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水巖化學作用過程的化學機理主要是指地下水和巖石之間發生的各種化學反應，如溶解作用，水合作用，水解作用，酸性腐蝕等，下面就這些影響因素進行詳細論述。

1.1溶解作用在長時間的地下水和巖石的接觸過程中，在巖石中存在的一些鈉、鉀等離子以及一些含酸的鹽類可以直接溶于地下水，隨著時間的積累，這些含有了腐蝕性物質的水會對巖石的結構造成不利的影響。而且，由于在巖石內部，尤其是那些顆粒之間都不可避免的存在大量的裂紋，然而存在于巖石空隙中的不同溶液可以逐漸滲透到巖石的顆粒中，并發生不同的化學反應。除此之外，在水溶液中含有的二氧化碳等氣體也會對巖石的溶解產生不利的影響。同時，巖石的組成成分以及巖石所處的溫度和濕度條件的變化都會對巖石的溶解造成不同程度的影響。

1.2水解作用由于在地下水中存在有大量的氫離子和氫氧根離子，因此使地下水成為了具有極強腐蝕性的溶液，正是由于這兩種離子的存在，很容易使弱酸或是弱堿的鹽類礦物質發生解離，解離物可以和水中的這兩種離子結合生成新的物質，使巖石原有的結構和成分發生變化。巖石的水解作用是普遍存在的一種水巖化學作用。而且，隨著水解過程的不斷進行，會產生大量的粘土物質，進而對斜坡的穩定性造成不利影響。

1.3氧化還原作用由于地下水也存在一定的流動性，使得地下水中含有一定量的游離氧。而氧化作用發生的先決條件就是存在有游離的氧離子。因此，水巖作用過程通常發生在地下水面以上的地表巖層，而在游離氧較少的地區，主要發生還原反應。

1.4離子交換作用由于在地下水溶液中存在有多種的陰離子和陽離子，在這些離子中那些結合能力強的離子可以將巖石中含有的一些離子置換出來，進而產生新的物質。最為常見的是，水中含有的氫離子可以將巖石中含有的鉀離子和鈉離子置換出來，進而導致巖石的溶解。地下水和巖石之間的水化作用嚴重破壞了巖石的結構，并降低了巖石的強度。1.5其他因素這些因素主要包括酸性腐蝕和化學沉淀等。所謂酸性腐蝕就是在水中含有的酸性物質對巖石的腐蝕作用，其主要是含有的弱酸性鹽類物質導致的巖石的溶解。而所謂的化學沉淀則是指因為水分的蒸發和伴隨著溫度的變化，使某些物質從巖石中脫落，破壞巖石結構的穩定性。除此之外，化學沉淀也是導致礦床形成的一個關鍵性因素。

2水巖化學作用與斜坡水文地質之間的聯系

2.1水巖化學作用和斜坡風化分帶之間的關系在氣候濕熱等地區，水巖化學作用會嚴重影響斜坡的演化過程。我們知道土壤層和落葉層是組成土層的兩個重要部分，但是在實際條件下，在土壤層的下層還有一層由氧化物質和粘土物質等成分組成的殘坡積層。而水巖化學作用是土層形成的關鍵。經過漫長時間的轉化，腐巖帶可以形成土層，而腐巖帶則是由風化巖帶逐漸形成的，風化巖帶的主要特征是含有眾多的核心石。風化巖帶出現的高度非均勻質的特性，使得巖石的結構變得不穩定，而導致這一現象出現的重要因素就是水巖化學作用。

2.2地下水的含量與分布與斜坡水文地質之間的關系地下水在誘發斜坡巖體演化過程的同時，也會影響地下水本身的含量和分布發生相應的變化。例如，在溫濕氣候的區域，斜坡演化過程更容易受到地下水分布和含量變化的影響，尤其是在含有豐富土層粘土礦物的地區，由于地下水位的升高，會導致粘土物質向下的遷移。同時，當地下水中含有豐富的有機質時，粘土物質可以擴散到水中并隨著水流發生相應的移動。這些看似細微的變化，隨著時間會逐漸的積累，最終嚴重影響到斜坡水文地質結構的穩定性。

3水巖化學作用對斜坡失穩的控制

3.1水巖化學作用下巖質斜坡演化過程在未發生水巖化學作用之前，巖體會產生不同的結構面，一是原生結構面（在巖體形成過程中逐漸形成的），主要包括流動面、不整合面等。二是在巖體形成后產生的構造結構面，包括節理面等。三是風化裂隙面等（在外應力作用下產生）。在巖體水化過程中，結構面首先形成腐蝕帶。隨著反應的不斷進行，在經過較長時間后，巖石中的巖塊之間逐漸失去聯系。其演化過程中可以總結為：表層巖石變為土壤，并和外來物質形成土壤帶；腐蝕帶的形成；隨著風化程度的加深，巖土斜坡逐漸形成由不同厚度土層組成的土質斜坡。

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關鍵詞：課程體系 教學改革 水文與水資源工程 創新能力

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：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

