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水文地质学十篇

时间：2023-03-26 16:14:48

水文地质学

水文地质学篇1

关键词：水文地质学；地下水；可持续发展；生态环境

引言

水文地质学是一门研究地下水的数量和质量随时间和空间的变化规律，以及如何合理利用地下水或防治其危害的学科。它研究在岩石圈、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以及如何运用这些规律兴利除弊[1]。水文地质学是一门应用性很强的学科，它在人类生活和生产部门的需求下不断发展，学科体系逐渐健全，理论水平不断提高。人类在生活或者生产实践中所遇到的相关的问题，都需要研究者在方法上和理论上加以解决，随着越来越多以及越来越深入的问题得到解决，水文地质学这门学科也逐步发展。水文地质学从寻找和利用地下水资源开始，围绕实际发展需要，逐渐开展了一系列相关研究，现已发展成为一门相对成熟的学科。然而在生产力以及科学技术迅猛发展的今天，其所面临的问题也越来越复杂，越来越多元化，原有概念、理论及方法已经很难满足需求，水文地质学的发展面临着巨大的挑战与机遇[2]。

1 概述

水文地质学主要研究地下水的埋藏、分布、补给、排泄、径流和形成规律，地下水的物理性质和化学成分，地下水水质和水量评价、开发及其合理利用，地下水对工程建设和矿山开采的不利影响及其防治，地下水污染的防治，地热能开发等。在不同地质环境或者地质时期，尤其是在近代人类活动的影响下，地下水的埋藏、分布、补给、径流、排泄和水化学组成均有一定差异，通过上述各方面差异性的研究，掌握地下水的形成及其动态变化规律，可为合理利用以及防治地下水提供一定科W依据。地下水中污染物分布、预测、治理以及如何防治是水文地质学目前研究的一个重点。随着科学技术的不断的发展以及生产建设发展的需要，水文地质工作者对水文地质学进行了分支学科的细分以及进行了多学科交叉渗透研究。

2 水文地质学发展简史

水文地质学的发展经历了萌芽、奠基、形成和发展四个阶段[1]。5700年的浙江余姚河姆渡古文化遗址水井，约3000年前中西亚及北非的干旱地带出现的坎儿井（Biswas，1970；Todd等，2005），表明人类从远古时代就开了地下水的利用，代表了水文地质学的萌芽。欧洲工业革命时期，由于工业的快速发展，需水量大大增加，人们对井的出水有了量的需求。1856年，法国水利工程师达西（H.Darcy），通过室内水通过沙的控制性实验，得出线性渗透定律，即著名的达西定律，奠定了水文地质学的基础。法国人裘布依（A.Dupuit）、美国人泰斯（C.V.Theis）都先后加入到地下水的定量计算中，并且将其推到了一个新的高度。该阶段人们已经通过实践得到了水文地质相关的基本理论，并且将其应用到了地下水的研究之中，为水文地质学的发展奠定了好的基础。第一次世界大战之后，合理开发、科学管理与保护地下水资源，越来越受到人们重视。20世纪40～60年代，雅克布（C.E.Jacob）及汉图什（M.S.Hantush）等论述了孔隙承压含水层的越流现象，“含水层思维”受到冲击[3]，逐渐产生含水系统的概念。随后英国的博尔顿（N.S.Boulton）和美国的纽曼（Neuman）分别导出了潜水完整井非稳定流方程。至此，水文地质学已经完成了从找水型向资源型的转变，各方面理论研究已经构建了较完备的结构框架，水文地质学的发展已经初步成型。第二次世界大战以后，随着生产力与科学技术的迅速发展，世界人口急剧增长，消费需求也急剧升高，因而人类开始大规模改造自然环境，大量消耗了包括地下水在内的各种资源，破坏了环境，打破了生态平衡，进而导致了生态环境的急剧恶化，如土地荒漠化、土壤盐碱化、地面沉降、水土流失等。保护生态环境刻不容缓，水文地质工作者开始寻求新的发展模式，水文地质学开始进入了以生态环境为研究核心的阶段，期间面临的问题错综复杂，以及在全球信息化大的背景下，原有的思维模式、概念、理论以及方法已经难以满足发展需求。加拿大的托特提出了地下水流动系统理论，为水文地质学的发展开拓了新的发展前景[4]。新技术、新理论的不断引入，使得水文地质学越来越系统，概念越来越完善，技术越来越成熟，分支学科的划分也越来越明确，其发展也越来越迅速，至此，水文地质学进入了新的发展时期。

从水文地质学发展的四个阶段我们可以清晰地看出，其是一门与生活实践密不可分的学科。水文地质学的发展贯穿于人类文明的发展之中。在生活生产实践中，人们观察积累各种水文地质现象，研究其规律，以便更好地服务于生活，久而久之水文地质学得到了长足的发展，由此可见实践对于水文地质学科的发展至关重要[5]。

3 当代水文地质学的特点

地下水流系统理论[6]的出现，意味着水文地质学发展进入了新的阶段。地下水流系统理论，从整体角度，综合考察地下水与环境相互作用的变化，为分析地下水各部分以及地下水与环境的相互作用提供了时空有序的理论框架。

当代水文地质学的研究领域，从以往的地下水资源向生态环境扩展，由地球浅部向地层深部圈层延伸。并且当代水文地质学，由以往的解决局部的现阶段的生产实际问题，转向长期性、全局性以及可持续发展的课题。其以地下水流系统理论为核心框架，以系统思想为指导，运用多学科方法及其理论，构建人和自然协调、良性循环的地下水流系统、水文系统、地质环境系统、工程地质系统和生态系统，这也成为当代水文地质学的最终目标[2，7]。

随着人类对生态环境的破坏，相应的生态环境问题随之出现，人类开始意识到构建人与自然协调的、良性循环系统的重要性，从而进一步探索目标系统的作用或者形成过程与内在机理。当代水文地质学已经从传统的实用性学科，演变为兼具应用性与理论性的成熟学科。

4 水文地质学发展趋势

随着近几年来我国发展对能源需求的不断增长，从可持续发展的角度考虑，常规能源已经无法满足发展的需求，新型能源的开发利用刻不容缓。地热能[8]作为一种新型的清洁能源，其开发就显得尤为重要。现阶段地热能主要通过地源热泵形式被利用。目前地源热泵在天津、河北、陕西等地被广泛应用，很多都是通过水源热泵形式利用地下热能[9]，由于深层地下热水的高矿化度以及高温，因而有的被用来发展温泉旅游、有的被用来居民供暖。地下热水作为一种宝贵的资源，其量并非是取之不尽用之不竭的，而且过渡开发利用很有可能导致严重的环境地质问题，因此回灌必不可少，然而其回灌[10]问题却一直是世界性难题，温度利用率也偏低，这就需要水文地质工作者对深层地下水进行深入研究。

多学科的交叉研究以及多技术方法的综合应用是水文地质学发展的方向。水文地质学原本就是地质学和水文学结合形成的边缘学科，随着各学科体系的日益健全以及各分支学科的不断发展，研究视野不断拓宽、课题复杂程度越来越高，处理难度越来越大，因而多学科交叉渗透以及多技术方法综合应用是处理复杂课题的唯一途径[11]。

预计今后水文地质研究的重点将主要集中在地下水中污染物运移机理、四水转化问题、地下水水温度场的分布及其迁移机理、包气带水盐运移机理及其空间分布、地球深层水文地质、水文地质中同位素的进一步应用以及与深层地下水相关的数值模型的建立[12]。

5 Y束语

随着我国生态文明建设脚步的加快，自然科学发展与生态环境保护的结合就显得意义非凡。当前，我国水文地质学已经进入了生态环境水文地质学发展阶段[13]，构建人与自然环境协调、良性的水文地质生态系统[14]已迫在眉睫，学科的发展以及关键技术问题的解决，都会对生态环境造成潜在的威胁或一定程度的破坏，因而学科的发展必须以生态环境的保护为根本，科学合理地完成两者之间的转化。

参考文献

[1]王大纯，张人权，史毅虹，等.水文地质学基础[M].北京：地质出版社，1995.

