水文地质学论文范文
时间：2023-04-07 11:59:53
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篇1
水岩化学作用过程的化学机理主要是指地下水和岩石之间发生的各种化学反应，如溶解作用，水合作用，水解作用，酸性腐蚀等，下面就这些影响因素进行详细论述。
1.1溶解作用在长时间的地下水和岩石的接触过程中，在岩石中存在的一些钠、钾等离子以及一些含酸的盐类可以直接溶于地下水，随着时间的积累，这些含有了腐蚀性物质的水会对岩石的结构造成不利的影响。而且，由于在岩石内部，尤其是那些颗粒之间都不可避免的存在大量的裂纹，然而存在于岩石空隙中的不同溶液可以逐渐渗透到岩石的颗粒中，并发生不同的化学反应。除此之外，在水溶液中含有的二氧化碳等气体也会对岩石的溶解产生不利的影响。同时，岩石的组成成分以及岩石所处的温度和湿度条件的变化都会对岩石的溶解造成不同程度的影响。
1.2水解作用由于在地下水中存在有大量的氢离子和氢氧根离子，因此使地下水成为了具有极强腐蚀性的溶液，正是由于这两种离子的存在，很容易使弱酸或是弱碱的盐类矿物质发生解离，解离物可以和水中的这两种离子结合生成新的物质，使岩石原有的结构和成分发生变化。岩石的水解作用是普遍存在的一种水岩化学作用。而且，随着水解过程的不断进行，会产生大量的粘土物质，进而对斜坡的稳定性造成不利影响。
1.3氧化还原作用由于地下水也存在一定的流动性，使得地下水中含有一定量的游离氧。而氧化作用发生的先决条件就是存在有游离的氧离子。因此，水岩作用过程通常发生在地下水面以上的地表岩层，而在游离氧较少的地区，主要发生还原反应。
1.4离子交换作用由于在地下水溶液中存在有多种的阴离子和阳离子，在这些离子中那些结合能力强的离子可以将岩石中含有的一些离子置换出来，进而产生新的物质。最为常见的是，水中含有的氢离子可以将岩石中含有的钾离子和钠离子置换出来，进而导致岩石的溶解。地下水和岩石之间的水化作用严重破坏了岩石的结构，并降低了岩石的强度。1.5其他因素这些因素主要包括酸性腐蚀和化学沉淀等。所谓酸性腐蚀就是在水中含有的酸性物质对岩石的腐蚀作用，其主要是含有的弱酸性盐类物质导致的岩石的溶解。而所谓的化学沉淀则是指因为水分的蒸发和伴随着温度的变化，使某些物质从岩石中脱落，破坏岩石结构的稳定性。除此之外，化学沉淀也是导致矿床形成的一个关键性因素。
2水岩化学作用与斜坡水文地质之间的联系
2.1水岩化学作用和斜坡风化分带之间的关系在气候湿热等地区，水岩化学作用会严重影响斜坡的演化过程。我们知道土壤层和落叶层是组成土层的两个重要部分，但是在实际条件下，在土壤层的下层还有一层由氧化物质和粘土物质等成分组成的残坡积层。而水岩化学作用是土层形成的关键。经过漫长时间的转化，腐岩带可以形成土层，而腐岩带则是由风化岩带逐渐形成的，风化岩带的主要特征是含有众多的核心石。风化岩带出现的高度非均匀质的特性，使得岩石的结构变得不稳定，而导致这一现象出现的重要因素就是水岩化学作用。
2.2地下水的含量与分布与斜坡水文地质之间的关系地下水在诱发斜坡岩体演化过程的同时，也会影响地下水本身的含量和分布发生相应的变化。例如，在温湿气候的区域，斜坡演化过程更容易受到地下水分布和含量变化的影响，尤其是在含有丰富土层粘土矿物的地区，由于地下水位的升高，会导致粘土物质向下的迁移。同时，当地下水中含有丰富的有机质时，粘土物质可以扩散到水中并随着水流发生相应的移动。这些看似细微的变化，随着时间会逐渐的积累，最终严重影响到斜坡水文地质结构的稳定性。
3水岩化学作用对斜坡失稳的控制
3.1水岩化学作用下岩质斜坡演化过程在未发生水岩化学作用之前，岩体会产生不同的结构面，一是原生结构面（在岩体形成过程中逐渐形成的），主要包括流动面、不整合面等。二是在岩体形成后产生的构造结构面，包括节理面等。三是风化裂隙面等（在外应力作用下产生）。在岩体水化过程中，结构面首先形成腐蚀带。随着反应的不断进行，在经过较长时间后，岩石中的岩块之间逐渐失去联系。其演化过程中可以总结为：表层岩石变为土壤，并和外来物质形成土壤带；腐蚀带的形成；随着风化程度的加深，岩土斜坡逐渐形成由不同厚度土层组成的土质斜坡。
篇2
关键词：课程体系 教学改革 水文与水资源工程 创新能力
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（c）-0133-03
Curriculum System Construction of Hydrology and Water Resources Engineering
Zhang Yongbo Zhang Zhixiang Yang Junyao Zhao Zhihuai Zhao Xuehua
（College of Water Resources Science and Engineering，Taiyuan University of Technology，Taiyuan Shanxi，030024，China）
Abstract：In order to meet the social requirements of engineering innovative talents，it is necessary to construct the hydrology and water resources engineering professional curriculum system of Taiyuan University of Technology，and it has great significance in cultivating students innovation capability.Based on the analysis of existing problems in hydrology and water resources engineering curriculum system in the College of Water Resources Science and Engineering of Taiyuan University of Technology，hydrology and water resources engineering professional curriculum system construction under the conditions of new situation is proposed，including new curriculum，setting up a reasonable curriculum order，curriculum content reform，selection of reasonable teaching materials，increasing the experimental teaching and scientific research transformation teaching，to lay the foundation for the further improvement of quality of undergraduate teaching and the cultivation of innovative talents of hydrology and water resources engineering.
Key Words：Curriculum system；Teaching reform；Hydrology and water resources engineering；Innovation capability