水文與水資源工程是太原理工大學水利科學與工程學院的主要專業之一，其前身是原“水文地質與工程地質”專業，1975年第一屆招生，1997年國家專業調整時取消，2004年水文與水資源工程專業獲山西省教育廳批準，2005年恢復招生。作為目前山西省高校中惟一一個水資源類本科專業，堅持立足山西、面向全國的發展方向，針對山西山丘區多、干旱缺水、污染嚴重、礦山開采誘發地質災害及水循環系統嚴重破壞等自然地理和經濟發展特點，制訂培養計劃，開設的課程涉及地表水和地下水兩個方面，并且有機地將地表水和地下水結合起來培養專門人才。近年來，我校水文與水資源工程專業取得了較大成績，畢業生的就業形勢良好，但面對新形勢條件下我國經濟社會發展對創新人才的要求，還存在一定的差距和不足，特別是教學環節中的課程體系存在一些問題，已直接影響到課堂教學效果和學生創新能力的提高。為了適應水文與水資源工程專業目錄調整的需要以及滿足工程領域發展迅速、知識更新快、工程創新人才需求緊迫的要求，有必要對我校水文與水資源工程專業課程體系進行構建，對提高教學效果及培養學生創新能力等具有重要的理論和現實意義。盡管已有學者針對水文與水資源工程專業進行了諸如課程體系、實踐等教學改革[1-8]，但是從總體上看，目前全國關于水文與水資源工程專業教學改革的理論研究成果仍然較少，而山西省在這方面的研究還屬于空白。從水利工程高等教育發展角度來說，必須進一步加強我校水文與水資源工程專業課程體系構建，才能為我省水利工程高等教育提供參考和理論支持。

1 課程體系存在的問題

我校水文與水資源工程專業本科生的培養，主要是通過課堂理論教學以及實驗、實習等環節來完成的，培養具有水文與水資 源、水與地質環境等方面的專業及專業基礎理論，能從事水文與水資源、水與地質環境保護和防治方面的勘察、設計、規劃、管理、技術開發、科學研究等的高級工程技術和管理人才。通過近年來對我校水文與水資源工程專業畢業生、本科生及授課教師的調查和訪問，水文與水資源工程專業課程體系存在如下問題。

1.1 課程設置不合理

我校水文與水資源工程專業的課程有綜合基礎課、公共選修課、學科基礎課和專業課，在學科基礎課和專業課中開設有必修課和選修課，一般先開綜合基礎課、公共選修課，后開學科基礎課和專業課。從總體上講，這種課程設置仍存在一些不合理現象：（1）同期開課或課程順序顛倒，造成一些學科基礎課與專業課次序不清，不能很好地體現課程之間的相互遞進關系；（2）有的課程無法體現本專業的特點，使學生感到學的有些雜亂。如《土力學》和《地基基礎與基礎工程》，前者屬于學科基礎課，后者屬于專業課，兩課程之間本應該有很好的遞進關系，卻都安排在第五學期。再如《水利工程經濟學》和《水利工程概論》，前者屬于學科基礎課，而后者屬于專業課，卻把課程順序顛倒了，將前者安排在第六學期，后者安排在第五學期。另外，對于所開設的《環境影響評價理論與方法》，屬于環境工程的專業課，對于水文與水資源工程專業的學生來說，由于沒有前期《環境學》等基礎課做鋪墊，學生總體上感到該課程偏離本專業，對課程內容不能很好地理解。

1.2 課程之間的銜接性差

課程之間的銜接性好壞直接影響著學生對專業知識的掌握和鞏固。我校水文與水資源工程專業課程之間的銜接性總體上比較符合教學規定，但也有個別課程之間的銜接性差，以至于學生們感到課程安排有點零亂。如同樣為專業課的《水資源工程勘察》《水資源開發利用》《礦床水文地質學》，分別由三位主講教師進行授課，但由于課程之間的銜接性考慮不夠，將《礦床水文地質學》被安排在第六學期開課，而《水資源開發利用》《水資源工程勘察》被安排在第七學期開課，這就造成學生在學習《礦床水文地質學》之前還沒有掌握《水資源工程勘察》的專業知識，在學習《水資源開發利用》之前還沒有掌握《水資源工程勘察》的專業知識。由于前期《水資源工程勘察》專業知識的缺乏，學生普遍反映在學習過程中對《礦床水文地質學》《水資源開發利用》的部分內容不好理解。這種課程之間的銜接性差的狀況，已阻礙了學生對地下水專業知識的鞏固，導致課堂學習效果相對較差。

1.3 課程內容交叉重復

課程內容安排是否合理對課堂教學效果的影響也很大。我校水文與水資源工程專業課程內容存在的問題是部分課程內容交叉重復，加上授課教師之間沒有做好溝通，對課程內容交叉重復的部分沒有進行適當的協調和刪減，造成部分課程內容已由某一位老師前期在課堂上進行了講解，另一位老師后期又在課堂上進行重復講解。如《水文分析與水利計算》《水資源工程勘察》這兩門課，課程內容交叉重復的是地表水勘察這一部分，包括水文測驗、水文調查和水文實驗等。再如《水文與工程物探》《水資源工程勘察》這兩門課，課程內容交叉重復的是水文地質物探這一部分。課程內容交叉重復不僅浪費學生的寶貴時間，而且降低了學生對課程學習的主動性和積極性。

1.4 教學內容重理論輕實踐

理論與實踐密不可分，二者緊密結合才能促進教學效果的鞏固和提高。多年來，由于我校水文與水資源工程專業實驗教學條件的限制，部分學科基礎課和專業課無法開展正常的實驗，不能滿足實踐教學活動的要求，致使一些課程的教學內容重理論輕實踐，無法取得良好的教學效果。如《水文地質學基礎》，學生對基本概念與原理容易理解，但深入掌握并靈活運用就困難，這是因為學生無法在實驗室進行達西滲流實驗、潛水模擬演示實驗、承壓水模擬演示實驗、地下水流動系統模擬演示等實驗，對地下水缺乏感性認識。再如《地下水動力學》，由于學生沒有在實驗室進行過裘布依潛水穩定流井流實驗、壩基滲流水電比擬實驗、非飽和帶水運動實驗等實驗，影響學生對課程知識的鞏固及實踐技能水平的提高。還有《水文分析與水利計算》，學生雖然學了許多水文方面的理論知識，但卻沒有機會進行水文測驗和水文實驗。教學內容重理論輕實踐造成學生的科學實驗基本能力無法得到有效訓練，降低了學生畢業后在社會上的競爭力或進一步深造的實驗實踐能力。

