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《水文地質學基礎》是高職院校金屬礦產地質與勘查技術專業、水文地質與勘查技術專業，金屬礦開采技術專業、礦山地質專業的專業基礎課。水文地質學是研究地下水的科學，主要研究在巖石圈、水圈、大氣圈、生物圈以及人類活動相互作用下地下水水量和水質的時空變化規律，并研究如何運用這些規律興利除害，為人類服務。通過該課程的學習，可以掌握水文地質學的基本概念、理論和方法，為以上4個專業的專業課程學習奠定良好的基礎，為學生在實際工作中參與地下水的觀測、進行地下涌水的處理等提供理論依據，因此，搞好這門課的教學顯得尤為重要。
《水文地質學基礎》課程教學存在的問題
據統計，云南省有5所高職院校開設了資源開發與測繪大類專業。筆者所在的學校自2005級開始在金屬礦產地質與勘查技術專業、金屬礦開采技術專業、礦山地質專業中招收高職全日制脫產和函授大專學生，到2010年已有三屆畢業生、三屆在校生。先后有10個教學班開設了《水文地質學基礎》課程，筆者一直承擔該課程的教學工作。結合教學實際，筆者認為，在高職院校《水文地質學基礎》課程的教學中普遍存在以下問題。
對《水文地質學基礎》課程的性質和地位認識不足在高職教育中，資源與測繪大類的專業少，開設《水文地質學基礎》課程的專業更少，學習本門課程的人數少，課程在專業以外的認知度低。在筆者所在的學校，制定高職人才培養方案時，《水文地質學基礎》應作為金屬礦產地質與勘查技術專業的專業基礎課還是專業主干課，曾在相關教師中發生了激烈的爭論，最終根據教育部教育司2005年版的《高職高專專業概覽》才塵埃落定。
使用的教材多為高等學校教材，與高職教育的要求不相匹配高職教育主要培養具有一定理論知識和較強實踐能力，面向生產、建設、管理、服務第一線的高素質技能型專門人才。要求學生具有夠用的理論知識，較強的動手能力和工作適應性，強調學生在實際工作中要“素質高，上手快，技能強”。高職教育與高等教育培養高級專門人才的目標是不同的。培養目標的不同決定了教學內容的不同，但是，在高職實際教學中，《水文地質學基礎》主要選用的大多是高等院校的教材，學科理論介紹多，實際應用介紹少。
適合課堂教學的電子課件少，教師多沿用傳統教學模式，教學方式單一《水文地質學基礎》課程專業性強，盡管近年來多媒體電子課件在網絡上隨處可見，但關于《水文地質學基礎》課程的課件少之又少。要做好一件成熟的實用的電子課件，需要大量的資料和圖片，但由于專業性較強，這方面的資料往往有一定的保密要求，一般人很難找到相關資料，再加上水文地質工作目前主要是相關專業的工程技術人員在實施，高職教師參與很少，導致現在的課件以羅列教材中的內容為主，質量不高，適用性和吸引力不強。
教師大多沿用傳統教學模式，教學方式單一在實際教學中，《水文地質學基礎》的任課教師大多采取單一的講授形式，教學仍然是以課堂為中心、以課本為中心、以教師為中心，整個教學過程都在教室里完成。學生沒有機會到實地考察，將理論與生產實際對應，因此，學習的積極性、主動性較差。學生的注意力主要集中在接受教師傳授的現成知識上，學習圍繞課本和考試，沿襲著“上課記筆記、下課抄筆記、考試背筆記”的傳統學習方式。講授方式單一，課程缺少吸引力，導致本門課程枯燥無味；學習方式單一，學得快，忘得快，導致課程學與不學一個樣；再加上有些學生本身對所學專業認識不清，更是降低了課程學習的積極性。
《水文地質學基礎》課程的教學體會
筆者從2006年開始講授《水文地質學基礎》課程，到2010年，已經完成了10個教學班的教學工作。經過在教學中不斷總結和完善教學方法，歸納起來主要有以下三點體會。
根據專業特點，確定教學目標高職院校金屬礦產地質與勘查技術專業、水文地質與勘查技術專業、金屬礦開采技術專業、礦山地質專業的學生學習《水文地質學基礎》課程的目的，并不是要把他們培養成為水文地質專家或專門從事水文地質科學研究的專業人員，而是讓他們掌握水文地質的基本概念和基本理論，能夠將水文地質理論和技術應用于其今后的工作領域，成為既熟悉本專業業務，又掌握水文地質基本概念和基本理論的技能型人才。對這些專業的學生進行水文地質教育，應該面向金屬礦產地質與勘查、水文地質與勘查、金屬礦開采、礦山地質等工程領域的應用，以掌握基本理論、突出實踐應用為目的。因此，本門課程的教學目標是講清《水文地質學基礎》的基本概念、基本理論，重點抓好基本概念、基本理論的實踐性和實用性教學。
根據教學目標，增加課程的實踐性和實用性教學筆者所在學校屬于企業辦學，隸屬國有大型企業集團，在學生實習實訓和企業工程技術人員到學院兼職講課等方面具有得天獨厚的優勢和條件。結合集團與學校的實際情況，筆者重新編寫了高職《水文地質學基礎》課程的教學大綱，突出了課程的實踐性和實用性。在實際教學中逐步嘗試進行課程改革。首先是改變單一的教學方式。在2006、2007級金屬礦產地質與勘查技術專業的《水文地質學基礎》課程講授中，嘗試性地引入討論式教學和現場教學。在講授“巖石中孔隙”時，先講清基本理論，然后通過布置課外作業的方式，讓學生通過互聯網或相關書籍查閱砂巖、泥巖、泥質灰巖中孔隙的異同，最后讓學生結合《普通地質學》、《巖石學》等課程展開討論，加深對理論知識的理解。在對2007級金屬礦產地質與勘查技術專業的學生進行生產實習動員時，筆者結合實訓基地的情況，向學生介紹了即將實習的工作區的水文地質情況，并要求學生在實習過程中收集實習礦區的水文地質資料。這一嘗試在學生一年后的畢業論文中收到了很好的效果，筆者參與評閱的12份畢業論文中，有多達11份介紹了實習礦區的水文地質情況，有的還提出了礦山巷道涌水的處理方案。在給2008級金屬礦產地質與勘查技術專業的學生講授“大氣降水入滲機制”時，恰逢降雨，筆者便直接將學生帶到一個建筑施工工地，通過地表的一個新鮮垂直剖面給學生介紹此部分內容，極大地提高了教學效果和學生學習的熱情。其次是積極與實訓基地的工程技術人員溝通，建議實訓基地的工程技術人員在學生進行認識實習、課程實習、生產實習及畢業實習的過程中注意介紹水文地質的內容，包括地下水量的計算、地下涌水的處理、礦山巷道水的處理等，增加課程對實際工作的參與性，提高學生學習的主動性。教學方式的改變和調整，大大增強了課程的吸引力，得到了學生的一致好評。
制作ppt演示文稿，增加課程講授的直觀性和吸引力從2008年開始，筆者將教學講義的部分章節做成ppt演示文稿，利用多媒體將枯燥的教學內容通過圖片和動畫展示出來，大大提高了課程講授的直觀性和吸引力。
《水文地質學基礎》課程教學方法改革思路
高職教育作為高等教育的一個類型，肩負著培養面向生產、建設、管理和服務第一線需要的高技能人才的使命，在我國加快推進社會主義現代化建設進程中具有不可替代的作用。隨著我國走新型工業化道路、建設社會主義新農村和創新型國家對高技能人才要求的不斷提高，高職教育必須向培養大量高素質技能型專門人才轉變和發展。高職教育的人才培養模式必須強調實用性和技能性，這就要求在高職課程建設中充分考慮課程的實踐性環節。
應進一步明確高職院校《水文地質學基礎》課程的實踐性教學目標高職院校開設《水文地質學基礎》課程的目的是學習水文地質的基本概念、基本理論及其應用。課程建設與改革是提高教學質量的核心，也是教學改革的重點和難點。高職院校要積極與行業企業合作開發課程，根據技術領域和職業崗位（群）的任職要求，參照相關的職業資格標準，改革課程體系和教學內容，要根據現在和將來的實際應用及需要確定教學目標和教學內容。近年來，各種地質災害頻發，不斷地提醒人們必須加強對自然科學知識的學習和應用，才能增強人類改造自然的能力。《水文地質學基礎》作為一門自然科學類課程，有責任在人類改造自然的進程中對其研究領域的知識進行普及和介紹，讓更多的人了解其學科性質和內容，因此，在教學目標中突出實踐性和實用性至關重要。
應充分發揮多媒體教學的優勢，增加課程的直觀性和吸引力《水文地質學基礎》課程的應用性和實踐性較強，如果沿用傳統的教學方法，與學生學習的心理相違背，教學效果肯定不理想。多媒體技術的迅速發展為教學提供了很大的方便，在《水文地質學基礎》課程的教學中必須使用現代化的教學手段，將枯燥的理論形象地展示出來，增加課程的直觀性和吸引力，提高教學效率和教學質量。在教學過程中，針對水文地質的具體教學內容、（地球上的水及其循環、巖石中的孔隙與水分、地下水的賦存、地下水運動的基本規律、毛細現象與包氣帶水的運動、地下水的化學成分及其形成作用、地下水的補給與排泄、地下水系統、地下水的動態與均衡、孔隙水、裂隙水、巖溶水、地下水資源、地下水與環境）學習目標及學生特點等具體情況，采用不同的多媒體形式進行教學。例如，在講流網時，可引入如何判斷礦區的潛水含水層和地表水的補給關系的內容，利用動畫模擬地下水的流動方向，從而判斷它們之間的補給關系。這些直觀的演示可以加深學生對流網的認識，并可以充分發揮學生的視覺、聽覺、觸覺等器官的功能，使學生在輕松愉快的環境中，用有限的時間獲得更多的信息和知識。若能結合專業特點以及課程內容設計一些課件，會使教學活動更加豐富多彩。
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一、引言
科技英語（English for Science and Technology，簡稱EST）是科技翻譯的重要組成部分，廣義上指一切論及或談及科學和技術的書面語或口語[1]。隨著近年來中國科技的迅猛發展和對外交流的不斷增加，對于科技翻譯要求也越來越高。英語專業的翻譯人員雖具有扎實的英語翻譯功底，但往往缺少對專業背景知識的了解，專門的科技研究人員又很少對英語寫作和翻譯進行過系統的學習，因而對漢英兩種語言結構的判別認識不足，缺乏語篇意識，所以“相當多的中國科研人員研究出了世界領先的科研成果，欲在國際知名科技期刊或文摘上發表他們的科技論文，但往往由于‘poor translation’被退稿”[2]。雖然前人也有對地學科技論文翻譯的研究，如地學科技論文文題與摘要的英文翻譯討論[3]、地學專業文獻的英漢翻譯[4]，但缺少從漢譯英角度對水文地質專業漢英翻譯原則和方法的總結。本文在前人研究的基礎上，探討水文地質專業科技文體的特點，結合典型漢英翻譯實例，對水文地質專業科技論文的漢英翻譯提供指導，豐富科技論文翻譯研究內容。
二、水文地質學專業文獻的文體特征和英譯方法
水文地質學專業文獻具有科技文獻的一般特點：無人稱、語氣正式、陳述客觀準確、語言規范、文體質樸、邏輯性強、專業術語性強[5]。因此，對于傳遞科技信息的專業文獻，譯者在翻譯時要遵循忠實原文的原則，忠實傳遞原文的信息和文體風格，注重原文的客觀性、信息的準確性、邏輯上的連貫性和表達上的規范性，同時又要符合譯語的表達習慣，確保譯文簡潔、易懂。簡言之，就是翻譯時應遵循“準確、清晰、簡潔、規范”的原則：準確是指翻譯時確保所傳達的科技信息、專業術語的準確性；清晰即譯文應表達清晰、行文通順、完整正確傳遞原文的信息，避免行文晦澀；簡潔指在準確、清晰的基礎上使譯文變得簡潔，不累贅，無冗余；規范即對文中所出現的術語、縮略詞、符號、公式等都要統一規范，符合國際標準。此外，譯者應避免流露個人感情和各種修辭手段，客觀描述原文所傳遞的科技信息。以下就從詞匯和語法兩個方面探討水文地質學專業文獻的特點和翻譯方法。
（一）詞匯
專業文獻的顯著特點之一是大量地使用專業詞匯和半專業詞匯，這也是翻譯時的難點之一。專業詞匯是指僅用于某一學科或專業的詞匯或術語，在某一學科具有固定的含義。按構詞方式來分，專業詞匯可分為兩類：一是某種專業特有的詞匯，如aquifer（含水層）、hydrolysis（水解）；二是取自英語中的常用詞，在水文地質專業中成為專業術語，如horizon在英語中一般作“地平線、眼界”的意思，在水文地質專業中卻具有“層”的意思，如impervious horizon（不透水層）、illuvial horizon（沉積層），再如fault（缺點）和fold（折疊）在水文地質學里分別譯為“斷層”和“褶皺”。
半專業詞匯一般不專屬于某一學科，在不同學科表達不同的意思，如depression，日常英語中作“憂傷、沮喪”的意思，在氣象學里指“低氣壓”，醫學上指“抑郁癥”，經濟學中指“經濟蕭條”，水文地質學中是“凹陷”的意思，如continental slope depression（陸坡區凹陷）、groundwater depression cone（地下水降落漏斗）；channel物理學上指電路，水力學中指“河道、河床”，如channel slope（河道比降）；vegetation在醫學上指“增殖體”，但在生態學和水文地質學里指“植被”，如herbaceous vegetation（草本植被）。因此，譯者必須在熟知這些專業詞匯的基礎上準確快速地應用于專業文獻的翻譯。
此外，出于簡略和方便的需要，縮略語也廣泛使用于水文地質專業中的專業詞匯里，一般是由某一詞語組合中主要詞的大寫首字母組成，如GW是groundwater地下水的縮寫，PRB指permeable reaction barrier（滲透反應墻），ANN―Artificial Neural Network（人工神經網絡），GA―Genetic Algorithms（遺傳算法）。對于縮略詞的翻譯，需要注意以下幾點：（1）縮略詞不能直接用于文章標題，應給出全稱。（2）縮略詞在文中第一次出現時應給出全稱。（3）同一縮略詞在不同行業中所表達的含義不一樣。因此在翻譯過程別需要注意縮略詞的使用，避免造成誤解。