水文与水资源工程是太原理工大学水利科学与工程学院的主要专业之一，其前身是原“水文地质与工程地质”专业，1975年第一届招生，1997年国家专业调整时取消，2004年水文与水资源工程专业获山西省教育厅批准，2005年恢复招生。作为目前山西省高校中惟一一个水资源类本科专业，坚持立足山西、面向全国的发展方向，针对山西山丘区多、干旱缺水、污染严重、矿山开采诱发地质灾害及水循环系统严重破坏等自然地理和经济发展特点，制订培养计划，开设的课程涉及地表水和地下水两个方面，并且有机地将地表水和地下水结合起来培养专门人才。近年来，我校水文与水资源工程专业取得了较大成绩，毕业生的就业形势良好，但面对新形势条件下我国经济社会发展对创新人才的要求，还存在一定的差距和不足，特别是教学环节中的课程体系存在一些问题，已直接影响到课堂教学效果和学生创新能力的提高。为了适应水文与水资源工程专业目录调整的需要以及满足工程领域发展迅速、知识更新快、工程创新人才需求紧迫的要求，有必要对我校水文与水资源工程专业课程体系进行构建，对提高教学效果及培养学生创新能力等具有重要的理论和现实意义。尽管已有学者针对水文与水资源工程专业进行了诸如课程体系、实践等教学改革[1-8]，但是从总体上看，目前全国关于水文与水资源工程专业教学改革的理论研究成果仍然较少，而山西省在这方面的研究还属于空白。从水利工程高等教育发展角度来说，必须进一步加强我校水文与水资源工程专业课程体系构建，才能为我省水利工程高等教育提供参考和理论支持。
1 课程体系存在的问题
我校水文与水资源工程专业本科生的培养，主要是通过课堂理论教学以及实验、实习等环节来完成的，培养具有水文与水资 源、水与地质环境等方面的专业及专业基础理论，能从事水文与水资源、水与地质环境保护和防治方面的勘察、设计、规划、管理、技术开发、科学研究等的高级工程技术和管理人才。通过近年来对我校水文与水资源工程专业毕业生、本科生及授课教师的调查和访问，水文与水资源工程专业课程体系存在如下问题。
1.1 课程设置不合理
我校水文与水资源工程专业的课程有综合基础课、公共选修课、学科基础课和专业课，在学科基础课和专业课中开设有必修课和选修课，一般先开综合基础课、公共选修课，后开学科基础课和专业课。从总体上讲，这种课程设置仍存在一些不合理现象：（1）同期开课或课程顺序颠倒，造成一些学科基础课与专业课次序不清，不能很好地体现课程之间的相互递进关系；（2）有的课程无法体现本专业的特点，使学生感到学的有些杂乱。如《土力学》和《地基基础与基础工程》，前者属于学科基础课，后者属于专业课，两课程之间本应该有很好的递进关系，却都安排在第五学期。再如《水利工程经济学》和《水利工程概论》，前者属于学科基础课，而后者属于专业课，却把课程顺序颠倒了，将前者安排在第六学期，后者安排在第五学期。另外，对于所开设的《环境影响评价理论与方法》，属于环境工程的专业课，对于水文与水资源工程专业的学生来说，由于没有前期《环境学》等基础课做铺垫，学生总体上感到该课程偏离本专业，对课程内容不能很好地理解。
1.2 课程之间的衔接性差
课程之间的衔接性好坏直接影响着学生对专业知识的掌握和巩固。我校水文与水资源工程专业课程之间的衔接性总体上比较符合教学规定，但也有个别课程之间的衔接性差，以至于学生们感到课程安排有点零乱。如同样为专业课的《水资源工程勘察》《水资源开发利用》《矿床水文地质学》，分别由三位主讲教师进行授课，但由于课程之间的衔接性考虑不够，将《矿床水文地质学》被安排在第六学期开课，而《水资源开发利用》《水资源工程勘察》被安排在第七学期开课，这就造成学生在学习《矿床水文地质学》之前还没有掌握《水资源工程勘察》的专业知识，在学习《水资源开发利用》之前还没有掌握《水资源工程勘察》的专业知识。由于前期《水资源工程勘察》专业知识的缺乏，学生普遍反映在学习过程中对《矿床水文地质学》《水资源开发利用》的部分内容不好理解。这种课程之间的衔接性差的状况，已阻碍了学生对地下水专业知识的巩固，导致课堂学习效果相对较差。
1.3 课程内容交叉重复
课程内容安排是否合理对课堂教学效果的影响也很大。我校水文与水资源工程专业课程内容存在的问题是部分课程内容交叉重复，加上授课教师之间没有做好沟通，对课程内容交叉重复的部分没有进行适当的协调和删减，造成部分课程内容已由某一位老师前期在课堂上进行了讲解，另一位老师后期又在课堂上进行重复讲解。如《水文分析与水利计算》《水资源工程勘察》这两门课，课程内容交叉重复的是地表水勘察这一部分，包括水文测验、水文调查和水文实验等。再如《水文与工程物探》《水资源工程勘察》这两门课，课程内容交叉重复的是水文地质物探这一部分。课程内容交叉重复不仅浪费学生的宝贵时间，而且降低了学生对课程学习的主动性和积极性。
1.4 教学内容重理论轻实践
理论与实践密不可分，二者紧密结合才能促进教学效果的巩固和提高。多年来，由于我校水文与水资源工程专业实验教学条件的限制，部分学科基础课和专业课无法开展正常的实验，不能满足实践教学活动的要求，致使一些课程的教学内容重理论轻实践，无法取得良好的教学效果。如《水文地质学基础》，学生对基本概念与原理容易理解，但深入掌握并灵活运用就困难，这是因为学生无法在实验室进行达西渗流实验、潜水模拟演示实验、承压水模拟演示实验、地下水流动系统模拟演示等实验，对地下水缺乏感性认识。再如《地下水动力学》，由于学生没有在实验室进行过裘布依潜水稳定流井流实验、坝基渗流水电比拟实验、非饱和带水运动实验等实验，影响学生对课程知识的巩固及实践技能水平的提高。还有《水文分析与水利计算》，学生虽然学了许多水文方面的理论知识，但却没有机会进行水文测验和水文实验。教学内容重理论轻实践造成学生的科学实验基本能力无法得到有效训练，降低了学生毕业后在社会上的竞争力或进一步深造的实验实践能力。
2 课程体系的构建
根据我校水文与水资源工程专业课程体系存在的问题，我们认为，必须严格从人才培养目标出发，按照专业发展需求，以促进校企合作、产学研共同培养学生工程创新能力及就业等为前提，科学优化和重组课程体系，筛选符合当前教育现状及经济社会发展所需的课程，为学生专业水平的提高及创新能力的培养打下坚实的基础。因此，结合水文与水资源工程专业即包含地表水又兼顾地下水的特点，提出新形势条件下我校水文与水资源工程专业课程体系构建。
2.1 新增课程
在确保我校水文与水资源工程专业本科培养计划中所设课程总门数不变的情况下，根据本学科发展的需要，考虑到《水文分析与水利计算》《水资源工程勘察》两门课程在地表水勘察内容上的交叉重复，可删除《水资源工程勘察》，新增《水文地质勘察》，既避免课程内容的重复，又使学生能较好地掌握水资源工程勘察的方法及最新的技术。考虑到目前地下水环境影响评价在我国建设项目环境影响评价占有越来越重要的地位及环境保护部《环境影响评价导则――地下水环境》（HJ610-2011年）的出版，结合我校水文与水资源工程专业特点、地下水环评人才短缺以及环评单位对地下水环评人员的迫切需求，可删除《环境影响评价理论与方法》，新增《地下水环境监测与评价》，并把《环境影响评价理论与方法》作为教学参考书，使学生掌握地下水环境影响评价的理论方法，为其就业创造良好条件。考虑到《水文地质勘察》与《水文与工程物探》内容的重复以及同位素技术在地下水研究中的广阔应用前景，可删除《水文与工程物探》，新增《环境同位素水文地质》，使学生多掌握一项水文地质新技术，增强其未来应用同位素技术从事水文地质勘察的能力。
2.2 设置合理课程次序
为了体现课程内容之间的相互递进关系，必须对不合理的课程次序进行相应调整，理顺课程开设的前后顺序，使学生在学习过程中达到循序渐进，真正所学课程专业知识的积累。为此，把《土力学》安排在第五学期，《地基基础与基础工程》安排在第六学期，确保学生在充分掌握《土力学》的基础理论知识后，对《地基基础与基础工程》相关专业知识的学习有更深入的理解和巩固。把《水利工程经济学》安排在第五学期，《水利工程概论》安排在第六学期，确保学生在充分了解水利工程经济的基础上，对各项水利工程专业知识的学习有更深层次的掌握。把《水文地质勘察》安排在第六学期，《水资源开发利用》《矿床水文地质学》安排在第七学期，确保学生在前期掌握了《水文地质勘察》的技术方法和手段后，能更好地运用所学知识理解和掌握《水资源开发利用》的理论与方法以及《矿床水文地质学》的调查评价方法。
2.3 课程内容改革
