、易懂。简言之，就是翻译时应遵循“准确、清晰、简洁、规范”的原则：准确是指翻译时确保所传达的科技信息、专业术语的准确性；清晰即译文应表达清晰、行文通顺、完整正确传递原文的信息，避免行文晦涩；简洁指在准确、清晰的基础上使译文变得简洁，不累赘，无冗余；规范即对文中所出现的术语、缩略词、符号、公式等都要统一规范，符合国际标准。此外，译者应避免流露个人感情和各种修辞手段，客观描述原文所传递的科技信息。以下就从词汇和语法两个方面探讨水文地质学专业文献的特点和翻译方法。
（一）词汇
专业文献的显著特点之一是大量地使用专业词汇和半专业词汇，这也是翻译时的难点之一。专业词汇是指仅用于某一学科或专业的词汇或术语，在某一学科具有固定的含义。按构词方式来分，专业词汇可分为两类：一是某种专业特有的词汇，如aquifer（含水层）、hydrolysis（水解）；二是取自英语中的常用词，在水文地质专业中成为专业术语，如horizon在英语中一般作“地平线、眼界”的意思，在水文地质专业中却具有“层”的意思，如impervious horizon（不透水层）、illuvial horizon（沉积层），再如fault（缺点）和fold（折叠）在水文地质学里分别译为“断层”和“褶皱”。
半专业词汇一般不专属于某一学科，在不同学科表达不同的意思，如depression，日常英语中作“忧伤、沮丧”的意思，在气象学里指“低气压”，医学上指“抑郁症”，经济学中指“经济萧条”，水文地质学中是“凹陷”的意思，如continental slope depression（陆坡区凹陷）、groundwater depression cone（地下水降落漏斗）；channel物理学上指电路，水力学中指“河道、河床”，如channel slope（河道比降）；vegetation在医学上指“增殖体”，但在生态学和水文地质学里指“植被”，如herbaceous vegetation（草本植被）。因此，译者必须在熟知这些专业词汇的基础上准确快速地应用于专业文献的翻译。
此外，出于简略和方便的需要，缩略语也广泛使用于水文地质专业中的专业词汇里，一般是由某一词语组合中主要词的大写首字母组成，如GW是groundwater地下水的缩写，PRB指permeable reaction barrier（渗透反应墙），ANN―Artificial Neural Network（人工神经网络），GA―Genetic Algorithms（遗传算法）。对于缩略词的翻译，需要注意以下几点：（1）缩略词不能直接用于文章标题，应给出全称。（2）缩略词在文中第一次出现时应给出全称。（3）同一缩略词在不同行业中所表达的含义不一样。因此在翻译过程别需要注意缩略词的使用，避免造成误解。
（二）语法
水文地质专业文献汉英翻译的语法特点主要表现在时态、语态、名词化倾向、非限定性动词和长句的频繁使用。
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水文地质学专业文献具有科技文献的一般特点:无人称、语气正式、陈述客观准确、语言规范、文体质朴、逻辑性强、专业术语性强[5]。因此,对于传递科技信息的专业文献,译者在翻译时要遵循忠实原文的原则,忠实传递原文的信息和文体风格,注重原文的客观性、信息的准确性、逻辑上的连贯性和表达上的规范性,同时又要符合译语的表达习惯,确保译文简洁、易懂。简言之,就是翻译时应遵循“准确、清晰、简洁、规范”的原则:准确是指翻译时确保所传达的科技信息、专业术语的准确性;清晰即译文应表达清晰、行文通顺、完整正确传递原文的信息,避免行文晦涩;简洁指在准确、清晰的基础上使译文变得简洁,不累赘,无冗余;规范即对文中所出现的术语、缩略词、符号、公式等都要统一规范,符合国际标准。此外,译者应避免流露个人感情和各种修辞手段,客观描述原文所传递的科技信息。以下就从词汇和语法两个方面探讨水文地质学专业文献的特点和翻译方法。
(一)词汇
专业文献的显着特点之一是大量地使用专业词汇和半专业词汇,这也是翻译时的难点之一。专业词汇是指仅用于某一学科或专业的词汇或术语,在某一学科具有固定的含义。按构词方式来分,专业词汇可分为两类:一是某种专业特有的词汇,如aquifer(含水层)、hydrolysis(水解);二是取自英语中的常用词,在水文地质专业中成为专业术语,如horizon在英语中一般作“地平线、眼界”的意思,在水文地质专业中却具有“层”的意思,如impervious horizon(不透水层)、illuvial horizon(沉积层),再如fault(缺点)和fold(折叠)在水文地质学里分别译为“断层”和“褶皱”。
半专业词汇一般不专属于某一学科,在不同学科表达不同的意思,如depression,日常英语中作“忧伤、沮丧”的意思,在气象学里指“低气压”,医学上指“抑郁症”,经济学中指“经济萧条”,水文地质学中是“凹陷”的意思,如continental slope depression(陆坡区凹陷)、groundwater depression cone(地下水降落漏斗);channel物理学上指电路,水力学中指“河道、河床”,如channel slope(河道比降);vegetation在医学上指“增殖体”,但在生态学和水文地质学里指“植被”,如herbaceous vegetation(草本植被)。因此,译者必须在熟知这些专业词汇的基础上准确快速地应用于专业文献的翻译。
此外,出于简略和方便的需要,缩略语也广泛使用于水文地质专业中的专业词汇里,一般是由某一词语组合中主要词的大写首字母组成,如GW是groundwater地下水的缩写,PRB指permeable reaction barrier(渗透反应墙),ANN—Artificial Neural Network(人工神经网络),GA—Genetic Algorithms(遗传算法)。对于缩略词的翻译,需要注意以下几点:(1)缩略词不能直接用于文章标题,应给出全称。(2)缩略词在文中第一次出现时应给出全称。(3)同一缩略词在不同行业中所表达的含义不一样。因此在翻译过程别需要注意缩略词的使用,避免造成误解。
(二)语法
水文地质专业文献汉英翻译的语法特点主要表现在时态、语态、名词化倾向、非限定性动词和长句的频繁使用。
1.时态、语态。水文地质专业英语文献多用动词现在时,尤其是一般现在时,用以叙述通常发生的客观事实、自然现象或真理,以示行文的客观。专业文献倾向使用被动语态,这是因为与主动语态相比,被动语态表达更为客观,也有助于突出句中所出现的自然现象或事物上。
例:将BP算法和遗传算法结合在一起,用遗传算法来优化人工神经网络初始权重,建立了苏锡常地区地裂缝危险性评价模型。
译文:This paper combines Back Propagation (BP) Algorithms with Genetic Algorithms(GA), using BP to optimize the initial wEight of artificial neural network(ANN), establishes the fatalness assessment model of earth fissure in Suzhou-Wuxi-Changzhou area.(除了使用一般现在时客观陈述,译文使用了增词法,增加了主语“this paper”,因为第三人称语气也表示行文的客观、正式。)
例:利用先进的非线性模型和预测系统估计和预测榆次市的地裂缝灾害。
译文:The developed nonlinear modeling and forecasting system was used to assess and forecast the earth fracture hazard in Yuci City.(被动语态的使用既起到强调的作用,又使译文表达更为客观。)
2.名词化倾向。水文地质专业科技文献要求语言简练,表达明晰,因此为了达到语言结构的简化,英译的过程中名词也大量被使用,主要表现在三个方面:一是指在科技英语中应使用表示动作或状态的抽象名词或起名词功用的非限定动词,如transmission(传输),prevention(预防),formation(形成)等;二是名词连用现象,即名词修饰名词,如earth fracture hazard(地裂缝灾害),formation mechanism(形成机制),water distribution network(配水网);三是派生名词的使用,这类名词通常是由动词派生的,后面常带有一个介词词组,如the stability of underwater flow systems(地下水流系统的稳定性),the degradation of environment(环境的恶化)。英译时可以采用词性转换法(如动词转化成名词)和修饰词转换法(如名词修饰词转化成形容词修饰中心词)等方法。
3.非限定动词。不定式短语、动名词短语、分词短语等非限定动词的使用(特别是分词短语的使用),可以使原文的句子结构严谨、句子简洁,所以在水文地质专业文献的汉英翻译时较多使用这些非限定动词。
例:为满足人口增长对水资源的需求带来的地表水和地下水枯竭,是保持淡水供应的最大威胁。
译文:The greatest threat to maintain fresh water supplies is depletion of surface water and groundwater resources used to meet the needs of a rapidly growing human population.
此句翻译时除了使用不定式短语to maintain, to meet和分词短语used, growing使句子结构严谨、简洁之外,整句的翻译采用了倒译法,即各种句子成分和结构在顺序上倒译,这主要由于汉、英两种语言表达方式的不同,汉语中通常会把强调部分放后,而英语中正好相反。
例:为预测地裂缝的发展趋势和减少其产生的负面作用,开展地裂缝的分布、模式和形成机制的研究是非常重要的。
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水和空气是人类赖以生存的两种最重的物质。据世界气象组织和联合国教科文组织2000年报告[1]，全球水消耗量由20世纪初的5000×108m3/a，到20世纪末已增长至50000×108m3/a，即增长约10倍，按地区分布，欧洲和亚洲用水量增长最快，北美洲和非洲居中，南美洲和大洋洲增长最慢。据法国水文地质学家J.马尔盖和印度等最新资料，全球在80年代中后期地下水开采量为5500×108m3/a，其中开采量大于100×108m3/a的美国、印度、中国、巴基斯坦、欧共体、独联体、伊郎、墨西哥、日本、土耳其等十个国家和地区的开采量之和占全球总开采量的85%，地下水年开采量在（10-100）×108m3/a的近30个国家，其总开采量占全球地下水开采量约10%。上述数据说明，全球地下水开发极度不平衡。这与各国自然条件、人口密度、社会经济发展水平、开发利用地下水历史经验等因素有关。
当今世界面临的“人口、资源、环境”三大问题，都直接或间接地与地下水有关。据美国地质调查局统计资料，全美有52.5%的人口依赖地下水作为饮用水[1]。我国的情况大致与此相当，仅以地表水相对丰富的江苏省为例：目前开采地下水的机井约有12000眼，民井10000眼，地下水开采总量达到15×108m3/a，可以说对地下水资源进行准确评价与科学管理是人类对地下水资源进行有效开发利用的前提和基础。
1.1原苏联区域性地下水天然资源和开采资源的评价
1960年苏联水文地质学家B.H.库德林教授在《地下水天然资源区域评价原则》一书中，系统地提出了应用水文-水文地质综合方法分解河流水文河流水文图和评价》一书中，系统地提出提出了应用水文-水文综合方法分解河流水文图和据此评价地下径流的原理和实例，1965年B.H.库德林教授主编了《苏联地下水天然资源图》（比例尺1/500万）和《苏联领土的地下径流》专著[2]，对于有水文网发育的广大领土，采用的主要方法是河流水文图成因分解法，对于地下水主要靠降水入渗补给而又主要消耗于蒸发的地区，利用地下水动态资料评价地下水资源，积极交替带的地下径流用多年平均模数（L/km2・a）在等值线在图上表示。
俄罗斯水文地质学家H.C.泽克茨尔应用类似的方法编制了全欧洲地下径流模数图（1989年），综合地反映了地形、岩性、降水等因素对各地的地下径流形成的控制作用，他还主持完成了国际水文计划项目“地下水在水文循环和大陆水均衡中的作用”，有美国、加拿大、印度等专家参加，该项目成果报告于1990年出版，并附有世界地下径流图（1/100万）。
60年代中期，为配合制订“苏联水资源利用总体规划”，由当时任全苏水文地质工程地质研究所所长的普洛特尼柯夫教授主持编制了“苏联地下水开采资源图（1/500万）”，计算范围仅包括平原、盆地、丘陵区，采用的主要方法是按平均布井方案，用解析法预测在一定允许降深下的可开采量，当时给定的条件是允许动用一部分储存量，但在开采期50年之末，地下水位下降至距地表不超100m，且疏干含水层不得超过其厚度之一半，图上反映了各地区地下水开采资源模数。