（二）語法
水文地質專業文獻漢英翻譯的語法特點主要表現在時態、語態、名詞化傾向、非限定性動詞和長句的頻繁使用。
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水文地質學專業文獻具有科技文獻的一般特點:無人稱、語氣正式、陳述客觀準確、語言規范、文體質樸、邏輯性強、專業術語性強[5]。因此,對于傳遞科技信息的專業文獻,譯者在翻譯時要遵循忠實原文的原則,忠實傳遞原文的信息和文體風格,注重原文的客觀性、信息的準確性、邏輯上的連貫性和表達上的規范性,同時又要符合譯語的表達習慣,確保譯文簡潔、易懂。簡言之,就是翻譯時應遵循“準確、清晰、簡潔、規范”的原則:準確是指翻譯時確保所傳達的科技信息、專業術語的準確性;清晰即譯文應表達清晰、行文通順、完整正確傳遞原文的信息,避免行文晦澀;簡潔指在準確、清晰的基礎上使譯文變得簡潔,不累贅,無冗余;規范即對文中所出現的術語、縮略詞、符號、公式等都要統一規范,符合國際標準。此外,譯者應避免流露個人感情和各種修辭手段,客觀描述原文所傳遞的科技信息。以下就從詞匯和語法兩個方面探討水文地質學專業文獻的特點和翻譯方法。
(一)詞匯
專業文獻的顯著特點之一是大量地使用專業詞匯和半專業詞匯,這也是翻譯時的難點之一。專業詞匯是指僅用于某一學科或專業的詞匯或術語,在某一學科具有固定的含義。按構詞方式來分,專業詞匯可分為兩類:一是某種專業特有的詞匯,如aquifer(含水層)、hydrolysis(水解);二是取自英語中的常用詞,在水文地質專業中成為專業術語,如horizon在英語中一般作“地平線、眼界”的意思,在水文地質專業中卻具有“層”的意思,如impervious horizon(不透水層)、illuvial horizon(沉積層),再如fault(缺點)和fold(折疊)在水文地質學里分別譯為“斷層”和“褶皺”。
半專業詞匯一般不專屬于某一學科,在不同學科表達不同的意思,如depression,日常英語中作“憂傷、沮喪”的意思,在氣象學里指“低氣壓”,醫學上指“抑郁癥”,經濟學中指“經濟蕭條”,水文地質學中是“凹陷”的意思,如continental slope depression(陸坡區凹陷)、groundwater depression cone(地下水降落漏斗);channel物理學上指電路,水力學中指“河道、河床”,如channel slope(河道比降);vegetation在醫學上指“增殖體”,但在生態學和水文地質學里指“植被”,如herbaceous vegetation(草本植被)。因此,譯者必須在熟知這些專業詞匯的基礎上準確快速地應用于專業文獻的翻譯。
此外,出于簡略和方便的需要,縮略語也廣泛使用于水文地質專業中的專業詞匯里,一般是由某一詞語組合中主要詞的大寫首字母組成,如GW是groundwater地下水的縮寫,PRB指permeable reaction barrier(滲透反應墻),ANN—Artificial Neural Network(人工神經網絡),GA—Genetic Algorithms(遺傳算法)。對于縮略詞的翻譯,需要注意以下幾點:(1)縮略詞不能直接用于文章標題,應給出全稱。(2)縮略詞在文中第一次出現時應給出全稱。(3)同一縮略詞在不同行業中所表達的含義不一樣。因此在翻譯過程別需要注意縮略詞的使用,避免造成誤解。
(二)語法
水文地質專業文獻漢英翻譯的語法特點主要表現在時態、語態、名詞化傾向、非限定性動詞和長句的頻繁使用。
1.時態、語態。水文地質專業英語文獻多用動詞現在時,尤其是一般現在時,用以敘述通常發生的客觀事實、自然現象或真理,以示行文的客觀。專業文獻傾向使用被動語態,這是因為與主動語態相比,被動語態表達更為客觀,也有助于突出句中所出現的自然現象或事物上。
例:將BP算法和遺傳算法結合在一起,用遺傳算法來優化人工神經網絡初始權重,建立了蘇錫常地區地裂縫危險性評價模型。
譯文: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.(除了使用一般現在時客觀陳述,譯文使用了增詞法,增加了主語“this paper”,因為第三人稱語氣也表示行文的客觀、正式。)
例:利用先進的非線性模型和預測系統估計和預測榆次市的地裂縫災害。
譯文:The developed nonlinear modeling and forecasting system was used to assess and forecast the earth fracture hazard in Yuci City.(被動語態的使用既起到強調的作用,又使譯文表達更為客觀。)
2.名詞化傾向。水文地質專業科技文獻要求語言簡練,表達明晰,因此為了達到語言結構的簡化,英譯的過程中名詞也大量被使用,主要表現在三個方面:一是指在科技英語中應使用表示動作或狀態的抽象名詞或起名詞功用的非限定動詞,如transmission(傳輸),prevention(預防),formation(形成)等;二是名詞連用現象,即名詞修飾名詞,如earth fracture hazard(地裂縫災害),formation mechanism(形成機制),water distribution network(配水網);三是派生名詞的使用,這類名詞通常是由動詞派生的,后面常帶有一個介詞詞組,如the stability of underwater flow systems(地下水流系統的穩定性),the degradation of environment(環境的惡化)。英譯時可以采用詞性轉換法(如動詞轉化成名詞)和修飾詞轉換法(如名詞修飾詞轉化成形容詞修飾中心詞)等方法。
3.非限定動詞。不定式短語、動名詞短語、分詞短語等非限定動詞的使用(特別是分詞短語的使用),可以使原文的句子結構嚴謹、句子簡潔,所以在水文地質專業文獻的漢英翻譯時較多使用這些非限定動詞。
例:為滿足人口增長對水資源的需求帶來的地表水和地下水枯竭,是保持淡水供應的最大威脅。
譯文: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.
此句翻譯時除了使用不定式短語to maintain, to meet和分詞短語used, growing使句子結構嚴謹、簡潔之外,整句的翻譯采用了倒譯法,即各種句子成分和結構在順序上倒譯,這主要由于漢、英兩種語言表達方式的不同,漢語中通常會把強調部分放后,而英語中正好相反。
例:為預測地裂縫的發展趨勢和減少其產生的負面作用,開展地裂縫的分布、模式和形成機制的研究是非常重要的。
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水和空氣是人類賴以生存的兩種最重的物質。據世界氣象組織和聯合國教科文組織2000年報告[1]，全球水消耗量由20世紀初的5000×108m3/a，到20世紀末已增長至50000×108m3/a，即增長約10倍，按地區分布，歐洲和亞洲用水量增長最快，北美洲和非洲居中，南美洲和大洋洲增長最慢。據法國水文地質學家J.馬爾蓋和印度等最新資料，全球在80年代中后期地下水開采量為5500×108m3/a，其中開采量大于100×108m3/a的美國、印度、中國、巴基斯坦、歐共體、獨聯體、伊郎、墨西哥、日本、土耳其等十個國家和地區的開采量之和占全球總開采量的85%，地下水年開采量在（10-100）×108m3/a的近30個國家，其總開采量占全球地下水開采量約10%。上述數據說明，全球地下水開發極度不平衡。這與各國自然條件、人口密度、社會經濟發展水平、開發利用地下水歷史經驗等因素有關。
當今世界面臨的“人口、資源、環境”三大問題，都直接或間接地與地下水有關。據美國地質調查局統計資料，全美有52.5%的人口依賴地下水作為飲用水[1]。我國的情況大致與此相當，僅以地表水相對豐富的江蘇省為例：目前開采地下水的機井約有12000眼，民井10000眼，地下水開采總量達到15×108m3/a，可以說對地下水資源進行準確評價與科學管理是人類對地下水資源進行有效開發利用的前提和基礎。
1.1原蘇聯區域性地下水天然資源和開采資源的評價
1960年蘇聯水文地質學家B.H.庫德林教授在《地下水天然資源區域評價原則》一書中，系統地提出了應用水文-水文地質綜合方法分解河流水文河流水文圖和評價》一書中，系統地提出提出了應用水文-水文綜合方法分解河流水文圖和據此評價地下徑流的原理和實例，1965年B.H.庫德林教授主編了《蘇聯地下水天然資源圖》（比例尺1/500萬）和《蘇聯領土的地下徑流》專著[2]，對于有水文網發育的廣大領土，采用的主要方法是河流水文圖成因分解法，對于地下水主要靠降水入滲補給而又主要消耗于蒸發的地區，利用地下水動態資料評價地下水資源，積極交替帶的地下徑流用多年平均模數（L/km2?a）在等值線在圖上表示。
俄羅斯水文地質學家H.C.澤克茨爾應用類似的方法編制了全歐洲地下徑流模數圖（1989年），綜合地反映了地形、巖性、降水等因素對各地的地下徑流形成的控制作用，他還主持完成了國際水文計劃項目“地下水在水文循環和大陸水均衡中的作用”，有美國、加拿大、印度等專家參加，該項目成果報告于1990年出版，并附有世界地下徑流圖（1/100萬）。
60年代中期，為配合制訂“蘇聯水資源利用總體規劃”，由當時任全蘇水文地質工程地質研究所所長的普洛特尼柯夫教授主持編制了“蘇聯地下水開采資源圖（1/500萬）”，計算范圍僅包括平原、盆地、丘陵區，采用的主要方法是按平均布井方案，用解析法預測在一定允許降深下的可開采量，當時給定的條件是允許動用一部分儲存量，但在開采期50年之末，地下水位下降至距地表不超100m，且疏干含水層不得超過其厚度之一半，圖上反映了各地區地下水開采資源模數。
1.2美國的區域含水層系統分析計劃
美國聯邦地質調查局（USGS）于70年代后斯開始執行區域含水層系統分析計劃（RASAP）是一項很有特色的龐大計劃，1976年和1977年美國西部連續遇到特大干旱，水資源問題引起全國公眾的關注，經國會批準許立項撥款，USGS開始執行此項為期17年的計劃（1978--1994），以研究大面積分布的層狀含水層系統的地下水資源為主要內容，對在全美領土上圈定的28個區域含水層系統進行評價，共分兩大類型，各個區域含水層系統是一個項目，作為“區域含水層系統計劃分析”計劃的一個組成部分，于1991年提交了第一份大區域水資源圖集。
此時，各種數值計算法也日趨成熟，為實現地下水系統的管理提供了良好的基礎。RASAP計劃采用分布參數系統的有限差分法評價地下水資源，一般采用正方形規則網格，有些面積大的區域的網格邊長可達10km或15km，以綜合整理和分析研究現有資料為主，有的項目也補打少量控制性探孔，取得深部水文地質資料和必要的計算參數[3,4,5,6,7]。
美國是私有制社會，在地下水的開發制度、法律、規章等方面的與其它國家相比，美國具有豐富的水資源，在其200多年的發展歷史中，一直占有全國供水充足的良機[8]。
發展演變都圍繞著如何解決用水爭端，在用戶中公平地分配地下水，節約或延長可利用的供水水源等問題。雖然他們早已將地下水看作整個水資源的一部分，但直到50年代初仍認為地下水是一種“局部”資源，水源地仍以泉、單井或小井群供水為主，因此，有關研究多注重含水層、單井或井群涌水量的評價[9,10,11,12]。
1.3歐共體地下水資源綜合研究的基本作法
歐共體各國聯合在區域地下水開采資源評價方面作了有益的嘗試，1982年出版了由聯邦德國水文地質學家佛利德主編《歐共體地下水資源》綜合報告，此項成果是為提供給供水管理和計劃當局使用，也供國家和地方政府決策者使用，范圍包括了當時的歐共體九個成員國。項目共分四個專題，每個專題建立了數據庫。第四專題的思路和作法有借鑒之處。該專題討論全區“潛在可擴大開采的資源量（potential additional resource）”，反映當時水文地質學家試圖在總結水文地質條件和地下水開采 現狀的基礎上，定量評價全區各地的潛在可擴大開采的地下水資源量，以便更好地為供水規劃和管理服務。
該專題中首先對“含水層系統的資源量”給出了如下的定主義：“對于一個含水層系統，資源量等于多年平均補給量減去為滿足各種經濟的、技術的、生態的限制條件所需的水量”。這個定義表示，只考慮利用地下水含水層的調節能力并不破壞環境的條件下可抽出的地下水量，是受一定技術和經濟條件限制的，但未考慮消耗儲存量，并以非承壓含水層為主的計算和評價對象。
其次對“潛在可擴大開采的資源量”作了說明，資源量減去現狀開采量等于“可擴大開采的資源量”。此項研究認為，地下水補給量應滿足多年的水均衡方程式：
I+QS=P-ETR
式中：I―降水入滲補量；QS―地表徑流量；P―降水量；ETR―蒸發蒸騰量。
計算“潛在可擴大開采的資源量”后，得出了全區地下水潛力的總體概念，共可劃分五種類型的地區：（1）可擴大開采的資源為正值，有擴大開采地下水潛力的地區（2）引值為零，可維持現狀開采的地區（3）此值為負數，地下水已超采的地區（4）具有局部有供水意義的地下水資源的地區（5）無地下水資源地區。此次計算的結果表明：地下水水超采區占丹麥國土的16%，占英國國土的4%。