[2]张人权，粱杏，靳孟贵，等.当代水文地质学发展趋势与对策[J].水文地质工程地质，2005，1：51-56.

[3]Engelen G B， Jones G P. Developments in the analysis of groundwater flow system [M]. Amsterdam：IAHS Press，1986.

[4]Toth J. Theoretical analysis of groundwater in small drainage basin[J]. Journal of Geophysical Research，1963，67（11）：4375-4387.

[5]周志芳.创新实践是水文地质学发展的必由之路[J].中国地质教育，2015，1：6-9.

[6]梁杏，张人权，牛宏，等.地下水流系统理论与研究方法的发展[J].地质科技情报，2012，31（5）：143-151.

[7]张人权，梁杏，靳孟贵.可持续发展理念下的水文地质与环境地质工作[J].水文地质工程地质，2004，31（1）：82-86.

[8]郭森，马致远，李劲彬，等.我国地热供暖的现状及展望[J].西北地质，2015，48（4）：204-209.

[9]陈鸿羽.水源热泵的适用性研究分析[D].长安大学，2006.

[10]胡伟伟.地压型热储回灌堵塞机理及其防治研究――以咸阳城区为例[D].长安大学，2009.

[11]张人权.关于水文地质学的一些思考[J].地质科技情报，2002，21（1）：1-6.

[12]张人权.水文地质学发展的若干趋向[J].水文地质工程地质，1987（2）：1-2.

[13]崔淑卿，陈娟，杨苏荣.我国水文地质学发展与现状[J].内蒙古水利，2012，5：6-7.

水文地质学篇2

教学方法改革

本课程教学改革的任务要求能够实现小课时、大容量、重点突出，强化应用能力及创新能力培养。首先，借助多媒体教学手段，精心制作内容丰富、知识点凝炼、逻辑过程合理的多媒体课件，课件形式上文字精炼、以图表为主，形象直观、主题突出。水文地质学十分强调实践性，许多概念描述现实地质存在，许多理论紧贴实际生活，因此在课堂讲授中大量采用“概念联想实际”、“理论联系实际”以及“启发式”、“引导式”方式，与学生互动讨论，活跃课堂、深入理解问题。以第二章地下水赋存中的潜水部分为例，将对潜水的描述，凝练为地下水面－隔水底板－潜水－地下水埋深－含水层厚度－等水位线图概念串。前5个概念以一张图清晰展示，启发学生联想生活中的实际，思考这些概念对应什么实际问题，比如地下水埋深，会对应取水井最小深度，井中水位会上下变化。等水位线图也以一张幻灯展示，启发学生思考，这样一个水位场的情况下，设置水源井选择什么位置，这个水源位置各有什么优点和缺点。在“引导式”教学中，结合教学重点设计了两个“工程问题引导式”补充教学内容，以锻炼学生的“解决问题式”而非“解题式”工程思考能力，培养理论联系的思维习惯，提高应用能力。如在第四章中，以“矿井涌水量预计”问题为引导，阐述达西定律的应用，并使学生掌握含水层划分求参、井流计算的方法，认识涌水量预计的工作流程与内容，教学引导流程如图1。

解决问题的“工程问题引导”较之于简化了的“解题式”引导，能更综合、多方面融合知识与理论，极大地激励了学生们主动思考问题的主观愿望，培养了学生们的地质思维和空间想象能力，使课本上抽象的理论变为活生生的知识，使孤立的知识变成了一个有机的整体。活跃了课堂气氛，学习也由任务变成了乐趣，由被动变成了主动。现行应试教育模式影响下，国内大学生自主学习的热情与能力上受到限制，与国外相比专业课课外延展不足、有难度，但课堂外延展是课堂教学重要的补充，能极大扩展学生学识容量，更有利实现小学时大课堂。在教学中我们设计了多种形式配合指令、建议与激励，加强课堂外拓展。(1)组织学生课下观看有益的影像资料，如山西襄汾县“9．8”特别重大尾矿库溃坝事故动画模拟演示、开滦赵各庄矿九东F3断层滞后突水多媒体演示、开滦东欢坨矿水害案例多媒体演示等;(2)设计学生感兴趣的问题，以调查报告、研究论文为作业方式，指令学生分组进行课下资料查询、问题研究与总结，老师跟进阶段，进行过程控制，避免没有工作只有结果的抄袭;(3)当前资源勘查行业外向化快速发展，对学生外向能力有了更高和更紧迫的要求，水文地质学基础为导论性课程，内容丰富，理论上不复杂难懂，很适合配合进行专业英语训练，因此整理并选择出内容适当的水文地质英文资料，建议并激励学生进行翻译，提高学生外向能力。(4)应用学术报告、工程师讲堂等方式进行课堂外拓展。

考核方式改革

在课程教学中，考核方式具备检验和激励双重功能。一方面要实现全面、客观、公平的检验学生的学习情况，另一方面要充分利用它的激励功能，特别是在课外拓展学习中的激励性。在该课程的考核方式改革中，细化了考核因子，采取成绩一(C1)、成绩二(C2)和成绩三(C3)三种成绩计算方法，如图2所示。图中上一级指标等于下一级指标乘以百分比权重的加和，如C1=P*30%+K*70%。为使考核更具激励性，最终成绩取三种成绩中的最大值。考核方式更加灵活、全面、可操作性好。

水文地质学篇3

摘要：本文综合利用了水文地球化学方法中的数理统计、Piper图和Q型聚类模糊分析，对朝川矿水文地质规律进行了分析。研究结果表明：河水，水库水，第四系孔隙水与岩溶水有密切的水力联系，岩溶水为矿井的主要充水含水层。砂岩裂隙水与其他含水层基本没有水力联系，补给源少，对矿井充水意义不大。并为矿井能制定有效的防治水措施提供了科学依据。

关键词：水文地球化学水化学特征Q型聚类模糊分析水力联系

煤矿水害做为矿上几大灾害之一，一直是制约我国煤炭开采活动和煤矿可持续发展的重要因素。在治理水害中，我国形成了许多行之有效的方法、理论和技术，但矿区地下水的补给，径流和排泄条件是一切研究的重要基础。只有充分认识和了解矿区的水文地质条件，才能制定合理有效的矿井防治水措施。本文即采用水文地球化学方法中的Piper三线图和Q型聚类模糊分析来分析朝川矿的水文地质规律，为矿井防治水提供科学依据。