1.2美国的区域含水层系统分析计划
美国联邦地质调查局（USGS）于70年代后斯开始执行区域含水层系统分析计划（RASAP）是一项很有特色的庞大计划，1976年和1977年美国西部连续遇到特大干旱，水资源问题引起全国公众的关注，经国会批准许立项拨款，USGS开始执行此项为期17年的计划（1978--1994），以研究大面积分布的层状含水层系统的地下水资源为主要内容，对在全美领土上圈定的28个区域含水层系统进行评价，共分两大类型，各个区域含水层系统是一个项目，作为“区域含水层系统计划分析”计划的一个组成部分，于1991年提交了第一份大区域水资源图集。
此时，各种数值计算法也日趋成熟，为实现地下水系统的管理提供了良好的基础。RASAP计划采用分布参数系统的有限差分法评价地下水资源，一般采用正方形规则网格，有些面积大的区域的网格边长可达10km或15km，以综合整理和分析研究现有资料为主，有的项目也补打少量控制性探孔，取得深部水文地质资料和必要的计算参数[3,4,5,6,7]。
美国是私有制社会，在地下水的开发制度、法律、规章等方面的与其它国家相比，美国具有丰富的水资源，在其200多年的发展历史中，一直占有全国供水充足的良机[8]。
发展演变都围绕着如何解决用水争端，在用户中公平地分配地下水，节约或延长可利用的供水水源等问题。虽然他们早已将地下水看作整个水资源的一部分，但直到50年代初仍认为地下水是一种“局部”资源，水源地仍以泉、单井或小井群供水为主，因此，有关研究多注重含水层、单井或井群涌水量的评价[9,10,11,12]。
1.3欧共体地下水资源综合研究的基本作法
欧共体各国联合在区域地下水开采资源评价方面作了有益的尝试，1982年出版了由联邦德国水文地质学家佛利德主编《欧共体地下水资源》综合报告，此项成果是为提供给供水管理和计划当局使用，也供国家和地方政府决策者使用，范围包括了当时的欧共体九个成员国。项目共分四个专题，每个专题建立了数据库。第四专题的思路和作法有借鉴之处。该专题讨论全区“潜在可扩大开采的资源量（potential additional resource）”，反映当时水文地质学家试图在总结水文地质条件和地下水开采 现状的基础上，定量评价全区各地的潜在可扩大开采的地下水资源量，以便更好地为供水规划和管理服务。
该专题中首先对“含水层系统的资源量”给出了如下的定主义：“对于一个含水层系统，资源量等于多年平均补给量减去为满足各种经济的、技术的、生态的限制条件所需的水量”。这个定义表示，只考虑利用地下水含水层的调节能力并不破坏环境的条件下可抽出的地下水量，是受一定技术和经济条件限制的，但未考虑消耗储存量，并以非承压含水层为主的计算和评价对象。
其次对“潜在可扩大开采的资源量”作了说明，资源量减去现状开采量等于“可扩大开采的资源量”。此项研究认为，地下水补给量应满足多年的水均衡方程式：
I+QS=P-ETR
式中：I―降水入渗补量；QS―地表径流量；P―降水量；ETR―蒸发蒸腾量。
计算“潜在可扩大开采的资源量”后，得出了全区地下水潜力的总体概念，共可划分五种类型的地区：（1）可扩大开采的资源为正值，有扩大开采地下水潜力的地区（2）引值为零，可维持现状开采的地区（3）此值为负数，地下水已超采的地区（4）具有局部有供水意义的地下水资源的地区（5）无地下水资源地区。此次计算的结果表明：地下水水超采区占丹麦国土的16%，占英国国土的4%。
1.4我国地下水资源评价的现状及展望
自20世纪70年代以来，由于应用数学和地下水动力学的相互渗透，以及电算技术的推广和应用，大大丰富和突破了传统水文地质学的内容，使水文地质从定性研究发展到定量研究的新阶段。地下水资源计算的基本理论，从稳定流发展到非稳定流，从二维流发展到三维流，从一般均衡法、比拟法进到解析解、数值解。举凡有限单元或有限差分法、相关分析法以及解析法等，在地下水资源评价中得到普遍应用，因而不论在理论上和具体计算技术上，都较以前提高到一个新的水平。
80年代后期是地下水资源研究的一个重要标志，是把主要目标逐渐转向管理模型的研究，即研究如何合理开发、利用、调控和保护地下水资源，使之处于对人类生活与生产最有利状态。因此它不仅涉及水文地质学和各个领域，而且涉及与地下水开发活动有关的自然环境、社会环境和技术经济环境等各方面的问题，通过数学模型和最优化技术，建立地下水管理模型，实现管理目标。
目前，地下水资源的研究范畴日益扩大，从地下水资源的定义、分类，到地下水系统的研究，发展到地下水系统与自然环境系统和社会经济系统相互关系的研究，从概念模型、数学模型，发展到管理模型的研究，从信息系统发展到专家决策系统的研究，从水资源管理发展到水资源保护的研究等等，所以地下水资源的研究，实际上包括从水资源评价到水资源管理与保护的全过程，逐渐形成了一门独立的分支学科，可以称之为“水资源水文地质学”。展望21世纪，在地下水资源理论研究方面，将以渗流理论为基础，以水资源水文地质学为重点，以模型研究为中心，加快开发三维地理信息系统在模型研究中的应用。
参考文献
[1] WMO/UNESCO.Report on water resources assement. UK Oxford：Words and Publication.1991.
[2] Bindeman，N.N.Yazvin，L.S.The main problems of regional evaluation of exploitation groundwater resources，International symposium on development of groundwater resources，prodeeding Vol.4：427-437，1973.
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[6] Hamil，L. and Bell，F.G.Groundwater Resources Development，1986.
[7] Bredehoeft，J.D.，et al.Groundwater Models.The Vnesco Press，1982.
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[9] 陈梦雄等.我国区域地下水资源评价的若干问题及有关意见.全国地下水资源评价经验交流会论文选.地质出版社，1983.
[10] 王大纯，张人权，史毅虹.水文地质学基础.地质出版社，1980。
篇5
主办单位：中国地质学会
出版周期：双月刊
出版地址：北京市
语
种：英语
开
本：16开
国际刊号：1000-9515
国内刊号：11-2001/P
邮发代号：
发行范围：国内外统一发行
创刊时间：1922
期刊收录：
CA 化学文摘(美)(2009)
SCI 科学引文索引(美)(2009)
CBST 科学技术文献速报(日)(2009)
Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)
核心期刊：
期刊荣誉：
中科双百期刊
篇6
一、江南地区山水文学的特点
首先，江南地区山水文学的血液凝聚成浓郁的浪漫风韵，如江南小调和词曲；楚辞中的离骚、天问、招魂，湘楚巫文化中的祭祀，长沙马王堆汉墓中的漆画等，其不同于黄河流域文化的最大特点就是不追求对称和工稳，而是更跳跃、更激情、更浪漫。
第二，江南地区山水文学具有乡土情结。江南地区知识群体大多具有鲜明的文化性格特征，那种“雅”、“文”、“烈”的性格特质成为他们的群体性风格，他们充分地保持了悠久历史的本土文化的传统。
第三，江南地区山水文学具有广阔的政治视野。长久以来，江南地区是实践理性与“天下兴亡，匹夫有责”的参与意识的集中体现，有“先天下之忧而忧、后天下之乐而乐”和“敢为天下先”的豪迈气概，给江南文化提供了明确的奋斗目标。
二、江南地区山水文学的旅游价值
现代旅游业本质上是满足旅游审美需求的社会文化现象。随着社会文明的进步，人们对精神生活的需求越发强烈，旅游者将愈来愈不仅仅满足于山水景物的浅层观赏，而追求从文化的高品位上，从我国的自然、人文景观与华夏民族文化的契合点上去获得一种审美愉悦，去探求认识生活、美化心灵的真正价值。这其中当然包括从山水文化作品中寻求并且感悟我们民族的文化底蕴和厚重美感。品位高雅的江南地区山水文学是江南地区旅游文化的精华和骨干。那些浓笔重彩地描绘自然、人文景观的脍炙人口的名篇佳作，将以其独具而不朽的艺术魅力激发旅游者的旅游审美需求。
历史悠久的江南自然风光曾吸引过历代不少诗人墨客，在汉赋、唐诗、宋词、元曲、明清小说中，留下许多脍炙人口的诗文和生动的传说、故事。这些诗文、传说、故事与旅游风景名胜有关。如唐代李白、贺知章，宋代王安石、陆游，明代徐渭、王阳明、徐霞客，清代林则徐、梁启超等，这些历史名人在江南游山玩水留下了数以百计的诗文，是江南旅游区的一大笔文化遗产。江南的洞庭湖，浩瀚迂回，山峦突兀，湖外有湖，湖中有山，渔帆点点，芦叶青青，水天一色，鸥鹭翔飞，历代文人墨客都对美丽的洞庭湖作过热情的吟咏。北宋著名政治家、军事家和文学家范仲淹的《岳阳楼记》，从岳阳楼的视角（居高临下）对洞庭湖变化多端的风光，描绘得淋漓尽至，脍炙人口。洞庭湖的气势雄伟磅礴，洞庭湖的月色柔和瑰丽。即使是在阴晦沉霞的天气，也给人别致、谲秘的感觉，激起人们的游兴。碧波万顷的洞庭湖称为“天下第一水”，实与范仲淹的《岳阳楼记》有关。把他们的诗文结合各风景名胜景点，编辑成旅游区的风景名胜诗文选，作为旅游手册，提供给游客，使旅游者在观赏美好景观的同时，又欣赏到历代名家的绝妙诗文。
旅游属文化活动范畴之中的，实质是通过对自然、人文景观的游历，欣赏大自然风光，领略民俗风情，陶冶情操，增长知识的一种休闲娱乐和文化教育活动。开发和利用民间文学对推动我国旅游业发展，对提高我国各地历史文化名城品位，对加快投资环境改善，都有重要的意义和作用。在开发和利用民间文学资源时应加强对传说、故事等的开发利用，推动我国各地旅游业长盛不衰。
山水文学来源于古今的旅游活动，旅游者在游览观光中，通过相关联的山水文学珍品，领悟到一定历史时期人民的生活风貌，以及生活在彼时彼地的政治、军事、文化名人的性格、命运和精神力量。因此，按照现代旅游学的理解，山水文学也是一种旅游资源。充分宣传和大力传播这些山水文学珍品，实际上是把我们民族所创造的文化精华展示出来，在世界上树立起我们国家和民族的美好的形象。这不仅会提高它们所描绘美景的知名度，而且它们本身也将包孕着华夏民族精神和优秀传统，超越时空而与世界各国的优秀文化相映生辉，成为全人类的共同财富。山水文学在相当的程度上，宣传、开发并且保护着著名的旅游景观，提高这些景观的文化品位和审美价值。在各旅游胜地，凡能与历代名家的传世之作相关联的，都要附之以说明，我们的导游和接待人员也均不会忘记向游人进行介绍，旨在增添景观的艺术光彩。山水文学同时也像卫士一样，保护着中华民族这些不可多得与复制的旅游瑰宝。
学习和研究山水文学，从中得到启迪与陶冶，也是提高旅游工作者的文化素养和审美能力所必须的。旅游工作者特别是旅游高中级管理干部不仅要有经济头脑和管理才能，还应当富有一种艺术气质，这是旅游事业的文化传播和审美活动的性质所决定的。旅游工作者的文化品格与审美情趣的高低决定其工作的优劣；决定其能否捕捉到文化旅游信息，能否开拓旅游市场，为繁荣旅游事业，促进国际文化交流做出贡献。
三、开发江南地区山水文学旅游价值的途径
一是开发与保护江南地区山水文学遗产。在旅游业成为朝阳产业的今天，要进一步加强旅游业和文学的互唤互动和互用，以文学为核心的文化力量动力，使山水更具有文化品位，更具经济价值。如开发屈原的辞赋，开发著名诗人李白、孟浩然、王昌龄、杜甫、韩愈、柳宗元、李商隐流寓江南地区时留下的不朽之作，开发宋元明时期江南地区著名的文学人物有周敦颐、王以宁等，对发展文化旅游业有帮助。
二是开发伟人、名人文学旅游资源。江南文化最引人注目之处，就是在这个地域文化的熏陶下，涌现出一代又一代有思想、有抱负、有个性、有才情的知识群体，他们在中国历史上最大程度地发挥了文化的社会化功能，故成就为炳耀史册的文学家、思想家、学问家、政治家、教育家。开发江南地区山水文学旅游价值，应充分发挥本省历代文化名人众多的优势，继续加大对文化名人资源的挖掘和开发工作。要大力实施文化品牌战略，培育一批文化名人，创造一批文化名品，修复一批名人故居。
三是提高导游员的文学素养，进行讲解、宣传江南地区山水文学。要开发江南地区山水文学旅游价值，必须提高导游员的文学素养，让导游讲解、宣传江南地区山水文学，彰显江南地区山水文学旅游资源的魅力。导游员在讲解、宣传江南地区山水文学时，要做到言之有情、有神、有力。言之有情是指导游员在带团过程中要对山水、对游客有感情；言之有神是指导游员的讲解应具科学性、知识性、趣味性和文学性等，其讲解内容要经过综合性的提炼并形成为一种艺术，让游客得到一种艺术的享受；言之有力是指导游员使用的语言应该是简洁明快、比喻适当、铿锵有力、耐人寻味，以增强江南地区山水文学的旅游价值。
篇7
1 传统分层抽水试验技术