1.4我國地下水資源評價的現狀及展望
自20世紀70年代以來，由于應用數學和地下水動力學的相互滲透，以及電算技術的推廣和應用，大大豐富和突破了傳統水文地質學的內容，使水文地質從定性研究發展到定量研究的新階段。地下水資源計算的基本理論，從穩定流發展到非穩定流，從二維流發展到三維流，從一般均衡法、比擬法進到解析解、數值解。舉凡有限單元或有限差分法、相關分析法以及解析法等，在地下水資源評價中得到普遍應用，因而不論在理論上和具體計算技術上，都較以前提高到一個新的水平。
80年代后期是地下水資源研究的一個重要標志，是把主要目標逐漸轉向管理模型的研究，即研究如何合理開發、利用、調控和保護地下水資源，使之處于對人類生活與生產最有利狀態。因此它不僅涉及水文地質學和各個領域，而且涉及與地下水開發活動有關的自然環境、社會環境和技術經濟環境等各方面的問題，通過數學模型和最優化技術，建立地下水管理模型，實現管理目標。
目前，地下水資源的研究范疇日益擴大，從地下水資源的定義、分類，到地下水系統的研究，發展到地下水系統與自然環境系統和社會經濟系統相互關系的研究，從概念模型、數學模型，發展到管理模型的研究，從信息系統發展到專家決策系統的研究，從水資源管理發展到水資源保護的研究等等，所以地下水資源的研究，實際上包括從水資源評價到水資源管理與保護的全過程，逐漸形成了一門獨立的分支學科，可以稱之為“水資源水文地質學”。展望21世紀，在地下水資源理論研究方面，將以滲流理論為基礎，以水資源水文地質學為重點，以模型研究為中心，加快開發三維地理信息系統在模型研究中的應用。
參考文獻
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篇5
主辦單位：中國地質學會
出版周期：雙月刊
出版地址：北京市
語
種：英語
開
本：16開
國際刊號：1000-9515
國內刊號：11-2001/P
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發行范圍：國內外統一發行
創刊時間：1922
期刊收錄：
CA 化學文摘(美)(2009)
SCI 科學引文索引(美)(2009)
CBST 科學技術文獻速報(日)(2009)
Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)
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期刊榮譽：
中科雙百期刊
篇6
一、江南地區山水文學的特點
首先，江南地區山水文學的血液凝聚成濃郁的浪漫風韻，如江南小調和詞曲；楚辭中的離騷、天問、招魂，湘楚巫文化中的祭祀，長沙馬王堆漢墓中的漆畫等，其不同于黃河流域文化的最大特點就是不追求對稱和工穩，而是更跳躍、更激情、更浪漫。
第二，江南地區山水文學具有鄉土情結。江南地區知識群體大多具有鮮明的文化性格特征，那種“雅”、“文”、“烈”的性格特質成為他們的群體性風格，他們充分地保持了悠久歷史的本土文化的傳統。
第三，江南地區山水文學具有廣闊的政治視野。長久以來，江南地區是實踐理性與“天下興亡，匹夫有責”的參與意識的集中體現，有“先天下之憂而憂、后天下之樂而樂”和“敢為天下先”的豪邁氣概，給江南文化提供了明確的奮斗目標。
二、江南地區山水文學的旅游價值
現代旅游業本質上是滿足旅游審美需求的社會文化現象。隨著社會文明的進步，人們對精神生活的需求越發強烈，旅游者將愈來愈不僅僅滿足于山水景物的淺層觀賞，而追求從文化的高品位上，從我國的自然、人文景觀與華夏民族文化的契合點上去獲得一種審美愉悅，去探求認識生活、美化心靈的真正價值。這其中當然包括從山水文化作品中尋求并且感悟我們民族的文化底蘊和厚重美感。品位高雅的江南地區山水文學是江南地區旅游文化的精華和骨干。那些濃筆重彩地描繪自然、人文景觀的膾炙人口的名篇佳作，將以其獨具而不朽的藝術魅力激發旅游者的旅游審美需求。
歷史悠久的江南自然風光曾吸引過歷代不少詩人墨客，在漢賦、唐詩、宋詞、元曲、明清小說中，留下許多膾炙人口的詩文和生動的傳說、故事。這些詩文、傳說、故事與旅游風景名勝有關。如唐代李白、賀知章，宋代王安石、陸游，明代徐渭、王陽明、徐霞客，清代林則徐、梁啟超等，這些歷史名人在江南游山玩水留下了數以百計的詩文，是江南旅游區的一大筆文化遺產。江南的洞庭湖，浩瀚迂回，山巒突兀，湖外有湖，湖中有山，漁帆點點，蘆葉青青，水天一色，鷗鷺翔飛，歷代文人墨客都對美麗的洞庭湖作過熱情的吟詠。北宋著名政治家、軍事家和文學家范仲淹的《岳陽樓記》，從岳陽樓的視角（居高臨下）對洞庭湖變化多端的風光，描繪得淋漓盡至，膾炙人口。洞庭湖的氣勢雄偉磅礴，洞庭湖的月色柔和瑰麗。即使是在陰晦沉霞的天氣，也給人別致、譎秘的感覺，激起人們的游興。碧波萬頃的洞庭湖稱為“天下第一水”，實與范仲淹的《岳陽樓記》有關。把他們的詩文結合各風景名勝景點，編輯成旅游區的風景名勝詩文選，作為旅游手冊，提供給游客，使旅游者在觀賞美好景觀的同時，又欣賞到歷代名家的絕妙詩文。
旅游屬文化活動范疇之中的，實質是通過對自然、人文景觀的游歷，欣賞大自然風光，領略民俗風情，陶冶情操，增長知識的一種休閑娛樂和文化教育活動。開發和利用民間文學對推動我國旅游業發展，對提高我國各地歷史文化名城品位，對加快投資環境改善，都有重要的意義和作用。在開發和利用民間文學資源時應加強對傳說、故事等的開發利用，推動我國各地旅游業長盛不衰。
山水文學來源于古今的旅游活動，旅游者在游覽觀光中，通過相關聯的山水文學珍品，領悟到一定歷史時期人民的生活風貌，以及生活在彼時彼地的政治、軍事、文化名人的性格、命運和精神力量。因此，按照現代旅游學的理解，山水文學也是一種旅游資源。充分宣傳和大力傳播這些山水文學珍品，實際上是把我們民族所創造的文化精華展示出來，在世界上樹立起我們國家和民族的美好的形象。這不僅會提高它們所描繪美景的知名度，而且它們本身也將包孕著華夏民族精神和優秀傳統，超越時空而與世界各國的優秀文化相映生輝，成為全人類的共同財富。山水文學在相當的程度上，宣傳、開發并且保護著著名的旅游景觀，提高這些景觀的文化品位和審美價值。在各旅游勝地，凡能與歷代名家的傳世之作相關聯的，都要附之以說明，我們的導游和接待人員也均不會忘記向游人進行介紹，旨在增添景觀的藝術光彩。山水文學同時也像衛士一樣，保護著中華民族這些不可多得與復制的旅游瑰寶。
學習和研究山水文學，從中得到啟迪與陶冶，也是提高旅游工作者的文化素養和審美能力所必須的。旅游工作者特別是旅游高中級管理干部不僅要有經濟頭腦和管理才能，還應當富有一種藝術氣質，這是旅游事業的文化傳播和審美活動的性質所決定的。旅游工作者的文化品格與審美情趣的高低決定其工作的優劣；決定其能否捕捉到文化旅游信息，能否開拓旅游市場，為繁榮旅游事業，促進國際文化交流做出貢獻。
三、開發江南地區山水文學旅游價值的途徑
一是開發與保護江南地區山水文學遺產。在旅游業成為朝陽產業的今天，要進一步加強旅游業和文學的互喚互動和互用，以文學為核心的文化力量動力，使山水更具有文化品位，更具經濟價值。如開發屈原的辭賦，開發著名詩人李白、孟浩然、王昌齡、杜甫、韓愈、柳宗元、李商隱流寓江南地區時留下的不朽之作，開發宋元明時期江南地區著名的文學人物有周敦頤、王以寧等，對發展文化旅游業有幫助。
二是開發偉人、名人文學旅游資源。江南文化最引人注目之處，就是在這個地域文化的熏陶下，涌現出一代又一代有思想、有抱負、有個性、有才情的知識群體，他們在中國歷史上最大程度地發揮了文化的社會化功能，故成就為炳耀史冊的文學家、思想家、學問家、政治家、教育家。開發江南地區山水文學旅游價值，應充分發揮本省歷代文化名人眾多的優勢，繼續加大對文化名人資源的挖掘和開發工作。要大力實施文化品牌戰略，培育一批文化名人，創造一批文化名品，修復一批名人故居。
三是提高導游員的文學素養，進行講解、宣傳江南地區山水文學。要開發江南地區山水文學旅游價值，必須提高導游員的文學素養，讓導游講解、宣傳江南地區山水文學，彰顯江南地區山水文學旅游資源的魅力。導游員在講解、宣傳江南地區山水文學時，要做到言之有情、有神、有力。言之有情是指導游員在帶團過程中要對山水、對游客有感情；言之有神是指導游員的講解應具科學性、知識性、趣味性和文學性等，其講解內容要經過綜合性的提煉并形成為一種藝術，讓游客得到一種藝術的享受；言之有力是指導游員使用的語言應該是簡潔明快、比喻適當、鏗鏘有力、耐人尋味，以增強江南地區山水文學的旅游價值。
篇7
1 傳統分層抽水試驗技術
水文地質觀察的技術有很多，在水文地質學科的發展過程中，有很多技術方法產生并得到廣泛應用，也有很多技術隨著時代的變遷而消失，經過長期的總結和不斷的更新，分層抽水試驗作為水文地質觀察的重要技術手段，在日常科學考察工作中經常得到使用，因其操作簡單，結果直觀有效的特點，能為水資源探索工程提供理論數據支持。其操作主要有以下幾個步驟：
（1）基本參數：開孔孔徑Φ220mm，成井段孔徑Φ150mm，終孔沉砂段孔徑Φ130mm。
（2）使用工藝
分層抽水的使用工藝要以水文觀察的目標要求為主要參考方向，在對基本數據有一個大體了解的情況下，選擇合適的施工工藝，一般用小徑取芯和大徑成井的方法。
（3）根據工程要求使用不同的止水設備
在分層抽水技術中，一般采用橡膠和海帶包進行止水處理，其具體分為管外止水和管內止水兩部分。
（4）抽水試驗前的檢查
在進行實驗前，一定要對管道和隔水管之間的靜水位進行觀察，在達到指定的壓力差并且保持不變時，才能進行水文地質觀察。如果壓力差一直處于變化的狀態，那么就是上一步驟中的止水沒有做好，要進行重新的止水工作，直到靜水位保持不變。
（5）抽水實驗
要從水文地質觀察的角度出發，對于抽水實驗分別進行，一般會采用多咱測量方式，根據地質的不同，選擇不同的測量步驟。一般情況下，會采用單孔不穩定流量測試實驗。并且是分時分段進行，在時間上確保規范。在實驗前要對實驗用水泵進行分類選擇，根據當地水文特征進行具體確定，并且要對實驗進行提前預估，對于實驗中可以發生的狀況進行分析，提出解決方案，以便宜在實驗中及時處理問題，更準確的進行測量。
（6）其它需要注意的地方
在進行井管的安裝時，一定要保證水管在中心位置，并在一定的距離進行調整校正，安裝合適的扶正器。
地井管安裝完畢后，要對其進行濾料的回填，在回填時一定要做到投料緩慢，保持均勻，并不斷測量回填的質量，保證實驗準確。
在進行實驗前，要對水井進行清洗，從而盡可能的排除雜質對實驗的干擾。
在實驗中一定要以自流水作為沖洗液，并且在進行澆灌時要隨時觀察泥漿的變化的，并及時應對。
在水井完成以后，要對其進行全面的評估，主要對孔斜率、巖芯采取率等關鍵數值進行測量，保證水井的各項指標都能達到要求。
在水井完工后，一定要進行全面的保護，直到實驗的完成。
2 改進版分層抽水系統
2.1 分層抽水裝置改進版研制
（1）成井工藝。管外止水作為分層抽水實驗的重要部分，一定要做到完全密封，使不同的兩層地下水能夠完全分開，避免上下層串聯給試驗結果造成偏差。所以改進后的分層抽水系統屬于第四系井，其最主要的工藝是管外止水使用永久止水，能夠最大程度的對水層進行隔離。
（2）選用材料。本次改進版實驗所使用的材料也有很高的要求，其在隔水性好的基礎上還必須無毒、無污染性。粘土作為最常用的止水材料，必須經過提前的加工，在試驗前要將其加工成為直徑20CM到40CM的粘土球，并且要保證其表面的干燥性。
（3）選擇合適的止水部位。相比于傳統的分層抽水實驗，改進以后的實驗對于止水部位的選擇會更有更多要求，其必須選擇在良好的隔水層處，并且隔水層的厚度要在5CM到10CM之間，這就要求根據物理測量資料，對隔水層的具體情況有詳細了解。
（4）永久性的止水工藝。首先要對管外止水的準確部位進行選擇，以圖1為例，圖中的最佳止水層應該在179.5米到190米之間，這10.5米厚的粘砂層最適合做止水層。
圖1 久性止水示薏圖
在施工過程中，首先要用礫料對其進行填充，并且在填充過程中及時對其高度進行測量，這樣可以防止洗井過程使其產生下沉現象。如圖1所示，當礫料填充到185米時，就要用粘土球進行管外止水操作，在填充時也要隨時對其進行測量，并且要保證其填充時的均勻性，當其達到175米高度時，就要進行礫料的填充，這就是管外止水的全過程。
2.2 改進型分層抽水裝置的結構原理
在上述特定的成井工藝基礎上，分層抽水裝置也有著特殊的構造。首先要利用成井時的管外止水將管外的地下水分為上下兩層，并且將管內的水也用止水器隔成上下兩層。接下來就要運用機械開頭，將管內的水堵塞，就可以對不同層面的水進行分類抽取，從而服務于以后的地質實驗，具體如圖2。
圖2 層抽水裝置示意圖
2.3 分層抽水裝置結構
改進型的分層抽水裝置是由三個部分組成的：即雙封止水器、壓縮止水器和花眼鉆桿。
圖3 封止水器抽取上層水示意圖
（1）雙封止水器。這個部件是整個裝置的關鍵部位，對于止水的效果有著決定性影響，如圖3所示，這個改進裝置中的短鉆桿是自由活動的，其上與錐體相聯，在實驗過程中，當鉆桿到達井底時，如果要繼續向下運動，就會帶動雙封水器向下移動，當其與密封墊接觸時，就會將下層水封堵在鉆桿中，接著錐體就會與上錐盤分離，就會使得抽水裝置接觸到上層水，可以進行對其抽取。在上層水抽取完畢后，要將雙封止水器向上拉，使錐體封堵內錐盤，就會使上層水被擋在抽水裝置外，而下層水可以進入到抽水裝置中，從而對下層水進行抽取。如圖4。