一、矿区水文地质概况

朝川矿区位于临汝煤田的东南部，属构造剥蚀低山丘陵及河流冲积平原，中部平顶山砂岩构成丘陵，煤系地层则形成狭长形沟谷，南部寒武系石灰岩组成低山丘陵，呈现岩溶地貌景观。矿区属暖温带大陆性季风气候，多年平均降水量668.1mm，年最大降水量为1170.9mm，年最小降水量为332.8mm，蒸发量为降水量的三倍。矿区为弧形单斜构造，区内构造复杂，主要断裂有北西向与北东向两组，多构成矿区或井田边界，在不同程度地控制着矿区水文地质条件，使朝川矿区成为一个独立的水文地质单元。第四系砂、砾岩孔隙含水层，石炭―二叠灰岩岩溶裂隙和砂岩裂隙含水层，中上寒武系灰岩岩溶裂隙含水层为矿区主要含水层。其中，中上寒武统白云岩含水层在西南部出露，带宽度0.65km，走向延伸长23km，出露面积为15km2。

二、取样与分析

为了解朝川矿区的水化学特征及时间上的演化规律，确定地下水的补给、径流和排泄条件，根据研究目的并结合水化学采样方法，制定了底板灰岩含水层、顶板砂岩含水层等五个深度层面的分层采样的方案，本次工作采集两批矿区水化学样，2004年采集14组，2008年采集26组。其中地表水共10组，第四系孔隙水共14组，砂岩水3组，石炭系岩溶水6组个，寒武系岩溶水3组，混合水样共4组。对其进行了水化学分析，分析项目主要包括K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42-、Cl-、硬度、碱度、固形物、pH值等。

（一）数理统计

朝川矿区采集的不同时间和不同含水层的水样的水化学特征分析结果表明：（1）河水水化学特征：由于矿区排水主要通过朝川河流走，水化学类型由2004年的HCO3.SO4―Ca型水转变为2008年的HCO3.SO4―Ca.Na型水，TDS也有0.57134g/L增大到0.78803g/L；（2）孔隙水水化学特征：孔隙水的水化学类型由2004年的HCO3.SO4―Ca型水转变为2008年的SO4.HCO3―Ca型水，可见孔隙水的水质已经变坏，矿化度变化较小；（3）砂岩水水化学类型：砂岩水的水化学类型没有发生变化，可以说明砂岩水，与其他含水层的水基本没有水力联系；（4）岩溶水化学特征：寒灰水的水化学特征由2004年的HCO3.SO4―Ca.Mg型水转变为2008年的HCO3.SO4―Ca型水，矿化度亦有0.821165g/L减小到0.45924g/L。 2008年太灰水的水化学类型为HCO3.SO4―Ca.Mg型，矿化度为0.78449g/L，比寒灰水较大，说明由于矿井排水的作用，使太灰水接受寒灰水的补给，亦可由此看出寒灰水为矿井充水的主要含水层；（5）SO42-离子特征：由于灰岩距离煤系地层较近，在煤矿开采的影响下，使以前的还原环境转变为氧化环境，因此使得煤系地层中的黄铁矿氧化成为硫酸盐（FeSO4）与硫酸，使得水中的SO42-含量增加；（6）矿井混合水的水化学类型：由于矿井混合水是由来自不同含水层的水混合而成，因此水化学类型比较复杂，混合水的水化学类型为HCO3.SO4―Ca.Na型，矿化度为1.370448g/L，已达到微咸水类型。

（二） Piper三线图示法

本文采用国际上通用的水化学分类方法，首先计算主要阳离子（Na+ 、Mg2+、Ca2+）和阴离子（Cl-、SO42-、HCO3-）的毫克当量百分数，使毫克当量百分数大于10%的离子参与水化学类型的分类。可知：寒武系灰岩，石炭系灰岩岩溶水与第四系孔隙水，河水，水库水水化学类型区域重合，说明孔隙水，河水，水库水补给寒武系灰岩和石炭系灰岩水，并且各水体之间相互交替频繁。朝川水库基底为寒武系灰岩，寒武系灰岩浅部岩溶非常发育，水库水透过灰岩裂隙溶洞补给地下水；在朝川河上游，芦店村旁两岸，河谷对第四系厚层沉积物的切割，第四系孔隙水以泉的方式补给河水；在朝川河中游第9勘探线附近，由于石炭系太原组灰岩露头与河谷相交，河水迎着灰岩层面补给地下水，并出现断流。在朝川矿二井以下，二井和一井矿井废水排入朝川河，并在下游通过河流渗漏补给第四系孔隙水，形成了岩溶水，浅层孔隙水，地表水水化学类型基本一致。二叠系砂岩水水质和其他水样有很大的差别，由此可得，二叠系砂岩水和其他含水层没有水力联系。

（三）Q型聚类模糊分析

为了增强对水化学资料的认识和所得结论的可靠性，对水样进行了Q型聚类分析，以获得对水化学特征的定量解释。为了对矿井突水来源进行判别，以采用常见的六种阴、阳离子Na++K+、Ca2+、Mg2+、HCO3- 、Cl- 、SO42-和TDS为变量，变量名分别为x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7。对所取的34组水样进行Q型聚类模糊分析。二叠系砂岩裂隙不发育，与外界含水层没有水力联系，不会接受地表水体，大气降水的补给，故在掘进的过程中，砂岩裂隙水并不对矿井生产安全造成威胁。

张村矿-250寒武系灰岩水与朝川水库、朝川河上游等地的水样分为Ⅰ1-A-a组，说明其水化学特征相近，证明朝川河水库确实通过灰岩溶洞对西部寒武系灰岩岩溶水进行补给。

朝川矿二水平东、西翼泄水巷所取得太原组灰岩岩溶水水样与时屯、范庄水井水样、朝川河中游水样分为Ⅰ2-A-b组，其水化学特征具有相似性。野外调查发现，当河流流至第9勘探线附近时，由于石炭系太原组灰岩露头与朝川河交叉，河水在此处断流。说明矿区东部太原组灰岩含水层在第9勘探线附近顺着岩层接受朝川河的补给。

三、结论

本文通过收集资料、野外调查、水样分析、室内整理、计算等手段系统研究了朝川矿水文地质规律，为矿井水害防治工作提供了可靠的依据。通过水化学分析得到如下结论：

1.河水、水库水、第四系孔隙水和岩溶水的水化学类型基本一致可说明，它们之间存在明显的水力联系。即河水，水库水主要通过灰岩区以渗漏形式补给寒武系和石炭系灰岩岩溶水，第四系孔隙水主要以泉的形式补给岩溶水。岩溶水为矿井的主要充水含水层，是矿井水防治的主要对象。

2.砂岩裂隙水的水化学特征明显与其余几种水的水化学特征不同，说明与其他水没有水力联系。主要以顶板淋水或滴水形式进入矿井，水量有限，因此对矿井的充水意义不是很大。

值得说明的是矿井水文地质规律的分析和认识是矿井防治水的基础，因此对矿井水文地质规律的分析需要多种科学的方法进行综合研究。水文地球化学方法只有和其他方法结合起来，才能更加明确的认识矿井水文地质规律。

参考文献：

[1]Gorelick S M.Conjunctive water use:understanding and managing surface water groundwater interaction[M]. Int Assoc Hydrol Sci Publ,156,1986:547.