水文地质观察的技术有很多，在水文地质学科的发展过程中，有很多技术方法产生并得到广泛应用，也有很多技术随着时代的变迁而消失，经过长期的总结和不断的更新，分层抽水试验作为水文地质观察的重要技术手段，在日常科学考察工作中经常得到使用，因其操作简单，结果直观有效的特点，能为水资源探索工程提供理论数据支持。其操作主要有以下几个步骤：
（1）基本参数：开孔孔径Φ220mm，成井段孔径Φ150mm，终孔沉砂段孔径Φ130mm。
（2）使用工艺
分层抽水的使用工艺要以水文观察的目标要求为主要参考方向，在对基本数据有一个大体了解的情况下，选择合适的施工工艺，一般用小径取芯和大径成井的方法。
（3）根据工程要求使用不同的止水设备
在分层抽水技术中，一般采用橡胶和海带包进行止水处理，其具体分为管外止水和管内止水两部分。
（4）抽水试验前的检查
在进行实验前，一定要对管道和隔水管之间的静水位进行观察，在达到指定的压力差并且保持不变时，才能进行水文地质观察。如果压力差一直处于变化的状态，那么就是上一步骤中的止水没有做好，要进行重新的止水工作，直到静水位保持不变。
（5）抽水实验
要从水文地质观察的角度出发，对于抽水实验分别进行，一般会采用多咱测量方式，根据地质的不同，选择不同的测量步骤。一般情况下，会采用单孔不稳定流量测试实验。并且是分时分段进行，在时间上确保规范。在实验前要对实验用水泵进行分类选择，根据当地水文特征进行具体确定，并且要对实验进行提前预估，对于实验中可以发生的状况进行分析，提出解决方案，以便宜在实验中及时处理问题，更准确的进行测量。
（6）其它需要注意的地方
在进行井管的安装时，一定要保证水管在中心位置，并在一定的距离进行调整校正，安装合适的扶正器。
地井管安装完毕后，要对其进行滤料的回填，在回填时一定要做到投料缓慢，保持均匀，并不断测量回填的质量，保证实验准确。
在进行实验前，要对水井进行清洗，从而尽可能的排除杂质对实验的干扰。
在实验中一定要以自流水作为冲洗液，并且在进行浇灌时要随时观察泥浆的变化的，并及时应对。
在水井完成以后，要对其进行全面的评估，主要对孔斜率、岩芯采取率等关键数值进行测量，保证水井的各项指标都能达到要求。
在水井完工后，一定要进行全面的保护，直到实验的完成。
2 改进版分层抽水系统
2.1 分层抽水装置改进版研制
（1）成井工艺。管外止水作为分层抽水实验的重要部分，一定要做到完全密封，使不同的两层地下水能够完全分开，避免上下层串联给试验结果造成偏差。所以改进后的分层抽水系统属于第四系井，其最主要的工艺是管外止水使用永久止水，能够最大程度的对水层进行隔离。
（2）选用材料。本次改进版实验所使用的材料也有很高的要求，其在隔水性好的基础上还必须无毒、无污染性。粘土作为最常用的止水材料，必须经过提前的加工，在试验前要将其加工成为直径20CM到40CM的粘土球，并且要保证其表面的干燥性。
（3）选择合适的止水部位。相比于传统的分层抽水实验，改进以后的实验对于止水部位的选择会更有更多要求，其必须选择在良好的隔水层处，并且隔水层的厚度要在5CM到10CM之间，这就要求根据物理测量资料，对隔水层的具体情况有详细了解。
（4）永久性的止水工艺。首先要对管外止水的准确部位进行选择，以图1为例，图中的最佳止水层应该在179.5米到190米之间，这10.5米厚的粘砂层最适合做止水层。
图1 久性止水示薏图
在施工过程中，首先要用砾料对其进行填充，并且在填充过程中及时对其高度进行测量，这样可以防止洗井过程使其产生下沉现象。如图1所示，当砾料填充到185米时，就要用粘土球进行管外止水操作，在填充时也要随时对其进行测量，并且要保证其填充时的均匀性，当其达到175米高度时，就要进行砾料的填充，这就是管外止水的全过程。
2.2 改进型分层抽水装置的结构原理
在上述特定的成井工艺基础上，分层抽水装置也有着特殊的构造。首先要利用成井时的管外止水将管外的地下水分为上下两层，并且将管内的水也用止水器隔成上下两层。接下来就要运用机械开头，将管内的水堵塞，就可以对不同层面的水进行分类抽取，从而服务于以后的地质实验，具体如图2。
图2 层抽水装置示意图
2.3 分层抽水装置结构
改进型的分层抽水装置是由三个部分组成的：即双封止水器、压缩止水器和花眼钻杆。
图3 封止水器抽取上层水示意图
（1）双封止水器。这个部件是整个装置的关键部位，对于止水的效果有着决定性影响，如图3所示，这个改进装置中的短钻杆是自由活动的，其上与锥体相联，在实验过程中，当钻杆到达井底时，如果要继续向下运动，就会带动双封水器向下移动，当其与密封垫接触时，就会将下层水封堵在钻杆中，接着锥体就会与上锥盘分离，就会使得抽水装置接触到上层水，可以进行对其抽取。在上层水抽取完毕后，要将双封止水器向上拉，使锥体封堵内锥盘，就会使上层水被挡在抽水装置外，而下层水可以进入到抽水装置中，从而对下层水进行抽取。如图4。
图4 封止水器抽取上层水示意图
（2）压缩止水器。这个装置的主要目的就是对管内的水进行封堵，在使用过程中，将其中所缠绕的止水材料通过压缩作用使其膨胀，达到完全密封的效果。
（3）花眼钻杆。这个装置表面均匀分布着直径为14毫米的小孔，以每米60个的密度分布，具体如图5。
图5 花眼钻杆示意图
2.4 装置实验效果
经过实验可以发现，改进版本的抽水装置在操作上十分便捷，使用效果也十分的明显，可以在以后的水文地质勘察中广泛使用。
在使用时，还有一些需要改进的地方，比如管内止水的效果不是十分理想，会影响实验效果。另一方面在操作上，机械开关的使用还不是十分的简单，需要在以后的工作中不断改进。
3 结语
随着社会的不断发展，人们对于资源的需要会越来越大，这就在很大程度上推动了地质勘察工作的进行，而水文地质观察工作作为矿产开采的先决条件，能够为矿产的开采提供指导性的意见，在水文地质观察中，要注意使用多种先进的观察技术，尽量保证测量数据的准确性，从而为后来的地质综合考察提供参考性资料，指导能源探索工程的快速推进。
参考文献：
篇8
Keywords: hydrogeology survey; Leakage of reservoir; Karst area; Karst development characteristics
中图分类号： TU71 文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
一、工程分析
1.1水文地质勘察
1.1.1地貌地质
胡家坟水库位于云南省曲靖市麒麟区茨营乡胡家坟村，距曲靖市区33km，流域位于东经103°56′48″－103°56′58″，北纬25°25′22″－25°25′28″之间。地处珠江流域西江水系南盘江上游支流的龙潭河源头。属云贵高原丘陵典型的喀斯特地貌，具有高原山地与盆地相间的地貌特征。区内北东、北北东向断裂构造发育，北西向断裂构造次之，成为该区地貌格局的控制因素。该区地势北、西、东三面高，南部低，最高点为水库西北部，高程2058m，最低点为坝址区下游，高程约1905.4m。山岭大致呈北东、北北东向延伸，与区域主构造线基本一致。
库区灰岩广布，地质构造较复杂，发育一顺河向断裂，断层断于二叠系栖霞、茅口组（P1q+m）浅灰、灰白色泥晶骨屑灰岩内，基本呈南北向展布，长约1公里，为一逆断层，在库区转为北西—南东向，倾向246°，倾角约68°，自大坝河槽处穿过。库区岩层产状紊乱，陡倾角裂隙发育，两岸岩层破碎，溢洪道出口附近并见有角砾岩，断层沿线喀斯特极为发育，见有地下暗河、溶洞、落水洞、竖井等，无充填。在大坝左岸测得灰岩产状为223°∠39°，大坝右岸测得灰岩产状为141°∠17°。
根据1:400万《中国地震动参数区划图(GB 18306-2001)》，工程区的地震动峰值加速度为0.15g，地震动反应谱特征周期为0.45s，相应地震烈度为Ⅶ度。该区处于构造稳定区内，区域稳定性好。
1.1.2水文及气象
胡家坟水库流域处在低纬度高原，属亚热带季风气候区。夏秋季阴雨日数多，降水集中；冬春季节晴天多，日照足，温暖干燥。多年平均气温14.5℃，最高气温33.7℃，最低气温12.9℃，多年平均日照数为2008小时，多年平均无霜期240天。多年平均风速为15m/s，历年最大风速为20m/s。一般年份汛期始于5月中旬，10月下旬结束，汛期降水量占全年降水量的87%左右，多年平均降水980mm，年最大降雨量1354.7mm（1965年），年最小降水量691.8mm（1958年）。暴雨降水历时短，强度大，单点暴雨突出，易形成洪涝灾害。
1.2工程施工中存在的问题及处理
1)对右岸0+116.90～0+120.10m断层破碎带补做钻探水文地质勘察，重新对断层进行防渗设计，设计批复以后对断层进行灌浆处理，停工2个月。
2)项目在具体施工中，由于工程所处环境及地质条件发生变化，导致实际施工工程量大于合同工程量；溢洪道工程基础开挖时，遇破碎带，设计增加基础断面，增加碎石垫层，实际开挖工程量比设计大。
3)大坝灌浆先导孔施工时，部分孔终孔段压水实验未满足设计要求，增加孔深，工程量增大；断层灌浆处理较原设计缩小孔距，工作量增大。
1.3工程事故分析
从工程施工中遇到的以上主要事件中可以看出，造成这些事故发生、工程量增大、工期延误，主要是由于在进行水文地质勘察时，勘察不仔细造成的。可见在水库建设、病险水库渗漏处理中进行水文地质勘察的重要性。
二、水库渗漏水文地质勘察内容
2.1地质条件
1)地形地貌的特点，通过勘察水库周围的地形地貌，正确分析其对于水库区地下水的影响。河水位低于库水位，以及水库间的分水岭比较单薄时，容易引起库水渗漏。
2)地质构造，褶皱、断层、裂隙等发育的地带，断层破碎现象明显，是形成水库严重渗漏的通道；岩层中宽大密集裂隙地带容易形成渗漏；在岩溶地区，断层带上容易形成渗漏的通道。
3)地层岩性以及结构，水库发生渗漏和岩土体有很大的关系，如果水库是松散岩类坝基，容易形成河道堆积物，由于其渗透性比较强，造成库水的渗漏和流失；如果水库建在岩溶地区，由于碳酸盐底部的隔水层的隔水效果一般来说很差，不利于阻挡和保存库水，也会造成库水流失。
2.2水文地质条件
除了地形地貌以及地质结构以外，水文地质条件也是影响水库渗漏的重要因素。首先要确定地下水类型，含水层层次、分布以及埋藏深度等信息以及地下水的补给、径流以及排泄的条件，分析地下水水位及其变化幅度。在勘察中尤其要注意对水库附近地下水分水岭的勘察，因为如果当地下分水岭比水库正常蓄水位低的时候，容易引发渗漏。
2.3岩溶区的岩溶发育特征
如果水库位于岩溶地区，还必须重视勘察岩溶发育强度及其规律、岩溶形态及其分布规律、岩溶水的动力特征、建坝前后地下水流量动态变化等。
2.4水库渗漏的地质分析
1)渗漏通道的主要表现形式。对于岩浆岩地区的水库，一般来说，可能发生渗漏通道主要是砂砾石层以及基岩表面的透水层;对于沉积岩地区的水库其渗漏一般来说主要表现为透水层漏水，而且断层的破碎带也可以形成渗漏的通道；对于第四纪堆积物地区的水库，坝下渗漏的主要通道有河床、古河道以及砂卵砾石层等，见表1:
表1渗漏通道的主要表现形式分析
2)漏水通道的连通性。地层的结构特征对于松软岩层渗漏通道的连通性具有重要的影响。多层结构水文地质条件下，相对隔水层的条件会影响到漏水，而对于基岩透水层以及岩溶发育地带漏水通道的连通性，其主要影响因素为地质构造。
三、水库渗漏的水文地质勘察手段
3.1水文地质测绘
在进行水文地质测绘时，应该注意渗漏通道和进出口地段；山区的水库地质测绘还要包括水库附近的邻谷和分水岭；平原地区的水库地质测绘还要包括正常高水位以上的第一级阶地；在岩溶地区的水库地质测绘应该包括所有勘测到的岩溶洞穴。
3.2钻探和物探
钻探和物探是勘察和确定水文地质结构情况、含水层的具置，断裂富水带的位置等水文地质条件以及获取准确数据信息的重要手段。钻探和物探结合使用，有利于提高水文地质勘察的质量，获取准确的数据信息。勘探剖面线的布置必须综合考虑水文地质结构以及地下水的分布情况。对于多层含水层结构的区域，在可能出现渗漏情况的各岩组内布置2个以上的钻孔;在岩溶地区，钻孔的布置的深度必须穿过岩溶发育带。
3.3水文地质试验
主要包括钻孔压（注）水试验、抽水试验。抽水试验的持续时间比较长，一般来说大于1个月，准确分析水位的变化趋势，提高计算的精确度。在岩溶地区，主要应用的是示踪试验，用于勘察岩溶洞穴的连通性。此外，岩土层的渗透试验可以测定渗透系数，是估算水库的渗漏量的主要数据依据。
3.4地下水动态观测
进行地下水动态观测需要建立一个长期观测网，尤其对于可能发生渗漏的岩组内要布置2个以上的观测孔。主要观测水文地质勘察的常规项目，以及发生降雨时洞穴的涌水和流量等具体情况。
四、结语
综上所述，本文结合实际简述了水库由于建设较早、施工质量不高、使用时间比较长、维护管理不到位等原因，加之水库受自然环境影响比较大，导致现阶段很多的水库出现渗漏等现象，安全隐患比较严重。忽视水文地质勘察是造成很多水库施工质量差、渗漏现象多发的重要原因。水文地质勘察在水库建设、病险水库渗漏处理中具有重要地位，因此要加强水文地质勘察，确保水库的施工质量，防范渗漏的发生。
参考文献:
[ 1 ]会议论文. 水利工程中的工程地质环境分析. 中国水利学会勘测专业委员会2002 年学术研讨会2002.