2 課程體系的構建

根據我校水文與水資源工程專業課程體系存在的問題，我們認為，必須嚴格從人才培養目標出發，按照專業發展需求，以促進校企合作、產學研共同培養學生工程創新能力及就業等為前提，科學優化和重組課程體系，篩選符合當前教育現狀及經濟社會發展所需的課程，為學生專業水平的提高及創新能力的培養打下堅實的基礎。因此，結合水文與水資源工程專業即包含地表水又兼顧地下水的特點，提出新形勢條件下我校水文與水資源工程專業課程體系構建。

2.1 新增課程

在確保我校水文與水資源工程專業本科培養計劃中所設課程總門數不變的情況下，根據本學科發展的需要，考慮到《水文分析與水利計算》《水資源工程勘察》兩門課程在地表水勘察內容上的交叉重復，可刪除《水資源工程勘察》，新增《水文地質勘察》，既避免課程內容的重復，又使學生能較好地掌握水資源工程勘察的方法及最新的技術。考慮到目前地下水環境影響評價在我國建設項目環境影響評價占有越來越重要的地位及環境保護部《環境影響評價導則――地下水環境》（HJ610-2011年）的出版，結合我校水文與水資源工程專業特點、地下水環評人才短缺以及環評單位對地下水環評人員的迫切需求，可刪除《環境影響評價理論與方法》，新增《地下水環境監測與評價》，并把《環境影響評價理論與方法》作為教學參考書，使學生掌握地下水環境影響評價的理論方法，為其就業創造良好條件。考慮到《水文地質勘察》與《水文與工程物探》內容的重復以及同位素技術在地下水研究中的廣闊應用前景，可刪除《水文與工程物探》，新增《環境同位素水文地質》，使學生多掌握一項水文地質新技術，增強其未來應用同位素技術從事水文地質勘察的能力。

2.2 設置合理課程次序

為了體現課程內容之間的相互遞進關系，必須對不合理的課程次序進行相應調整，理順課程開設的前后順序，使學生在學習過程中達到循序漸進，真正所學課程專業知識的積累。為此，把《土力學》安排在第五學期，《地基基礎與基礎工程》安排在第六學期，確保學生在充分掌握《土力學》的基礎理論知識后，對《地基基礎與基礎工程》相關專業知識的學習有更深入的理解和鞏固。把《水利工程經濟學》安排在第五學期，《水利工程概論》安排在第六學期，確保學生在充分了解水利工程經濟的基礎上，對各項水利工程專業知識的學習有更深層次的掌握。把《水文地質勘察》安排在第六學期，《水資源開發利用》《礦床水文地質學》安排在第七學期，確保學生在前期掌握了《水文地質勘察》的技術方法和手段后，能更好地運用所學知識理解和掌握《水資源開發利用》的理論與方法以及《礦床水文地質學》的調查評價方法。

2.3 課程內容改革

在科學技術日益發展的今天，水文與水資源工程專業知識更新較快，但課程教材更新卻相對較慢，其中的一些知識已經無法滿足經濟社會發展的需求。因此，在課程專業知識的教學過程中，教師必須與時俱進，對課程內容進行合理改革，刪除一些課程中內容陳舊、理論與實際脫節的內容，對課程內容要突出其科學性和先進性，深入淺出，能夠反映新理論、新技術、新方法及前沿性的新視點，把原來分散的課程內容聯成一個有機的整體。如在《水文地質學基礎》課程內容改革中，可增加區域尺度非均質性、斷裂帶滲透性、海洋―陸地界面處的地下水等內容，與學生分析和探討這些因素對地下水資源的分布、循環、水質和可持續性利用的影響。在《水環境化學》課程內容改革中，可增加水文、化學、生物過程的耦合及水文和地球化學過程的計算機模擬等內容，使學生了解目前水文地球化學研究的熱點和方向。在《水污染控制與修復理論》課程內容改革中，可增加有機污染物的野外最有效的降解路徑及強放射性廢料的地質處置等內容，增強學生在水污染控制與修復中的自我創新能力。

2.4 選用合理教材

合理的教材對促進學生專業知識的學習起著非常重要的作用。為此，嚴格要求本專業教師對所授課程選用合理教材，必須是國家規劃教材和專業規范核心課程教材，且教材名稱與所開設課程的名稱一致或接近，對于未納入國家教材計劃的非正規教材或正規出版的書籍，嚴禁用做教材給學生使用，可作為課程參考書使用。通過選用合理教材，不僅避免課程知識交叉重復，而且能反映新理論、新技術、新方法，可使學生比較系統的接受學科基礎知識及專業知識的學習。同時結合山西省礦山開采對水循環系統造成嚴重破壞的實際，加強我校水文與水資源工程專業教材建設，通過申請水文與水資源工程專業委員會下達的教材指標，組織主要骨干教師編寫出理論聯系實際、基礎知識與技術知識兼容的《礦床水文地質學》《水文水利計算》等專業教材，為學生課堂的學習提供更符合實際的教材，達到進一步提高學生創新能力的目的。