在科学技术日益发展的今天，水文与水资源工程专业知识更新较快，但课程教材更新却相对较慢，其中的一些知识已经无法满足经济社会发展的需求。因此，在课程专业知识的教学过程中，教师必须与时俱进，对课程内容进行合理改革，删除一些课程中内容陈旧、理论与实际脱节的内容，对课程内容要突出其科学性和先进性，深入浅出，能够反映新理论、新技术、新方法及前沿性的新视点，把原来分散的课程内容联成一个有机的整体。如在《水文地质学基础》课程内容改革中，可增加区域尺度非均质性、断裂带渗透性、海洋―陆地界面处的地下水等内容，与学生分析和探讨这些因素对地下水资源的分布、循环、水质和可持续性利用的影响。在《水环境化学》课程内容改革中，可增加水文、化学、生物过程的耦合及水文和地球化学过程的计算机模拟等内容，使学生了解目前水文地球化学研究的热点和方向。在《水污染控制与修复理论》课程内容改革中，可增加有机污染物的野外最有效的降解路径及强放射性废料的地质处置等内容，增强学生在水污染控制与修复中的自我创新能力。
2.4 选用合理教材
合理的教材对促进学生专业知识的学习起着非常重要的作用。为此，严格要求本专业教师对所授课程选用合理教材，必须是国家规划教材和专业规范核心课程教材，且教材名称与所开设课程的名称一致或接近，对于未纳入国家教材计划的非正规教材或正规出版的书籍，严禁用做教材给学生使用，可作为课程参考书使用。通过选用合理教材，不仅避免课程知识交叉重复，而且能反映新理论、新技术、新方法，可使学生比较系统的接受学科基础知识及专业知识的学习。同时结合山西省矿山开采对水循环系统造成严重破坏的实际，加强我校水文与水资源工程专业教材建设，通过申请水文与水资源工程专业委员会下达的教材指标，组织主要骨干教师编写出理论联系实际、基础知识与技术知识兼容的《矿床水文地质学》《水文水利计算》等专业教材，为学生课堂的学习提供更符合实际的教材，达到进一步提高学生创新能力的目的。
2.5 增加实验教学
实验课在教学环节中非常重要，实践性很强。通过实验教学，可进一步巩固学生所学的学科基础知识和专业知识，培养学生的创新意识、创新思维和创新能力。为此，我校水文与水资源工程专业在中央财政支持地方高校发展专项资金及山西省财政专项资金的支持下，对整体水平落后的实验室进行了改造，共建设有6个实验室，包括气候气象实验室、饱和与非饱和带水实验室、水文工程勘察实验室、水文实验室、水环境污染与修复实验室、矿山水文地质实验室，并制定详细的实验计划，使实验室能开设出符合教学大纲规定的实验，如人工模拟降雨实验、土壤入渗性能测量实验、浅层水流流速测量实验、达西渗流实验、潜水模拟实验、承压水模拟实验、裘布依潜水稳定流井流实验、坝基渗流水电比拟实验、地表水溶质迁移转化实验、水质分析实验等。同时为了确保实验的顺利开展，加强实验教学队伍建设，提高实验教师的业务素质，为提高实验教学质量打下坚实的基础。
2.6 科研转化教学
太原理工大学作为教学研究型大学，对教学和科研非常重视。从辩证的角度来看，教学和科研是相辅相成的，缺一不可。我校水文与水资源工程专业授课教师都从事有关科研项目的研究，如国家自然科学基金、山西省自然科学基金、校基金、行业基金及其他横向科研项目等，在国内外核心期刊上或国际会议论文集上发表了诸如水文地质、工程地质、环境地质、径流趋势预测、水资源、水环境、水污染、土壤、水土保持等不同方向的专业学术论文，并有多篇论文被EI、SCI收录及他人参考引用。针对水文与水资源教师在科研上的优势，提倡各位授课教师以科研促进教学，鼓励教师积极将科研成果转化到教学中。通过科研转化教学，不仅使学生了解各位教师的主要研究方向，从教师的科研成果中学到最新的理论知识，而且能激发学生的科研兴趣，促进学生学习效果的提高及创新能力的培养。
3 结语
课程体系对学生专业知识的学习和创新能力的培养至关重要，必须给予高度重视。太原理工大学水利科学与工程学院水文与水资源工程专业课程体系存在的问题主要是课程设置不合理、课程之间的衔接性差、课程内容交叉重复、教学内容重理论轻实践。水文与水资源工程专业课程体系构建主要包括新增课程、设置合理课程次序、课程内容改革、选用合理教材、增加实验教学及科研转化教学。通过课程体系构建，为进一步提高本科教学质量及水文与水资源工程专业创新人才的培养奠定基础。
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篇3
环境与发展是当今国内外普遍关注的重大问题，过去相当长一段时间内，人类社会的传统发展模式是以资源的过度消耗和环境恶化为代价来换取社会物质文明的，结果造成了诸如自然资源的可持续利用率降低、环境污染、地质灾害频繁、生态平衡遭到破坏等重大问题。
长期以来，正是由于缺乏持续科学发展的观点，对保护环境的意识淡薄，在公路建设等大规模工程的勘察设计、施工及使用阶段，都未把环境评估这一重要内容列入工作计划之中。隧道等地下工程修建于地壳表层，位于地下水最为活跃的部位，在岩土中开凿的隧洞，它将可能成为其四周特别是工程上部地质内的地表、地下水的汇集场所或新的排泄通道，这势必改变工程范围内的水文地质、工程地质环境，进而影响地区的生态环境。过去修建隧道等地下工程，除少数特殊工程采用以堵为主的全面防水措施外，大多数工程，特别是山区隧道工程都采用排堵结合、以排为主的防治方针。因此，，众多隧道等地下工程在修建中和建成后长期存在着涌、漏水灾害和环境恶化等问题。
隧道和矿山坑道等长期大量涌水或大量排放地下水，造成工程地区含水层被疏干，使生态环境恶化，主要表现为：地表水和泉、井枯竭；生活、工农业用水缺失；地表沉降、岩溶塌陷、土壤沙化、水土流失；建筑物被破坏。镇胜高速公路槽箐头隧道施工中的大量涌水，使地表“四道沟”所有泉水干枯，从而截断了该沟下游发电用的水源和农业用水。岩溶地区隧道内的长期涌水，引起的环境问题也更加严重。
2 隧道环境水文地质工作
隧道环境水文地质工作是一项十分重要的工作，既要查明工程地区的水文地质条件及变化趋势，又要对由于水的作用可能引起的地质灾害和环境恶化的可能性和程度作出预测预报。水文地质工作应贯穿工程建设的全过程，不同阶段的工作重点有共同点又有不同点。
2．1 勘测设计阶段
2.1.1 水文地质勘测主要任务
(1)探明工程区内水文地质条件，进行水文地质划分，查明含水层的位置、水理性质、水位等水文地质参数和地下水的补给来源和排泄路径；
(2)对隧道内在施工阶段的最大涌水量和运营期间的稳定涌水量作出预测，并预测可能发生集中(或突发)涌水的地段；
(3)评价地下水对围岩分类、隧道掘进和支护结构的影响；
(4)评估排出地下水后对工程周围生态环境的影响程度和发展趋势，充分估计隧道开挖引起表水漏失、地面沉降、岩溶塌陷等的程度和范围，提出防治意见。
2.1.2勘测的重点地段
根据调查研究和大量的工程实践，认为下列地质环境是容易发生集中涌水和可能引发生态环境恶化的地段，也是水文地质勘测的重点地段。
根据调查研究和大量的工程实践，认为下列地质环境是容易发生集中涌水和可能引发生态环境恶化的地段，也是水文地质勘测的重点地段。
(1)岩体破碎带．包括断裂带、节理裂隙密集带、褶曲轴部等；’
(2)渗漏层与非渗漏层交界面(带)．主要有地层不整合接触带、可溶岩与非可溶岩交互带、不同岩性和不同结构岩体接触带等；
(3)地表水系发育或汇合地段，主要有：地表水体、古河床、山间河谷、盆地等地段；
(4)岩溶地区主要有：岩溶洞穴、洼地、地下河发育地段。
上述重点地段的勘测，除应按有关规范、规则执行外，还应注意如下工作内容，
①对岩体结构破碎带，应查明断层的力学属性、产状、上下盘岩层和岩体裂隙发育程度及断层带的充填、胶结性质；对节理裂隙密集带及褶曲轴部，主要应查明裂隙发育程度及裂隙的张开性、延伸性。上述地质因素，决定着岩体的导水性和富水性。
②对渗漏层与非渗漏层交界面(带)，主要查明交界面的产状、交界面(带)的特性以及交界面底板的渗漏特性。若沿交界面有发育岩溶洞穴时，应查明洞穴标高与隧道标高的关系及洞穴的充水特性。
2.2 施工阶段
施工阶段环境水文地质工作的重点是调查分析3地表水、地下水露头的变化；隧道内涌水、漏水状况；水对围岩稳定性的影响以及各种防治措施的作用和效果。
(1)水文地质观测2①地表水体(如河水、沟流水、山塘、水库)水位、流量及下渗量观测；②井泉流量、钻孔水位等观测；⑧洞内涌水、漏水调查，观测出水部位、出水量、水质、含泥沙量变化规律。