[ 2 王大纯、张大权、史毅虹等. 水文地质学基础[M] , 北京, 地质出版社，2009.
篇9
煤炭是我国的主要能源，在我国一次性能源中占76％以上，必定要进行大量的采煤。采煤过程中破坏了煤层所处的环境，使其原来的还原环境变成了氧化环境。煤炭中一般都含有约0.3％～5％的硫，主要以黄铁矿形式存在，约占煤含硫量的2/3。
煤层开采后处于氧化环境，流铁矿与矿井水和空气接触后，经过一系列的氧化、水解等反应，生成硫酸和氢氧化铁，使水呈现酸性，即生产了酸性矿井水。PH值低于6的矿井水称酸性矿井水。酸性矿井水在我国部分煤矿特别使南方煤矿分别较为广泛。我国南方煤矿的矿井水pH值一般在2.5～5.8，有时达2.0.pH值低的原因与煤中含硫量高有密切关系。酸性矿井水的形成对地下水造成了严重的污染，同时还会腐蚀管道、水泵、钢轨等井下设备和混凝土井壁，也严重污染地表水和土壤，使河水中鱼虾绝代，土壤板结，农作物枯萎，影响人体健康。
1.酸性矿井水的危害
矿井水的pH值低于6即具有酸性，对金属设备有一定的腐蚀性；pH值低于4即具有较强的腐蚀性，对安全生产和矿区生态环境产生严重危害。具体有以下几个方面：
1.1腐蚀井下钢轨、钢丝绳等煤矿运输设备。如钢轨、钢丝绳受pH值
1.2探放pH值低的老空水，铁质控水管道和闸门在水流冲刷下腐蚀很快，使放水失去控制而带来灾害。
1.3酸性矿井水中SO42-含量很高，与水泥中某些成分相互作用生成含水硫酸盐结晶。这些盐类在生成时体积膨胀。经测定，当SO42-生成CaSO4.2H2O时，体积增大一倍；形成MgSO4.7H2O时，体积增大430％；体积增大使混凝土构筑物结构疏松、强度降低而受到毁坏。
1.4酸性矿井水还是环境污染源。酸性矿井水排入河流，pH质小于4时，会使鱼类死亡；酸性矿井水排入土壤，破坏土壤的团粒结构，使土壤板结，农作物枯黄，产量降低，影响工农关系；酸性矿井水人类无法饮用，长期接触，可使人们手脚破裂，眼睛痛痒，通过食物链进入人体，影响人体健康。
2.酸性矿井水形成的原因
煤系地层大多形成于还原环境，含黄铁矿（FeS2）的煤层形成于强还原环境。煤炭中一般都含有约0.3％～5％的硫，主要以黄铁矿形式存在，约占煤含硫量的2/3.煤层开采后处于氧化环境，流铁矿与矿井水和空气接触后，经过一系列的氧化、水解等反应，生成硫酸和氢氧化铁，使水呈现酸性，即生产了酸性矿井水。酸性矿井水形成的主要原因即发生的主要化学反应如下：
2.1黄铁矿氧化生成游离硫酸和硫酸亚铁：
2FeS2＋7O2+2H2O=2H2SO4+2FeSO4
2.2硫酸亚铁在游离氧的作用下转化为硫酸铁：
4FeSO4＋2H2SO4＋O2=2Fe2（SO4）3＋2H2O
2.3在矿井水中，硫酸亚铁的氧化作用，有时也不一定需要硫酸：
12FeS2＋3O2+6H2O4=Fe2（SO4）3＋4Fe（OH）3
2.4矿井水中硫酸铁，具有进一步溶解各种硫化矿物的作用：
Fe2（SO4）3＋MS＋H2O＋3/2O2=MSO4+2FeSO4＋H2SO4
2.5硫酸铁在弱酸性水中发生水解而产生游离硫酸：
Fe2（SO4）3+6H2O2=Fe（OH）3＋3H2SO4
2.6在矿井深部硫化氢含量高时，在还原条件下，富含硫酸亚铁的矿井水也可产生游离硫酸：
2FeSO4＋5H2S2=FeS2＋3S＋H2SO4＋4H2O
酸性矿井水的性质除与煤中含硫量有关外，还与矿井水涌水量、密闭状态、空气流通状况、煤层倾角、开采深度及面积、水的流动途径等地质条件和开采方法有关。矿井涌水量稳定，则水的酸性稳定；密闭差、空气流通良好，则水的酸性较强，Fe3+离子含量较多；反之，则酸性较弱，Fe2+离子较多；开采越深，煤的含硫量越高；开采面积越大，水的流经途径越长，则氧化、水解等反应进行得越充分，水的酸性越强，反之则弱。
3.酸性矿井水的预防与治理
3.1酸性矿井水的预防
根据酸性矿井水形成的条件和原因，可以从减源、减量、减时等三个方面进行预防或减轻其危害程度。
3.1.1减源
捡选利用造酸矿物，化害为利。煤矿床的主要造酸矿物时夹杂在煤层中的黄铁矿结核和煤本身的含硫量。煤的开采率低、残留煤柱或浮煤丢失多，黄铁矿结核废弃在井下采空区中，被积水长期浸泡，是产生酸性水的重要根源。减少工作面丢失的浮煤、积极捡选利用黄铁矿结核，能减少产生酸性水的物质。拦截地表水，减少入渗量。例如回填矸石，控制顶板，防止地面水沿塌陷裂隙浸入老空区。在井下，特别是老井或废弃封闭井巷处，对矿井水施放适量的抑菌剂，抑制或杀灭微生物的活性，或者减少矿井水中微生物的数量。通过降低微生物对硫化物的有效作用，达到控制酸性矿井水生成的目的。
3.1.2减少排水量
设立专门排水系统，集中排酸性水，并在地表拦蓄起来，使其蒸发、浓缩，而后加以处理，免除污染。
3.1.3减少排放酸性水的时间
减少矿井水在井下的停留时间，可在一定程度上降低微生物对煤中硫化物的氧化作用，从而有助于减少酸性矿井水的形成。对含黄铁矿多、硫分高、地表水渗漏条件又好的浅部煤层，或已形成强酸性水的老窖积水区，在开拓布局上要权衡利弊，统筹安排，在矿井前期不予开采或探放，留待矿井水末期处理，避免长期排放酸性水。
3.2酸性矿井水的治理
在一定地质条件下，酸性水中的硫酸可与钙质岩石或其它基性矿物发生中和反应而降低酸度。用烧碱作中和剂用量少，污泥生成也少，但水的总硬度往往很高，虽降低了水的酸度，但增加了硬度，而且成本高，现已基本不用。目前，处理方法有以石灰乳为中和剂的方法、石灰石为中和剂的方法以及石灰石――石灰法、微生物法和湿地处理法。石灰乳中和剂处理法适用于处理酸性较强、涌水量较小的矿井水；石灰石――石灰法适用于各种酸性矿井水，尤其是当酸性矿井水中的Fe2+离子较多时适用，还可以减少石灰用量；微生物法基本原理时应用氧化铁细菌进行氧化除铁，此菌能从水生环境中摄取铁，然后以氢氧化铁形式把铁沉淀子在它们的粘液分泌物中，时酸性水的低铁转化为高铁沉淀出来，然后再用石灰石中和游离硫酸，可降低投资，减少沉渣。湿地法又称浅沼泽法，此法具有成本低、易操作、效率高等优点，具体方法在这里不再详述。
4.结论
煤系地层大多形成与还原环境，煤层开采后处于氧化环境，流铁矿与矿井水和空气接触后，经过一系列的氧化、水解等反应，使水呈酸性，形成酸性矿井水。对地下水以及其它环境和设施等造成一定的环境影响和破坏，同时会对人体健康造成一定的影响。通过对酸性矿井水的形成原因进行分析，并采取一定的预防和治理措施，可减少酸性矿井水对地下水的污染、其它环境和设施等造成的破坏以及对人体健康的影响。■
【参考文献】
篇10
在冯国章教授的论文中，对水文生态作了这样的界定：“所谓水文生态，实际上就是水文生态系统，它是由水文系统和生态系统复合而成的，集水文循环与生态进化及其共同的自然环境、人工环境于一体的，具有耗散结构和远离平衡态的、开放的、动态的、非线性的复杂巨系统”［2］。具体的水文系统是指由一定的地理空间内的各种水体及其形成、运移和赋存环境（自然的、人工的或复合的）所构成的地理、地质、生物（包括人类）等环境功能系统整体，是一个开放的复杂巨系统，同时又是一个动态的非线性系统。生态系统的定义是人们比较熟知的，它是生物群落及其生存环境共同组成的动态平衡系统；具体的生态系统是在一定的地理空间和地质系统内，生物和非生物成分通过物质循环、能量传输和信息交换而相互作用，相互依存所形成的生态学功能单元。由于水是生命之源，是万事万物之本，是生态环境的基本要素，因此，生态要素中包括着水，水文系统必然影响生态系统，生态系统的变化———如退耕还林、修造梯田，也必然影响水文系统，2个系统相互影响，具有明显的关联性和协同性，应当是一个统一的水文生态功能整体，如图1所示。因此，随着自然的和人类认识的发展以及生产实践的需要，把水文系统和生态系统作为一个整体———水文生态系统而加以看待和研究是科学发展的必然，具有十分重大的理论意义和实用价值！在水文系统和生态系统都很脆弱敏感的干旱半干旱地区尤其如此。正因为这样，我们把教育部和国务院外国专家局下达的项目“干旱半干旱地区水文生态与水安全学科创新引智基地建设”，看作一项时代的需求加以对待，通过向世界引智，向全国合作加以实现［3］。从图1可以看出，水文生态系统有大有小，人们也可以把地球看成一个大的水文生态系统，一条大江大河也会构成水文生态系统，而在其内的小江小河和中、小河流域也可以构成相应的水文生态系统。因此，水文生态系统是具有层次性的。水文生态系统的组成因子可以概括为“水－土－光－热－气－植－动（物）和人类”。再具体一些可列成图2。
水文生态系统的实例举示
水文生态系统可能是天然形成的，也可能是人工的，也可能是人工参与雕琢的。水文生态系统满目皆是，这里举示几个最具代表性的水文生态系统———灌区、梯田和绿洲。
1灌区水文生态系统如图3所示，所谓灌区水文系统是人为地修筑引、输、配水渠（管）道系统，将河水或井水引至田间，浇灌农田的灌溉工程。依靠灌溉工程保证作物、林果茁壮成长所需水分，配合光、热、气、土壤资源和生物资源的组合，形成具有良好农业生产条件的新的生态系统———灌区水文生态系统。
2梯田水文生态系统梯田是在易于产生水土流失的坡地上，分段沿等高线建造的阶梯式农田。梯田是治理坡耕地，保持水土、蓄雨纳渗的重要工程措施，梯田的最大作用是蓄积降水截流纳渗，结合土壤改良和窑窖等工程措施，消除径流，从而形成能够保持水土、有利农耕的水文生态系统，图4显示了这种系统及其功能。
篇11