2.5 增加實驗教學

實驗課在教學環節中非常重要，實踐性很強。通過實驗教學，可進一步鞏固學生所學的學科基礎知識和專業知識，培養學生的創新意識、創新思維和創新能力。為此，我校水文與水資源工程專業在中央財政支持地方高校發展專項資金及山西省財政專項資金的支持下，對整體水平落后的實驗室進行了改造，共建設有6個實驗室，包括氣候氣象實驗室、飽和與非飽和帶水實驗室、水文工程勘察實驗室、水文實驗室、水環境污染與修復實驗室、礦山水文地質實驗室，并制定詳細的實驗計劃，使實驗室能開設出符合教學大綱規定的實驗，如人工模擬降雨實驗、土壤入滲性能測量實驗、淺層水流流速測量實驗、達西滲流實驗、潛水模擬實驗、承壓水模擬實驗、裘布依潛水穩定流井流實驗、壩基滲流水電比擬實驗、地表水溶質遷移轉化實驗、水質分析實驗等。同時為了確保實驗的順利開展，加強實驗教學隊伍建設，提高實驗教師的業務素質，為提高實驗教學質量打下堅實的基礎。

2.6 科研轉化教學

太原理工大學作為教學研究型大學，對教學和科研非常重視。從辯證的角度來看，教學和科研是相輔相成的，缺一不可。我校水文與水資源工程專業授課教師都從事有關科研項目的研究，如國家自然科學基金、山西省自然科學基金、校基金、行業基金及其他橫向科研項目等，在國內外核心期刊上或國際會議論文集上發表了諸如水文地質、工程地質、環境地質、徑流趨勢預測、水資源、水環境、水污染、土壤、水土保持等不同方向的專業學術論文，并有多篇論文被EI、SCI收錄及他人參考引用。針對水文與水資源教師在科研上的優勢，提倡各位授課教師以科研促進教學，鼓勵教師積極將科研成果轉化到教學中。通過科研轉化教學，不僅使學生了解各位教師的主要研究方向，從教師的科研成果中學到最新的理論知識，而且能激發學生的科研興趣，促進學生學習效果的提高及創新能力的培養。

3 結語

課程體系對學生專業知識的學習和創新能力的培養至關重要，必須給予高度重視。太原理工大學水利科學與工程學院水文與水資源工程專業課程體系存在的問題主要是課程設置不合理、課程之間的銜接性差、課程內容交叉重復、教學內容重理論輕實踐。水文與水資源工程專業課程體系構建主要包括新增課程、設置合理課程次序、課程內容改革、選用合理教材、增加實驗教學及科研轉化教學。通過課程體系構建，為進一步提高本科教學質量及水文與水資源工程專業創新人才的培養奠定基礎。

參考文獻

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環境與發展是當今國內外普遍關注的重大問題，過去相當長一段時間內，人類社會的傳統發展模式是以資源的過度消耗和環境惡化為代價來換取社會物質文明的，結果造成了諸如自然資源的可持續利用率降低、環境污染、地質災害頻繁、生態平衡遭到破壞等重大問題。

長期以來，正是由于缺乏持續科學發展的觀點，對保護環境的意識淡薄，在公路建設等大規模工程的勘察設計、施工及使用階段，都未把環境評估這一重要內容列入工作計劃之中。隧道等地下工程修建于地殼表層，位于地下水最為活躍的部位，在巖土中開鑿的隧洞，它將可能成為其四周特別是工程上部地質內的地表、地下水的匯集場所或新的排泄通道，這勢必改變工程范圍內的水文地質、工程地質環境，進而影響地區的生態環境。過去修建隧道等地下工程，除少數特殊工程采用以堵為主的全面防水措施外，大多數工程，特別是山區隧道工程都采用排堵結合、以排為主的防治方針。因此，，眾多隧道等地下工程在修建中和建成后長期存在著涌、漏水災害和環境惡化等問題。

隧道和礦山坑道等長期大量涌水或大量排放地下水，造成工程地區含水層被疏干，使生態環境惡化，主要表現為：地表水和泉、井枯竭；生活、工農業用水缺失；地表沉降、巖溶塌陷、土壤沙化、水土流失；建筑物被破壞。鎮勝高速公路槽箐頭隧道施工中的大量涌水，使地表“四道溝”所有泉水干枯，從而截斷了該溝下游發電用的水源和農業用水。巖溶地區隧道內的長期涌水，引起的環境問題也更加嚴重。

2 隧道環境水文地質工作

隧道環境水文地質工作是一項十分重要的工作，既要查明工程地區的水文地質條件及變化趨勢，又要對由于水的作用可能引起的地質災害和環境惡化的可能性和程度作出預測預報。水文地質工作應貫穿工程建設的全過程，不同階段的工作重點有共同點又有不同點。

2．1 勘測設計階段

2.1.1 水文地質勘測主要任務

(1)探明工程區內水文地質條件，進行水文地質劃分，查明含水層的位置、水理性質、水位等水文地質參數和地下水的補給來源和排泄路徑；

(2)對隧道內在施工階段的最大涌水量和運營期間的穩定涌水量作出預測，并預測可能發生集中(或突發)涌水的地段；

(3)評價地下水對圍巖分類、隧道掘進和支護結構的影響；

(4)評估排出地下水后對工程周圍生態環境的影響程度和發展趨勢，充分估計隧道開挖引起表水漏失、地面沉降、巖溶塌陷等的程度和范圍，提出防治意見。

2.1.2勘測的重點地段

根據調查研究和大量的工程實踐，認為下列地質環境是容易發生集中涌水和可能引發生態環境惡化的地段，也是水文地質勘測的重點地段。

根據調查研究和大量的工程實踐，認為下列地質環境是容易發生集中涌水和可能引發生態環境惡化的地段，也是水文地質勘測的重點地段。

(1)巖體破碎帶．包括斷裂帶、節理裂隙密集帶、褶曲軸部等；’