圖4 封止水器抽取上層水示意圖
（2）壓縮止水器。這個裝置的主要目的就是對管內的水進行封堵，在使用過程中，將其中所纏繞的止水材料通過壓縮作用使其膨脹，達到完全密封的效果。
（3）花眼鉆桿。這個裝置表面均勻分布著直徑為14毫米的小孔，以每米60個的密度分布，具體如圖5。
圖5 花眼鉆桿示意圖
2.4 裝置實驗效果
經過實驗可以發現，改進版本的抽水裝置在操作上十分便捷，使用效果也十分的明顯，可以在以后的水文地質勘察中廣泛使用。
在使用時，還有一些需要改進的地方，比如管內止水的效果不是十分理想，會影響實驗效果。另一方面在操作上，機械開關的使用還不是十分的簡單，需要在以后的工作中不斷改進。
3 結語
隨著社會的不斷發展，人們對于資源的需要會越來越大，這就在很大程度上推動了地質勘察工作的進行，而水文地質觀察工作作為礦產開采的先決條件，能夠為礦產的開采提供指導性的意見，在水文地質觀察中，要注意使用多種先進的觀察技術，盡量保證測量數據的準確性，從而為后來的地質綜合考察提供參考性資料，指導能源探索工程的快速推進。
參考文獻：
篇8
Keywords: hydrogeology survey; Leakage of reservoir; Karst area; Karst development characteristics
中圖分類號： TU71 文獻標識碼：A文章編號：2095-2104(2013)
一、工程分析
1.1水文地質勘察
1.1.1地貌地質
胡家墳水庫位于云南省曲靖市麒麟區茨營鄉胡家墳村，距曲靖市區33km，流域位于東經103°56′48″－103°56′58″，北緯25°25′22″－25°25′28″之間。地處珠江流域西江水系南盤江上游支流的龍潭河源頭。屬云貴高原丘陵典型的喀斯特地貌，具有高原山地與盆地相間的地貌特征。區內北東、北北東向斷裂構造發育，北西向斷裂構造次之，成為該區地貌格局的控制因素。該區地勢北、西、東三面高，南部低，最高點為水庫西北部，高程2058m，最低點為壩址區下游，高程約1905.4m。山嶺大致呈北東、北北東向延伸，與區域主構造線基本一致。
庫區灰巖廣布，地質構造較復雜，發育一順河向斷裂，斷層斷于二疊系棲霞、茅口組（P1q+m）淺灰、灰白色泥晶骨屑灰巖內，基本呈南北向展布，長約1公里，為一逆斷層，在庫區轉為北西—南東向，傾向246°，傾角約68°，自大壩河槽處穿過。庫區巖層產狀紊亂，陡傾角裂隙發育，兩岸巖層破碎，溢洪道出口附近并見有角礫巖，斷層沿線喀斯特極為發育，見有地下暗河、溶洞、落水洞、豎井等，無充填。在大壩左岸測得灰巖產狀為223°∠39°，大壩右岸測得灰巖產狀為141°∠17°。
根據1:400萬《中國地震動參數區劃圖(GB 18306-2001)》，工程區的地震動峰值加速度為0.15g，地震動反應譜特征周期為0.45s，相應地震烈度為Ⅶ度。該區處于構造穩定區內，區域穩定性好。
1.1.2水文及氣象
胡家墳水庫流域處在低緯度高原，屬亞熱帶季風氣候區。夏秋季陰雨日數多，降水集中；冬春季節晴天多，日照足，溫暖干燥。多年平均氣溫14.5℃，最高氣溫33.7℃，最低氣溫12.9℃，多年平均日照數為2008小時，多年平均無霜期240天。多年平均風速為15m/s，歷年最大風速為20m/s。一般年份汛期始于5月中旬，10月下旬結束，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）。暴雨降水歷時短，強度大，單點暴雨突出，易形成洪澇災害。
1.2工程施工中存在的問題及處理
1)對右岸0+116.90～0+120.10m斷層破碎帶補做鉆探水文地質勘察，重新對斷層進行防滲設計，設計批復以后對斷層進行灌漿處理，停工2個月。
2)項目在具體施工中，由于工程所處環境及地質條件發生變化，導致實際施工工程量大于合同工程量；溢洪道工程基礎開挖時，遇破碎帶，設計增加基礎斷面，增加碎石墊層，實際開挖工程量比設計大。
3)大壩灌漿先導孔施工時，部分孔終孔段壓水實驗未滿足設計要求，增加孔深，工程量增大；斷層灌漿處理較原設計縮小孔距，工作量增大。
1.3工程事故分析
從工程施工中遇到的以上主要事件中可以看出，造成這些事故發生、工程量增大、工期延誤，主要是由于在進行水文地質勘察時，勘察不仔細造成的。可見在水庫建設、病險水庫滲漏處理中進行水文地質勘察的重要性。
二、水庫滲漏水文地質勘察內容
2.1地質條件
1)地形地貌的特點，通過勘察水庫周圍的地形地貌，正確分析其對于水庫區地下水的影響。河水位低于庫水位，以及水庫間的分水嶺比較單薄時，容易引起庫水滲漏。
2)地質構造，褶皺、斷層、裂隙等發育的地帶，斷層破碎現象明顯，是形成水庫嚴重滲漏的通道；巖層中寬大密集裂隙地帶容易形成滲漏；在巖溶地區，斷層帶上容易形成滲漏的通道。
3)地層巖性以及結構，水庫發生滲漏和巖土體有很大的關系，如果水庫是松散巖類壩基，容易形成河道堆積物，由于其滲透性比較強，造成庫水的滲漏和流失；如果水庫建在巖溶地區，由于碳酸鹽底部的隔水層的隔水效果一般來說很差，不利于阻擋和保存庫水，也會造成庫水流失。
2.2水文地質條件
除了地形地貌以及地質結構以外，水文地質條件也是影響水庫滲漏的重要因素。首先要確定地下水類型，含水層層次、分布以及埋藏深度等信息以及地下水的補給、徑流以及排泄的條件，分析地下水水位及其變化幅度。在勘察中尤其要注意對水庫附近地下水分水嶺的勘察，因為如果當地下分水嶺比水庫正常蓄水位低的時候，容易引發滲漏。
2.3巖溶區的巖溶發育特征
如果水庫位于巖溶地區，還必須重視勘察巖溶發育強度及其規律、巖溶形態及其分布規律、巖溶水的動力特征、建壩前后地下水流量動態變化等。
2.4水庫滲漏的地質分析
1)滲漏通道的主要表現形式。對于巖漿巖地區的水庫，一般來說，可能發生滲漏通道主要是砂礫石層以及基巖表面的透水層;對于沉積巖地區的水庫其滲漏一般來說主要表現為透水層漏水，而且斷層的破碎帶也可以形成滲漏的通道；對于第四紀堆積物地區的水庫，壩下滲漏的主要通道有河床、古河道以及砂卵礫石層等，見表1:
表1滲漏通道的主要表現形式分析
2)漏水通道的連通性。地層的結構特征對于松軟巖層滲漏通道的連通性具有重要的影響。多層結構水文地質條件下，相對隔水層的條件會影響到漏水，而對于基巖透水層以及巖溶發育地帶漏水通道的連通性，其主要影響因素為地質構造。
三、水庫滲漏的水文地質勘察手段
3.1水文地質測繪
在進行水文地質測繪時，應該注意滲漏通道和進出口地段；山區的水庫地質測繪還要包括水庫附近的鄰谷和分水嶺；平原地區的水庫地質測繪還要包括正常高水位以上的第一級階地；在巖溶地區的水庫地質測繪應該包括所有勘測到的巖溶洞穴。
3.2鉆探和物探
鉆探和物探是勘察和確定水文地質結構情況、含水層的具置，斷裂富水帶的位置等水文地質條件以及獲取準確數據信息的重要手段。鉆探和物探結合使用，有利于提高水文地質勘察的質量，獲取準確的數據信息。勘探剖面線的布置必須綜合考慮水文地質結構以及地下水的分布情況。對于多層含水層結構的區域，在可能出現滲漏情況的各巖組內布置2個以上的鉆孔;在巖溶地區，鉆孔的布置的深度必須穿過巖溶發育帶。
3.3水文地質試驗
主要包括鉆孔壓（注）水試驗、抽水試驗。抽水試驗的持續時間比較長，一般來說大于1個月，準確分析水位的變化趨勢，提高計算的精確度。在巖溶地區，主要應用的是示蹤試驗，用于勘察巖溶洞穴的連通性。此外，巖土層的滲透試驗可以測定滲透系數，是估算水庫的滲漏量的主要數據依據。
3.4地下水動態觀測
進行地下水動態觀測需要建立一個長期觀測網，尤其對于可能發生滲漏的巖組內要布置2個以上的觀測孔。主要觀測水文地質勘察的常規項目，以及發生降雨時洞穴的涌水和流量等具體情況。
四、結語
綜上所述，本文結合實際簡述了水庫由于建設較早、施工質量不高、使用時間比較長、維護管理不到位等原因，加之水庫受自然環境影響比較大，導致現階段很多的水庫出現滲漏等現象，安全隱患比較嚴重。忽視水文地質勘察是造成很多水庫施工質量差、滲漏現象多發的重要原因。水文地質勘察在水庫建設、病險水庫滲漏處理中具有重要地位，因此要加強水文地質勘察，確保水庫的施工質量，防范滲漏的發生。
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篇9
煤炭是我國的主要能源，在我國一次性能源中占76％以上，必定要進行大量的采煤。采煤過程中破壞了煤層所處的環境，使其原來的還原環境變成了氧化環境。煤炭中一般都含有約0.3％～5％的硫，主要以黃鐵礦形式存在，約占煤含硫量的2/3。
煤層開采后處于氧化環境，流鐵礦與礦井水和空氣接觸后，經過一系列的氧化、水解等反應，生成硫酸和氫氧化鐵，使水呈現酸性，即生產了酸性礦井水。PH值低于6的礦井水稱酸性礦井水。酸性礦井水在我國部分煤礦特別使南方煤礦分別較為廣泛。我國南方煤礦的礦井水pH值一般在2.5～5.8，有時達2.0.pH值低的原因與煤中含硫量高有密切關系。酸性礦井水的形成對地下水造成了嚴重的污染，同時還會腐蝕管道、水泵、鋼軌等井下設備和混凝土井壁，也嚴重污染地表水和土壤，使河水中魚蝦絕代，土壤板結，農作物枯萎，影響人體健康。
1.酸性礦井水的危害
礦井水的pH值低于6即具有酸性，對金屬設備有一定的腐蝕性；pH值低于4即具有較強的腐蝕性，對安全生產和礦區生態環境產生嚴重危害。具體有以下幾個方面：
1.1腐蝕井下鋼軌、鋼絲繩等煤礦運輸設備。如鋼軌、鋼絲繩受pH值
1.2探放pH值低的老空水，鐵質控水管道和閘門在水流沖刷下腐蝕很快，使放水失去控制而帶來災害。
1.3酸性礦井水中SO42-含量很高，與水泥中某些成分相互作用生成含水硫酸鹽結晶。這些鹽類在生成時體積膨脹。經測定，當SO42-生成CaSO4.2H2O時，體積增大一倍；形成MgSO4.7H2O時，體積增大430％；體積增大使混凝土構筑物結構疏松、強度降低而受到毀壞。
1.4酸性礦井水還是環境污染源。酸性礦井水排入河流，pH質小于4時，會使魚類死亡；酸性礦井水排入土壤，破壞土壤的團粒結構，使土壤板結，農作物枯黃，產量降低，影響工農關系；酸性礦井水人類無法飲用，長期接觸，可使人們手腳破裂，眼睛痛癢，通過食物鏈進入人體，影響人體健康。
2.酸性礦井水形成的原因
煤系地層大多形成于還原環境，含黃鐵礦（FeS2）的煤層形成于強還原環境。煤炭中一般都含有約0.3％～5％的硫，主要以黃鐵礦形式存在，約占煤含硫量的2/3.煤層開采后處于氧化環境，流鐵礦與礦井水和空氣接觸后，經過一系列的氧化、水解等反應，生成硫酸和氫氧化鐵，使水呈現酸性，即生產了酸性礦井水。酸性礦井水形成的主要原因即發生的主要化學反應如下：
2.1黃鐵礦氧化生成游離硫酸和硫酸亞鐵：
2FeS2＋7O2+2H2O=2H2SO4+2FeSO4
2.2硫酸亞鐵在游離氧的作用下轉化為硫酸鐵：
4FeSO4＋2H2SO4＋O2=2Fe2（SO4）3＋2H2O
2.3在礦井水中，硫酸亞鐵的氧化作用，有時也不一定需要硫酸：
12FeS2＋3O2+6H2O4=Fe2（SO4）3＋4Fe（OH）3
2.4礦井水中硫酸鐵，具有進一步溶解各種硫化礦物的作用：
Fe2（SO4）3＋MS＋H2O＋3/2O2=MSO4+2FeSO4＋H2SO4
2.5硫酸鐵在弱酸性水中發生水解而產生游離硫酸：
Fe2（SO4）3+6H2O2=Fe（OH）3＋3H2SO4
2.6在礦井深部硫化氫含量高時，在還原條件下，富含硫酸亞鐵的礦井水也可產生游離硫酸：
2FeSO4＋5H2S2=FeS2＋3S＋H2SO4＋4H2O
酸性礦井水的性質除與煤中含硫量有關外，還與礦井水涌水量、密閉狀態、空氣流通狀況、煤層傾角、開采深度及面積、水的流動途徑等地質條件和開采方法有關。礦井涌水量穩定，則水的酸性穩定；密閉差、空氣流通良好，則水的酸性較強，Fe3+離子含量較多；反之，則酸性較弱，Fe2+離子較多；開采越深，煤的含硫量越高；開采面積越大，水的流經途徑越長，則氧化、水解等反應進行得越充分，水的酸性越強，反之則弱。
3.酸性礦井水的預防與治理
3.1酸性礦井水的預防
根據酸性礦井水形成的條件和原因，可以從減源、減量、減時等三個方面進行預防或減輕其危害程度。
3.1.1減源
撿選利用造酸礦物，化害為利。煤礦床的主要造酸礦物時夾雜在煤層中的黃鐵礦結核和煤本身的含硫量。煤的開采率低、殘留煤柱或浮煤丟失多，黃鐵礦結核廢棄在井下采空區中，被積水長期浸泡，是產生酸性水的重要根源。減少工作面丟失的浮煤、積極撿選利用黃鐵礦結核，能減少產生酸性水的物質。攔截地表水，減少入滲量。例如回填矸石，控制頂板，防止地面水沿塌陷裂隙浸入老空區。在井下，特別是老井或廢棄封閉井巷處，對礦井水施放適量的抑菌劑，抑制或殺滅微生物的活性，或者減少礦井水中微生物的數量。通過降低微生物對硫化物的有效作用，達到控制酸性礦井水生成的目的。
3.1.2減少排水量
設立專門排水系統，集中排酸性水，并在地表攔蓄起來，使其蒸發、濃縮，而后加以處理，免除污染。
3.1.3減少排放酸性水的時間
減少礦井水在井下的停留時間，可在一定程度上降低微生物對煤中硫化物的氧化作用，從而有助于減少酸性礦井水的形成。對含黃鐵礦多、硫分高、地表水滲漏條件又好的淺部煤層，或已形成強酸性水的老窖積水區，在開拓布局上要權衡利弊，統籌安排，在礦井前期不予開采或探放，留待礦井水末期處理，避免長期排放酸性水。
3.2酸性礦井水的治理