我国土木工程建设有着飞快的进步，房地产产业和住宅的大发展、高速公路和高速铁路网的迅猛兴起，增强了我国的综合实力。城市建设中的基坑开挖不仅越来越深，而且开挖对周围环境的影响越发敏感；全国30多座城市已建或在建地铁，大冶露天铁矿开采的边坡高度达到800多米，海底隧道、煤矿开采的深度最深达到1000多米。同时，近些年我国工程建设中事故频发，如杭州风情大道地铁基坑倒塌事故、上海莲花河畔景苑7#楼倾倒事故、青岛输油管道爆炸事件。因此，我国对工程建设场地选址及场地内地质条件要求越来越高，水文与工程地质工作是土木工程建设重要的、不可缺少的基础工作。
1998年教育部颁布《普通高等学校本科专业目录》，将原来的结构、桥梁、道路、岩土、矿井建设、城镇建设等8个专业合并为土木工程专业，成为一个宽口径的大专业土木工程，具有内涵广泛、支系众多、科目复杂的特点，涵盖领域极为广泛，对学科全貌充分认识与把握，以期培养出的学生“理论基础扎实，专业知识面广，实践能力强，综合素质高，并有较强的科技运用、推广、转换能力”。[1] [2]土木工程概论课程涵盖工业与民用建筑、交通土建、地下工程、岩土工程、市政工程、水利水电工程及国防工程等广泛领域。[3] [4] [5]通过对土木工程概论课程的学习，对刚进入大学的水文与工程地质专业学生以后从事土木工程相关的勘察、设计、施工、监理、管理等领域从事技术或管理工作有个较为全面的认识。
一、水文与地质专业对土木工程的重要性
资源开发和基础建设在国民经济中有着十分重要的意义。道路桥梁建设、煤矿资源调查等项目开展初期和建设过程中都必须对工程地质自然灾害、水文与工程地质条件、不良地质现象及工程对周围环境的影响进行评价和调查。资源开发利用、基础设施建设造成的水文与工程地质条件的恶化，对人类的生产和生活造成极大的影响，如采矿导致的地面沉降、人工开挖对边坡稳定性的影响、尾矿库对地下水的污染、水库蓄水诱发区域性地震，特别是近年来由于经济发展导致的全国大范围的雾霾天气。故此在各类地质环境评价、资源开发利用以及地基基础工程建设等过程中，不仅需要从业人员懂得水文与工程地质专业知识，而且会科学管理各种工程。但从现实情况来看，高级应用型技术人才普遍不足。
水文与工程地质的毕业生，既有厚实的专业理论基础、宽广的专业知识，又有较强的实践技能，可在大型工矿企业、城市、城镇从事给排水、地下水及区域环境评价等方面从事水文地质调查工作，也可在有关部门从事飞机场、港口、海岸带海洋环境、铁路、公路、隧道、水库等土木工程方面的工程地质勘查工作。
二、土木工程概论课程的特点
（一）涵盖内容全面
本课程包括材料力学和结构概念、建筑工程类型及施工工艺、飞机场工程的选址及建设、地下工程类型及施工工艺、桥梁工程的类型及施工工艺、道路工程的选线及种类、铁路工程、海口工程、给排水工程、海洋工程、土木工程中的灾害等内容，其中不仅涉及材料力学、结构力学、土力学、钢筋混凝土结构等力学内容，还涉及规划、施工及监理方面的内容，因此学好这门课程，对于刚跨进高等学校大门的水文与工程地质专业的学生而言，理解本专业的培养目标意义重大。
（二）发展变化快
土木工程虽然是一门古老的学科，但其领域随相关学科的发展、经济建设和社会进步的需要而不断深化、不断拓展。
（三）应用性广
随着城市化的发展，我国对能源需求越来越大，高层及超高层建筑越来越多，建筑基础形式多以桩基础等深基础为主，这不仅要求水文与工程地质专业毕业生掌握扎实的专业基础知识，同时又为毕业生就业提供了更多的机会。
三、土木工程概论课程存在的不足
（一）教材内容的滞后
土木工程建设种类、规模发展日新月异，由于时效性，教材不可能及时反映土木工程的变化，已淘汰的施工工艺技术甚至还有可能在现有的教材中出现。
（二）课堂教学方式不丰富
土木工程概论课程涉及的工程种类多、工程性很强。现代多媒体的运用相较于传统的黑板教学而言，能够大大提高教学效率，在很短的时间内扩大了学生的知识面。涉及高层建筑、桥梁、隧道等工程的施工工艺的流程、各种施工机械的操作过程，学生如不到工地现场则不能很好地掌握关键施工技术，这就导致教学效果不理想，学生对知识的掌握不牢靠。
（三）教学素材收集难
由于土木工程涉及交通、土建、港口、海洋等方面，其覆盖面相当广泛，要收集各种工程的典型性素材有相当的难度。
四、土木工程概论课程教学改革
（一）精选教学内容
土木工程概论课程的教学目标是开拓学生土木工程的视野、培养学生土木工程的意识、激发学生持久的学习动力。因此在讲课时可选择生动宏伟的建设场景和案例，如上海中心基坑施工、广州东塔基坑施工、三峡大坝工程、港珠澳大桥建设及世界各地的海底隧道工程等，以此来让学生建立土木工程的整体和发展思维，从而提高他们学习后续课程的兴趣和质量。同时，在教学中将学生带到实际工程现场，进行现场教学，让学生提前接触生产实际，掌握一些现场施工的知识，为他们走向工作岗位奠定坚实基础。
（二）采用形式多样的教学方法
为激发学生学习兴趣、提高课堂效率，各种如桥梁类型、隧道类型、飞机场形式等可以用静态多媒体直观、形象地展现出来，以此提高学生对工程的直观认识，加深学生的理论知识，以较少的教学时间收到很好的教学效果。土木工程概论内容丰富多彩，为避免课程内容变得枯燥无味，教师在课堂教学中不应仅仅以静态图片的形式向学生讲解土木工程的有关概念、理论，这样易让学生产生厌学情绪。课间播放一些隧道施工、深基坑维护施工的教学短片，如人工挖孔桩、港珠澳大桥施工录像、广州东塔的施工动画、管桩打入施工过程、双排桩施工过程、锚杆支护施工过程、越江隧道施工动画、边坡加固施工过程。通过教学录像的播放，让学生掌握各种土木工程的施工方法。
（三）穿插专题讲座
为了让学生了解土木工程的最新发展状况，针对新近的一些深大基坑工程、桥梁工程及土木工程方面的试验平台做专题讲座，如上海莲花河畔景苑7#楼倾倒事故分析、上海中心深基坑支护工程、港珠澳大桥施工、国内外离心机试验、动态空心圆柱剪切试验等。随着城镇化的进展，近年来淮南新建了一批深基坑工程、桥梁工程、隧道工程。在教学过程中，邀请现场技术人员到课堂上来给学生做讲座，如进行过“搅拌桩维护施工”、“地下连续墙施工”、“拉森板桩维护施工”、“地下空间施工”、“打入桩施工”等专题讲座。专题讲座不仅充实了教学内容、开拓了学生的知识面，而且能引导学生从事土木工程的就业方向。
（四）知名人物及实验平台介绍
为增加水文与工程地质专业学生对国内外高校土木工程专业的认识及针对部分学生今后考研的情况，教师在讲解到各种土木工程时，可穿插些相关的历史人物、当代知名学者及国内的一些重点实验室的介绍。如讲到桥梁工程时，可讲一讲茅以升事迹、卢沟桥事件、国内外知名高校桥梁工程专业的知名学者及同济大学的桥梁结构抗风技术交通行业重点实验室；讲到地下工程时，可介绍同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室的离心机试验机、动态空心圆柱剪切仪；讲到铁路工程时，可介绍一下中国首位铁路工程师詹天佑、同济大学的道路与交通工程教育部重点实验室；讲建筑工程时，可说一说建筑大师贝聿铭的杰出成就等；讲到土木工程灾害时，可介绍同济大学的土木工程防灾国家重点实验室。
（五）新近知名土木工程建筑介绍
国内外的知名建筑发展日新月异，现有的教材很难跟上其发展变化。因此，在讲授土木工程概论时，应介绍国内外最新的土木工程建设进展，以增加本课程的时效性，从而激发学生的学习热情。讲土木工程材料时，可穿插装修材料的最新发展状况；讲高层建筑时，可介绍国内正在建设的摩天大厦，如上海中心大厦；讲桥梁工程时，可穿插东海大桥、杭州湾大桥的建设情况；讲高铁建设工程时，可结合京福高铁来讲；讲水利工程时，可以介绍一下我国西南地区正在建设的水电站，如向家坝水电站、白鹤滩水电站以及金沙江、雅砻江、大渡河等“三江”水电基地。通过讲解一些知名重大工程建设的情况，可以拉近水文与工程地质专业学生与土木工程之间的距离，以此激发学生学习本门课程的兴趣。
（六）授课教师的优选与培养
土木工程概论涉及现有的各种工程，要求授课教师不仅要具有宽广的知识面，而且要有丰富的实践经验，为此要选具有丰富科研经历的教师授课本门课程。近年来，由于高等学校招生规模的扩大和高校教师数量的不足，尤其是有一批青年教师缺乏实践经验，致使土木工程概论的教学存在一些问题。因此，不仅要求有经验的教师对年轻教师进行传、帮、带，鼓励年轻教师参与相关研究课题中，而且为了掌握土木工程的最新进展，年轻教师要经常参加国内外的相关学术会议，在寒暑假期间，尽量去工地实习、锻炼，掌握现场施工的细节，不断更新土木工程概论的教学内容。
五、结论
土木工程概论课程教学改革可起到几点作用：1.提高学生学习土木工程概论课程的兴趣、效率，激发了水文与工程地质专业学生将来从事土木工程建设的热情。2.使学生更深刻地认识到土木工程概论课程的重要性，加深理解水文工程地质对各类工程的影响，以及各类工程与水文工程地质间的相互作用与关系。3.提高了学生在土木工程建设中，保护水文与工程地质环境的自觉性，能够让学生认识并分析不良水文与工程地质条件，并能针对具体问题提出处理措施。
[ 注 释 ]
[1] 傅光耀.关于土木工程专业建筑工程方向教学改革的探讨[J].高等建筑教育，2001（1）：25-26.
[2] 王清标，初明祥，胡永强.大土木背景下《土木工程概论》教学模式创新研究[J].当代教育理论与实践，2012（4）：75-77.