(2)调查隧道内涌、漏水对围岩稳定的影响以及地下水与隧道内各种地质灾害的关系。
(3)调查分析隧道内大量涌水或排放地下水的环境效应，进行因地下水位迅速降低造成周围生态环境恶化的可能性和灾害程度的预测预报，了解环境影响的范围及发展趋势。
(4)调查分析防水治水措施的作用和效果。
2．3 运营阶段
隧道建成后，若仍有地下水涌入和渗漏入隧道内，则运营阶段仍需加强水文地质工作，其重点是：
(1)调查水对隧道工程的衬砌、道床及线路上部建筑物的影响程度中建立工点履历卡片；
(2)进行隧道内工作环境分析；
(3)进行地表生态环境现状调查和发展趋势预测；，
(4)提出灾害治理措施及环境保护措施。
3 新建公路隧道水文地质及生态环境影响的评估
回顾以前的有关规范、规则，几乎都未把隧道工程建设与环境工程作为一个系统来考虑，没有关于隧道开挖对生态环境影响评价的专门条款和规定。在公路隧道设计规范中，对隧道防排水提出“以排为主，排、截、堵相结合的原则”，在实施中，由于突出了以排为主，大多数隧道工程(特别是山区公路隧道)，不论涌、渗水的补给来源及水量大小与否，施工中多不作预防处理，因而隧道成了泄水洞，把周围大量的地下水吸夺过来，破坏了原有的水文地质环境
在总结前人经验和教训的基础上，通过近年来的研究，我们认为在新建公路隧道工程及其它地下工程项目的整个过程中，要把隧道工―环境水文地质―生态环境影响作为一个系统工程来考虑，把稳定原有隧道水文地质环境和保护生态环境作为环境影响评估的重点。
3．1 隧道环境水文地质评估方法
3．1．1 环境水文地质及影响的评估范围
隧道水文地质勘测和环境影响评估的范围与水文地质条件复杂程度以及隧道埋深和长度有关。根据我国若干隧道因开挖改变地下水环境、并影响地表生态环境的实例，隧道两侧的影响宽度为400～2600m或更大，因此，隧道环境水文地质勘察和环境影响评估的范围以隧道两侧各1000～5000m为宜。这较“公路工程建设项目环境影响评价技术标准”第3.1.1条规定的“一般情况下宜为线路两侧各300m”范围值要大。
3．1.2 环境水文地质评估项目与方法
(1)环境水文地质评估项目,主要包括:地形地质；水文地质条件；水文地质分区；水文地质参数计算、选择；预报涌水量的方法、公式、成果。
(2)环境水文地质评估方法
3.1.3 环境因素调查的主要项目及内容
(1)地表水体(河流、井、泉、水库、贮水池、水渠等)的长度、面积、容量、水位及其重要性分类；
(2)农田、林业用地的类型、面积，需保护的重要性或名贵植物的数量和范围；
(3)人口密度；
(4)建筑物和构筑物的数量、类型和分布，特别注意有无重点保护文物景点；
(5)其它，如弃碴堆放场地的地形和水文条件、水土流失状况、不良地质现象等。
3.2隧道环境影响的评估方法和标准
当隧道通过强富水区(段)及中等富水区(段)，以及岩溶发育区(段)时，即工程施工及运营期间大量地下水涌入或从中排放时，对周围环境将有较大的影响。因此，在新建铁路隧道时应对环境影响的内容)程度和范围进行评价，并应提出有关补救措施或相应对策。
3.2.1 生态环境评价内容
主要评价由于隧道内大量涌水或排水引起的环境问题。
(1)地表水、地下水的可能疏干程度，生产、生活用水缺失程度；
(2)浅埋隧道地面下沉的程度和范围，对地面建筑物基础的可能破坏程度；
(3)地表沉降、岩溶塌焰发生的程度和范围；
(4)地表水、地下水可能被污染的程度；
(5)隧道内环境可能恶化的程度；
(6)隧道开挖弃碴堆放引起的泥石流等环境问题的可能程度；
(7)工程竣工后，排出的地下水作为水资源的可利用程度；
(8)防治发生上述灾害及环境恶化问题的对策。
3.2.2 隧道环境影响评估技术标准
(1)隧道环境影响评估范围，一般情况下为隧道轴线两侧各1000m，岩溶发育区范围可扩大至隧道轴线两侧3000m～5000m。
(2)隧道生态环境影响评估，不同的地下水类型和埋深状态其评价的主要项目及评价的深度不同，可按表3建议的进行。
3.2.3 隧道工程防排水原则
隧道工程防排水措施是否恰当，是隧道环境保护质量好坏的关键之一。就大多数隧道工程而言，施工和运营隧道的防排水，“以防、截、排、堵相结合及因地制宜综合治理的原则”进行是合适的，但从环境保护的目标出发：只是一般性的规定是不够的，应该根据隧道等地下工程的长、短、重要性和隧道水文地质条件的复杂性，以及隧道地区的人口密度、农牧业发达程度等生态环境，采用不同的防治措施。
(1)浅埋隧道、城市地下铁道及水下隧道，为防止表水疏干、地表下沉、地面塌陷等灾害，应采取截、堵表水下渗和洞内全封闭、洞内不允许渗漏水的防治措施。
(2)山岭隧道工程，可按下列情况采用不同的防排水对策：
①非岩溶隧道.若覆盖层较薄或围岩属强渗透性的地层，对地表水应及早处理，以采用防止表水大量下渗的措施为主；若隧道埋深超过50m，除通过断层破碎带等富水区段采用预注浆堵水措施外，一般可按常规措施来处理。
②岩溶隧道．若隧道标高处于岩溶水循环的充气带，可不作防水的特殊处理；若隧道标高处于季节性充水带或水平循环带及深循环带，一般以采用地表截堵、防止表土流失、洞内注浆堵水等措施为主，其中若碰到原有动、静水压变化较大的集中股流(如暗河管道流)，视对环境影响的程度，即可采用辅助工程引排，又可采用在未揭穿集中股流前进行预注浆封堵的措施进行处理。岩溶隧道地表覆盖层若厚度较薄(小于20m)时，则应在隧道开挖前作地面预处理，以防止地面塌陷。
③生态环境需特殊保护地区的隧道工程。无论隧道长短和埋深如何，修建时均应采取全封堵水的措施。
4 结束语
隧道工程对环境水文地质条件及周围的生态环境会带来程度不同的影响，其中地表、地下水的大量涌入或隧道内地下水的大量排放是其主要原因。因此，我们认为，今后在新建隧道等地下工程时．-要认真开展隧道水文地质环境变化规律及其对生态环境影响的评估这一重要工作。
(1)新建隧道环境影响评估应贯穿于隧道勘测设计、施工及运营各个阶段。
(2)新建隧道环境影响评估范围应规定为隧道轴两侧各1000～5000m为宜，特长岩溶隧道可根据需要适当扩大评估范围。
(3)从保护环境的大目标出发，新建隧道工程的防排水原则应以截、堵措施为主，以改变过去山岭隧道建设中，以排为主的做法。
(4)环境影响评估应包括地表环境影响程度、范围的评估和对隧道内环境影响的评估两方面的项目和内容。
参考文献
[1] 唐承石.《我国铁路隧道水害概况》.《隧道工程》，1984，4．
[2] 马国英.《运营铁路隧道病害探讨》.《中国土木工程学会隧道及地下工程学’会第八届年会论文集》，1991．10．
[3] 何发亮，陈成宗，牟瑞芳. 《岩溶地区铁路长隧道涌水涌泥沙及地表塌陷灾害规律的研究》.《第三届全国工程地质学术研讨会论文集》，1995.8.
[4] 陈梦熊. 《环境地质学的基本理论与发展前景》.《工程地质学报》VO.3（3），1995，9．
[5] 杨忠耀.《环境水文地质学》.原子能出版社，1990.12.
篇4
【关键词】集通铁路；地质构造；断裂；基岩透水
【Abstract】 the Jitong a tunnel is one of the longest tunnel of the proposed railway in China. The set-pass line is a convenient district in Northwest China and Northeast regional railway corridor plays an important role in the regional road network.Based on field survey data collation, introduces undesirable engineering geological problems: regional faults, jointed and fractured rock permeability, surface landslides, avalanches and mudslides and other issues.