在一定地質條件下，酸性水中的硫酸可與鈣質巖石或其它基性礦物發生中和反應而降低酸度。用燒堿作中和劑用量少，污泥生成也少，但水的總硬度往往很高，雖降低了水的酸度，但增加了硬度，而且成本高，現已基本不用。目前，處理方法有以石灰乳為中和劑的方法、石灰石為中和劑的方法以及石灰石――石灰法、微生物法和濕地處理法。石灰乳中和劑處理法適用于處理酸性較強、涌水量較小的礦井水；石灰石――石灰法適用于各種酸性礦井水，尤其是當酸性礦井水中的Fe2+離子較多時適用，還可以減少石灰用量；微生物法基本原理時應用氧化鐵細菌進行氧化除鐵，此菌能從水生環境中攝取鐵，然后以氫氧化鐵形式把鐵沉淀子在它們的粘液分泌物中，時酸性水的低鐵轉化為高鐵沉淀出來，然后再用石灰石中和游離硫酸，可降低投資，減少沉渣。濕地法又稱淺沼澤法，此法具有成本低、易操作、效率高等優點，具體方法在這里不再詳述。
4.結論
煤系地層大多形成與還原環境，煤層開采后處于氧化環境，流鐵礦與礦井水和空氣接觸后，經過一系列的氧化、水解等反應，使水呈酸性，形成酸性礦井水。對地下水以及其它環境和設施等造成一定的環境影響和破壞，同時會對人體健康造成一定的影響。通過對酸性礦井水的形成原因進行分析，并采取一定的預防和治理措施，可減少酸性礦井水對地下水的污染、其它環境和設施等造成的破壞以及對人體健康的影響。■
【參考文獻】
篇10
在馮國章教授的論文中，對水文生態作了這樣的界定：“所謂水文生態，實際上就是水文生態系統，它是由水文系統和生態系統復合而成的，集水文循環與生態進化及其共同的自然環境、人工環境于一體的，具有耗散結構和遠離平衡態的、開放的、動態的、非線性的復雜巨系統”［2］。具體的水文系統是指由一定的地理空間內的各種水體及其形成、運移和賦存環境（自然的、人工的或復合的）所構成的地理、地質、生物（包括人類）等環境功能系統整體，是一個開放的復雜巨系統，同時又是一個動態的非線性系統。生態系統的定義是人們比較熟知的，它是生物群落及其生存環境共同組成的動態平衡系統；具體的生態系統是在一定的地理空間和地質系統內，生物和非生物成分通過物質循環、能量傳輸和信息交換而相互作用，相互依存所形成的生態學功能單元。由于水是生命之源，是萬事萬物之本，是生態環境的基本要素，因此，生態要素中包括著水，水文系統必然影響生態系統，生態系統的變化———如退耕還林、修造梯田，也必然影響水文系統，2個系統相互影響，具有明顯的關聯性和協同性，應當是一個統一的水文生態功能整體，如圖1所示。因此，隨著自然的和人類認識的發展以及生產實踐的需要，把水文系統和生態系統作為一個整體———水文生態系統而加以看待和研究是科學發展的必然，具有十分重大的理論意義和實用價值！在水文系統和生態系統都很脆弱敏感的干旱半干旱地區尤其如此。正因為這樣，我們把教育部和國務院外國專家局下達的項目“干旱半干旱地區水文生態與水安全學科創新引智基地建設”，看作一項時代的需求加以對待，通過向世界引智，向全國合作加以實現［3］。從圖1可以看出，水文生態系統有大有小，人們也可以把地球看成一個大的水文生態系統，一條大江大河也會構成水文生態系統，而在其內的小江小河和中、小河流域也可以構成相應的水文生態系統。因此，水文生態系統是具有層次性的。水文生態系統的組成因子可以概括為“水－土－光－熱－氣－植－動（物）和人類”。再具體一些可列成圖2。
水文生態系統的實例舉示
水文生態系統可能是天然形成的，也可能是人工的，也可能是人工參與雕琢的。水文生態系統滿目皆是，這里舉示幾個最具代表性的水文生態系統———灌區、梯田和綠洲。
1灌區水文生態系統如圖3所示，所謂灌區水文系統是人為地修筑引、輸、配水渠（管）道系統，將河水或井水引至田間，澆灌農田的灌溉工程。依靠灌溉工程保證作物、林果茁壯成長所需水分，配合光、熱、氣、土壤資源和生物資源的組合，形成具有良好農業生產條件的新的生態系統———灌區水文生態系統。
2梯田水文生態系統梯田是在易于產生水土流失的坡地上，分段沿等高線建造的階梯式農田。梯田是治理坡耕地，保持水土、蓄雨納滲的重要工程措施，梯田的最大作用是蓄積降水截流納滲，結合土壤改良和窯窖等工程措施，消除徑流，從而形成能夠保持水土、有利農耕的水文生態系統，圖4顯示了這種系統及其功能。
篇11
我國土木工程建設有著飛快的進步，房地產產業和住宅的大發展、高速公路和高速鐵路網的迅猛興起，增強了我國的綜合實力。城市建設中的基坑開挖不僅越來越深，而且開挖對周圍環境的影響越發敏感；全國30多座城市已建或在建地鐵，大冶露天鐵礦開采的邊坡高度達到800多米，海底隧道、煤礦開采的深度最深達到1000多米。同時，近些年我國工程建設中事故頻發，如杭州風情大道地鐵基坑倒塌事故、上海蓮花河畔景苑7#樓傾倒事故、青島輸油管道爆炸事件。因此，我國對工程建設場地選址及場地內地質條件要求越來越高，水文與工程地質工作是土木工程建設重要的、不可缺少的基礎工作。
1998年教育部頒布《普通高等學校本科專業目錄》，將原來的結構、橋梁、道路、巖土、礦井建設、城鎮建設等8個專業合并為土木工程專業，成為一個寬口徑的大專業土木工程，具有內涵廣泛、支系眾多、科目復雜的特點，涵蓋領域極為廣泛，對學科全貌充分認識與把握，以期培養出的學生“理論基礎扎實，專業知識面廣，實踐能力強，綜合素質高，并有較強的科技運用、推廣、轉換能力”。[1] [2]土木工程概論課程涵蓋工業與民用建筑、交通土建、地下工程、巖土工程、市政工程、水利水電工程及國防工程等廣泛領域。[3] [4] [5]通過對土木工程概論課程的學習，對剛進入大學的水文與工程地質專業學生以后從事土木工程相關的勘察、設計、施工、監理、管理等領域從事技術或管理工作有個較為全面的認識。
一、水文與地質專業對土木工程的重要性
資源開發和基礎建設在國民經濟中有著十分重要的意義。道路橋梁建設、煤礦資源調查等項目開展初期和建設過程中都必須對工程地質自然災害、水文與工程地質條件、不良地質現象及工程對周圍環境的影響進行評價和調查。資源開發利用、基礎設施建設造成的水文與工程地質條件的惡化，對人類的生產和生活造成極大的影響，如采礦導致的地面沉降、人工開挖對邊坡穩定性的影響、尾礦庫對地下水的污染、水庫蓄水誘發區域性地震，特別是近年來由于經濟發展導致的全國大范圍的霧霾天氣。故此在各類地質環境評價、資源開發利用以及地基基礎工程建設等過程中，不僅需要從業人員懂得水文與工程地質專業知識，而且會科學管理各種工程。但從現實情況來看，高級應用型技術人才普遍不足。
水文與工程地質的畢業生，既有厚實的專業理論基礎、寬廣的專業知識，又有較強的實踐技能，可在大型工礦企業、城市、城鎮從事給排水、地下水及區域環境評價等方面從事水文地質調查工作，也可在有關部門從事飛機場、港口、海岸帶海洋環境、鐵路、公路、隧道、水庫等土木工程方面的工程地質勘查工作。
二、土木工程概論課程的特點
（一）涵蓋內容全面
本課程包括材料力學和結構概念、建筑工程類型及施工工藝、飛機場工程的選址及建設、地下工程類型及施工工藝、橋梁工程的類型及施工工藝、道路工程的選線及種類、鐵路工程、海口工程、給排水工程、海洋工程、土木工程中的災害等內容，其中不僅涉及材料力學、結構力學、土力學、鋼筋混凝土結構等力學內容，還涉及規劃、施工及監理方面的內容，因此學好這門課程，對于剛跨進高等學校大門的水文與工程地質專業的學生而言，理解本專業的培養目標意義重大。
（二）發展變化快
土木工程雖然是一門古老的學科，但其領域隨相關學科的發展、經濟建設和社會進步的需要而不斷深化、不斷拓展。
（三）應用性廣
隨著城市化的發展，我國對能源需求越來越大，高層及超高層建筑越來越多，建筑基礎形式多以樁基礎等深基礎為主，這不僅要求水文與工程地質專業畢業生掌握扎實的專業基礎知識，同時又為畢業生就業提供了更多的機會。
三、土木工程概論課程存在的不足
（一）教材內容的滯后
土木工程建設種類、規模發展日新月異，由于時效性，教材不可能及時反映土木工程的變化，已淘汰的施工工藝技術甚至還有可能在現有的教材中出現。
（二）課堂教學方式不豐富
土木工程概論課程涉及的工程種類多、工程性很強。現代多媒體的運用相較于傳統的黑板教學而言，能夠大大提高教學效率，在很短的時間內擴大了學生的知識面。涉及高層建筑、橋梁、隧道等工程的施工工藝的流程、各種施工機械的操作過程，學生如不到工地現場則不能很好地掌握關鍵施工技術，這就導致教學效果不理想，學生對知識的掌握不牢靠。
（三）教學素材收集難
由于土木工程涉及交通、土建、港口、海洋等方面，其覆蓋面相當廣泛，要收集各種工程的典型性素材有相當的難度。
四、土木工程概論課程教學改革
（一）精選教學內容
土木工程概論課程的教學目標是開拓學生土木工程的視野、培養學生土木工程的意識、激發學生持久的學習動力。因此在講課時可選擇生動宏偉的建設場景和案例，如上海中心基坑施工、廣州東塔基坑施工、三峽大壩工程、港珠澳大橋建設及世界各地的海底隧道工程等，以此來讓學生建立土木工程的整體和發展思維，從而提高他們學習后續課程的興趣和質量。同時，在教學中將學生帶到實際工程現場，進行現場教學，讓學生提前接觸生產實際，掌握一些現場施工的知識，為他們走向工作崗位奠定堅實基礎。
（二）采用形式多樣的教學方法
為激發學生學習興趣、提高課堂效率，各種如橋梁類型、隧道類型、飛機場形式等可以用靜態多媒體直觀、形象地展現出來，以此提高學生對工程的直觀認識，加深學生的理論知識，以較少的教學時間收到很好的教學效果。土木工程概論內容豐富多彩，為避免課程內容變得枯燥無味，教師在課堂教學中不應僅僅以靜態圖片的形式向學生講解土木工程的有關概念、理論，這樣易讓學生產生厭學情緒。課間播放一些隧道施工、深基坑維護施工的教學短片，如人工挖孔樁、港珠澳大橋施工錄像、廣州東塔的施工動畫、管樁打入施工過程、雙排樁施工過程、錨桿支護施工過程、越江隧道施工動畫、邊坡加固施工過程。通過教學錄像的播放，讓學生掌握各種土木工程的施工方法。
（三）穿插專題講座
為了讓學生了解土木工程的最新發展狀況，針對新近的一些深大基坑工程、橋梁工程及土木工程方面的試驗平臺做專題講座，如上海蓮花河畔景苑7#樓傾倒事故分析、上海中心深基坑支護工程、港珠澳大橋施工、國內外離心機試驗、動態空心圓柱剪切試驗等。隨著城鎮化的進展，近年來淮南新建了一批深基坑工程、橋梁工程、隧道工程。在教學過程中，邀請現場技術人員到課堂上來給學生做講座，如進行過“攪拌樁維護施工”、“地下連續墻施工”、“拉森板樁維護施工”、“地下空間施工”、“打入樁施工”等專題講座。專題講座不僅充實了教學內容、開拓了學生的知識面，而且能引導學生從事土木工程的就業方向。
（四）知名人物及實驗平臺介紹
為增加水文與工程地質專業學生對國內外高校土木工程專業的認識及針對部分學生今后考研的情況，教師在講解到各種土木工程時，可穿插些相關的歷史人物、當代知名學者及國內的一些重點實驗室的介紹。如講到橋梁工程時，可講一講茅以升事跡、盧溝橋事件、國內外知名高校橋梁工程專業的知名學者及同濟大學的橋梁結構抗風技術交通行業重點實驗室；講到地下工程時，可介紹同濟大學巖土及地下工程教育部重點實驗室的離心機試驗機、動態空心圓柱剪切儀；講到鐵路工程時，可介紹一下中國首位鐵路工程師詹天佑、同濟大學的道路與交通工程教育部重點實驗室；講建筑工程時，可說一說建筑大師貝聿銘的杰出成就等；講到土木工程災害時，可介紹同濟大學的土木工程防災國家重點實驗室。
（五）新近知名土木工程建筑介紹
國內外的知名建筑發展日新月異，現有的教材很難跟上其發展變化。因此，在講授土木工程概論時，應介紹國內外最新的土木工程建設進展，以增加本課程的時效性，從而激發學生的學習熱情。講土木工程材料時，可穿插裝修材料的最新發展狀況；講高層建筑時，可介紹國內正在建設的摩天大廈，如上海中心大廈；講橋梁工程時，可穿插東海大橋、杭州灣大橋的建設情況；講高鐵建設工程時，可結合京福高鐵來講；講水利工程時，可以介紹一下我國西南地區正在建設的水電站，如向家壩水電站、白鶴灘水電站以及金沙江、雅礱江、大渡河等“三江”水電基地。通過講解一些知名重大工程建設的情況，可以拉近水文與工程地質專業學生與土木工程之間的距離，以此激發學生學習本門課程的興趣。
（六）授課教師的優選與培養
土木工程概論涉及現有的各種工程，要求授課教師不僅要具有寬廣的知識面，而且要有豐富的實踐經驗，為此要選具有豐富科研經歷的教師授課本門課程。近年來，由于高等學校招生規模的擴大和高校教師數量的不足，尤其是有一批青年教師缺乏實踐經驗，致使土木工程概論的教學存在一些問題。因此，不僅要求有經驗的教師對年輕教師進行傳、幫、帶，鼓勵年輕教師參與相關研究課題中，而且為了掌握土木工程的最新進展，年輕教師要經常參加國內外的相關學術會議，在寒暑假期間，盡量去工地實習、鍛煉，掌握現場施工的細節，不斷更新土木工程概論的教學內容。
五、結論
土木工程概論課程教學改革可起到幾點作用：1.提高學生學習土木工程概論課程的興趣、效率，激發了水文與工程地質專業學生將來從事土木工程建設的熱情。2.使學生更深刻地認識到土木工程概論課程的重要性，加深理解水文工程地質對各類工程的影響，以及各類工程與水文工程地質間的相互作用與關系。3.提高了學生在土木工程建設中，保護水文與工程地質環境的自覺性，能夠讓學生認識并分析不良水文與工程地質條件，并能針對具體問題提出處理措施。
[ 注 釋 ]
[1] 傅光耀.關于土木工程專業建筑工程方向教學改革的探討[J].高等建筑教育，2001（1）：25-26.