(2)滲漏層與非滲漏層交界面(帶)．主要有地層不整合接觸帶、可溶巖與非可溶巖交互帶、不同巖性和不同結構巖體接觸帶等；

(3)地表水系發育或匯合地段，主要有：地表水體、古河床、山間河谷、盆地等地段；

(4)巖溶地區主要有：巖溶洞穴、洼地、地下河發育地段。

上述重點地段的勘測，除應按有關規范、規則執行外，還應注意如下工作內容，

①對巖體結構破碎帶，應查明斷層的力學屬性、產狀、上下盤巖層和巖體裂隙發育程度及斷層帶的充填、膠結性質；對節理裂隙密集帶及褶曲軸部，主要應查明裂隙發育程度及裂隙的張開性、延伸性。上述地質因素，決定著巖體的導水性和富水性。

②對滲漏層與非滲漏層交界面(帶)，主要查明交界面的產狀、交界面(帶)的特性以及交界面底板的滲漏特性。若沿交界面有發育巖溶洞穴時，應查明洞穴標高與隧道標高的關系及洞穴的充水特性。

2.2 施工階段

施工階段環境水文地質工作的重點是調查分析3地表水、地下水露頭的變化；隧道內涌水、漏水狀況；水對圍巖穩定性的影響以及各種防治措施的作用和效果。

(1)水文地質觀測2①地表水體(如河水、溝流水、山塘、水庫)水位、流量及下滲量觀測；②井泉流量、鉆孔水位等觀測；⑧洞內涌水、漏水調查，觀測出水部位、出水量、水質、含泥沙量變化規律。

(2)調查隧道內涌、漏水對圍巖穩定的影響以及地下水與隧道內各種地質災害的關系。

(3)調查分析隧道內大量涌水或排放地下水的環境效應，進行因地下水位迅速降低造成周圍生態環境惡化的可能性和災害程度的預測預報，了解環境影響的范圍及發展趨勢。

(4)調查分析防水治水措施的作用和效果。

2．3 運營階段

隧道建成后，若仍有地下水涌入和滲漏入隧道內，則運營階段仍需加強水文地質工作，其重點是：

(1)調查水對隧道工程的襯砌、道床及線路上部建筑物的影響程度中建立工點履歷卡片；

(2)進行隧道內工作環境分析；

(3)進行地表生態環境現狀調查和發展趨勢預測；，

(4)提出災害治理措施及環境保護措施。

3 新建公路隧道水文地質及生態環境影響的評估

回顧以前的有關規范、規則，幾乎都未把隧道工程建設與環境工程作為一個系統來考慮，沒有關于隧道開挖對生態環境影響評價的專門條款和規定。在公路隧道設計規范中，對隧道防排水提出“以排為主，排、截、堵相結合的原則”，在實施中，由于突出了以排為主，大多數隧道工程(特別是山區公路隧道)，不論涌、滲水的補給來源及水量大小與否，施工中多不作預防處理，因而隧道成了泄水洞，把周圍大量的地下水吸奪過來，破壞了原有的水文地質環境

在總結前人經驗和教訓的基礎上，通過近年來的研究，我們認為在新建公路隧道工程及其它地下工程項目的整個過程中，要把隧道工―環境水文地質―生態環境影響作為一個系統工程來考慮，把穩定原有隧道水文地質環境和保護生態環境作為環境影響評估的重點。

3．1 隧道環境水文地質評估方法

3．1．1 環境水文地質及影響的評估范圍

隧道水文地質勘測和環境影響評估的范圍與水文地質條件復雜程度以及隧道埋深和長度有關。根據我國若干隧道因開挖改變地下水環境、并影響地表生態環境的實例，隧道兩側的影響寬度為400～2600m或更大，因此，隧道環境水文地質勘察和環境影響評估的范圍以隧道兩側各1000～5000m為宜。這較“公路工程建設項目環境影響評價技術標準”第3.1.1條規定的“一般情況下宜為線路兩側各300m”范圍值要大。

3．1.2 環境水文地質評估項目與方法

(1)環境水文地質評估項目,主要包括:地形地質；水文地質條件；水文地質分區；水文地質參數計算、選擇；預報涌水量的方法、公式、成果。

(2)環境水文地質評估方法

3.1.3 環境因素調查的主要項目及內容

(1)地表水體(河流、井、泉、水庫、貯水池、水渠等)的長度、面積、容量、水位及其重要性分類；

(2)農田、林業用地的類型、面積，需保護的重要性或名貴植物的數量和范圍；

(3)人口密度；

(4)建筑物和構筑物的數量、類型和分布，特別注意有無重點保護文物景點；

(5)其它，如棄碴堆放場地的地形和水文條件、水土流失狀況、不良地質現象等。

3.2隧道環境影響的評估方法和標準

當隧道通過強富水區(段)及中等富水區(段)，以及巖溶發育區(段)時，即工程施工及運營期間大量地下水涌入或從中排放時，對周圍環境將有較大的影響。因此，在新建鐵路隧道時應對環境影響的內容)程度和范圍進行評價，并應提出有關補救措施或相應對策。

3.2.1 生態環境評價內容

主要評價由于隧道內大量涌水或排水引起的環境問題。

(1)地表水、地下水的可能疏干程度，生產、生活用水缺失程度；

(2)淺埋隧道地面下沉的程度和范圍，對地面建筑物基礎的可能破壞程度；

(3)地表沉降、巖溶塌焰發生的程度和范圍；

(4)地表水、地下水可能被污染的程度；

(5)隧道內環境可能惡化的程度；

(6)隧道開挖棄碴堆放引起的泥石流等環境問題的可能程度；

(7)工程竣工后，排出的地下水作為水資源的可利用程度；

(8)防治發生上述災害及環境惡化問題的對策。

3.2.2 隧道環境影響評估技術標準

(1)隧道環境影響評估范圍，一般情況下為隧道軸線兩側各1000m，巖溶發育區范圍可擴大至隧道軸線兩側3000m～5000m。

(2)隧道生態環境影響評估，不同的地下水類型和埋深狀態其評價的主要項目及評價的深度不同，可按表3建議的進行。

3.2.3 隧道工程防排水原則

隧道工程防排水措施是否恰當，是隧道環境保護質量好壞的關鍵之一。就大多數隧道工程而言，施工和運營隧道的防排水，“以防、截、排、堵相結合及因地制宜綜合治理的原則”進行是合適的，但從環境保護的目標出發：只是一般性的規定是不夠的，應該根據隧道等地下工程的長、短、重要性和隧道水文地質條件的復雜性，以及隧道地區的人口密度、農牧業發達程度等生態環境，采用不同的防治措施。