篇12
1 引 言
地下水系统具备了微生物生长发育所需的营养､水分､酸碱度､渗透压和温度等条件，为微生物提供了良好的生存场所。微生物(主要指各种细菌菌群，如异养菌､自养菌､好氧菌､厌氧菌等)成为地下水生态系统中主要生命组分，是地下水演化过程的重要影响因子，在地下水系统的能量转换､物质循环､营养输送､信息贮存以及元素形态的转化､聚集和迁移中微生物都起着极其重要的媒介作用。地下水化学性质的演变中微生物的控制和改造是其主要因素之一。
地下水系统是一个复杂综合体，包括了地下水流经的介质，地下水中各种物理化学成分和地表的天然通道等。加之人类对地下水的开发利用活动已经并将继续改变地下水环境，如地下水的污染､过量的开采以及其它流体矿产的开发等都对地下水系统的天然环境产生影响。环境因素的变化相应地也影响了地下水中生物的生存条件，导致微生物的形态､生理､遗传特性的改变，促使各类微生物不断演替。地下水系统中各种环境因素又是制约微生物生长､繁殖的重要因素。
地下水微生物学是地下水科学与微生物学紧密结合而形成的一门新兴学科，它将地下水视为一个有生命的系统加以研究，主要研究与认知微生物生命过程与地下水化学密切相关的科学问题，是研究微生物活动与地下水环境相互关系的科学，也就是探索微生物直接参与地下水化学形成演化过程的微生物地球化学作用，是地下水科学研究的前沿领域。
2 微生物作用改变地下水化学组成
早在1900年人们就发现未受污染时含有高浓度硫酸盐的地下水，受石油污染后却常常缺少溶解性硫酸盐。1917年Rogers首次提出这是硫酸盐还原菌新陈代谢的作用所致。这个假设在从受石油污染的水中分离出硫酸盐还原菌时得到证实。在以后的几十年里，很多学者对地下水化学组成的微生物影响作用进行研究后认为，微生物对地下水化学组成具有重要影响作用(Chapelle 2000)。如，钟佐燊(2001)研究认为，在石油烃污染的地下含水层中，如果发生了生物降解反应，则其水文地球化学标志是：水中溶解氧很微，NO-3和SO2- 4明显降低，Fe2+ 和HCO-3升高，出现HS-或H2S 和CH4。
地下水系统中电子供体与电子受体间的丰度关系是影响微生物代谢速度的主要因素。在未污染的含水层中，电子供体的可用性限制了微生物的新陈代谢，溶解性无机碳沿着含水层流动路径慢慢聚积，可用的电子受体依照溶解氧>硝酸盐>三价铁>硫酸盐>二氧化碳(甲烷生成)的次序不断被消耗。在人类活动污染的含水层中，常存在过剩的可用有机碳，电子受体的可用性限制微生物的新陈代谢。
美国南卡罗莱纳州Black Creek含水层是区域地下水化学类型变化受电子供体限制的很好例子。McMahon等(McMahon 1991a1991b，Chapelle 1990)对该系统进行详细研究后，描述了微生物作用对含水层地下水化学组成的影响。该水文地质单元，水流从补给区向下游150 km到排泄区，溶解性无机碳浓度从不到1 mM/L 增加到超过12 mM/L。由微生物代谢作用产生的溶解性无机碳促进了含水层中碳酸盐的溶解，根据公式：CaCO3 (碳酸盐)+CO2 (微生物)Ca2+ +2HCO-3计算得出，大约一半的溶解性无机碳来自微生物代谢作用(约6 mM)，有研究表明该地区地下水补给大约需要用15万a，由此推出，微生物代谢作用产生溶解性无机碳的速率约为10-4 mM/La。因此，尽管沿地下水流溶解性无机碳浓度增加很大，但微生物代谢速度很低(Chapelle 1990)。其主要原因是，含水层中可代谢的有机碳含量低。McMahon(1992)研究认为，Black Creek含水层中有机碳含量只占沉积物干重的0.1±1.0%。由于低速率的微生物代谢作用，系统中可用电子受体的量(O2､Fe3+､硫酸盐和CO2)相对有机碳来说是丰富的。
当地下水系统中可用有机碳的含量很高时，可用电子受体缺乏会限制微生物代谢作用。电子受体受限的含水层包括泥炭含水层(普遍在北半球)，石油储存地，和由人类活动引起化学污染的含水层。1979年美国明尼苏达州管道爆裂泄漏大约10万加仑的原油到一个冰水沉积含水层。泄漏时，由于与大气快速交换，以及含水层天然有机碳含量低，地下水呈饱和溶解氧状态(约10 mg/L)。随着可代谢碳的突然流入，油积聚在水面，氧被迅速消耗，并形成三价铁还原条件。泄漏后5年，在油透镜体附近含水层中氢氧化铁被耗尽，甲烷生成成为一个重要作用。这个受原油泄漏污染的浅层含水层是电子受体受限含水层最好例证之一(Baedecker 1993)。
由于原油泄漏电子供体过剩，在最接近污染源的Bemidji含水层，其水化学特征主要为甲烷生成环境，其次为硫酸盐还原，铁还原，和低溶解氧环境。该含水层与Black Creek 含水层的情况完全相反，Black Creek 含水层甲烷生成的地方远离补给区。而Bemidji含水层的硫酸盐相对较少，硫酸盐还原不是主要的作用。这种氧化还原作用的次序是电子受体受限的地下水系统的特征，常见于受石油烃污染的地下水系统。
3 微生物作用改变含水层水力性质
微生物作用除影响地下水化学组分以外，也影响地下水系统的物理性质。地质学家很早就知道在非孔隙岩中，次生孔隙能提高含水层的水力性质 ，还可以积聚石油。人们通过大量的同位素和质量平衡研究得出，有机物的去碳酸基和其它无机作用不能解释许多系统中的次生孔隙现象(Lundergard 1986)。由于大多数含水层系统中存在大量具有活性的不同微生物种群，微生物代谢作用引起人们的关注，大量研究表明微生物作用能引起硅酸盐和碳酸盐岩中次生孔隙产生(Bennett 1987，Chapelle 1988)。地下水中硫酸盐在有脱硫细菌参与和有机质存在的条件下发生还原反应而产生H2S(Na2SO4+2H2O+2C2NaHCO3+H2S)，这个反应有溶解硫酸盐的作用，反应产生的H2S 溶于水中也具有溶解碳酸盐等矿物的能力(李义军 2002)。
微生物作用除显著改变了Black Creek 含水层水化学组分外，也改变了这个含水层的水力性质。沿水流路径的岩心资料显示了一个显著的岩性变化。在补给区，不存在次生晶粒间的方解石胶结物。在补给区和排泄区的中间区域，南卡罗莱纳州莱克市常见方解石胶结物。在排泄区附近，南卡罗莱纳州莱克市Myrtle 海滩，50%的厚层含水层被晶粒间的方解石胶结。McMahon等研究了微生物作用引起Black Creek含水层孔隙的填充现象。该研究表明，Black Creek含水层的砂中含有机碳少，而相邻的狭窄的层中含有丰富的有机碳。隔水层有机碳的发酵使有机酸在隔水层孔隙水中积聚。有机酸扩散到Black Creek含水层，进而氧化为二氧化碳，引起大量的碳从隔水层迁移到含水层。二氧化碳同含水层物质反应产生碳酸盐和重碳酸盐。这个作用导致部分含水层次生孔隙产生。然而，当碳酸盐和重碳酸盐在溶液中积聚､运移，地下水的方解石变得过饱和时，就会在含水层的其它部位沉淀下来。由于丰富的晶粒间的方解石胶结物填充了含水层系统的主要孔隙，Black Creek含水层孔隙性减少，透水性降低，以至不能满足当地用水需求。
有实验表明，二氧化碳和有机酸的产物能增加矿物的溶解，引起次生孔隙性和渗透性的发展。而碳酸盐､铁和硫酸盐微生物产物能引起方解石或黄铁矿的沉淀，降低地下水系统的原生孔隙性和渗透性。也就是说，微生物既能破坏(Lundergard 1986)也能提高(Hiebert 199 McMahon 1995)含水层沉积物孔隙性。
4 污染修复中的微生物作用
现代社会产生了大量的化学产品，许多有毒有害的物质被人类有意或无意地投放到地下水系统中，地下水受到严重污染，地下水质量日益恶化。近年来，生物降解技术以其可在污染现场进行修复､可在难以处理的地方进行修复､在生物修复时不影响场地内正常生产､对污染地的干扰或破坏小､处理后的产物无二次污染､降解过程快､费用低等诸多优点受到世界各国环境科学界的广泛关注，激发了人们对污染修复中微生物作用的研究兴趣。
对污染地下水进行原位生物修复时，好氧微生物通过将有机化合物氧化成二氧化碳而获取能量，其中氧为电子受体，当地下存在氧时，好氧微生物可将有机污染物氧化成二氧化碳，从而使污染地下水净化。厌氧微生物也能将有机化合物氧化成二氧化碳，但其作用过程中的电子受体不是氧，而是以硝酸盐､硫酸盐或Fe3+等氧化物作为电子受体。由于许多受污染的地下水环境中缺乏氧，好氧微生物在代谢过程中很快将氧耗尽，此时，好氧微生物将无法对污染物进一步降解。厌氧微生物不同的代谢能力，在污染地下水修复方面显示了巨大的潜力。最新研究表明，厌氧微生物可有效降解地下水中烃类､氯化溶剂､硝酸盐以及铀､铬､锝､钴､硒有毒金属和准金属等污染物。
在1973年，人们首次发现了浅层地下水中的土著微生物对石油的降解能力，不久，生物降解被用于提高汽油污染的含水层的净化。自那以后，人们开始使用生物降解地下水系统中各种常见化学污染物，包括氯代化溶剂。
地下水中石油烃的污染主要来自汽油及其它石油产品的地下储罐的渗漏。其主要污染组分为苯､甲苯､乙苯和二甲苯。生物降解石油烃的实质是在微生物参于下的氧化还原反应。该反应中电子供体烃给出电子，好氧菌仅利用氧作为电子受体，而厌氧菌则可利用NO-3､Fe3+､SO2-4和CO2 作为电子受体。美国密执按州使用原位生物修复技术，成功修复了由于地下储油罐漏油受到严重污染的包气带及含水层。其方法是：在污染区，首先注入未污染地下水42 d，第43 d开始注入含NO-3的地下水，到第112 d基本清除了污染物。结果表明： 地下水中，苯从0.76 mg/L降至小于0.001 mg/L ，甲苯从4.5 mg/L 降至小于0.001 mg/L；包气带土壤中，苯从0.84 mg/kg降至0.017 mg/kg ，甲苯从33 mg/kg 降至0.103 6 mg/kg(钟佐燊 2001)。
多环芳烃具有毒性，对人类健康造成的危害大，尤其是高分子多环芳烃的致突变与致癌特性。多环芳烃生物降解研究日益受到了人们的重视。近年来人们对微生物降解多环芳烃的作用､机理进行了广泛的研究，研究结果表明，对可降解多环芳烃的微生物有红球菌属( Rhodococ2cus) ､假单胞菌属( Pseudomonas ) ､分枝杆菌( My2cobacterium) ､芽孢杆菌属( Bacill us ) ､黄杆菌属( Flavobacterium) ､气单胞菌属( Aeromonas ) ､拜叶林克氏菌属( Beijernckia ) ､棒状杆菌属( Corynebacterium) ､蓝细菌( Cyanobacteria) ､微球菌属( Micrococcus ) ､诺卡氏菌属( Nocardia) 和弧菌属( V Ibrio)等(温洪宇 2005)。利用微生物去除地下水中的多环芳烃不会造成二次污染，费用低，易操作，是去除多环芳烃的最佳方法。
饮用水中过量的硝酸盐能够引起婴幼狼高铁血红蛋白血症，我国许多地区浅层地下水已普遍受到硝酸盐不同程度的污染。张胜(2005)对地下水硝酸盐污染的微生物修复技术进行了研究。通过两年多的室内和野外原位的大量试验研究，优选出反硝化菌液和增强地下水中微生物反硝化作用的营养碳源乙醇､乙酸钠，利用乙酸钠作为营养碳源在野外试验井进行原位微生物脱氮试验，对地下水中NO-3的去除率可达98%。研究结果得出，利用优选反硝化菌液和乙酸钠营养碳源对地下水硝酸盐污染修复效果好，在大面积土体和地下水污染原位修复技术实施是可行的､有效的，它不仅可以在原位有效地修复土壤､包气带的硝态氮污染，而且还可以增加土壤的肥力及氮肥的利用率，无负面作用，对修复污染､保护地下水资源和农作物增产都具有重要意义。
5 影响微生物作用的地下水环境因素
微生物作用对地下水系统的影响程度主要受微生物代谢速度，水文地质条件，含水层的岩性等多种因素的控制。
张宗祜，任福弘等(2006)为研究氮素的生物化学循环问题，通过对河北正定野外试验场贯穿包气带的18.5 m的钻孔剖面土样的水理性质､地球化学成分､有机质含量的测试和微生物的培养鉴定，发现包气带土体的各类细菌在整个包气带均有分布，但随着岩性､物理化学条件的变化，而显现出不同的细菌含量，特别是在几个层次上出现细菌含量高的活化层。它的出现充分说明了细菌在包气带中分布，不是受深度变化所控制，而是受其环境条件所制约，如含水量､营养元素､土体岩性等。这一研究成果为今后深入研究地下水系统中微生物的作用奠定了良好的基础。
McMahon(2001)研究了含水层和弱透水层交界面上的几个重要生物地球化学反应，包括氧还原､反硝化作用和Fe3+､SO 2-4和 CO2还原(甲烷生成)。研究表明，一些地方，生物地球化学反应发生在交界面的弱透水层面，电子受体从含水层运移到电子供体丰富的弱透水层里。另一些地方，生物地球化学反应发生在交界面的含水层一方，电子供体(有时是电子受体)从弱透水层运移到电子受体或微生物丰富的含水层里。影响含水层/弱透水交界面发生生物地球化学反应范围的因素有，交界面两边电子受体和电子供体的丰度和可溶性，电子受体和电子供体反应和越过界面的速度。