[2]王广才、段琦、卜森昌．水文地球化学方法在煤矿水害研究中的某些应用――以平顶山、肥城矿区研究为例[J]．地质评论，2001，47（6）：653-657.

[3]修先约、殷效彩．Q型系统聚类分析方法在水环境质量评价中的应用[J]．青岛大学学报，1992，5（1）：85-90.

[4]马立文、窦齐丰、彭仕宓．用Q型聚类分析与判别函数法进行储层评价――以冀东老爷庙油田庙28X1区块东一段为例[J]．西北大学学报(自然科学版)，2003，33（1）：83-86.

[5]聂振龙、陈宗宇等．黑河干流浅层地下水与地表水相互转化的水化学特征[J].吉林大学学报（地球科学版），2005，35(1)；48-53．

[6]中国煤田地质总局．中国煤田水文地质学[M]．北京：煤炭工业出版社，2000.

[7]沈照理．水文地球化学基础[M]．北京：地质出版社，1986．

[8]章至洁、韩宝平、张月华.水文地质学基础[M].徐州：中国矿业大学出版社，1995.

水文地质学篇4

论文关键词：高职院校；水文地质学基础；课程建设；教学方法改革

《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。www.lw881.com

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。

应增加《水文地质学基础》课程的实践性、开放性教学针对《水文地质学基础》课程应用性、实践性较强的特点，增加实践性、开放性教学环节是该课程改革的重点。要实现这一目标，仅靠高职院校自身力量是不够的，高职院校要紧密联系行业企业，实施校企合作，与企业实现资源共享，聘请行业企业的工程技术人员和能工巧匠到学校担任兼职教师，将工程技术人员和能工巧匠多年在生产一线积累的水文地质理论和经验带进课堂，将水文地质学基础理论和方法应用于实际工作的事例带进课堂，增加教学的针对性和实践性。若能在学生实习实训时，请带实习实训的工程技术人员针对具体工作面对水文地质学基本理论和方法进行讲解，整个课程的教学就会更上一层楼。

水文地质学篇5

关键词：水工环工程；岩土工程；理论体系；应用；发展

中图分类号：F407.1 文献标识码：A文章编号：

1水工环地质及岩土工程理论体系的形成

1.1水文地质核心理论的形成

水文地质工作在20世纪70年代水文地质核心理论是科学技术找水理论，找水工作遍布于祖国大地的每个地域，积累了丰厚的地下水资源成果资料。渐渐地水文地质的核心理论进入了生态环境水文地质新阶段，如今，当代水文地质理论的应用全面进入了水资源科学调配、科学管理、科学利用、水文地质理论已形成了水文系统与生态环境系统以及技术量化与社会以人为本的良性循环协调系统。

1.2工程地质核心理论的形成

我国工程地质工作是在新中国成立以后开始起步的。从工程地质缺少到基本适应各种复杂地质条件的大型工程建设的需要，又从基本适应到完全满足国民经济建设所有部门的需求，尤其是工程地质勘察工作为水利工程、电力工程、铁路工程、港口桥梁、隧道工程等大量重大项目的工程地质勘察工作发挥了超前性、全面性和广域性的服务功能，其理论成果为规划、设计、施工提供了科学依据。

1.3环境地质核心理论的形成

中国的环境地质工作是20世纪80年代开始的。我国实行改革开放以后，工程建设进程加快，人口与资源环境的矛盾日益突出。从农村到城市，表现在地表水与地下水水质恶化、地面沉降、矿山及山地区域的透水事故、崩塌、滑坡、泥石流等问题频发，西北草原沙漠盐渍化等生态环境地质问题凸显。环境地质工作的主要工作目标与任务：开展环境地质调查，制订治理地质灾害规划及其对策。

2岩土工程地质核心理论的形成

我国岩土工程自改革开放以来，就把岩土工程与工程地质环境相结合，形成生态岩土工程，并在水文地质学、工程地质学、土力学、岩体力学等学科基础上，与土木工程学互相渗透，已形成了一门新的具有边缘学科性质的独立学科。学科通过高新技术与高新理论的发展，基础理论与应用技术相辅相成，相互促迸，形成了一个综合化、分层与深层化完善的新理论与新技术创新体系，并且与世界接轨。从岩土工程建设项目立项、勘察、设计、计算、施工、监检测量、材料设备维护等均建立绿色环保、生态环境岩土工程总成。

2当代水工环地质及岩土工程理论体系应用及发展

2.1水文地质理论体系应用与发展

我国水文地质理论体系在20世纪70年代初期就基本形成。核心理论以找水打井应用技术为中心，为工农业、国防现代化建设、国家重点建设项目服务做出了巨大贡献。20世纪70年代至80年代我国水文地质核心理论与应用技术得到飞跃性发展，基础理论与应用技术指导全国性地下水资源调查、勘查、监测与保护，取得的成就巨大。

水文地质学理论体系应用与发展为多学科交叉渗透成为主流，20世纪90年代中期开始至今水文地质学的理论发展与相关类学科交叉渗透与融合已得到了全面广泛地应用和发展。现代水文地质学与现代科学紧密结合，如系统论、信息论、控制论及相应产生的系统科学、环境科学等，对水文地质学的发展产生了一系列重大影响。现代应用数学与水文地质学的结合，特别是数值模拟方法得到普遍应用，模型研究成为水资源研究的主要内容，使水文地质学从定性研究发展到定量研究的新阶段。许多新的分支学科的产生与发展，如岩溶水文地质学、遥感水文地质学、环境水文地质学、医学环境地球化学、污染水文地质学以及数学水文地质学、水资源水文地质学。新技术、新方法都得到普遍应用，推动了水文地质学的发展。水文地质学应用于城市，为城市水资源规划与管理的决策起到了先导作用。

水文地质学应用于农业，有效利用地下水解决农作物及植物生长需水短缺的问题。水文地质学科为生态农学、土壤学、乃至农作物及植物基因改良技术起到了推动进步发展的作用，生态农业试验基地硕果累累。

水文地质学与岩土工程建设息息相关，特殊岩溶及岩溶地下水问题是当代水文地质研究的主题，特别是岩溶复杂的桩基础工程更不可忽视。水文地质学科在工程建设别是地下工程中的各个领域都是不可或缺，众多的地下建筑工程与相关水文地质问题的出现，或者水文地质问题的修复，都有应用专门水文地质学科技术与其他学科技术交叉的水文地质工作共同解决实际问题的可能。