【Key words t】jitong railway, geological structure, fracture, permeable bedrock
中图分类号：P618文献标识码：A 文章编号：
引言
集通线是我国西北地区与东北地区间一条便捷的区际铁路通道，同时也是内部的东西向主要通道和蒙西、宁夏至东北地区的煤运主通路，在区域路网中具有重要的作用。随着社会经济的发展，集通铁路货运量和客运量逐年递增，现有铁路的运输能力不能满足经济和社会发展的需要，铁道部和政府适时对该条铁路进行改建。集通线某隧道地处中东部，大兴安岭南西段，是集通线改建工程中最长隧道。查清隧道段的主要工程地质问题对于集通线改造工程的早日实现具有重要的现实意义。
1区域地质背景
1.1地形地貌
隧道段地处燕山余脉与阴山的交汇地带，是内蒙古高原向松辽平原的过渡地段，地貌属剥蚀中低山区，是大青山的东缘地区。部分隧道段山体基岩，植被稀疏。地势总体东北高，西南低，山势雄伟，地形崎岖复杂，多呈悬崖陡坎，沟谷切割强烈。隧道所经山脉海拔高程一般在1112.3～1762.2m之间，最高点海拔高程1952.4m。
1.2地层和岩性
隧道区域出露地层主要为奥陶系（O）、石炭系（C）、二叠系（P）、侏罗系（J）、第三系上新统（N2）及第四系（Q）。隧道段出露的地层岩性主要有：花岗岩、石英片岩、板岩、粉砂质板岩、粉砂岩、砂岩、砂砾岩、砾岩、变质砾岩、大理岩、凝灰岩、泥灰岩、玄武岩、安山岩、钙质页岩、流纹岩、粉土，粉砂质黄土、坡洪积（Qhspl）碎石土、冲洪积（Qhapl）砂砾石及冲积（Qhal）砂砾石。
1.3 地质构造
区域构造上位于内蒙古中部地槽褶皱系，苏尼特右旗晚华力西地槽褶皱带与温都尔庙～翁牛特旗加里东地槽褶皱带交界处，板块构造位置属晚古生代陆壳增生区，板块碰撞消减地带。区域内以北东和东西向构造为主，西拉沐伦近东西向断裂带，对隧道段地质体的展布具有明显的控制作用。北东向构造表现为褶皱和断裂；构造岩浆岩带及中侏罗世断陷盆地也受北东向构造控制。
1.4水文地质条件
隧道段南部为东西向的西拉沐伦河，北部为嘎苏代河和查干木伦河，向东南汇入西拉沐伦河，最后流入辽河，属辽河流域辽河水系。依据地下水赋存条件，隧道范围内地下水以第四系孔隙水、基岩裂隙水为主，另存在少量碎屑岩孔隙水。在断层和不同岩层接触破碎带存在构造裂隙水。
2主要工程地质问题
隧道段主要工程地质问题有：岩体稳定性、基岩透水、地表斜坡岩土体稳定性问题。主要工程地质问题的准确提出，对隧道段的设计和施工有重要的现实意义。
2.1岩体稳定问题
隧道段影响岩体稳定性的因素主要为区域断裂和节理裂隙。
2.1.1区域应力场和断裂
隧道段及临近地区，受到近东西向的大主应力影响，褶皱发育，轴向呈北东向，多为线状构造。断裂构造发育与各期褶皱构造紧密伴生，依据断裂走向可分为近南北向断裂和北东向断裂。隧道DK484+800处的断裂，穿越地层为花岗岩和变质细砂岩。在两地层交界处的地表存在一系列线性泉水露头，做为判断该断裂的重要证据。该断裂跨越隧洞轴线。该断裂整体走向约350°，长度约2.3km。由于断裂处岩体破碎，裂隙较大，地表水渗透进入地下，隧道开挖时，很容易引起突涌事故，对工程产生较大影响。隧道DK501+50处的断裂，穿越地层为砂岩，断裂整体走向为40°，长度约420米，断裂跨越隧道洞轴线。由于构造断裂的存在，使岩体的整体性受到破坏，在隧道开挖过程中，对支护结构提出更加严格的要求，对工程产生一定影响。
2.1.2节理裂隙
隧道段受多期构造运动作用，构造岩浆活动强烈，岩体节理裂隙较发育。本论文以花岗岩体中（YDK484+500）节理裂隙为例，地势高程为1921.7m，主要发育北北西、北西向两组优势节理，缓倾角的节理非常发育，陡倾角的节理较发育，降雨将沿着陡倾角的节理裂缝渗入，再沿着缓倾角的节理向外流出，这两组节理为水提供了很好的流通通道，对隧道工程的施工非常不利。
总之，地质构造决定了隧洞段岩石的完整性。侏罗系以前的地层经历了多期构造运动，燕山期岩浆大面积侵入使得这些地层变质。总体看，沉积岩区岩石条件较差，岩浆岩区岩石条件相对较好。隧洞段通过沉积岩区的长度约占57.7 %，岩浆岩区约占42.3%，塌方的危险性主要在沉积岩区。岩浆岩区的主要岩石为花岗岩，稳定性相对较好。
2.2基岩透水问题
依据地下水赋存条件，隧道段内地下水主要以第四系孔隙水、基岩裂隙水为主，另存在少量碎屑岩孔隙水。在断层和不同岩层接触破碎带存在构造裂隙水。基岩裂隙水分布于低中山区，岩性主要为花岗岩类和变质砂岩。隧道段花岗岩风化裂隙发育、风化壳厚20～30m。变质砂岩节理裂隙发育，岩体较破碎。裂隙泉水流量一般20～40 m3/d。隧道南部平房沟附近，存在碎屑岩类孔隙水，泉水流量一般10～40 m3/d。
利用多种方法估算的隧道涌水量得出，全隧道稳定单位涌水量介于2829-5074m3/d•km之间，平均为3744m3/d•km；隧道最大单位涌水量介于7621-10208m3/d•km，平均为8692m3/d•km。其中涌水量较大几处见表2-1。隧道涌水对隧道的开挖非常不利，设计和施工时要多加重视。
表2-1 隧道段较大涌水处统计表
分段
编号 起讫里程 稳定涌水量 最大涌水量
单位
m3/d•m 段落
（m3/d） 单位
m3/d•m 段落
（m3/d）
1 DK478+910～DK479+300 19.54 7621.37 44.97 17538.59
2 DK482+680～DK485+910 5.36 17312.94 10.93 35294.36
3 DK495+050～DK495+760 11.66 8281.43 29.91 21236.40
4 DK496+950～DK497+170 15.45 3399.45 38.18 8399.07
5 DK500+220～DK500+460 10.61 2545.98 33.73 8095.10
6 DK501+080～DK501+360 21.60 6047.81 114.75 32130.85
2.3地表斜坡岩土体稳定问题
地表斜坡岩土体稳定问题主要有滑坡、崩塌、泥石流。
2.3.1滑坡
隧道段附近可见多出小型滑坡，滑坡体较小。由于整个范围内植被覆盖率较高，山坡上岩体表面被第四系更新统的黄土覆盖，滑坡的变形特征不明显，隧道段没有大型滑坡。
2.3.2崩塌
隧道段内典型的潜在崩塌分述：如东沟前山崩塌，地层岩性是侏罗系的细中粒花岗岩，前山海拔1509.8m，山坡坡度80°；东沟鹿场崩塌位于乌梁苏台东沟右侧山坡，地层岩性是侏罗系细中粒花岗岩，海拔1507.9m，山坡坡度70°。形成崩塌的岩体的特点是：竖直节理和水平节理发育，节理使岩体相互切割，岩体被切割成独立的块体；山体相对高差较大，山坡较陡，在外动力作用下较容易形成崩塌，对隧道工程产生不利影响。
2.3.3泥石流
隧道段内典型的潜在泥石流分述：乌梁苏台东沟泥石流流经洞轴线DK489―DK490+600段，主沟走向呈NE10°~ NE45°，主沟长6.5km，沟深10-20m之间，宽约100m，纵坡降比约122‰，主沟上游纵坡降比约313‰，坡度较陡，主沟的形成区呈V型谷，流通区呈U型谷，两侧山坡坡度在10°~25°之间，主沟上游有多条小的支沟，支沟沟谷谷底切割深度较深，为该泥石流形成提供了地形条件。泥石流沟主沟堆积大量的第四系冲积物，冲积物中含有卵石、砾石，粒径大小不等。主沟两侧山体是花岗岩，岩性单一，经风化及区域构造的影响，节理发育，为该泥石流的形成提供了大量的物源。该区每年7-9月份为雨季，呈突发性暴雨特点，为泥石流的发生提供了动力条件。由于泥石流形成区和流通区段岩体风化程度严重，裂隙发育，有利于雨水的入渗，对隧道开挖有一定影响，但是对东沟里面的住户及下游的村庄有严重影响。
结论和建议
隧道段岩土体的不良地质问题，对隧道段的设计和施工非常不利。借鉴相关研究成果，利用多种方法进行了隧道涌水量预测。建议加强后期钻探、物探及必要的山地工程等综合勘探，充分发挥各种勘探手段的优势，进一步查清测区深部的工程地质条件，为隧道设计和施工提供经济合理、安全可靠的依据。隧道开挖时应利用先进的仪器进行监测，做好隧洞的超前预报工作。
参考文献
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【8】冯卫星，铁路隧道设计，成都，西南交通大学出版社，1998.