6 展 望
地下水沉积物无菌取样方法的发展完善和微生物综合评价方法的建立，使微生物代谢作用对地下水地球化学的影响被广泛认识。随着当今社会科学技术的不断进步，地下水微生物地球化学的研究技术也日益得到提高和改进。首先，人们可以利用电子显微镜､能普､电子探针､离子探针､质子探针来观察和分析细胞内部的结构､成分。第二，微生物生态学研究的新技术被用于地下水微生物研究中。如，人们在研究污染或未污染含水层生物群落组成研究中开始使用磷脂脂肪酸分析方法(PLFA)，该方法是基于生物化学手段的一种微生物生态学研究新技术，它具有对细胞生理活性没有特殊的要求，对样品保存时间要求不高､不需要进行微生物培养等优点。它能提供微生物群落生物量及其时､空变化､群落结构和功能等多种微生物信息，是一种快捷､可靠的分析方法。.再如，人们通过基因工程，在DNA的分子水平上动手术，使某种细胞结构的基因转到另一种细胞中去，而使之具有新的遗传性状。
随着我国环境科学界对地下水微生物作用研究的日益关注，我国地下水微生物地球化学､微生物工程学､微生物环境工程学将会作为重点发展学科被大力扶持，地下水微生物的基础研究应得到优先发展，尤其是在地下水环境中微生物的种类､形态､分布特征､营养和生长的一般规律，微生物的代谢､演替和调控，微生物的基因及其所携带的遗传信息表达等研究方面，从基础研究中寻找提高地质微生物地球化学作用的研究途径和方法。地下水微生物研究将进一步与地质学､微生物学､环境生态学､环境微生态学､环境地质学､水文地质学､生物化学等基础科学的研究交叉与合作，对基础科学的发展提供动力和应用的验证方法。
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篇13
摘要：工程地质是水利类本科生的一门重要专业基础课，课程教学内容和环节丰富，难点较多，实践性强。如何在课堂教学和野外实践教学中有效提高教学质量是一个值得探讨的问题。文章详细分析了水利工程课程中的难点及教学中存在的问题，从课堂教学、实践教学、英文教学及课程考核等方面全面介绍了课程教学经验及改革探索。提出课堂教学应注重理论紧密联系工程实际，实践教学应注重培养学生动手技能和发现、分析、解决工程地质问题的能力，开展英文教学是培养国际人才的必然趋势，考核机制应全面反映学生的综合能力等观点。
关键词：工程地质； 水利专业； 教学研究； 理论教学； 实践教学
中图分类号：tv135；g642421文献标志码：a文章编号：10052909（2013）05011007工程地质是研究工程建设活动与自然地质环境相互作用和相互影响的一门地质科学，是以地学学科的理论为基础，应用数学与力学理论和工程技术及方法解决与工程规划、设计、施工和运营有关的地质问题[1]。工程地质课程是水利类本科专业的一门重要专业基础课程。水利水电工程建设是人类在认识自然的基础上改造自然并为经济建设服务的活动，进行水利水电工程建设首先必须了解自然环境和工程条件，而环境地质条件是与水利水电工程关系最密切、最重要的自然条件。
当前，中国工科高等教育人才培养主要目标是：培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才[2]。工程地质课程作为水利类专业中一门实践性强的课程在凸显人才培养目标方面，更加突出工程地质理论和实践教学的必要性与重要意义[3-4]。
工程地质课程的教学分为课堂理论教学部分与野外地质实习部分。课堂理论部分主要讲授矿物岩石、地质构造、地质作用、地下水、岩体工程特性，边坡、坝基、洞室围压稳定性评价，工程地质勘察等知识。野外地质实习部分主要进行岩石及地质构造认识，风化、卸荷及河流地质作用研究，地下水及其作用研究，水利枢纽工程地质条件与问题分析评价等。
由于工程地质课程涉及的相关课程较多（矿物学、岩石学、构造地质学、地史学、地貌学、水文地质学、材料力学、岩石力学、土力学等），且这些课程多为地质专业课程。同时，工程地质课程实践性很强，但学生又缺乏实践经验和实践机会。因此，在有限的理论教学和实践教学时间内，如何合理安排教学环节，使学生扎实掌握工程地质相关概念及基本原理，并使学生初步具备分析工程地质条件及解决工程地质问题的能力，是一个很值得探讨的问题。根据笔者多年从事工程地质教学的经验，针对水利类本科专业工程地质教学，首先介绍学校工程地质课程的设置，然后分析课程教学的重点及难点，再从课堂教学、实践教学、英文教学、考核方式4个部分探讨理论与实践教学的改革思路，以期在提高教学效果、培养学生分析工程地质条件和解决工程地质问题能力方面有所收获。
一、水利类工程地质课程介绍
（一）水利工程地质课程设置
武汉大学水利水电学院最早可追溯至1928年创建的国立武汉大学工学院土木系水利组，学院现已成为国内水利水电高级人才培养的摇篮和科学研究的重要基地。一直以来，工程地质课程为水利各专业（农田水利、水电工程、河流泥沙、水文水资源）的重要专业基础课程。工程地质课一般在第五学期或第六学期开设，包括48 学时课堂教学和1 周的野外实习。课堂教材主要使用天津大学主编的《水利工程地质》（第四版）[1]，实验及野外实习采用武汉大学编写出版的实习教材[5]。
（二）水利工程地质课程内容
水利工程地质主要是研究水利水电工程建设中的工程地质问题。主要内容包括岩石及其工程性质，地质构造及区域稳定性，地表水流的地质作用及河谷地貌，地下水、岩溶及库坝区渗漏地质条件分析，岩体工程特性，坝基、边坡及洞室围岩稳定性分析，水利水电工程地质勘察等。
高等建筑教育2013年第22卷第5期
荣冠，等水利类专业工程地质课程教学研究与改革探索
课程的教学分为课堂教学与实践教
两部分。课堂教学主要讲授地质学基础知识和水利三大类岩体（边坡、坝基及洞室围岩）稳定性分析基本理论。通过课堂教学力求使学生掌握工程地质学基本概念、工程地质分析基本原理和岩体稳定性评价基本方法。实践教学通过野外现场典型岩体、地质构造、地质作用等的直接观察和分析来增强感性认识、理解并深化工程地质理论知识，使学生初步具备分析工程地质条件和解决工程地质问题的能力。水利类工程地质课程教学基本内容可总结为地质学基础知识和岩体稳定性分析两方面，核心主线则是工程地质条件及工程地质问题的分析研究。课程室内外教学均是围绕该主线开展的。
二、水利工程地质课程中的难点及问题
（一）工程地质相关概念不易理解和掌握
对于水利专业的学生来说，工程地质课是他们第一次接触地质学知识。多数学生，尤其是来自平原地区的学生，缺少对地质现象的感性认识，这使他们更不易理解相关地质现象和地质作用。水利工程地质课程的开始部分主要讲述地质学基本概念，包括矿物和岩石的成因、成分及分类，内外力地质作用概念，产状、节理、断层、褶皱等地质构造，地层地史，地质图分析，区域稳定等。这些内容涉及矿物学、岩石学、地层古生物学、构造地质学等知识。这些概念和相关课程知识对于初学者来说完全是陌生的。例如：在分析沉积岩的石英砂岩与变质岩的石英岩区别时，一般学生很难从沉积作用和变质作用的成因角度深刻理解其矿物结晶程度、颗粒大小、矿物纯度、孔隙率等方面的差异。在现场分析褶皱构造时，不少学生容易把现代地形与褶皱形态混为一谈。实际上起伏的山脊为背斜，剥蚀的山谷为向斜往往是不对的，反过来，背斜核部易形成河谷低地，向斜核部则可能形成山脊。准确定位褶皱应根据现场垂直岩层走向观察结果，若有岩层按新老次序有规律地对称出现时，则可肯定有褶皱。然后根据岩层新老组合关系的分析确定褶皱的基本类型（背斜或向斜），进一步依据两翼岩层产状、轴面产状以及地层层序判断褶皱的剖面类型和平面类型。但现场地层及其年代的划分，对于水利专业初学者而言是难以掌握的，况且岩层的产状及地层的划分往往又具有隐蔽性，因此，地质学基础概念往往是水利工程地质课程开始阶段学习的难点。（二）工程地质条件难以全面和深刻理解
工程地质条件指的是与工程建设有关的地质因素的综合，是自然历史发展演变的产物。对大型水利工程而言主要包括地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件、物理地质现象（滑坡、崩塌、泥石流、风化、卸荷、侵蚀、岩溶、地震等）及天然建筑材料等6个方面。工程地质条件直接影响工程建筑物的安全、经济和运营管理。兴建大型水利水电工程，首先都要查明枢纽及库区的工程地质条件。不同地区的地质环境差异及水工建筑物类型的不同，对水利工程的影响也不同。教学中发现，学生对工程地质条件的复杂性认识不足，难以全面理解工程地质条件的内涵，这样自然导致对工程地质问题的把握不准。例如：西南水电工程主要集中在川、藏、滇、青等省区河流的深切河谷地区。该区域的自然地质环境十分复杂，相应地在此建高坝大库的工程地质条件也十分复杂。深切河谷往往首选高拱坝方案，此时地形地貌就是关键的地质条件，将直接影响工程高边坡的稳定与安全，同时影响并制约水工建筑物的布置、施工安排等。在西南深切河谷且为深覆盖层坝区，从坝基防渗及挡水建筑物安全的角度考虑多采用当地材料坝型，坝体防渗多为混凝土面板而非粘土心墙方案，这主要就是从天然建筑材料经济合理的角度考虑。
（三）对工程地质问题缺乏认识和实践经验
工程地质问题指的是工程地质条件与工程建筑物之间存在的矛盾或问题。对大型水利工程而言主要包括坝基和坝肩抗滑稳定问题，坝基渗漏和渗透稳定问题，边坡稳定性问题，地下洞室围岩稳定性问题，水库渗漏、水库淤积、库周浸没、库岸再造，水库诱发地震等问题。工程地质学简单说就是分析工程地质条件，解决工程地质问题。因此，工程地质问题是课程的最终落脚点。不同水工建筑物由于对场地条件要求存在差别，其相应的工程地质问题也存在差异。实际工程中，全面揭示工程地质问题是有难度的，尤其是深层隐伏的地质问题，更是从浅表很难观察确认。目前对水利专业，工程地质课程一般在水工建筑物等专业课之前开设，许多学生对水工建筑物知之甚少，对水工建筑及枢
纽区可能会出现哪些地质问题更是难知一二。
例如：对水利工程三大坝型工程地质问题的分析。土石坝主要由粘土、碎石、块石等散体堆积而成，坝体允许产生较大的变形，它对坝基工程地质的要求较低，可以在软基和工程地质条件复杂的坝基上兴建。由于坝基河床地质条件多变，易出现过大沉降引起坝体裂缝、坝基渗漏和渗透变形问题，以及粉细沙层震动液化等问题。重力坝主要依靠坝身自重与地基间摩阻力来保持稳定。重力坝对坝基要求高，一般要求修在弱风化下部的岩基上。该类坝型最主要的问题就是过大变形或不均匀变形导致坝体裂开，软弱结构面组合形成深层滑移块体。拱坝主要通过拱作用传递荷载到坝肩，所以拱坝对两岸岩体的要求较高，而对河床坝基岩体要求相对要低。两岸拱座岩体应新鲜完整、无大断层，狭窄对称的“v”字形河谷是首选地形条件。此时应特别关注顺河向软弱结构面切割形成的滑移块体。由于学生在这一阶段对水工建筑物不熟悉，同时缺乏对三大坝型的现场感性认识，导致他们较难在合理评价相应工程地质条件的基础上深入分析潜在的工程地质问题。
（四）工程地质分析方法不易理解和熟练运用
由于工程岩体结构特征及力学特性的复杂性和不确定性，针对岩体变形与稳定性的工程地质分析方法主要是定性与定量结合，总体上是半经验半理论性的。针对实际工程，在较大程度上是以现场经验为前提，然后通过工程地质定性分析结合定量计算综合确定。工程地质的分析方法主要有工程地质类比法、图表法、室内外实验方法、力学模型定量计算法等。各方法都有一定条件和适用范围，即存在各自的优缺点。实际应用中宜将几种方法结合，互相补充。针对不同的工程地质问题，刚学习课程的学生对怎样合理选择分析方法缺乏经验，熟练掌握困难更大。
现以岩质高边坡稳定性评价为例，简要讨论工程边坡稳定性评价的基本思路。总体上边坡稳定性的影响因素包括地形地貌、岩体结构、地质构造、风化卸荷、水的作用、地震及构造运动和人类工程活动等。首先从经验上判断其稳定性主要从坡形坡高、岩体强度、坡体结构等直观判断，此时工程地质定性方法（如赤平投影）就是较好的方法。对于边坡浅表的变形及破坏情况，则主要考虑岩体的风化和卸荷程度，及其卸荷裂隙等的组合情况。对于边坡的整体及长期稳定性，则需通过详细的地质勘探，确定潜在的破坏模式和滑移边界，采用如三维极限平衡方法、有限元应力应变方法等计算其变形和稳定性。边坡变形模式及边界、结构面和岩体力学参数的确定是关键，同时还应合理考虑地下水及地震等因素的影响。所以对岩石边坡采用工程地质方法合理评价其稳定性是一项较复杂的工作，对于初学者来说是不易全面和熟练掌握的。
（五）工程地质实习和工程实践时间不足