2.2工程地质及环境地质理论体系的应用与发展

我国工程地质理论体系应用早于环境地质。1949年至1979年为工程地质理论体系应用与发展期的启蒙至初期阶段，称为奠基阶段，主要以工程地质学科为主的理论应用体系。基本工程地质勘察经验成果应用到工程地质这门学科从理论上和技术上不断发展革新,这个时期我国国民经济建设规模不大,环境地质问题不突出。自1979年至今改革开放的30年中,工程地质学科的发展进入了高层次的活跃阶段。在这个阶段中，我国进行了大规模建设,是国民经济与工程建设快速发展的时期,然而也是人口与资塬环境矛盾日益突出的时期。工程活动的空间和规模迅速增大,从而产生了环境地质问题日益突出。

当今强大的工程地质学活力，来源于广大工程地质科学技术工作者在复杂的环境地质条件下,解决了众多地质问题,从而产生了土体结构力学、土体水文环境地质学、地质灾害环境学、城市工程地质学、城市环境土工学、矿山环境地质学等学科，发展了工程地质,解决了工程地质与工程建设脱节问题。应用工程地质学的新目的与任务使工程建设和运营最大限度地并保护环境长足发展。当今，工程地质与环境地质学吸收现今科学思想丰富自身理论，深入土木工程的各个领域，为国家国土规划与资源开发、城乡一体化的各类工程建设和地质灾害防治及地质环境保护，还为地质灾害所造成的人身安全、财产安全问题的急救抢险以及灾后的经济评估或者灾害后的恢复重建等系列的环境地质技术工作，提供了强有力的技术支撑。

我国当代环境地质学科技术与理论水平已达到世界行列标准。当人们认识到资源耗竭和生态环境的不断恶化将危及人类的生存与发展时，可持续发展的理念应运而生。城市环境地质理论的发展依靠得天独厚的现代城市标准发展空间与现代科学新理论新学科紧密结合，如系统论、信息论、控制论及相应产生的系统科学、环境科学、信息科学等，对环境地质学的发展起到了极为重要的影响。

2.3岩土工程理论体系的应用与发展

我国的岩土工程工作是改革开放以后全面深入到土木工程的各个领域中的。岩土工程学是一门新的具有边缘学科性质的独立学科。它是工程地质学和水文地质学的分支，是把工程地质和水文地质的基本原理、方法和手段应用到工程建设诸多领域。在工程建设中，他与其它相关学科交叉渗透，高度集成与应用后形成岩土工程。我国岩土工程应用理论步入到法规技术标准后相应的建筑工程技术质量审查机构已成立，建立了执行建筑施工图审查标准办法，配套的岩土工程各类技术规范与规程及其法规三十余部相应出台。实施岩土工程及注册师制度后，打破了过去专业过细过窄的界限，拓宽了岩土行业技术人员全面掌握多学科知识，同时拓宽了技术知识服务领域，全面提高了岩土工程专业技术人员解决实际问题的能力。我国岩土工程与世界同步发展，已进入到第四次浪潮。

纵观岩土工程学科及其技术理论上有的发展与创新。横观岩土工程在诸多领域仍然研究不足、探索不清。基础施工中涉及岩土结构、地下水问题解决不准。例如，湖北劲牌有限公司保健酒基地二期联合车间工程地下建筑抗浮问题。因地下水问题评价不清。基坑周边地下水补给、排水条件未查明而未提供抗浮水位，也未作抗浮设计，更没有施工抗拔桩，地下室的地下基础为梁板式钢筋砼筏基基础类型。一栋四层的车间工程主体完工后，因地下水作用使地下室整体上浮，梁板开裂，后经处理基础的修复费用达数百万元。

3结语

水工环地质与岩土工程两个专业学科都是地球地质大学科的支学科，两个支学科的共同持点与目标相互一致，都是怀抱地球，面向大自然，为地球的永生及人类与大自然生命的存在，用自身的科学理论与工程实际相结合去了解自然与改造自然。这就是本行学科共同持点与目标。水工环与岩土学科的理论体系一脉相承，互为一体，谁也离不开谁，同属自然科学。用学科过硬知识与技术解决工程建设中的实际问题，学科的理论体系还得依靠多支学科合作，进一步发展，技术创新，理论创新，水工环与岩土工程技术工作的理论与实践水平都将有新的重要突破。

参考文献

水文地质学篇6

关键词：水文地质；环境地质；工程地质

中图分类号：P641 文献标识码：A

水文、环境以及工程地质的研究属于公益性、基础性的工作，事关国家生态管护、环境保护、资源安全等经济社会发展。目前，国家正处于经济社会转型的关键时期，我们必须顺应国际大趋势，多学科综合研究，依托高技术，解决、探索人类所面临的一系列科学难题，为此水文地质、环境地质以及工程地质必须要向着科技化方向发展。

一、水文地质、环境地质、工程地质概述

（一）水文地质

水文地质是地理学分支学科，指自然界中地下水各种运动和变化的现象。对于水文地质的研究主要有两个任务：治水、找水。目前在找水方面，主要利用岩溶裂缝水和第四系含水层，取得的效果非常好。对于碎屑沉积岩、深浅变质岩、新老火山岩以及碳酸岩分布的研究，对导水、容水构造方面的寻找都取得不错成绩。例如，利用激发极化衰变场法，确定玄武岩裂缝含水区井位，利用电场选频法找水、确定井位，对全国地区水资源运用起到巨大作用，有效推动了经济发展。

（二）环境地质

环境地质这一词最初起源于20世纪中叶，是为了解决地面沉降、泥石流以及滑坡等方面而提出的。环境地质研究的主要内容和任务是对大面积灾害地质的调查、对国民经济开发区和主要交通干线进行评价分析，采用科学的环境地质探测方法，可以在一定程度上减少自然灾害对人类的威胁。目前来看，我国环境地质研究在地面水源、土壤污染、以及地下污染方面取得了不错成绩，为日后的环境污染治理提供了大量研究资料。

（三）工程地质

对于工程地质的研究主要是为工程应用而服务，主要的研究内容包括，地震、岩体稳定性、地质灾害等等。在建筑中，对于地基土的要求非常严格，因此对于工程地质的研究显得非常有意义。目前来讲，对工程地质的勘察探测方法是多样的，具体包括：地质雷达测量、微震测量、井中和地面测温以及声波法等等。在工程施工中，工程地质学发挥着无可替代的作用，如路基地基压实检测、隧道衬砌检测以及桩基质量无损检测、地质构造检测等等。

二、水文地质环境地质以及工程地质的科技化发展方向

（一）水文地质环境地质以及工程地质科技化发展所要遵循的线索

根据我国经济发展状况以及国情，水文地质环境地质以及工程地质科技化发展应该遵循以下三条线索：

1 科学化发展方向应该以国家重点工程为依据，具体包括，南水北调、西北水资源三峡工程等等。

2 科技化发展应该以为政府职能服务、为履行政府法律作为方向。政府职能服务包括地质环境监测、地下水监督利用等等。政府法律包括，环境保护法、水资源法以及矿产资源法等等。

3 科技化要向多学科延伸。对于水文地质环境地质以及工程地质的研究，实质上就是利用地质学基础知识在环境科学以及土木工程学上的应用，由于在工程建设中所涉及专业领域比较广、比较复杂，这就要求向多学科延伸。