[2] 王清標，初明祥，胡永強.大土木背景下《土木工程概論》教學模式創新研究[J].當代教育理論與實踐，2012（4）：75-77.
篇12
1 引 言
地下水系統具備了微生物生長發育所需的營養?水分?酸堿度?滲透壓和溫度等條件，為微生物提供了良好的生存場所。微生物(主要指各種細菌菌群，如異養菌?自養菌?好氧菌?厭氧菌等)成為地下水生態系統中主要生命組分，是地下水演化過程的重要影響因子，在地下水系統的能量轉換?物質循環?營養輸送?信息貯存以及元素形態的轉化?聚集和遷移中微生物都起著極其重要的媒介作用。地下水化學性質的演變中微生物的控制和改造是其主要因素之一。
地下水系統是一個復雜綜合體，包括了地下水流經的介質，地下水中各種物理化學成分和地表的天然通道等。加之人類對地下水的開發利用活動已經并將繼續改變地下水環境，如地下水的污染?過量的開采以及其它流體礦產的開發等都對地下水系統的天然環境產生影響。環境因素的變化相應地也影響了地下水中生物的生存條件，導致微生物的形態?生理?遺傳特性的改變，促使各類微生物不斷演替。地下水系統中各種環境因素又是制約微生物生長?繁殖的重要因素。
地下水微生物學是地下水科學與微生物學緊密結合而形成的一門新興學科，它將地下水視為一個有生命的系統加以研究，主要研究與認知微生物生命過程與地下水化學密切相關的科學問題，是研究微生物活動與地下水環境相互關系的科學，也就是探索微生物直接參與地下水化學形成演化過程的微生物地球化學作用，是地下水科學研究的前沿領域。
2 微生物作用改變地下水化學組成
早在1900年人們就發現未受污染時含有高濃度硫酸鹽的地下水，受石油污染后卻常常缺少溶解性硫酸鹽。1917年Rogers首次提出這是硫酸鹽還原菌新陳代謝的作用所致。這個假設在從受石油污染的水中分離出硫酸鹽還原菌時得到證實。在以后的幾十年里，很多學者對地下水化學組成的微生物影響作用進行研究后認為，微生物對地下水化學組成具有重要影響作用(Chapelle 2000)。如，鐘佐燊(2001)研究認為，在石油烴污染的地下含水層中，如果發生了生物降解反應，則其水文地球化學標志是：水中溶解氧很微，NO-3和SO2- 4明顯降低，Fe2+ 和HCO-3升高，出現HS-或H2S 和CH4。
地下水系統中電子供體與電子受體間的豐度關系是影響微生物代謝速度的主要因素。在未污染的含水層中，電子供體的可用性限制了微生物的新陳代謝，溶解性無機碳沿著含水層流動路徑慢慢聚積，可用的電子受體依照溶解氧>硝酸鹽>三價鐵>硫酸鹽>二氧化碳(甲烷生成)的次序不斷被消耗。在人類活動污染的含水層中，常存在過剩的可用有機碳，電子受體的可用性限制微生物的新陳代謝。
美國南卡羅萊納州Black Creek含水層是區域地下水化學類型變化受電子供體限制的很好例子。McMahon等(McMahon 1991a1991b，Chapelle 1990)對該系統進行詳細研究后，描述了微生物作用對含水層地下水化學組成的影響。該水文地質單元，水流從補給區向下游150 km到排泄區，溶解性無機碳濃度從不到1 mM/L 增加到超過12 mM/L。由微生物代謝作用產生的溶解性無機碳促進了含水層中碳酸鹽的溶解，根據公式：CaCO3 (碳酸鹽)+CO2 (微生物)Ca2+ +2HCO-3計算得出，大約一半的溶解性無機碳來自微生物代謝作用(約6 mM)，有研究表明該地區地下水補給大約需要用15萬a，由此推出，微生物代謝作用產生溶解性無機碳的速率約為10-4 mM/La。因此，盡管沿地下水流溶解性無機碳濃度增加很大，但微生物代謝速度很低(Chapelle 1990)。其主要原因是，含水層中可代謝的有機碳含量低。McMahon(1992)研究認為，Black Creek含水層中有機碳含量只占沉積物干重的0.1±1.0%。由于低速率的微生物代謝作用，系統中可用電子受體的量(O2?Fe3+?硫酸鹽和CO2)相對有機碳來說是豐富的。
當地下水系統中可用有機碳的含量很高時，可用電子受體缺乏會限制微生物代謝作用。電子受體受限的含水層包括泥炭含水層(普遍在北半球)，石油儲存地，和由人類活動引起化學污染的含水層。1979年美國明尼蘇達州管道爆裂泄漏大約10萬加侖的原油到一個冰水沉積含水層。泄漏時，由于與大氣快速交換，以及含水層天然有機碳含量低，地下水呈飽和溶解氧狀態(約10 mg/L)。隨著可代謝碳的突然流入，油積聚在水面，氧被迅速消耗，并形成三價鐵還原條件。泄漏后5年，在油透鏡體附近含水層中氫氧化鐵被耗盡，甲烷生成成為一個重要作用。這個受原油泄漏污染的淺層含水層是電子受體受限含水層最好例證之一(Baedecker 1993)。
由于原油泄漏電子供體過剩，在最接近污染源的Bemidji含水層，其水化學特征主要為甲烷生成環境，其次為硫酸鹽還原，鐵還原，和低溶解氧環境。該含水層與Black Creek 含水層的情況完全相反，Black Creek 含水層甲烷生成的地方遠離補給區。而Bemidji含水層的硫酸鹽相對較少，硫酸鹽還原不是主要的作用。這種氧化還原作用的次序是電子受體受限的地下水系統的特征，常見于受石油烴污染的地下水系統。
3 微生物作用改變含水層水力性質
微生物作用除影響地下水化學組分以外，也影響地下水系統的物理性質。地質學家很早就知道在非孔隙巖中，次生孔隙能提高含水層的水力性質 ，還可以積聚石油。人們通過大量的同位素和質量平衡研究得出，有機物的去碳酸基和其它無機作用不能解釋許多系統中的次生孔隙現象(Lundergard 1986)。由于大多數含水層系統中存在大量具有活性的不同微生物種群，微生物代謝作用引起人們的關注，大量研究表明微生物作用能引起硅酸鹽和碳酸鹽巖中次生孔隙產生(Bennett 1987，Chapelle 1988)。地下水中硫酸鹽在有脫硫細菌參與和有機質存在的條件下發生還原反應而產生H2S(Na2SO4+2H2O+2C2NaHCO3+H2S)，這個反應有溶解硫酸鹽的作用，反應產生的H2S 溶于水中也具有溶解碳酸鹽等礦物的能力(李義軍 2002)。
微生物作用除顯著改變了Black Creek 含水層水化學組分外，也改變了這個含水層的水力性質。沿水流路徑的巖心資料顯示了一個顯著的巖性變化。在補給區，不存在次生晶粒間的方解石膠結物。在補給區和排泄區的中間區域，南卡羅萊納州萊克市常見方解石膠結物。在排泄區附近，南卡羅萊納州萊克市Myrtle 海灘，50%的厚層含水層被晶粒間的方解石膠結。McMahon等研究了微生物作用引起Black Creek含水層孔隙的填充現象。該研究表明，Black Creek含水層的砂中含有機碳少，而相鄰的狹窄的層中含有豐富的有機碳。隔水層有機碳的發酵使有機酸在隔水層孔隙水中積聚。有機酸擴散到Black Creek含水層，進而氧化為二氧化碳，引起大量的碳從隔水層遷移到含水層。二氧化碳同含水層物質反應產生碳酸鹽和重碳酸鹽。這個作用導致部分含水層次生孔隙產生。然而，當碳酸鹽和重碳酸鹽在溶液中積聚?運移，地下水的方解石變得過飽和時，就會在含水層的其它部位沉淀下來。由于豐富的晶粒間的方解石膠結物填充了含水層系統的主要孔隙，Black Creek含水層孔隙性減少，透水性降低，以至不能滿足當地用水需求。
有實驗表明，二氧化碳和有機酸的產物能增加礦物的溶解，引起次生孔隙性和滲透性的發展。而碳酸鹽?鐵和硫酸鹽微生物產物能引起方解石或黃鐵礦的沉淀，降低地下水系統的原生孔隙性和滲透性。也就是說，微生物既能破壞(Lundergard 1986)也能提高(Hiebert 199 McMahon 1995)含水層沉積物孔隙性。
4 污染修復中的微生物作用
現代社會產生了大量的化學產品，許多有毒有害的物質被人類有意或無意地投放到地下水系統中，地下水受到嚴重污染，地下水質量日益惡化。近年來，生物降解技術以其可在污染現場進行修復?可在難以處理的地方進行修復?在生物修復時不影響場地內正常生產?對污染地的干擾或破壞小?處理后的產物無二次污染?降解過程快?費用低等諸多優點受到世界各國環境科學界的廣泛關注，激發了人們對污染修復中微生物作用的研究興趣。
對污染地下水進行原位生物修復時，好氧微生物通過將有機化合物氧化成二氧化碳而獲取能量，其中氧為電子受體，當地下存在氧時，好氧微生物可將有機污染物氧化成二氧化碳，從而使污染地下水凈化。厭氧微生物也能將有機化合物氧化成二氧化碳，但其作用過程中的電子受體不是氧，而是以硝酸鹽?硫酸鹽或Fe3+等氧化物作為電子受體。由于許多受污染的地下水環境中缺乏氧，好氧微生物在代謝過程中很快將氧耗盡，此時，好氧微生物將無法對污染物進一步降解。厭氧微生物不同的代謝能力，在污染地下水修復方面顯示了巨大的潛力。最新研究表明，厭氧微生物可有效降解地下水中烴類?氯化溶劑?硝酸鹽以及鈾?鉻?锝?鈷?硒有毒金屬和準金屬等污染物。
在1973年，人們首次發現了淺層地下水中的土著微生物對石油的降解能力，不久，生物降解被用于提高汽油污染的含水層的凈化。自那以后，人們開始使用生物降解地下水系統中各種常見化學污染物，包括氯代化溶劑。
地下水中石油烴的污染主要來自汽油及其它石油產品的地下儲罐的滲漏。其主要污染組分為苯?甲苯?乙苯和二甲苯。生物降解石油烴的實質是在微生物參于下的氧化還原反應。該反應中電子供體烴給出電子，好氧菌僅利用氧作為電子受體，而厭氧菌則可利用NO-3?Fe3+?SO2-4和CO2 作為電子受體。美國密執按州使用原位生物修復技術，成功修復了由于地下儲油罐漏油受到嚴重污染的包氣帶及含水層。其方法是：在污染區，首先注入未污染地下水42 d，第43 d開始注入含NO-3的地下水，到第112 d基本清除了污染物。結果表明： 地下水中，苯從0.76 mg/L降至小于0.001 mg/L ，甲苯從4.5 mg/L 降至小于0.001 mg/L；包氣帶土壤中，苯從0.84 mg/kg降至0.017 mg/kg ，甲苯從33 mg/kg 降至0.103 6 mg/kg(鐘佐燊 2001)。
多環芳烴具有毒性，對人類健康造成的危害大，尤其是高分子多環芳烴的致突變與致癌特性。多環芳烴生物降解研究日益受到了人們的重視。近年來人們對微生物降解多環芳烴的作用?機理進行了廣泛的研究，研究結果表明，對可降解多環芳烴的微生物有紅球菌屬( Rhodococ2cus) ?假單胞菌屬( Pseudomonas ) ?分枝桿菌( My2cobacterium) ?芽孢桿菌屬( Bacill us ) ?黃桿菌屬( Flavobacterium) ?氣單胞菌屬( Aeromonas ) ?拜葉林克氏菌屬( Beijernckia ) ?棒狀桿菌屬( Corynebacterium) ?藍細菌( Cyanobacteria) ?微球菌屬( Micrococcus ) ?諾卡氏菌屬( Nocardia) 和弧菌屬( V Ibrio)等(溫洪宇 2005)。利用微生物去除地下水中的多環芳烴不會造成二次污染，費用低，易操作，是去除多環芳烴的最佳方法。
飲用水中過量的硝酸鹽能夠引起嬰幼狼高鐵血紅蛋白血癥，我國許多地區淺層地下水已普遍受到硝酸鹽不同程度的污染。張勝(2005)對地下水硝酸鹽污染的微生物修復技術進行了研究。通過兩年多的室內和野外原位的大量試驗研究，優選出反硝化菌液和增強地下水中微生物反硝化作用的營養碳源乙醇?乙酸鈉，利用乙酸鈉作為營養碳源在野外試驗井進行原位微生物脫氮試驗，對地下水中NO-3的去除率可達98%。研究結果得出，利用優選反硝化菌液和乙酸鈉營養碳源對地下水硝酸鹽污染修復效果好，在大面積土體和地下水污染原位修復技術實施是可行的?有效的，它不僅可以在原位有效地修復土壤?包氣帶的硝態氮污染，而且還可以增加土壤的肥力及氮肥的利用率，無負面作用，對修復污染?保護地下水資源和農作物增產都具有重要意義。
5 影響微生物作用的地下水環境因素
微生物作用對地下水系統的影響程度主要受微生物代謝速度，水文地質條件，含水層的巖性等多種因素的控制。
張宗祜，任福弘等(2006)為研究氮素的生物化學循環問題，通過對河北正定野外試驗場貫穿包氣帶的18.5 m的鉆孔剖面土樣的水理性質?地球化學成分?有機質含量的測試和微生物的培養鑒定，發現包氣帶土體的各類細菌在整個包氣帶均有分布，但隨著巖性?物理化學條件的變化，而顯現出不同的細菌含量，特別是在幾個層次上出現細菌含量高的活化層。它的出現充分說明了細菌在包氣帶中分布，不是受深度變化所控制，而是受其環境條件所制約，如含水量?營養元素?土體巖性等。這一研究成果為今后深入研究地下水系統中微生物的作用奠定了良好的基礎。
McMahon(2001)研究了含水層和弱透水層交界面上的幾個重要生物地球化學反應，包括氧還原?反硝化作用和Fe3+?SO 2-4和 CO2還原(甲烷生成)。研究表明，一些地方，生物地球化學反應發生在交界面的弱透水層面，電子受體從含水層運移到電子供體豐富的弱透水層里。另一些地方，生物地球化學反應發生在交界面的含水層一方，電子供體(有時是電子受體)從弱透水層運移到電子受體或微生物豐富的含水層里。影響含水層/弱透水交界面發生生物地球化學反應范圍的因素有，交界面兩邊電子受體和電子供體的豐度和可溶性，電子受體和電子供體反應和越過界面的速度。
6 展 望