(1)淺埋隧道、城市地下鐵道及水下隧道，為防止表水疏干、地表下沉、地面塌陷等災害，應采取截、堵表水下滲和洞內全封閉、洞內不允許滲漏水的防治措施。

(2)山嶺隧道工程，可按下列情況采用不同的防排水對策：

①非巖溶隧道.若覆蓋層較薄或圍巖屬強滲透性的地層，對地表水應及早處理，以采用防止表水大量下滲的措施為主；若隧道埋深超過50m，除通過斷層破碎帶等富水區段采用預注漿堵水措施外，一般可按常規措施來處理。

②巖溶隧道．若隧道標高處于巖溶水循環的充氣帶，可不作防水的特殊處理；若隧道標高處于季節性充水帶或水平循環帶及深循環帶，一般以采用地表截堵、防止表土流失、洞內注漿堵水等措施為主，其中若碰到原有動、靜水壓變化較大的集中股流(如暗河管道流)，視對環境影響的程度，即可采用輔助工程引排，又可采用在未揭穿集中股流前進行預注漿封堵的措施進行處理。巖溶隧道地表覆蓋層若厚度較薄(小于20m)時，則應在隧道開挖前作地面預處理，以防止地面塌陷。

③生態環境需特殊保護地區的隧道工程。無論隧道長短和埋深如何，修建時均應采取全封堵水的措施。

4 結束語

隧道工程對環境水文地質條件及周圍的生態環境會帶來程度不同的影響，其中地表、地下水的大量涌入或隧道內地下水的大量排放是其主要原因。因此，我們認為，今后在新建隧道等地下工程時．-要認真開展隧道水文地質環境變化規律及其對生態環境影響的評估這一重要工作。

(1)新建隧道環境影響評估應貫穿于隧道勘測設計、施工及運營各個階段。

(2)新建隧道環境影響評估范圍應規定為隧道軸兩側各1000～5000m為宜，特長巖溶隧道可根據需要適當擴大評估范圍。

(3)從保護環境的大目標出發，新建隧道工程的防排水原則應以截、堵措施為主，以改變過去山嶺隧道建設中，以排為主的做法。

(4)環境影響評估應包括地表環境影響程度、范圍的評估和對隧道內環境影響的評估兩方面的項目和內容。

參考文獻

[1] 唐承石.《我國鐵路隧道水害概況》.《隧道工程》，1984，4．

[2] 馬國英.《運營鐵路隧道病害探討》.《中國土木工程學會隧道及地下工程學’會第八屆年會論文集》，1991．10．

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[5] 楊忠耀.《環境水文地質學》.原子能出版社，1990.12.

篇4

【關鍵詞】集通鐵路；地質構造；斷裂；基巖透水

【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

中圖分類號：P618文獻標識碼：A 文章編號：

引言

集通線是我國西北地區與東北地區間一條便捷的區際鐵路通道，同時也是內部的東西向主要通道和蒙西、寧夏至東北地區的煤運主通路，在區域路網中具有重要的作用。隨著社會經濟的發展，集通鐵路貨運量和客運量逐年遞增，現有鐵路的運輸能力不能滿足經濟和社會發展的需要，鐵道部和政府適時對該條鐵路進行改建。集通線某隧道地處中東部，大興安嶺南西段，是集通線改建工程中最長隧道。查清隧道段的主要工程地質問題對于集通線改造工程的早日實現具有重要的現實意義。

1區域地質背景

1.1地形地貌

隧道段地處燕山余脈與陰山的交匯地帶，是內蒙古高原向松遼平原的過渡地段，地貌屬剝蝕中低山區，是大青山的東緣地區。部分隧道段山體基巖，植被稀疏。地勢總體東北高，西南低，山勢雄偉，地形崎嶇復雜，多呈懸崖陡坎，溝谷切割強烈。隧道所經山脈海拔高程一般在1112.3～1762.2m之間，最高點海拔高程1952.4m。

1.2地層和巖性

隧道區域出露地層主要為奧陶系（O）、石炭系（C）、二疊系（P）、侏羅系（J）、第三系上新統（N2）及第四系（Q）。隧道段出露的地層巖性主要有：花崗巖、石英片巖、板巖、粉砂質板巖、粉砂巖、砂巖、砂礫巖、礫巖、變質礫巖、大理巖、凝灰巖、泥灰巖、玄武巖、安山巖、鈣質頁巖、流紋巖、粉土，粉砂質黃土、坡洪積（Qhspl）碎石土、沖洪積（Qhapl）砂礫石及沖積（Qhal）砂礫石。

1.3 地質構造

區域構造上位于內蒙古中部地槽褶皺系，蘇尼特右旗晚華力西地槽褶皺帶與溫都爾廟～翁牛特旗加里東地槽褶皺帶交界處，板塊構造位置屬晚古生代陸殼增生區，板塊碰撞消減地帶。區域內以北東和東西向構造為主，西拉沐倫近東西向斷裂帶，對隧道段地質體的展布具有明顯的控制作用。北東向構造表現為褶皺和斷裂；構造巖漿巖帶及中侏羅世斷陷盆地也受北東向構造控制。