（二）水文地质环境地质以及工程地质科技化具体发展方向

1 隧道工程。军事工程、地下铁道、采矿工程、水利工程、公路以及铁路等等都包含隧道工程，并且是必不可少的。对于铁路建设来说，我国已经有60年余年的历史，其中在隧道建设方面遇到的主要问题就是岩溶地层止水问题，最典型的就是大瑶山隧道建设，其隧道长度为14.925km，通过岩溶区深埋为400m～500m左右，长度在1km左右，曾经在20世纪90年生过一次重大的涌水涌砂事件，造成铁路瘫痪，因此国家提出了关于隧道深层岩溶治水技术相关的研究课题，其中大部分都属于水文地质环境地质以及工程地质相关知识，此课题的提出充分体现了科研为生产服务、生产和科研相结合的科技化发展方向，因此，在今后的发展中应该充分突出这一主题。

2 岩石边坡。边坡问题在水库回水、水利工程坝基、水运航道、公路沿线、铁路工程中表现的非常普遍，影响岩石边坡的主要因素包括，河谷外鼓、河谷卸荷回弹、采煤活动对上覆地层的影响、硬岩地层中软弱夹层的风化以及长河谷下沉对边岸的影响等等。

3 填海造地和围湖造田。为了扩大耕地面积，实施了大量填海造地、围湖造田的项目，由于缩小了胡泊的实际面积，从而促使泥沙积累速度加快，水文地质与环境地质发生变化，水灾严重、洪涝不断，为解决此问题，应该加强这一方向水文地质与环境地质科技化发展。

4 干旱地区地下水开发。我国干旱地区主要集中在西部地区，主要包括：柴达木盆地、河西走廊、鄂尔多斯盆地等等。当前的水资源系统主要模式是，雪山融水进入水库，然后从山前沿着河道向地下渗入，最后从平原地区溢出，最终形成绿洲，在今后发展上要从农业灌溉、地下水与地表水的人工改进上做进一步的调节。

5 为规划服务。近些年来发展起来的水文地质环境地质以及工程地质工作，更多是为规划服务，呈现出多种多样的形式。具体包括，中国地质灾害图、全国环境地质图系以及图文结合的中国重点城市地下水资源开发利用对策等等，为工程的建设与发展提供了科学的依据与资料，在今后的发展中仍然要以此为方向。

结语

正确把握社会需求与科学发展趋势，摒弃传统单学科发展思维，扩展视野是促进当今水文、环境以及工程地质学发展的关键，本文主要针对水文地质、环境地质、工程地质基本概念以及科技化发展方向进行研究探讨，希望对我国地质科学的研究起到推动作用。

水文地质学篇7

1 水文地质工程中地质环境的影响分析

水文地质工程一方面涉及到水文地质条件的评价分析，在实际调研的基础上掌握水文地质工程开展建设区的实际气象资料，从而获得相关区域降水量及蒸发量的具体调研数值，为工程建设与开展提供一手资料。另一方面水文地质工程需要做好调研区域水层储水结构的分析，重点了解水层分布情况，积极分析特定岩石条件结构下对地下水位的影响，为工程建设提供指导与借鉴。水文地质工程地质环境的影响分析具有指导性与科学预见性，是开展大型地质工程建设的基础环节。除了上述提到的两个方面，水文地质工程地质环境的影响还表现为水文地质受地下水位及水压变化对地表建筑物引发的威胁，从理论上说地下水位上升直接引发土壤盐碱化程度的加剧，土壤盐碱化作用于特定的土层引发严重侵蚀。而反之地下水位的下降对地质环境的影响也十分显著，引发地面下降及断层裂缝等严重的地质灾害，对地下水的质量也造成不小影响。此外开展水文地质工程引发地质环境的不稳定性，受水压变化控制使得原有的地质结构出现断裂，形成易损点，严重影响当地的自然环境与人文环境。

2 应对水文地质工程地质环境影响的策略分析

（一）积极做好前期调研，加强地质水文的勘查分析。在进行地质水文建设之前，首先采取实际调研的方式切实了解水文地质工程对地质环境的潜在影响，在勘察分析的基础上制定一系列的预备方案，采取对应措施进行有效防范。其次要做好地质工程建设的安全规划与部署，积累相应的地质环境水文地质资料，做好前期的影响与成本预算分析，一方面保证水文地质建设对环境影响的最小化，另一方面最大限度保证地质工程建设的可行性与安全性。

（二）加强外在监督与管理，降低地质环境的二次伤害。水文地质工程的开展需要一定的工程监督与管理约束机制，在此基础上保证管理到位，建设可靠。目前我国水文地质工程在开展实施的过程中缺乏有效监督导致水文地质环境受损严重的现象十分普遍，因此加强外在监督与管理显得尤为重要，只有积极做好工程资金的合理分配，采取最优化最环保的施工方案才能保证对地质环境的危害停留在最小范围内。

（三）创新技术手段，走生态环保建设发展之路。科技的不断发展，为我们走生态建设环保建设之路提供了可能，采用先进的管理与施工技术可以获取最科学详实的研究资料，采用科学便捷的建设施工方式可以将其对地质环境的影响降低到最小限度。目前我国大部分水文地质建设都积极尝试采用先进的科技弥补施工过程对地质环境的影响，常见的有应对地质问题的建筑基本加固技术及建筑底层优化技术，有针对地下水质的检测与过滤技术等等，不一而足。因此通过技术的创新与传统模式的转变实现生态建设环保之路的构建，降低水文地质工程对地质环境的影响具有现实可行性与推广性。

3 水文地质环境地质以及工程地质的科技化发展方向

（一）水文地质环境地质以及工程地质科技化发展所要遵循的线索。根据我国经济发展状况以及国情，水文地质环境地质以及工程地质科技化发展应该遵循以下三条线索：一是科学化发展方向应该以国家重点工程为依据，具体包括，南水北调、西北水资源三峡工程等等。二是科技化发展应该以为政府职能服务、为履行政府法律作为方向。政府职能服务包括地质环境监测、地下水监督利用等等。政府法律包括，环境保护法、水资源法以及矿产资源法等等。三是科技化要向多学科延伸。对于水文地质环境地质以及工程地质的研究，实质上就是利用地质学基础知识在环境科学以及土木工程学上的应用，由于在工程建设中所涉及专业领域比较广、比较复杂，这就要求向多学科延伸。

水文地质学篇8

基金项目：教育部新世纪优秀人才支持计划项目（NCET-11- 0406）

作者简介：荣冠（ 1971- ），男，武汉大学水利水电学院副教授，博士，主要从事岩体稳定性研究及工程地质教学工作，（E-mail）。

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学两部分。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，抓住工程地质条件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。这就要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。

参考文献：

[1]崔冠英，朱济祥. 水利工程地质[M]. 4版. 北京：中国水利水电出版社， 2008.

[2]中华人民共和国教育部. 关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见（教高[2011]1号） [EB/OL].（2011-01-08）.