地下水沉積物無菌取樣方法的發展完善和微生物綜合評價方法的建立，使微生物代謝作用對地下水地球化學的影響被廣泛認識。隨著當今社會科學技術的不斷進步，地下水微生物地球化學的研究技術也日益得到提高和改進。首先，人們可以利用電子顯微鏡?能普?電子探針?離子探針?質子探針來觀察和分析細胞內部的結構?成分。第二，微生物生態學研究的新技術被用于地下水微生物研究中。如，人們在研究污染或未污染含水層生物群落組成研究中開始使用磷脂脂肪酸分析方法(PLFA)，該方法是基于生物化學手段的一種微生物生態學研究新技術，它具有對細胞生理活性沒有特殊的要求，對樣品保存時間要求不高?不需要進行微生物培養等優點。它能提供微生物群落生物量及其時?空變化?群落結構和功能等多種微生物信息，是一種快捷?可靠的分析方法。.再如，人們通過基因工程，在DNA的分子水平上動手術，使某種細胞結構的基因轉到另一種細胞中去，而使之具有新的遺傳性狀。
隨著我國環境科學界對地下水微生物作用研究的日益關注，我國地下水微生物地球化學?微生物工程學?微生物環境工程學將會作為重點發展學科被大力扶持，地下水微生物的基礎研究應得到優先發展，尤其是在地下水環境中微生物的種類?形態?分布特征?營養和生長的一般規律，微生物的代謝?演替和調控，微生物的基因及其所攜帶的遺傳信息表達等研究方面，從基礎研究中尋找提高地質微生物地球化學作用的研究途徑和方法。地下水微生物研究將進一步與地質學?微生物學?環境生態學?環境微生態學?環境地質學?水文地質學?生物化學等基礎科學的研究交叉與合作，對基礎科學的發展提供動力和應用的驗證方法。
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篇13
摘要：工程地質是水利類本科生的一門重要專業基礎課，課程教學內容和環節豐富，難點較多，實踐性強。如何在課堂教學和野外實踐教學中有效提高教學質量是一個值得探討的問題。文章詳細分析了水利工程課程中的難點及教學中存在的問題，從課堂教學、實踐教學、英文教學及課程考核等方面全面介紹了課程教學經驗及改革探索。提出課堂教學應注重理論緊密聯系工程實際，實踐教學應注重培養學生動手技能和發現、分析、解決工程地質問題的能力，開展英文教學是培養國際人才的必然趨勢，考核機制應全面反映學生的綜合能力等觀點。
關鍵詞：工程地質； 水利專業； 教學研究； 理論教學； 實踐教學
中圖分類號：tv135；g642421文獻標志碼：a文章編號：10052909（2013）05011007工程地質是研究工程建設活動與自然地質環境相互作用和相互影響的一門地質科學，是以地學學科的理論為基礎，應用數學與力學理論和工程技術及方法解決與工程規劃、設計、施工和運營有關的地質問題[1]。工程地質課程是水利類本科專業的一門重要專業基礎課程。水利水電工程建設是人類在認識自然的基礎上改造自然并為經濟建設服務的活動，進行水利水電工程建設首先必須了解自然環境和工程條件，而環境地質條件是與水利水電工程關系最密切、最重要的自然條件。
當前，中國工科高等教育人才培養主要目標是：培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才[2]。工程地質課程作為水利類專業中一門實踐性強的課程在凸顯人才培養目標方面，更加突出工程地質理論和實踐教學的必要性與重要意義[3-4]。
工程地質課程的教學分為課堂理論教學部分與野外地質實習部分。課堂理論部分主要講授礦物巖石、地質構造、地質作用、地下水、巖體工程特性，邊坡、壩基、洞室圍壓穩定性評價，工程地質勘察等知識。野外地質實習部分主要進行巖石及地質構造認識，風化、卸荷及河流地質作用研究，地下水及其作用研究，水利樞紐工程地質條件與問題分析評價等。
由于工程地質課程涉及的相關課程較多（礦物學、巖石學、構造地質學、地史學、地貌學、水文地質學、材料力學、巖石力學、土力學等），且這些課程多為地質專業課程。同時，工程地質課程實踐性很強，但學生又缺乏實踐經驗和實踐機會。因此，在有限的理論教學和實踐教學時間內，如何合理安排教學環節，使學生扎實掌握工程地質相關概念及基本原理，并使學生初步具備分析工程地質條件及解決工程地質問題的能力，是一個很值得探討的問題。根據筆者多年從事工程地質教學的經驗，針對水利類本科專業工程地質教學，首先介紹學校工程地質課程的設置，然后分析課程教學的重點及難點，再從課堂教學、實踐教學、英文教學、考核方式4個部分探討理論與實踐教學的改革思路，以期在提高教學效果、培養學生分析工程地質條件和解決工程地質問題能力方面有所收獲。
一、水利類工程地質課程介紹
（一）水利工程地質課程設置
武漢大學水利水電學院最早可追溯至1928年創建的國立武漢大學工學院土木系水利組，學院現已成為國內水利水電高級人才培養的搖籃和科學研究的重要基地。一直以來，工程地質課程為水利各專業（農田水利、水電工程、河流泥沙、水文水資源）的重要專業基礎課程。工程地質課一般在第五學期或第六學期開設，包括48 學時課堂教學和1 周的野外實習。課堂教材主要使用天津大學主編的《水利工程地質》（第四版）[1]，實驗及野外實習采用武漢大學編寫出版的實習教材[5]。
（二）水利工程地質課程內容
水利工程地質主要是研究水利水電工程建設中的工程地質問題。主要內容包括巖石及其工程性質，地質構造及區域穩定性，地表水流的地質作用及河谷地貌，地下水、巖溶及庫壩區滲漏地質條件分析，巖體工程特性，壩基、邊坡及洞室圍巖穩定性分析，水利水電工程地質勘察等。
高等建筑教育2013年第22卷第5期
榮冠，等水利類專業工程地質課程教學研究與改革探索
課程的教學分為課堂教學與實踐教
兩部分。課堂教學主要講授地質學基礎知識和水利三大類巖體（邊坡、壩基及洞室圍巖）穩定性分析基本理論。通過課堂教學力求使學生掌握工程地質學基本概念、工程地質分析基本原理和巖體穩定性評價基本方法。實踐教學通過野外現場典型巖體、地質構造、地質作用等的直接觀察和分析來增強感性認識、理解并深化工程地質理論知識，使學生初步具備分析工程地質條件和解決工程地質問題的能力。水利類工程地質課程教學基本內容可總結為地質學基礎知識和巖體穩定性分析兩方面，核心主線則是工程地質條件及工程地質問題的分析研究。課程室內外教學均是圍繞該主線開展的。
二、水利工程地質課程中的難點及問題
（一）工程地質相關概念不易理解和掌握
對于水利專業的學生來說，工程地質課是他們第一次接觸地質學知識。多數學生，尤其是來自平原地區的學生，缺少對地質現象的感性認識，這使他們更不易理解相關地質現象和地質作用。水利工程地質課程的開始部分主要講述地質學基本概念，包括礦物和巖石的成因、成分及分類，內外力地質作用概念，產狀、節理、斷層、褶皺等地質構造，地層地史，地質圖分析，區域穩定等。這些內容涉及礦物學、巖石學、地層古生物學、構造地質學等知識。這些概念和相關課程知識對于初學者來說完全是陌生的。例如：在分析沉積巖的石英砂巖與變質巖的石英巖區別時，一般學生很難從沉積作用和變質作用的成因角度深刻理解其礦物結晶程度、顆粒大小、礦物純度、孔隙率等方面的差異。在現場分析褶皺構造時，不少學生容易把現代地形與褶皺形態混為一談。實際上起伏的山脊為背斜，剝蝕的山谷為向斜往往是不對的，反過來，背斜核部易形成河谷低地，向斜核部則可能形成山脊。準確定位褶皺應根據現場垂直巖層走向觀察結果，若有巖層按新老次序有規律地對稱出現時，則可肯定有褶皺。然后根據巖層新老組合關系的分析確定褶皺的基本類型（背斜或向斜），進一步依據兩翼巖層產狀、軸面產狀以及地層層序判斷褶皺的剖面類型和平面類型。但現場地層及其年代的劃分，對于水利專業初學者而言是難以掌握的，況且巖層的產狀及地層的劃分往往又具有隱蔽性，因此，地質學基礎概念往往是水利工程地質課程開始階段學習的難點。（二）工程地質條件難以全面和深刻理解
工程地質條件指的是與工程建設有關的地質因素的綜合，是自然歷史發展演變的產物。對大型水利工程而言主要包括地形地貌、地層巖性、地質構造、水文地質條件、物理地質現象（滑坡、崩塌、泥石流、風化、卸荷、侵蝕、巖溶、地震等）及天然建筑材料等6個方面。工程地質條件直接影響工程建筑物的安全、經濟和運營管理。興建大型水利水電工程，首先都要查明樞紐及庫區的工程地質條件。不同地區的地質環境差異及水工建筑物類型的不同，對水利工程的影響也不同。教學中發現，學生對工程地質條件的復雜性認識不足，難以全面理解工程地質條件的內涵，這樣自然導致對工程地質問題的把握不準。例如：西南水電工程主要集中在川、藏、滇、青等省區河流的深切河谷地區。該區域的自然地質環境十分復雜，相應地在此建高壩大庫的工程地質條件也十分復雜。深切河谷往往首選高拱壩方案，此時地形地貌就是關鍵的地質條件，將直接影響工程高邊坡的穩定與安全，同時影響并制約水工建筑物的布置、施工安排等。在西南深切河谷且為深覆蓋層壩區，從壩基防滲及擋水建筑物安全的角度考慮多采用當地材料壩型，壩體防滲多為混凝土面板而非粘土心墻方案，這主要就是從天然建筑材料經濟合理的角度考慮。
（三）對工程地質問題缺乏認識和實踐經驗
工程地質問題指的是工程地質條件與工程建筑物之間存在的矛盾或問題。對大型水利工程而言主要包括壩基和壩肩抗滑穩定問題，壩基滲漏和滲透穩定問題，邊坡穩定性問題，地下洞室圍巖穩定性問題，水庫滲漏、水庫淤積、庫周浸沒、庫岸再造，水庫誘發地震等問題。工程地質學簡單說就是分析工程地質條件，解決工程地質問題。因此，工程地質問題是課程的最終落腳點。不同水工建筑物由于對場地條件要求存在差別，其相應的工程地質問題也存在差異。實際工程中，全面揭示工程地質問題是有難度的，尤其是深層隱伏的地質問題，更是從淺表很難觀察確認。目前對水利專業，工程地質課程一般在水工建筑物等專業課之前開設，許多學生對水工建筑物知之甚少，對水工建筑及樞
紐區可能會出現哪些地質問題更是難知一二。
例如：對水利工程三大壩型工程地質問題的分析。土石壩主要由粘土、碎石、塊石等散體堆積而成，壩體允許產生較大的變形，它對壩基工程地質的要求較低，可以在軟基和工程地質條件復雜的壩基上興建。由于壩基河床地質條件多變，易出現過大沉降引起壩體裂縫、壩基滲漏和滲透變形問題，以及粉細沙層震動液化等問題。重力壩主要依靠壩身自重與地基間摩阻力來保持穩定。重力壩對壩基要求高，一般要求修在弱風化下部的巖基上。該類壩型最主要的問題就是過大變形或不均勻變形導致壩體裂開，軟弱結構面組合形成深層滑移塊體。拱壩主要通過拱作用傳遞荷載到壩肩，所以拱壩對兩岸巖體的要求較高，而對河床壩基巖體要求相對要低。兩岸拱座巖體應新鮮完整、無大斷層，狹窄對稱的“v”字形河谷是首選地形條件。此時應特別關注順河向軟弱結構面切割形成的滑移塊體。由于學生在這一階段對水工建筑物不熟悉，同時缺乏對三大壩型的現場感性認識，導致他們較難在合理評價相應工程地質條件的基礎上深入分析潛在的工程地質問題。
（四）工程地質分析方法不易理解和熟練運用
由于工程巖體結構特征及力學特性的復雜性和不確定性，針對巖體變形與穩定性的工程地質分析方法主要是定性與定量結合，總體上是半經驗半理論性的。針對實際工程，在較大程度上是以現場經驗為前提，然后通過工程地質定性分析結合定量計算綜合確定。工程地質的分析方法主要有工程地質類比法、圖表法、室內外實驗方法、力學模型定量計算法等。各方法都有一定條件和適用范圍，即存在各自的優缺點。實際應用中宜將幾種方法結合，互相補充。針對不同的工程地質問題，剛學習課程的學生對怎樣合理選擇分析方法缺乏經驗，熟練掌握困難更大。
現以巖質高邊坡穩定性評價為例，簡要討論工程邊坡穩定性評價的基本思路。總體上邊坡穩定性的影響因素包括地形地貌、巖體結構、地質構造、風化卸荷、水的作用、地震及構造運動和人類工程活動等。首先從經驗上判斷其穩定性主要從坡形坡高、巖體強度、坡體結構等直觀判斷，此時工程地質定性方法（如赤平投影）就是較好的方法。對于邊坡淺表的變形及破壞情況，則主要考慮巖體的風化和卸荷程度，及其卸荷裂隙等的組合情況。對于邊坡的整體及長期穩定性，則需通過詳細的地質勘探，確定潛在的破壞模式和滑移邊界，采用如三維極限平衡方法、有限元應力應變方法等計算其變形和穩定性。邊坡變形模式及邊界、結構面和巖體力學參數的確定是關鍵，同時還應合理考慮地下水及地震等因素的影響。所以對巖石邊坡采用工程地質方法合理評價其穩定性是一項較復雜的工作，對于初學者來說是不易全面和熟練掌握的。
（五）工程地質實習和工程實踐時間不足
工程地質教學來源于實踐并回歸于實踐，其最鮮明的特點就是實踐性強。教學實習和工程實踐是鞏固和加深地質理論知識的有效途徑，是理論聯系實際培養學生掌握科學方法和獨立能力的重要渠道。地質實踐教學的任務主要是讓學生親自接觸各種真實的地質現象及工程問題，用已學到的理論知識觀察分析現象，提出解決問題的方法與措施。例如：斷層是工程地質學中的基本概念，但學生要理解斷層的規模與工程特性、現場鑒別方法及其對工程的影響是較困難的。通過現場露頭可以較直觀地了解斷層的三種形態類型及其基本特征，對較大規模的斷層可引導學生從地形地貌不協調、地層的重復或缺失、伴生構造及構造巖、地表地下水的異常分布等方面來認識。在此基礎上分析斷層的級別、特征及其對工程的影響學生就容易理解和熟悉，然而由于教學時間及經費的限制，學生在實習和實踐方面的機會相對較少。在有限的實習和實踐時間內，如何合理安排教學實習路線及教學內容，讓學生能夠較好地掌握基本概念和原理，并初步具備分析和解決問題的能力，是目前水利工程地質實踐教學中的一大難題。
三、水利工程地質課程改革探索
（一）課堂教學改革 1.突出重點分解難點