篇5
【关键词】环境地学；教学改革
地质环境作为自然环境的一部分，是人类生存发展的基本地址空间，人类的一切活动均受到地质环境的限制，而人类的活动又会在一定程度上影响地质环境的演变，甚至极大地改变地质环境。近年来，我国的水污染与淡水资源短缺问题、城市化过程的环境地质问题、工程经济活动诱发的环境灾害问题、地质灾害造成的环境问题、有害固体废弃物造成的环境问题等一系列严重的环境问题,影响着我国经济持续发展和生存条件。因此，深入探讨环境地质问题的发生、演化过程和机理，探索环境地质问题的控制措施，对保护地质环境，实现人类的可持续发展具有重要的意义。环境地学作为环境科学与地质科学的交叉学科，主要研究人类活动与地质地貌环境间的相互作用和相互影响，是我校环境科学专业重要的专业基础课。矿业高校的环境地学课程与传统的水文地质学有着密切的联系，又有着自己本身独特的特点。为了更好地提高学生的培养质量，笔者在多年的环境地学教学过程中，从教材建设、教学内容安排、教学方法与手段等方面进行了有益的探索与尝试，已取得了良好的教学效果。
1精编教材，丰富教学内容
教学内容是课程建设的核心。通过理论教学内容的筛选和优化，突出了学科最新的发展动态，补充了工程案例，确定了课程的知识模块及顺序、课程的重点、难点及解决方法，构建了“基础理论模块和专题教学模块”的理论教学体系，形成了“环境地学基础理论—环境地学理论应用—环境地学技能”的知识模块结构，如图1所示。目前，国内公开发行的环境地学教材书籍较多，大多数教材重点内容为大气圈、水圈、土壤圈、岩石圈、生物圈、主要环境问题介绍、环境地学研究技术方法等方面，这种内容安排考虑到了教学内容的广度，而我校环境科学专业本科生在入学时已经进行了环境科学导论的学习，相关的内容在前期教学过程中已经讲授，因此，根据我校特色以及当前的环境地学热点问题，组织中国矿业大学、中国科学技术大学、安徽理工大学以及河南理工大学等高校的专家编写了《环境地质学》教材。新教材借鉴了国外同类教材的内容和资料，突出前沿性、实用性、系统性以及矿业特色。全书内容共分为三编，第一编为基础理论模块，简要介绍地质学的基本概念和地质灾害主要类型，为深入理解环境地质问题提供地质学基础知识，引导学生迅速进入环境地学课程学习之中；第二编为应用模块，重点介绍人类工程活动诱发的环境地质问题，主要阐述了矿产资源开发过程中的环境地质问题、固废处置的环境地质问题、地下水污染与地面沉降、大型工程的环境地质问题以及环境地质与人类健康的关系等；第三编为技能模块，介绍环境地质的调查与评价、地质环境区划和环境地质灾害的防治等。
2开展探索多模式教学，增强教学效果
开展课程教学方法的改革与实践。通过课堂讲授、专题讨论、论文写作、网络课程自主学习等方式增强学生对课程内容讲授的参与性，提高教学效果，增强学生的积极性。课堂讲授过程中，精心制作丰富多彩的电子课件，以图文并茂的多媒体授课为主，适当结合板书教学，丰富了教学内容，扩充了学生的知识面；通过实践基地建设、教学资源建设，使得课程内容由枯燥无味变成生动形象，激发了学生的学习兴趣，提高了学生环境地学观察、分析与解决问题的综合能力；针对敏感的环境地质问题，采用专题研讨的方式，安排学生课后检索相关文献和资料，制作汇报材料，课堂上组织大家共同讨论，发表自己的观点和见解，丰富了学生的思想；授课时，适当地将授课教师承担的科研成果融入本课程的教学中，启发学生的多向思维、培养学生的创新能力；充分利用国内外相关网站的共享资源，构建本课程的网络教学平台，并逐步完善网络课件、网络资源、试题库等。
3基础实验与野外实践相结合，提升专业素养
环境地学基础实验与野外实践环节是我校环境科学专业环境地学教学的重要组成部分，是课堂理论教学的有益补充。我校专门建立了以培养学生综合素质及科研创新能力的环境地学教学实验室，并编写《环境地学基础实验》讲义。通过实验教学，学生们掌握环境地学采用与制备样品的方法，在实验过程中应该注意哪些问题。此外，地学实验室还结合学校的大学生科研创新训练项目，指导学生实验室中完成力所能及科学研究工作，比如煤矸石及粉煤灰的浸出毒性，徐州市雾霾成分分析、二氧化碳的地质封存等，引导学生运用理论知识解决实际问题。环境地学野外实践是课堂教学内容的深化，也是一个增强课程感性认识的基础，是培养学生观察能力、分析问题能力和掌握综合研究方法的重要教学环节。我校在徐州建立的大北汪地质剖面实习基地，徐州矿务集团关闭煤矿实习基地，南水北调清水通道（徐州段）实习基地，也编写了《环境地学野外教学实习》讲义。这些野外教学实习与研究基地建设，对促进环境地学由定性描述的经验学科转向实验与定量分析起到了巨大的作用。通过野外实际考察大北望地质剖面，了解岩石的类型和成因、分布、地质构造、化石、采石场的环境问题等，强化了学生对环境地学理论的掌握、增强环境地学调查与研究能力，加深对环境地质问题的感性认识，极大的激发了学生的学习兴趣和热情，更好的培养学生的观察能力、思维能力和创新能力。
4结语
环境地学作为一门新兴交叉科学，它是环境科学中一个重要组成部分。作者通过优化教学内容，理顺环境地学的知识模块，探索新型教学方法，建设环境地学网络课程，为学生的自主学习提供网络支持，建立和完善野外教学实习基地，完善环境地学的教学体系。在教学过程中多方面培养学生的创新意识和科研工作能力，全面提高了环境地学教学质量和人才培养质量。
参考文献
[1]张宗祜,袁道先.我国跨世纪的重大地学问题环境地学发展前景[J].国土资源科技管理,1995,5:60-69.
[2]冯启言,严家平.环境地质学[M].徐州:中国矿业大学出版社,2011.
篇6
关键词：水文学与水资源学 教学改革 实践教学
<水文学与水资源学>课程是给水排水工程的一门主干专业基础课程。它与给排水管网系统、建筑给排水系统、水质工程学等一起构成了给排水工程专业主干课程体系，是城市健康水循环中不可或缺的环节。随着给水排水工程专业的发展和科学技术发展的需求，<水文学与水资源学>课程还需要在教材内容、教学方法等方面不断更新和完善，学术研究和工程实践方面需要进一步加强。目前该课程的建设和教学改革在我校得到了优化和完善。
一、课程体系建设
<水文学与水资源学>课程建设包括教学大纲、教材、实验及实验指导书、课程设计任务书及指导书、设计任务书及指导书、实习指导书、师资队伍建设等内容。
1.1 课程教学目的及特点
本课程是一门培养学生有关水文学、水资源开发利用与保护的基础理论和设计能力的专业必修课程。使学生掌握水文现象、水资源开发、利用与保护的基本概念、基本概论和基本设计与计算技能。课程内容广泛，涉及到不同专业学科、领域的理论和技术，如给水工程、污水处理工程、供水水文地质学、生态学、环境监测、环境评价、微生物学及管理工程等。对学生来说，是一门综合性很强，不太容易掌握，且学习起来困难较多的课程。为此，在保证基本教学内容的前提下对课程内容做了精选、整合优化处理，力争做到系统性、完整性、实用性，办出特色。这就要求任课教师必须了解课程的特点，制定切实可行的教学思路和手段，以达到最好的教学目的和效果。
1.2 课程教学内容和教学要求
本课程按照教学大纲的要求系统阐述了水文学的基础知识、基本概念，水资源的相关理论、国内外水资源分布和开发利用状况、水资源在开发利用过程中存在的主要问题，并且重点介绍了地表水资源、地下水资源的水量计算，取水工程的类型、设计和使用条件以及水资源保护与管理的内容方法和措施。
该课程在48学时的理论课授课外，通过实验和实践、课程设计与毕业设计，加深学生对所学知识的了解，培养学生运用所学知识解决问题的能力，使学生在查阅资料、工艺方案选择、工程计算及设计绘图方面得到训练。
二、课程教学改革