1.4水文地質條件

隧道段南部為東西向的西拉沐倫河，北部為嘎蘇代河和查干木倫河，向東南匯入西拉沐倫河，最后流入遼河，屬遼河流域遼河水系。依據地下水賦存條件，隧道范圍內地下水以第四系孔隙水、基巖裂隙水為主，另存在少量碎屑巖孔隙水。在斷層和不同巖層接觸破碎帶存在構造裂隙水。

2主要工程地質問題

隧道段主要工程地質問題有：巖體穩定性、基巖透水、地表斜坡巖土體穩定性問題。主要工程地質問題的準確提出，對隧道段的設計和施工有重要的現實意義。

2.1巖體穩定問題

隧道段影響巖體穩定性的因素主要為區域斷裂和節理裂隙。

2.1.1區域應力場和斷裂

隧道段及臨近地區，受到近東西向的大主應力影響，褶皺發育，軸向呈北東向，多為線狀構造。斷裂構造發育與各期褶皺構造緊密伴生，依據斷裂走向可分為近南北向斷裂和北東向斷裂。隧道DK484+800處的斷裂，穿越地層為花崗巖和變質細砂巖。在兩地層交界處的地表存在一系列線性泉水露頭，做為判斷該斷裂的重要證據。該斷裂跨越隧洞軸線。該斷裂整體走向約350°，長度約2.3km。由于斷裂處巖體破碎，裂隙較大，地表水滲透進入地下，隧道開挖時，很容易引起突涌事故，對工程產生較大影響。隧道DK501+50處的斷裂，穿越地層為砂巖，斷裂整體走向為40°，長度約420米，斷裂跨越隧道洞軸線。由于構造斷裂的存在，使巖體的整體性受到破壞，在隧道開挖過程中，對支護結構提出更加嚴格的要求，對工程產生一定影響。

2.1.2節理裂隙

隧道段受多期構造運動作用，構造巖漿活動強烈，巖體節理裂隙較發育。本論文以花崗巖體中（YDK484+500）節理裂隙為例，地勢高程為1921.7m，主要發育北北西、北西向兩組優勢節理，緩傾角的節理非常發育，陡傾角的節理較發育，降雨將沿著陡傾角的節理裂縫滲入，再沿著緩傾角的節理向外流出，這兩組節理為水提供了很好的流通通道，對隧道工程的施工非常不利。

總之，地質構造決定了隧洞段巖石的完整性。侏羅系以前的地層經歷了多期構造運動，燕山期巖漿大面積侵入使得這些地層變質。總體看，沉積巖區巖石條件較差，巖漿巖區巖石條件相對較好。隧洞段通過沉積巖區的長度約占57.7 %，巖漿巖區約占42.3%，塌方的危險性主要在沉積巖區。巖漿巖區的主要巖石為花崗巖，穩定性相對較好。

2.2基巖透水問題

依據地下水賦存條件，隧道段內地下水主要以第四系孔隙水、基巖裂隙水為主，另存在少量碎屑巖孔隙水。在斷層和不同巖層接觸破碎帶存在構造裂隙水。基巖裂隙水分布于低中山區，巖性主要為花崗巖類和變質砂巖。隧道段花崗巖風化裂隙發育、風化殼厚20～30m。變質砂巖節理裂隙發育，巖體較破碎。裂隙泉水流量一般20～40 m3/d。隧道南部平房溝附近，存在碎屑巖類孔隙水，泉水流量一般10～40 m3/d。

利用多種方法估算的隧道涌水量得出，全隧道穩定單位涌水量介于2829-5074m3/d•km之間，平均為3744m3/d•km；隧道最大單位涌水量介于7621-10208m3/d•km，平均為8692m3/d•km。其中涌水量較大幾處見表2-1。隧道涌水對隧道的開挖非常不利，設計和施工時要多加重視。

表2-1 隧道段較大涌水處統計表

分段

編號 起訖里程 穩定涌水量 最大涌水量

單位

m3/d•m 段落

（m3/d） 單位

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地表斜坡巖土體穩定問題

地表斜坡巖土體穩定問題主要有滑坡、崩塌、泥石流。

2.3.1滑坡

隧道段附近可見多出小型滑坡，滑坡體較小。由于整個范圍內植被覆蓋率較高，山坡上巖體表面被第四系更新統的黃土覆蓋，滑坡的變形特征不明顯，隧道段沒有大型滑坡。

2.3.2崩塌

隧道段內典型的潛在崩塌分述：如東溝前山崩塌，地層巖性是侏羅系的細中粒花崗巖，前山海拔1509.8m，山坡坡度80°；東溝鹿場崩塌位于烏梁蘇臺東溝右側山坡，地層巖性是侏羅系細中粒花崗巖，海拔1507.9m，山坡坡度70°。形成崩塌的巖體的特點是：豎直節理和水平節理發育，節理使巖體相互切割，巖體被切割成獨立的塊體；山體相對高差較大，山坡較陡，在外動力作用下較容易形成崩塌，對隧道工程產生不利影響。

2.3.3泥石流

隧道段內典型的潛在泥石流分述：烏梁蘇臺東溝泥石流流經洞軸線DK489―DK490+600段，主溝走向呈NE10°~ NE45°，主溝長6.5km，溝深10-20m之間，寬約100m，縱坡降比約122‰，主溝上游縱坡降比約313‰，坡度較陡，主溝的形成區呈V型谷，流通區呈U型谷，兩側山坡坡度在10°~25°之間，主溝上游有多條小的支溝，支溝溝谷谷底切割深度較深，為該泥石流形成提供了地形條件。泥石流溝主溝堆積大量的第四系沖積物，沖積物中含有卵石、礫石，粒徑大小不等。主溝兩側山體是花崗巖，巖性單一，經風化及區域構造的影響，節理發育，為該泥石流的形成提供了大量的物源。該區每年7-9月份為雨季，呈突發性暴雨特點，為泥石流的發生提供了動力條件。由于泥石流形成區和流通區段巖體風化程度嚴重，裂隙發育，有利于雨水的入滲，對隧道開挖有一定影響，但是對東溝里面的住戶及下游的村莊有嚴重影響。