工程地质教学来源于实践并回归于实践，其最鲜明的特点就是实践性强。教学实习和工程实践是巩固和加深地质理论知识的有效途径，是理论联系实际培养学生掌握科学方法和独立能力的重要渠道。地质实践教学的任务主要是让学生亲自接触各种真实的地质现象及工程问题，用已学到的理论知识观察分析现象，提出解决问题的方法与措施。例如：断层是工程地质学中的基本概念，但学生要理解断层的规模与工程特性、现场鉴别方法及其对工程的影响是较困难的。通过现场露头可以较直观地了解断层的三种形态类型及其基本特征，对较大规模的断层可引导学生从地形地貌不协调、地层的重复或缺失、伴生构造及构造岩、地表地下水的异常分布等方面来认识。在此基础上分析断层的级别、特征及其对工程的影响学生就容易理解和熟悉，然而由于教学时间及经费的限制，学生在实习和实践方面的机会相对较少。在有限的实习和实践时间内，如何合理安排教学实习路线及教学内容，让学生能够较好地掌握基本概念和原理，并初步具备分析和解决问题的能力，是目前水利工程地质实践教学中的一大难题。
三、水利工程地质课程改革探索
（一）课堂教学改革 1.突出重点分解难点
由于水利工程地质课程涉及较多概念和方法，同时关联较多课程，是一门综合性很强的课程。由于教学课时有限，要将所有内容都面面俱到地深入讲解，显然是不可取的。这就要求在讲授时有的放矢，合理安排教学内容，做到突出重点、解剖难点，始终把握地质学基本概念和岩体稳定评价两个主要内容，抓住工程地质条
和工程地质问题两条主线。这样可以使学生从较多的概念和方法中理清思路，把握课程主体框架。例如：在地质构造部分，阅读和分析平面地质图是重点，同时也是难点。平面地质图的阅读要求熟悉地层年代、产状、褶皱、断裂、地史等理论知识，同时需要结合具体工程分析不利条件及可能存在的问题。为此需要结合教学图件，详细分析褶皱、断裂等存在的依据，并讨论作为坝基或洞室的地质条件可能存在的不良地质问题。这样学生才能较快掌握地质图的分析方法及工程应用。
2. 理论联系实际
工程地质学的理论性较强，各种概念及分析方法较多。这些内容均源于地质作用和工程实践，在讲授课程时如只照本宣科，学生很难对一些抽象的概念及方法感兴趣，这样教与学的效果均较差。在教学过程中注重理论联系实际将是提高教学效果、提高学生学习兴趣的最好手段。例如：在讲授岩石和地质构造内容之后，学生对三大类岩石的特性及现场鉴别、具体的断层和褶皱构造的理解和分析仍是模糊的。笔者则以珞珈山为例，该地质体即为学生大学生活的环境，引导学生探寻珞珈山的岩石类型，以及是否存在断裂和褶皱。几乎所有学生都对此感兴趣，并乐于了解校园的地质情况。由此对珞珈山地层岩性进行介绍，在此基础上分析褶皱、逆断层及平移断层分布等。学生惊叹常在身边出露的岩石就是典型的石英砂岩，而校园内的樱花大道竟是一条逆断层。通过这个实例很好地将基本地质概念与周边的实际环境联系起来。
3. 传统与现代教学结合
水利工程地质课程内容较多、实践性强，而且课时有限，因此要求将传统教学与现代教学相结合，这样可以很好地发挥各自的优势。重要的概念及分析方法以黑板演绎并详细讲解，使学生的注意力集中，有利于学生对重点难点内容的深入理解和掌握。例如：在介绍层状岩层产状时，宜采用教学图件分步讲解，使学生切实理解走向、倾向、倾角的真实含义及实际意义。在讲解赤平投影原理时，则需按投影方法介绍点、线、面等的投影过程，使学生理解空间点、线、面与赤道平面投影的关系，这样结构面的空间产状与赤平投影图间的关系也就清楚了，后续运用其分析边坡稳定性也就简单易懂。水利工程地质课程涉及许多地质作用、地质现象及工程实例。此时多媒体演示则显示其优势，多媒体课件可提供大量信息，形象生动地展现自然现象及复杂事物，其效果是口头表达难以达到的，同时也可提高学生学习兴趣，节省讲解时间。课余时间鼓励学生通过国内外各种网络资源（特别是高校工程地质课教学资源）了解和学习相关工程地质知识，也可以用即时通讯方式解答学生的不同问题，利用现代网络资源最大限度地开展教学互动，让学生扎扎实实学好工程地质课程。
（二）实践教学改革
实践教学环节是保证和检验水利工程地质课程教学效果和质量的关键。要真正熟悉和掌握水利工程地质的知识及方法，各种不同类型的实习实践教学是必不可少的。以下从室内实验、校内现场教学及水利枢纽地质实习3个环节来介绍实践教学。
1.强化室内实验教学
武汉大学水利水电学院较早建成工程地质实验室。实验室主要有各种矿物、三大类岩石、古生物化石、构造模型、典型水利枢纽岩石、各种地质图件及影像资料。同时还配有偏光显微镜、gps 、电子罗盘、gis等设备和工具软件。目前实验室可以满足水利类专业本科教学要求。室内实验教学主要安排造岩矿物、岩浆岩、沉积岩及变质岩的认识。同时还讲授地质图阅读、罗盘及gps使用等教学内容。
以三大岩石的认识为例，这对于学生来说是难点，仅通过课堂讲解学生很难掌握岩石的特征和鉴别方法。在课堂讲授造岩矿物及三大岩类后，需要进行三大岩类认识的室内实验教学：学生按5人一组进行分组，每组学生提供三大类岩石标本各一盒。教师先复习岩石的成因、矿物组成、结构构造及分类等，然后以3种典型岩石为例分析矿物及结构特征，再分析其成因和类别。在此基础上让学生仔细观察各种岩石标本，由各组学生相互讨论以寻找鉴定矿物和岩石的规律和技巧。对学生的具体问题教师现场答疑，对相似矿物的鉴别、结构的理解等共性问题由教师总结分析。通过室内实验课教学环节基本可以使学生掌握常见岩石特征和鉴别方法，对后续现场实习具有重要意义。
2. 重视校内现场教学
武汉大学地处东湖之滨，校园内有珞珈山和狮子山，存在不少良
好的地质露头、各类地质构造较丰富。为配合基本地质理论知识讲授，笔者充分利用武汉大学校园内的珞珈山地区进行现场教学。该地区发育有志留系、泥盆系、石炭系、二叠系及第四系等沉积岩，地层呈有规律的东西向条带状分布，呈现节理、断层、褶皱等地质构造。武汉大学水利水电学院从20世纪50年代开始，在珞珈山地区安排校内地质现场教学，实习路线从北向南横跨珞珈山，要求学生现场观察珞珈山地区岩石岩性、产状、风化、卸荷、隐伏岩溶、地下水露头、节理、断层、褶皱等现象。通过现场地质调查，学生可以理解地层划分及年代概念，熟悉产状的概念及测量方法，节理、断层及褶皱的鉴别和分析方法，最后独立完成简要的珞珈山地质调查报告。通过该单元的校内现场地质教学，可以进一步深化学生对基础地质概念和理论理解，培养学生独立分析和解决问题的能力。
3. 完善野外地质实习
（1） 水利枢纽地质实习目的与安排。工程地质野外教学实习是课程教学实践的最重要环节，目的在于巩固课堂所学的理论知识，使理论与实践紧密结合。通过对水利枢纽区地层、岩性、地质构造、地下水及外动力地质作用等的调查研究，使学生初步掌握野外地质工作的一般方法，了解水利枢纽工程地质条件及主要工程地质问题，熟悉地质报告编写及地质图件绘制的方法。实习教学包括路线教学、专题调研、现场讨论、内业整理等环节。通过现场调查、专题问题讨论、面试考查、实习报告编写等过程，培养学生野外地质工作能力和分析解决工程地质问题的能力。 （2） 野外实习区域及路线的选择。良好的实习区域与路线是满足工程地质野外实践教学要求的基础。实习区域应选择岩石类型及地层较丰富，河流地貌及水文地质现象发育良好，具备地质构造发育和风化、卸荷及边坡变形等外动力地质作用发育的地带。同时应具备典型的水利枢纽工程以便进行水利水电专业工程问题的分析讨论。在此基础上根据地层岩性及地质构造、河流地貌与地下水、边坡变形及稳定性分析、水利枢纽地质条件及工程问题等选择4～5条典型路线作为教学单元。路线选择注意地质现象的典型性及易识别性等特点，同时注意地质现象与工程实践的密切联系。
以武汉大学为例，从20世纪50年代开始，陆续建立了陆水实习基地、丹江口实习基地、韶山灌区实习基地等。2010年三峡工程建成后，又建立了湖北秭归三峡库区实习基地，选择茅坪至链子崖（郭家坝）、高家溪、泗溪、副坝大坝及永船等线路进行教学。三峡库区具有大量典型意义的地质露头，同时能够结合具体的水利工程建筑物（如大坝、副坝、高边坡等）进行工程地质条件与问题的分析。主要路线地层出露及地质构造较为齐全，风化、卸荷等动力地质作用和河流地质作用，以及地下水、岩溶等地质现象均有出露，能够满足水利类专业野外工程地质实习的要求。
（3） 野外实习环节及质量控制。整个实习期间每个教学单元要求有明确的教学内容。总体上要求完成：①典型剖面地层野外观察和描述，包括岩性、接触关系、产状及测量、岩浆岩和沉积岩及变质岩小构造观察、风化作用、地形图的使用等。②河流地貌及水文地质调查，包括河流侵蚀、堆积，河床、河漫滩及阶地观察，河谷边坡卸荷及变形，潜水露头，岩溶水，岩溶地貌等。③边坡变形及稳定性分析，包括典型卸荷拉裂体、崩塌体、滑坡体的现场调查，变形及破坏特征，边界条件，稳定性影响因素及评价，变形破坏成因，工程防护及治理方案等。④水利枢纽教学单元，主要侧重水利枢纽主要建筑物的组成及功能，大坝、副坝、高边坡、水工隧洞等主要工程地质问题分析。⑤资料整理及报告编写，主要是对现场观察的内容进行分析整理，按要求编写实习报告。
野外地质实习以小组为单位进行，实习过程要求分工明确、团结合作，现场特别强调纪律和安全。实习成绩评定综合考虑思想表现、组织纪律、操作技能、野外纪录、面试讨论及实习报告等。
（三） 英文教学探索
1. 工程地质英文教学意义
英语教学或中英文双语教学是目前本科教学改革的重要内容。基于高等学校培养具有国际视野和国际竞争力、面向未来的新型高素质人才的要求，高校对主要课程实行英文教学十分必要[6]。随着中国基础建设及能源等领域大规模工程的开展，在相应学科进行学术和业务交流已是基本要求。水利行业早已走出国门，承接或合作国际科研和工程项目。这就
求学生不仅有较高专业造诣，而且需要具备较好的英文文献阅读能力、语言表达和交流能力。
2. 工程地质课程英文教学实施
（1） 选定英文教材。工程地质英语教学，首先应选择合适的英文原版教材。国外出版的工程地质书籍较多，但适合国内水利专业使用的工程地质英文教材较少。这主要是国外很少有专门针对水利类的工程地质教材，多数教材是针对工程地质专业编写的。考虑到初学及课时情况，笔者建议采用tony waltham编著的《foundations of engineering geology》 （third edition）[7]，这本教材包括岩石、地质构造、物理地质作用、地下水、岩土力学特性、边坡、隧洞及采空区等，内容简洁，通俗易懂。其次，推荐f. g. bell编著的《engineering geology》（second edition）[8]作为主要参考书。这本教材内容较全面，包括岩石、地质构造、物理地质作用、地下水、岩土工程特性、地质勘查及洞室、边坡、坝基等内容。在工程地质英文教学过程，建议学生使用网络资源，国外知名大学有不少工程地质课程资料[9]可供参考，同时从《engineering geology》和《rock mechanics and rock engineering》等国际学术刊物学习有关论文及知识。由于专业需要，学生还需使用中文版的水利工程地质教材作为对照读物。
（2） 英文课件及教学。英语课堂教学主要采用多媒体方式，可提高讲授速度和效率。在制作英文教学ppt时，应尽量简洁明了、图文结合，英文一定要规范。对一些专业性强的知识（如专业术语）可适当加中文注释。授课语言主要为英语，对不易理解的内容可用中文解释。为了保证教学效率，要求学生课前进行适当预习。课堂上采取师生互动形式，提高学生英语表达能力。平时作业、小测验及期末考核均要求采用英文进行。授课教师自身英文必须熟练，首先是专业概念及术语的准确表达，其次是发音的准确。
（四） 课程考核方式
为更好开展工程地质教学工作，其中一个重要环节是课程考核。课程考核目的是考察学生掌握知识的情况及分析问题的能力，科学有效的考核方式可以充分发挥学生的主动性和能动性，从而提高教学效果和质量。目前水利工程地质课程包括室内教学和野外实习两个部分，一般是独立考核。其中室内教学部分主要考察地质基本知识及水利工程相关岩体稳定性评价方法的掌握情况，成绩主要由平时作业、课堂小测验、专题讨论及期末闭卷考试组成，要求学生以掌握地质知识和工程问题分析方法为主，鼓励平时交流讨论，避免考试突击的学习方式。野外实习考核主要考察学生基本技能的掌握情况，侧重考核问题的分析理解能力，从现场主动性、操作技能、综合分析、面试讨论、实习报告及组织纪律等方面综合评定。
文章总结笔者多年教学实践经验及课程改革探索供高校同行参考，以期在提高水利工程地质教学质量，提高学生学习积极性和培养学生创新能力方面发挥积极作用。
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