随着给水排水工程专业的发展和科学技术发展的需求，<水文学与水资源学>课程还需要在教学内容、教学方法等方面不断更新和完善，学术研究和工程实践方面需要进一步加强。
2.1 教学内容改革
（1）针对教学内容广，在合理安排授课计划的基础上做到重点突出。例如，“水文统计基本原理与方法”、“小流域暴雨洪峰流量的计算”、“取水工程”等部分作为本课程重点，在教学中分配了20学时时间，其次“水资源量评价”和“节水理论与技术”分配了6学时时间。重点内容部分在讲解过程中，力求精，有一定深度。
（2）理论教学与工程实例紧密结合。例如在“地表水资源量评价”中，补充了“引滦入津”、“南水北调”等工程内容。在“取水工程”教学中，详细讲授了“龙庆峡”等工程。同时通过认识实习和生产实习，对水源地选择、评价及取水构筑物结构建立感性认识。总之，在整个理论教学，始终贯穿着工程实例教学。
（3）及时更新教学内容。教材为2002年出版，某些内容已不适合作为教学内容，在本次教改中，及时进行了修改。如我国生活饮用水水质标准，将教材用的GB5749-85标准，改为GB5749-2006，并对GB5749-2006进行了详细讲解。同时，随着给水排水工程专业范围的逐步拓展，为开拓学生的专业视野，在教学中我们把国际上一些前沿课题和研究进展等内容引入教学，如最新的水资源评价方法与模型等。
2.2 教学方法改革
积极开展教学方法改革，实现教学方法的“转变”，即课堂教学从传统灌输向探索性教学转变，采用灵活式教学形式。本课程在教学过程中，大量的表格、数据模型、水资源现状分析图、取水构筑物图等贯穿始终，采用传统的板书授课方式不仅使教师在课堂上的工作量较大，学生对知识的理解也不甚清楚，而且往往花费大量的时间。虽然也可以事先把一些图表制成幻灯片，但图一般是静止的，不够形象生动，还是难于理解。2005年以来在教学过程中，根据实际需要，认真钻研教材阅读各种参考书籍，将大纲中的重点、难点分解成不同知识点，并补充实际工程案例以及图片，自行研制了《水文学与水资源学》多媒体教学课件。随后在教学过程中不断修改和完善，使课堂教学生动、形象、直观，易于记忆，在有限的时间内传递更多的信息内容，增强了信息量。该课件具有演示直观、动态感强的特点，非常易于学生理解，受到学生的好评，取得了较好的教学效果，同时也有效缓解了课时的缩减和教学内容增加的矛盾。
例如，在授课过程中，具体采用以下教学形式：①放映中国水资源现状以及水资源保护等方面的视频材料，使学生了解我国水资源的实际状况，并对本专业产生浓厚兴趣；②放映各种不同类型取水构筑物的图片，学生可以很直观地看出不同取水构筑物的构造和作用，并增加浓厚的学习兴趣；③放映案例内容的图片，可以让学生更容易地了解案例，对于日后遇到的实际工程都起到积极作用。#p#分页标题#e#
同时尝试和研究双语教学，大力提倡双语教学。自制双语教学课件，做到通过双语教学，不但使学生掌握了规定的教学内容，也使学生的科技英语能力得到了训练提高。
2.3 教学手段改革
在教学过程中，大胆探索新型教学手段，主要从“多维互动”教学手段进行了探讨。多维互动教学模式是一种较理想的教学模式。它表现为师生共同参与，以学生为中心，教学方法多样化。首先，教学活动中，确立学生的主体地位，充分发挥学生自主学习、自我教育的能力。“多维”是指改变过去教师独占课堂，一张嘴巴、一支粉笔、一块黑板，在课堂上包打天下，学生被动接受知识的教学形式，促成教学过程中师生、生生等互动局面的出现，来激活课堂教学，提高学生学习的兴趣；互动是指通过师生全方位参与，促进和谐和多维互动教学关系的生成，实现学生主动学习的意识。
例如，在教学过程中，本课程采用了讨论式教学方法，在备课时带着问题认真钻研教材，阅读各种参考书籍，将大纲中的重点、难点分解成不同知识点，拟出讨论题，然后设计出多种较典型、讨论性较强的题目。上课时鼓励学生勇于回答和提出问题。课后对讨论过程中的问题进行归纳总结。特别在“世界水资源现状问题及解决途径”、“节水现状及措施”等教学环节中，学生讨论异常活跃。
同时，发扬教学民主，给学生一定的自主选择权力，每节课腾出一定的时间，由学生自己设计问题，刺激学生突破传统课程的束缚，真正进入知识海洋中去求知，引导他们将学习过程中的重点、难点、疑点说出来，从而让全班学生得以主动参与，主动探索，主动思考，主动实践。
2.4 实验、实践教学改革
搞好实验和实践教学，加深学生对基本理论的理解。通过参观实践，让学生将课程的理论知识和分析计算方法与实际联系起来，培养他们分析问题和解决问题的能力；同时，通过水文观测、河流径流、河流水库取水工程现场考察实习，增加对水文学知识点的感性认识，开阔眼界。通过实验教学，提高学生综合运用知识、分析问题、动手操作的能力。例如在水文测验实验中进行某断面过水流量的观测时,可用浮标法、流速仪法、ADCP法,这些方法都是间接测量流量的方法。测量水位时,当水位变化幅度较大时,设定一组水尺来进行,它具有设备简单、观测方便的优点；而要想记录完整的水位变化过程节省人力，可用自计水位计。学生只有在亲自参与实验、实践后才能切实体会到水文数据采集的全过程,才能更充分理解并掌握测流理论及技术。
三、考核方式的改革
在教学过程中，我们依然采用平时成绩和考试成绩相结合的方法。只是在平时成绩考核和考试内容方面进行了改革。将课堂提问、小测验、大作业等结合起来作为平时成绩，同时由于在平时课堂上采取教学讨论的方式，要视学生在教学讨论中的表现打分，大作业也可适量布置写论文的形式，来提高学生的写作水平，并将此成绩按照一定的比例计入总评成绩。此外对应试考核部分，进行了分解，将考核分为过程考核和课程结束考核两个部分。考试内容方面，取用了一些灵活性试题，改变了以往答案固定的现象。同时，为了真实考核学生对本课程的理解和掌握程度，2005年建立了试卷库，考试时随机抽取一套，力求做到教考分离。这样平衡了考试内容，提高试题的覆盖面和增强了综合应用性，同时有效避免了猜题、押题等不正之风，对学生的学习积极性和综合应用能力提高起了一定作用。
四、结语
经过多年的努力，我们对<水文学和水资源学>课程教学的改革和实践进行了尝试，也取得了一些成效，但新知识的不断涌现、新技术的不断更新，还需要在今后的教学中有待进一步改进和完善。在教学改革中，我们要注重课程内容的前沿性，及时反映当前技术发展的潮流，鼓励学生自主学习，重视理论联系实际，为日后走上工作岗位打下牢固的知识基础。
参考文献：
[1] 方芳•水质工程学课程教学的改革与思考[J] •高等建筑教育,2008
篇7
论文摘要：本文阐述了砷的毒性以及其引起的环境污染，并详细说明了国内砷污染的现状，随后总结了砷污染防治的方法，及砷污染的主要对策—生物法。生物法是一种环境友好的方法，它包括微生物法和植物法以及微生物和植物联合修复法。其中利用微生物和植物联合修复法具有很好的发展前景，是未来治理受砷污染的水体和土壤的主要方法。
1.砷的毒性
砷属类金属，但因其行为与来源都与重金属相似，常被列为霓金属来研究。在自然界有三价无机态As(II1)、五价无机态As( V)和有机砷MMA(甲基肿酸).DMA(二甲基肿酸)，TMA(三甲基砷酸)等。有机砷中除了砷化氢衍生物外一般毒性较弱。无机砷有剧毒，其中三价砷As(II1)较五价砷As( V)毒性高约100倍。砷化合物可从呼吸道、食道和皮肤接触进入人体。进入人体的三价砷化合物能和硫基作用，抑制蛋白酶的活性并致癌;五价砷其结构类似磷化合物，能干扰人体代谢。砷对人体内许多器官都会造成损伤，是环境中重要的致癌物。今天的卫生学和环境学研究者应该意识到，剧毒的砷对人体造成的危害往往是一个长期的、慢性的健康效应，即砷对那些长时间与之接触(如通过食物链)的人群产生健康负效应。在人类大规模经济活动之前，砷处于自然循环的平衡之中，由于人类工业活动扩张，加快了砷在环境中的迁移和转化，在局部地区造成了砷在环境中的积累，从而危害动植物，甚至威胁到人类的健康，这种状况就是通常所说的砷污染。世界上曾发生多次砷中毒事件，因此含砷化合物污染和防治已日益引起人们的普遍关往。因此，研究已有砷污染的对策是必要的。