由于水利工程地質課程涉及較多概念和方法，同時關聯較多課程，是一門綜合性很強的課程。由于教學課時有限，要將所有內容都面面俱到地深入講解，顯然是不可取的。這就要求在講授時有的放矢，合理安排教學內容，做到突出重點、解剖難點，始終把握地質學基本概念和巖體穩定評價兩個主要內容，抓住工程地質條
和工程地質問題兩條主線。這樣可以使學生從較多的概念和方法中理清思路，把握課程主體框架。例如：在地質構造部分，閱讀和分析平面地質圖是重點，同時也是難點。平面地質圖的閱讀要求熟悉地層年代、產狀、褶皺、斷裂、地史等理論知識，同時需要結合具體工程分析不利條件及可能存在的問題。為此需要結合教學圖件，詳細分析褶皺、斷裂等存在的依據，并討論作為壩基或洞室的地質條件可能存在的不良地質問題。這樣學生才能較快掌握地質圖的分析方法及工程應用。
2. 理論聯系實際
工程地質學的理論性較強，各種概念及分析方法較多。這些內容均源于地質作用和工程實踐，在講授課程時如只照本宣科，學生很難對一些抽象的概念及方法感興趣，這樣教與學的效果均較差。在教學過程中注重理論聯系實際將是提高教學效果、提高學生學習興趣的最好手段。例如：在講授巖石和地質構造內容之后，學生對三大類巖石的特性及現場鑒別、具體的斷層和褶皺構造的理解和分析仍是模糊的。筆者則以珞珈山為例，該地質體即為學生大學生活的環境，引導學生探尋珞珈山的巖石類型，以及是否存在斷裂和褶皺。幾乎所有學生都對此感興趣，并樂于了解校園的地質情況。由此對珞珈山地層巖性進行介紹，在此基礎上分析褶皺、逆斷層及平移斷層分布等。學生驚嘆常在身邊出露的巖石就是典型的石英砂巖，而校園內的櫻花大道竟是一條逆斷層。通過這個實例很好地將基本地質概念與周邊的實際環境聯系起來。
3. 傳統與現代教學結合
水利工程地質課程內容較多、實踐性強，而且課時有限，因此要求將傳統教學與現代教學相結合，這樣可以很好地發揮各自的優勢。重要的概念及分析方法以黑板演繹并詳細講解，使學生的注意力集中，有利于學生對重點難點內容的深入理解和掌握。例如：在介紹層狀巖層產狀時，宜采用教學圖件分步講解，使學生切實理解走向、傾向、傾角的真實含義及實際意義。在講解赤平投影原理時，則需按投影方法介紹點、線、面等的投影過程，使學生理解空間點、線、面與赤道平面投影的關系，這樣結構面的空間產狀與赤平投影圖間的關系也就清楚了，后續運用其分析邊坡穩定性也就簡單易懂。水利工程地質課程涉及許多地質作用、地質現象及工程實例。此時多媒體演示則顯示其優勢，多媒體課件可提供大量信息，形象生動地展現自然現象及復雜事物，其效果是口頭表達難以達到的，同時也可提高學生學習興趣，節省講解時間。課余時間鼓勵學生通過國內外各種網絡資源（特別是高校工程地質課教學資源）了解和學習相關工程地質知識，也可以用即時通訊方式解答學生的不同問題，利用現代網絡資源最大限度地開展教學互動，讓學生扎扎實實學好工程地質課程。
（二）實踐教學改革
實踐教學環節是保證和檢驗水利工程地質課程教學效果和質量的關鍵。要真正熟悉和掌握水利工程地質的知識及方法，各種不同類型的實習實踐教學是必不可少的。以下從室內實驗、校內現場教學及水利樞紐地質實習3個環節來介紹實踐教學。
1.強化室內實驗教學
武漢大學水利水電學院較早建成工程地質實驗室。實驗室主要有各種礦物、三大類巖石、古生物化石、構造模型、典型水利樞紐巖石、各種地質圖件及影像資料。同時還配有偏光顯微鏡、gps 、電子羅盤、gis等設備和工具軟件。目前實驗室可以滿足水利類專業本科教學要求。室內實驗教學主要安排造巖礦物、巖漿巖、沉積巖及變質巖的認識。同時還講授地質圖閱讀、羅盤及gps使用等教學內容。
以三大巖石的認識為例，這對于學生來說是難點，僅通過課堂講解學生很難掌握巖石的特征和鑒別方法。在課堂講授造巖礦物及三大巖類后，需要進行三大巖類認識的室內實驗教學：學生按5人一組進行分組，每組學生提供三大類巖石標本各一盒。教師先復習巖石的成因、礦物組成、結構構造及分類等，然后以3種典型巖石為例分析礦物及結構特征，再分析其成因和類別。在此基礎上讓學生仔細觀察各種巖石標本，由各組學生相互討論以尋找鑒定礦物和巖石的規律和技巧。對學生的具體問題教師現場答疑，對相似礦物的鑒別、結構的理解等共性問題由教師總結分析。通過室內實驗課教學環節基本可以使學生掌握常見巖石特征和鑒別方法，對后續現場實習具有重要意義。
2. 重視校內現場教學
武漢大學地處東湖之濱，校園內有珞珈山和獅子山，存在不少良
好的地質露頭、各類地質構造較豐富。為配合基本地質理論知識講授，筆者充分利用武漢大學校園內的珞珈山地區進行現場教學。該地區發育有志留系、泥盆系、石炭系、二疊系及第四系等沉積巖，地層呈有規律的東西向條帶狀分布，呈現節理、斷層、褶皺等地質構造。武漢大學水利水電學院從20世紀50年代開始，在珞珈山地區安排校內地質現場教學，實習路線從北向南橫跨珞珈山，要求學生現場觀察珞珈山地區巖石巖性、產狀、風化、卸荷、隱伏巖溶、地下水露頭、節理、斷層、褶皺等現象。通過現場地質調查，學生可以理解地層劃分及年代概念，熟悉產狀的概念及測量方法，節理、斷層及褶皺的鑒別和分析方法，最后獨立完成簡要的珞珈山地質調查報告。通過該單元的校內現場地質教學，可以進一步深化學生對基礎地質概念和理論理解，培養學生獨立分析和解決問題的能力。
3. 完善野外地質實習
（1） 水利樞紐地質實習目的與安排。工程地質野外教學實習是課程教學實踐的最重要環節，目的在于鞏固課堂所學的理論知識，使理論與實踐緊密結合。通過對水利樞紐區地層、巖性、地質構造、地下水及外動力地質作用等的調查研究，使學生初步掌握野外地質工作的一般方法，了解水利樞紐工程地質條件及主要工程地質問題，熟悉地質報告編寫及地質圖件繪制的方法。實習教學包括路線教學、專題調研、現場討論、內業整理等環節。通過現場調查、專題問題討論、面試考查、實習報告編寫等過程，培養學生野外地質工作能力和分析解決工程地質問題的能力。 （2） 野外實習區域及路線的選擇。良好的實習區域與路線是滿足工程地質野外實踐教學要求的基礎。實習區域應選擇巖石類型及地層較豐富，河流地貌及水文地質現象發育良好，具備地質構造發育和風化、卸荷及邊坡變形等外動力地質作用發育的地帶。同時應具備典型的水利樞紐工程以便進行水利水電專業工程問題的分析討論。在此基礎上根據地層巖性及地質構造、河流地貌與地下水、邊坡變形及穩定性分析、水利樞紐地質條件及工程問題等選擇4～5條典型路線作為教學單元。路線選擇注意地質現象的典型性及易識別性等特點，同時注意地質現象與工程實踐的密切聯系。
以武漢大學為例，從20世紀50年代開始，陸續建立了陸水實習基地、丹江口實習基地、韶山灌區實習基地等。2010年三峽工程建成后，又建立了湖北秭歸三峽庫區實習基地，選擇茅坪至鏈子崖（郭家壩）、高家溪、泗溪、副壩大壩及永船等線路進行教學。三峽庫區具有大量典型意義的地質露頭，同時能夠結合具體的水利工程建筑物（如大壩、副壩、高邊坡等）進行工程地質條件與問題的分析。主要路線地層出露及地質構造較為齊全，風化、卸荷等動力地質作用和河流地質作用，以及地下水、巖溶等地質現象均有出露，能夠滿足水利類專業野外工程地質實習的要求。
（3） 野外實習環節及質量控制。整個實習期間每個教學單元要求有明確的教學內容。總體上要求完成：①典型剖面地層野外觀察和描述，包括巖性、接觸關系、產狀及測量、巖漿巖和沉積巖及變質巖小構造觀察、風化作用、地形圖的使用等。②河流地貌及水文地質調查，包括河流侵蝕、堆積，河床、河漫灘及階地觀察，河谷邊坡卸荷及變形，潛水露頭，巖溶水，巖溶地貌等。③邊坡變形及穩定性分析，包括典型卸荷拉裂體、崩塌體、滑坡體的現場調查，變形及破壞特征，邊界條件，穩定性影響因素及評價，變形破壞成因，工程防護及治理方案等。④水利樞紐教學單元，主要側重水利樞紐主要建筑物的組成及功能，大壩、副壩、高邊坡、水工隧洞等主要工程地質問題分析。⑤資料整理及報告編寫，主要是對現場觀察的內容進行分析整理，按要求編寫實習報告。
野外地質實習以小組為單位進行，實習過程要求分工明確、團結合作，現場特別強調紀律和安全。實習成績評定綜合考慮思想表現、組織紀律、操作技能、野外紀錄、面試討論及實習報告等。
（三） 英文教學探索
1. 工程地質英文教學意義
英語教學或中英文雙語教學是目前本科教學改革的重要內容。基于高等學校培養具有國際視野和國際競爭力、面向未來的新型高素質人才的要求，高校對主要課程實行英文教學十分必要[6]。隨著中國基礎建設及能源等領域大規模工程的開展，在相應學科進行學術和業務交流已是基本要求。水利行業早已走出國門，承接或合作國際科研和工程項目。這就
求學生不僅有較高專業造詣，而且需要具備較好的英文文獻閱讀能力、語言表達和交流能力。
2. 工程地質課程英文教學實施
（1） 選定英文教材。工程地質英語教學，首先應選擇合適的英文原版教材。國外出版的工程地質書籍較多，但適合國內水利專業使用的工程地質英文教材較少。這主要是國外很少有專門針對水利類的工程地質教材，多數教材是針對工程地質專業編寫的。考慮到初學及課時情況，筆者建議采用tony waltham編著的《foundations of engineering geology》 （third edition）[7]，這本教材包括巖石、地質構造、物理地質作用、地下水、巖土力學特性、邊坡、隧洞及采空區等，內容簡潔，通俗易懂。其次，推薦f. g. bell編著的《engineering geology》（second edition）[8]作為主要參考書。這本教材內容較全面，包括巖石、地質構造、物理地質作用、地下水、巖土工程特性、地質勘查及洞室、邊坡、壩基等內容。在工程地質英文教學過程，建議學生使用網絡資源，國外知名大學有不少工程地質課程資料[9]可供參考，同時從《engineering geology》和《rock mechanics and rock engineering》等國際學術刊物學習有關論文及知識。由于專業需要，學生還需使用中文版的水利工程地質教材作為對照讀物。
（2） 英文課件及教學。英語課堂教學主要采用多媒體方式，可提高講授速度和效率。在制作英文教學ppt時，應盡量簡潔明了、圖文結合，英文一定要規范。對一些專業性強的知識（如專業術語）可適當加中文注釋。授課語言主要為英語，對不易理解的內容可用中文解釋。為了保證教學效率，要求學生課前進行適當預習。課堂上采取師生互動形式，提高學生英語表達能力。平時作業、小測驗及期末考核均要求采用英文進行。授課教師自身英文必須熟練，首先是專業概念及術語的準確表達，其次是發音的準確。
（四） 課程考核方式
為更好開展工程地質教學工作，其中一個重要環節是課程考核。課程考核目的是考察學生掌握知識的情況及分析問題的能力，科學有效的考核方式可以充分發揮學生的主動性和能動性，從而提高教學效果和質量。目前水利工程地質課程包括室內教學和野外實習兩個部分，一般是獨立考核。其中室內教學部分主要考察地質基本知識及水利工程相關巖體穩定性評價方法的掌握情況，成績主要由平時作業、課堂小測驗、專題討論及期末閉卷考試組成，要求學生以掌握地質知識和工程問題分析方法為主，鼓勵平時交流討論，避免考試突擊的學習方式。野外實習考核主要考察學生基本技能的掌握情況，側重考核問題的分析理解能力，從現場主動性、操作技能、綜合分析、面試討論、實習報告及組織紀律等方面綜合評定。
文章總結筆者多年教學實踐經驗及課程改革探索供高校同行參考，以期在提高水利工程地質教學質量，提高學生學習積極性和培養學生創新能力方面發揮積極作用。
參考文獻：
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[3]王哲， 陳東瑞， 張勇. 土木工程專業工程地質課程實踐教學方法探討[j]. 高等建筑教育， 2010，19（4）： 125-127.
[4]程建軍， 王海娟. 水利類本科專業工程地質課程教學探索[j]. 高等建筑教育， 2012， 21（3）： 98-100.
[5]楊連生， 王濤， 李宏明. 水利水電工程地質實習指導書[m]. 北京： 中國水利水電出版社， 2008.
[6]黃雨， 卞國強， 葉為民. 土木工程專業工程地質學雙語教學改革探討[j]. 高等建筑教育， 2009， 18（2）： 97-101.
[7]tony waltham. foundations of engineering geology[m]. third edition， spon press， 2009.
[8]f g bell. engineering geology[m]. second edition， butterworth-heinemann press， 2007.
[9]missouri university of science and technology courses[eb/ol]. http：//web.mst.edu/～rogersda/
research and reform exploration on teaching methods of engineering
geology for water conservancy specialty
rong guan， zhou chuangbing， chen yifeng
（school of water resources and hydropower， wuhan uni
iversity， wuhan 430072， p. r. china）