[3]王哲，陈东瑞，张勇. 土木工程专业工程地质课程实践教学方法探讨[J]. 高等建筑教育， 2010，19（4）： 125-127.

[4]程建军，王海娟. 水利类本科专业工程地质课程教学探索[J]. 高等建筑教育， 2012， 21（3）： 98-100.

[5]杨连生，王涛，李宏明. 水利水电工程地质实习指导书[M]. 北京：中国水利水电出版社， 2008.

[6]黄雨，卞国强，叶为民. 土木工程专业工程地质学双语教学改革探讨[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 University， Wuhan 430072， P. R. China）

水文地质学篇9

关键词：煤田水文地质;勘探;问题

Abstract: the total amount of coal resources in our country came second in the world, the world's first production, one-time energy consumption in the proportion in our country, coal accounted for more than 70%. Therefore, coalfield hydrogeology survey work needs to be strengthened.

Key words: coalfield hydrogeology;exploration;problem

中图分类号： [P345] 文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

煤矿水文地质勘察的概念与特征

1、地质勘探定义：是在对矿产普查中发现有工业意义的矿床，为查明矿产的质和量，以及开采利用的技术条件，提供矿山建设设计所需要的矿产储量和地质资料，对一定地区内的岩石、地层、构造、矿产、水文、地貌等地质情况进行调查研究工作。

2、勘察类型:

（一）资源勘察

石油、煤炭、天然气、金属非金属矿产资源等；

（二）工程地质勘察

大型及重要建设项目场地：港口码头，机场等；

（三）水文地质勘察

水文地质勘察是为各种专门目的而进行的比较详细的水文地质勘察工作。一般在水文地质普查的基础上进行，采用较大的比例尺。如供水水文地质勘探、矿床水文地质勘探、地热水文地质勘探等。在工作中一般要投入较多的勘探工程量。与工程的设计阶段相适应，专门性的水文地质勘探常可分为初步勘探和详细勘探两个阶段，每一阶段工作的结果都要提交专门性的水文地质勘探报告和有关的图件。

二、陕北煤炭基地水文地质勘察及供需水现状

1.榆横矿区，榆横矿区为陕北煤炭基地规划区, 且尚未进行过专门的水文地质勘查工作, 为煤炭工业的可持续发展考虑, 应及时开展煤田水文地质勘查工作。

2.榆神矿区，榆神矿区生态环境脆弱, 水文地质工作程度低。第四系主要含水层易受下伏煤层开采破坏, 保水采煤问题严重。其环境地质问题有地下水位下降、土地沙化及因采煤而引发的地裂缝、地面塌陷等。

3.黄陵矿区，矿区东部煤田勘查程度较高。黄陵县城西部尚有数百km2 未进行煤田地质、水文地质勘查工作, 有较大的找煤与找水潜力。找水方向主要为白垩系洛河组裂隙孔隙水含水层。由于长期治理投入不足, 诱发了多期较大规模的地面塌陷和地裂缝等环境地质问题。

4.彬长矿区，彬长矿区处于建设规划阶段。煤矿开发尚未建配套供水工程。据资料研究表明,矿区西北部, 白垩系下统含水层埋藏浅, 富水性较强, 水质好, 呈自流状态；区内具供水意义的主要含水层为白垩系下统裂隙孔隙含水岩组。

5.铜川矿区，分铜川、焦坪两部分开采。主要含水层为白垩系下统裂隙孔隙含水层。主要环境问题有空气污染、废水污染和采空区引起的地表沉陷、滑坡等。

三、我国煤矿区水文地质勘查的规定

1、煤矿防治水规定

第二十九条：矿井有下列情形之一的，应当进行水文地

质补充勘探工作：

（一）矿井主要勘探目的层未开展过水文地质勘探工作的；

（二）矿井原勘探工程量不足，水文地质条件尚未查清的；

（三）矿井经采掘揭露煤岩层后，水文地质条件比原勘探报告复杂的；

（四）矿井经长期开采，水文地质条件已发生较大变化，原勘探报告不能满足生产要求的；

（五）矿井开拓延伸、开采新煤系（组）或者扩大井田范围设计需要的；

（六）特殊地质条件部位或者深部煤层下伏强含水层，煤层底板带压，专门防治水工程提出特殊要求的；

（七）各种井巷工程穿越强富水性含水层时，施工需要的。

2、煤矿安全规程

282条：新建矿井揭露的水文地质条件比地质报告复杂的，应当进行水文地质补充勘探，及时查明水害隐患，采取可靠的安全防范措施。

四、改善煤矿水文地质勘察的方法与手段

1、水文地质测绘

方法：水文地质调查，地面和井下水文地质观测

手段：测绘、观测、填图、绘图、记录等

水文地质调查内容包括：资料收集、地貌地质、地表水体、井泉、古井老窑生产矿井、周边矿井、地面岩溶调查。

煤矿防治水规定中有比较详细的要求

2、水文地质钻探

它所完成的任务内容包括以下几个方面：

（1）完善并建立含水层水动态观测系统；

（2）形成矿井水文地质试验系统；

（3）为岩石力学性能测试取样、测试提供条件；

（4）探查目的含水层岩性、厚度和富水性；

（5）探查开采煤层底板至奥灰含水层间隔水层岩性、厚度及隔水性；

3.物探

利用地球物理的原理，根据各种岩石之间的密度、磁性、电性、弹性、放射性等物理性质的差异，选用不同的物理方法和物探仪器，测量工程区的地球物理场的变化，以了解其水文地质和工程地质条件的勘探和测试方法。有：地面瞬变电磁法、直流电法、频率测深法、音频电穿透法、瑞雷波地震勘探法、槽波地震勘探法、高分辨地震勘探法、地质雷达勘探法

4、化探

水化学分析方法的简称。地下水的化学成份往往代表着其赋存地层的环境特征，按照各种特征离子的含量、矿化度、水质类型等，可以对不同含水层地下水做出区分，从而对井下涌水的来源进行识别。

（一）、简分析：

了解区域地下水化学成分的概况。项目少，精度要求低，

简便快速，成本不高。分析内容：除温度、颜色、透明度、嗅味

味道外，定量分析HCO3、SO4、CL、Ca、总硬度、PH值。通过计算，求得

NO3、NO2、NH+、Fe2+、Fe3+、H2S。

（二）、全分析

项目多，要求精度高。通常在简分析的基础上选择有代表性的水样

进行全分析，以全面了解地下水化学成分，并对简分析结果检核。一般

定量分析内容： HCO3、SO4、CL、Ca、CO3、 NO3、NO2、NH+、Fe2+、Fe3+、H2S

煤矿水文地质勘探方法与手段

5、水文地质试验

抽水试验、放水试验、注水试验、连通试验、水文地质试验设计等

6、水文地质测试

岩石物理力学性质测试、地应力测试、煤层顶底板破坏深度测试、专项测试专项设计、带压系数测试

7、矿井涌水量计算

矿井涌水量计算必须建立在正确认识矿区水文地质条件基础上，建立矿区水文地质模型和数学模型选择有代表性的参数及合理的方法计算矿区正常和最大涌水量。主要方法有：比拟法、数理统计法、水均衡法、解析法、数值法和物理模拟法等。必须注意计算方法的使用条件，有条件时应采用几种方法计算对比。对计算结果应进行详细评价，分析论证计算涌水量可能偏大或偏小的原因，推荐排水设计的矿井涌水量。由于水文地质勘探手段的发展，当前的矿井水文地质勘探工作已打破以测绘、钻探和抽（放）水试验为主体的单一格局，而代之以钻探、物探、化探、抽（放）水试验、示踪试验、工作面测试的综合勘探和从概念模型到数学模型的模拟计算，定量评价以及计算机的广泛应用。