2砷污染现状
砷污染目前己经是个全球性问题。亚洲是砷污染最为严重的地区，目前世界上的砷污染主要是在孟加拉国、印度和中国，以砷污染地下水为主。当孟加拉东部和西部的饮用水出现高砷水平，超过4000万人暴露在含超过50 ppb砷的环境中时，砷污染就己经严重到成为灾难的地步了。由于目前全世界采用地下水源作为饮用水，并试图取代严重污染地表水源的趋势的生长，砷引起了全球范围的中毒性流行病，以致在许多国家近上千万人被认为处于极度危险中。
砷污染虽然有地质的原因但在中国主要来源于采矿及冶金业废水，污染土壤、地下水及河流。我国在很早以前就已发现了饮用水型砷中毒的存在，远早于备受国际关注的孟加拉国和印度。我国的很多省市都存在着不同程度的砷污染情况。据新闻报道，目前已有至少十个省、自治区发现了饮用水型砷中毒。在土壤砷污染方面，我国南方地区如湖南、广东和广西的某些地区，由于矿冶、制酸造成的砷污染已相当严重。据新闻报道，广西、湖南两省至少有上千平方公里的土壤正遭受着砷污染，而云南、贵州，包括湖北一些地区也面临着严重的砷污染问题。这些地区除地质因素造成的砷污染外，在矿藏开采中忽略了对环境的保护，使得这些矿区周围3040公里都受到砷的污染。具体的砷污染源一是土法炼砷，即把毒砂矿(FeAsS)用上窑焚烧，生成砒霜蒸气，再冷凝结晶即可制得砒霜，污染源主要是砒霜蒸气外逸及矿渣;二是制酸企业使用的黄铁矿。
中含有砷，在拂腾炉中焚烧时生成砒霜蒸气，经过水洗后进入废水中，处理不达标排放，造成水体的砷污染。经过焚烧后，水溶态的砷不可能经微生物的作用转化回毒砂矿。
3砷污染的防治技术发展趋势
矿业及冶金业是造成砷污染的主要原因。开采、焙烧、冶炼含砷矿石以及生产水溶性含砷产品过程中产生的含砷“三废”是环境中砷污染的主要来源。而砷污染对人类造成的影响主要是饮用水源污染及地方性砷中毒。避免砷进入食物链，是防治砷污染的关键。由于砷这种类金属元素是不能被降解的，其在地球中的含量也不能减少，只能采取一些方法把砷转移到安全的地方或者把高毒性的砷转化为低毒性的砷，甚至转化为低水溶性或不溶于水的矿化物质，使其对人类和环境的影响降到最小。
3.1预防措施
(1)加强环境监测，建立重点地区空气、饮用水源等流体中的砷污染预报机制，同时加强重点地区土壤中砷的监测，解决好高砷地区人畜用水及农业灌溉用水问题。
(2)加强含砷矿藏及其冶炼过程的管理，取缔土法炼砷的工厂，冶炼砷的工厂和其它冶金工厂的“三废”必须达标排放，对高砷煤采取强制性脱砷处理，从根本上降低空气中砷含量。
(3)加强含砷化工产品管理，特别要加强对含砷农药和医药的监管，要加强这些毒性药物的使用常识培训，最大程度减少人为中毒情况的发生。
3.2治理策略
砷污染治理方法主要包括物理方法、化学方法和生物方法。
物理法主要是采用一些过滤器，例如活性炭过滤器吸附来减少废水中砷的浓度。对于土壤砷污染，若面积不大，可采用客土法，对换出土壤要妥善处理，防止二次污染。亦可将污染土壤翻到下层，深埋程度以不污染作物而定。
化学法则指采用化学试剂使砷变成人体难以吸收的化合物。如在含砷废水中投加石灰、硫酸亚铁和液氯(或漂白粉)，将砷沉锭然后对废渣进行处理，也可以让含砷废水通过硫化铁滤床或用硫酸铁、氯化铁和氢氧化铁凝结沉锭等。
物理法和化学法的缺点是费用高，二次污染大等。
生物法则指生物转化法或者植物修复法。生物法具有物理和化学法所没有的优点，环保，低成本，高效益，能够进行原位修复，所以是砷污染治理技术发展的主要方向。
4砷污染治理技术主要方向—生物法
4.1微生物法
微生物不仅种类繁多，数量极大，分布广泛，而且具有繁殖迅速，个体微小，比表面积大，对环境适应能力强等特点，因而成为人类最宝贵、最具开发潜力的资源库之一。基本上所有的细菌都有对付毒性金属离子的抗性基因，其中最大(数量最多)的抗性系统是由耗能的毒性离子外排系统起作用，其次为通过酶来转化的系统(氧化还原，甲基化和脱甲基化)，或者由金属结合蛋白解毒(如金属硫蛋白Smta， Chaperon Copt和周质银结合蛋白。微生物参与了砷在环境中循环的多个环节，如土壤/水体中砷的相互转化、砷由地表向地下和水体的迁移、生物甲基化产生的气态砷和微生物对砷的吸附、固定等。砷虽然对人体有毒，但微生物对砷的适应性极强，甚至有的微生物以砷作为其生长的能源。细菌对砷的抗性和代谢系统有三种模式:一是最为广泛存在的为砷操纵子，它们存在于大多数细菌的基因组和质粒中;二是最近发现的arr基因，这是周质区的As( V)还原酶它在厌氧呼吸中起作用，使As( V)作为末端电子受体;三是aso基因编码周质As( III )氧化酶，它在好氧环境下发挥抗耐As( III)作用，使As( III)成为电子供体，转化为低毒的As( V )。鉴于这三种模式，我们可以从受砷污染或者未受砷污染的环境中筛选得到抗耐砷菌，把环境中的砷吸附和解毒。例如日本研究人员利用微生物对砷的吸附特性将砷从水体中去除最近还有被提到微生物甲基化砷，由于砷甲基化三甲基砷最终产物是无毒的，因此微生物甲基化砷成为了新的研究热点。
4.2植物修复法
植物修复是利用某种植物来净化受重金属及/或有机污染物如原油、溶剂以及聚合碳氢化学物(PAHs)污染的土壤、沉淀和水体。植物修复按其修复的机理和过程可分为植物萃取、植物固定、植物挥发、根系过滤、植物降解。其中，植物萃取(Phytoextraction)是指利用植物根系吸收土壤污染物质并运送至植物地部，通过收割地部物质而达到去除土壤中污染物的一种方法。
对于不同的要修复的污染点要联合植物生理学、农学、微生物学、水文地质学以及工程学来选择适当的植物和条件。适当的植物有两种，一种是转基因植物，另一种是超富集植物。陈同斌等人在中国境内找到砷的超富集植物凤尾蔗属的蚁蚁草(Pteris vittata L.)，经野外调查表明，蚁蚁草对砷具有很强的富集作用，在含砷9 mg/kg的正常土壤中，蚁蚁草地下部和地上部对砷的生物富集系数分别高达71和80 Ma等人也报道在美国发现的蚁蛤草能在23400 mg As/kg的矿渣上正常生长。除了蚁蚁草，还有大叶井口边草(Pteris creticaL.)。大叶井口边草地上部的平均含砷量为418 mg/kg(干重，下同)，最大含砷量可达694 mg/kg;地下部(根)的平均含砷量为293 mg/kg，最大含砷量552 mg/kg，地上部含砷量均大于土壤砷含量，且随土壤砷含量的增加而增加，其生物富集系数为1.34.8。我们可以通过利用种植砷超富集植物来提取受砷污染土壤中的砷，并通过收割其地上部并进行处置来净化土壤。至于转基因植物就是利用改变植物的基因，使得某种植物具备抗耐砷并且能够富集砷的基因。Dhankher等将细菌的砷还原酶基因arsC和谷氨酞半脱氨酸合成酶基因同时转入拟南芥植株中，得到了砷高耐受和高积累的转基因植株。转基因植物虽然当前尚无实用价值，但为植物修复开辟了新途径。
4.3微生物与植物联合修复
自然界许多微生物都有抗砷耐砷转化砷价态的功能，同样的不少根际微生物细菌有促进植物生长的功能。如果将这些有促进蚁蛤草生长的抗砷菌种，接种到娱蛤草的幼苗，然后用到砷污染土壤的整治上，将可以提高砷的去除率。因此利用微生物与植物联合修复受砷污染的水体和土壤不失为一种好方法，使得砷最终能够从污染的环境中分离出来。目前对微生物和植物联合修复受砷污染土壤的报道还比较少，但这方面应用前景很大，充分结合了微生物和植物修复的优点，既环保，又经济，最大的优点是能把受污染点的砷转移到安全的地方进行集中处理处置。