五、煤矿水文地质勘探新技术

1、遥感；2、井下高压钻孔施工；3、矿井物探； 4、化探；5、地温测量 6、放水试验；7、地震等物探资料精细解释；8、底板破坏深度探测技术：钻孔压（注）水钻孔声波测井、电磁波法、钻孔成像、顶底板相对移近量、单体支柱压力、钻孔相对地应力测量、声波大地电场法等；9、定向钻探技术：采用定向钻探技术，确定导水陷落柱等地质异常体形状和范围。10、计算机模拟技术。11、基于现代高精度分析仪器的水力联系判别：如电感耦合等离子体原子发射光谱仪（ICP）可在3min内测72项指标；11、实验室微观分析

遥感图象主要解译的地质问题：

a.地质构造(特别是活动构造)与地貌基本轮廓；

b.断裂及隐伏断裂、隐伏构造的位置及其富水的可能性；

c.外动力地质现象(滑坡、坍塌、泥石流、坡面冲刷、河流侵蚀、风蚀与风成堆积、冰川冻土、岩溶塌陷、地裂缝等)的分布；

d.泉点、泉群、泉域、地下水溢出带出露位置、地表水体以及河流、水田、沼泽地、盐碱地的分布；

e.古河道及浅层淡水的分布范围与可能富水地段；

f.各类地层岩性的分布范围；

g.地表水体污染情况，工业与生活废物堆放场地的分布

水文地质学篇10

关键词：水工环发展建议

1 水工环地质研究现状概述

（1）水文地质研究现状：在最近几十年里，水文地质学发展迅速。从基本概念和基本理论，到模型与模拟研究，再到成果展示的数字化，使水文地质工作从定性分析发展到定量研究的新阶段。野外探测和室内测试技术的提高，现代科学的新理论与水文地质学的结合以及新技术、新方法在水文地质领域的应用，都极大地促进了水文地质学的发展。

（2）工程地质研究现状：工程地质学是20世纪20年代从地质学中脱胎而出的，经过近90年的发展，而今已成为一门理论基础坚实、研究内容丰富、与工程建设及人类环境密切相关、且具有各分支学科、应用性很强的地学学科。在大量吸取国外先进理论和技术方法的同时，创立了自己新的理论，形成了具有中国特色的工程地质学理论体系。

（3）环境地质研究现状：随着全球性生态环境的日益恶化和自然灾害危害的不断加大，人类的生存和发展受到了严重的威胁。如今，环境地质工作是可持续发展的核心问题之一，而且环境地质工作肩负着保卫国家生态安全的重任，很多国家已经把工作部署整体上向环境地质转移

2 水工环工作存在的问题

尽管水工环地质工作一直处在国家、社会与国民经济发展的前沿，但是仍需“更加紧密地与国民经济与社会发展相结合，更加主动地为经济与社会发展服务”。目前，在水工环地质调查工作中尚存在如下亟待改进和加强之处：

（1）大调查队伍不健全：为了适应地质工作由资源型向资源+环境型转变，中国地调局机关成立了水工环部，极大加强了水工环地质调查工作的管理能力。老一代地质工作者仍然是地质大调查的主力，而目前尚未培养出足够多的具有较高战略分析和综合分析能力的中青年骨干队伍。

（2）国家层次的地调项目不够：目前水工环大调查项目几乎涉及各个领域，覆盖全国，但是，由于经费投入明显不足，因此，像“400个县市地质灾害调查与区划”，“鄂尔多斯周缘地下水”，“长江中下游水患区环境地质调查”等反映国家意志，具有较强公益性、战略性和基础性的项目不多。应该按照“有所为有所不为”的原则，对水工环地质工作全面规划，使有限的资金产生更大效益。

（3）成果转化亟待加强：“长江中下游水患区地质环境调查”、“黄河中下游地质环境调查”、“首都圈地区环境地质与水文地质调查”、“塔里木盆地地下水资源勘查”等许多项目已在实施并取得初步成果，应该尽快将水工环地质调查成果推向社会，力争参与到这些地区社会与经济发展建设计划中去。

3 水工环工作的建议

（1）工作部署原则：水工环地质大调查工作部署原则，总体上必须以副总理提出的“一个根本转变，两个更加”作为开展工作的战略方针，以寿嘉华副部长提出的“四个定位，五个提升，九个部署”为工作重点，它要：①更加主动地为社会和国民经济发展服务。水工环地质工作是在国家经济建设中诞生的，随着国家经济建设的飞速发展而迅速成长壮大。②全面提升调查水平，更加代表国家意志。③应具超前意识，并服务于全过程。因此，应该及早开展以生态环境地质为主题的三峡库区地质调查，重点了解库区第四纪地质与库岸变迁、移民迁建区人工开挖与地质灾害、25°以上斜坡地与生态环境保护等问题。

（2）加快战略和规划的制定；以水工环发展战略思想为指导，尽快完善我国水工环地质调查规划，真正体现国家意志，并以此作为编制实施计划和项目申请立项的依据，通过数年的努力，真正使我国水工环地质工作提升到新的水平。

4 需要建立一个发展目标

这个目标就是“实现水工环科技的现代化”。什么是“现代化”？说法很多，国内外有不少种说法。水与土是水工环研究对象，是基础。水工环的现代化要以为人类进步服务为目的，要与社会的持续发展相适应。从发展角度来看，水工环工作，在认识上要有几个重大转变：

（1）从点的认识向区域转变――是认识在空间上的拓宽；

（2）要从浅部向深部转变――从地球层圈角度看问题；

（3）要从静态认识向动态认识转变――时间上的连续；

（4）要从对现在转向未来――从发展上来看问题。要广纳、吸收其他学科的新成就，并使之转化成为水工环的理论发展的驱动力。问题就在于缺乏现代化技术的应用和现代化理论基础。

5 水工环科技发展规划中应考虑的主要领域

（1）我国自然区域性水工环问题，即与区域发展建设有关的水工环科技问题的研究。我国特有的区域，如青藏高原、黄土高原、西北干旱区、华北大平原、西南岩溶区等等，既有不同的区域性水、工、环问题，又是我国独特的自然区域，这些区域性问题的系统研究，可以使我国水、工、环科技工作在国际上独树一帜。

（2）土地资源可持续利用与保护方面，是我国国计民生、长久的根本大计，是中国人民生存的根基。

（3）我国陆地水资源（包括大气降水、地表水、地下水）的形成、利用、动态变化趋势

（4）陆缘地下水与海洋相互作用及其环境问题。