結論和建議

隧道段巖土體的不良地質問題，對隧道段的設計和施工非常不利。借鑒相關研究成果，利用多種方法進行了隧道涌水量預測。建議加強后期鉆探、物探及必要的山地工程等綜合勘探，充分發揮各種勘探手段的優勢，進一步查清測區深部的工程地質條件，為隧道設計和施工提供經濟合理、安全可靠的依據。隧道開挖時應利用先進的儀器進行監測，做好隧洞的超前預報工作。

參考文獻

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【8】馮衛星，鐵路隧道設計，成都，西南交通大學出版社，1998.

篇5

【關鍵詞】環境地學；教學改革

地質環境作為自然環境的一部分，是人類生存發展的基本地址空間，人類的一切活動均受到地質環境的限制，而人類的活動又會在一定程度上影響地質環境的演變，甚至極大地改變地質環境。近年來，我國的水污染與淡水資源短缺問題、城市化過程的環境地質問題、工程經濟活動誘發的環境災害問題、地質災害造成的環境問題、有害固體廢棄物造成的環境問題等一系列嚴重的環境問題,影響著我國經濟持續發展和生存條件。因此，深入探討環境地質問題的發生、演化過程和機理，探索環境地質問題的控制措施，對保護地質環境，實現人類的可持續發展具有重要的意義。環境地學作為環境科學與地質科學的交叉學科，主要研究人類活動與地質地貌環境間的相互作用和相互影響，是我校環境科學專業重要的專業基礎課。礦業高校的環境地學課程與傳統的水文地質學有著密切的聯系，又有著自己本身獨特的特點。為了更好地提高學生的培養質量，筆者在多年的環境地學教學過程中，從教材建設、教學內容安排、教學方法與手段等方面進行了有益的探索與嘗試，已取得了良好的教學效果。

1精編教材，豐富教學內容

教學內容是課程建設的核心。通過理論教學內容的篩選和優化，突出了學科最新的發展動態，補充了工程案例，確定了課程的知識模塊及順序、課程的重點、難點及解決方法，構建了“基礎理論模塊和專題教學模塊”的理論教學體系，形成了“環境地學基礎理論—環境地學理論應用—環境地學技能”的知識模塊結構，如圖1所示。目前，國內公開發行的環境地學教材書籍較多，大多數教材重點內容為大氣圈、水圈、土壤圈、巖石圈、生物圈、主要環境問題介紹、環境地學研究技術方法等方面，這種內容安排考慮到了教學內容的廣度，而我校環境科學專業本科生在入學時已經進行了環境科學導論的學習，相關的內容在前期教學過程中已經講授，因此，根據我校特色以及當前的環境地學熱點問題，組織中國礦業大學、中國科學技術大學、安徽理工大學以及河南理工大學等高校的專家編寫了《環境地質學》教材。新教材借鑒了國外同類教材的內容和資料，突出前沿性、實用性、系統性以及礦業特色。全書內容共分為三編，第一編為基礎理論模塊，簡要介紹地質學的基本概念和地質災害主要類型，為深入理解環境地質問題提供地質學基礎知識，引導學生迅速進入環境地學課程學習之中；第二編為應用模塊，重點介紹人類工程活動誘發的環境地質問題，主要闡述了礦產資源開發過程中的環境地質問題、固廢處置的環境地質問題、地下水污染與地面沉降、大型工程的環境地質問題以及環境地質與人類健康的關系等；第三編為技能模塊，介紹環境地質的調查與評價、地質環境區劃和環境地質災害的防治等。

2開展探索多模式教學，增強教學效果

開展課程教學方法的改革與實踐。通過課堂講授、專題討論、論文寫作、網絡課程自主學習等方式增強學生對課程內容講授的參與性，提高教學效果，增強學生的積極性。課堂講授過程中，精心制作豐富多彩的電子課件，以圖文并茂的多媒體授課為主，適當結合板書教學，豐富了教學內容，擴充了學生的知識面；通過實踐基地建設、教學資源建設，使得課程內容由枯燥無味變成生動形象，激發了學生的學習興趣，提高了學生環境地學觀察、分析與解決問題的綜合能力；針對敏感的環境地質問題，采用專題研討的方式，安排學生課后檢索相關文獻和資料，制作匯報材料，課堂上組織大家共同討論，發表自己的觀點和見解，豐富了學生的思想；授課時，適當地將授課教師承擔的科研成果融入本課程的教學中，啟發學生的多向思維、培養學生的創新能力；充分利用國內外相關網站的共享資源，構建本課程的網絡教學平臺，并逐步完善網絡課件、網絡資源、試題庫等。

3基礎實驗與野外實踐相結合，提升專業素養

環境地學基礎實驗與野外實踐環節是我校環境科學專業環境地學教學的重要組成部分，是課堂理論教學的有益補充。我校專門建立了以培養學生綜合素質及科研創新能力的環境地學教學實驗室，并編寫《環境地學基礎實驗》講義。通過實驗教學，學生們掌握環境地學采用與制備樣品的方法，在實驗過程中應該注意哪些問題。此外，地學實驗室還結合學校的大學生科研創新訓練項目，指導學生實驗室中完成力所能及科學研究工作，比如煤矸石及粉煤灰的浸出毒性，徐州市霧霾成分分析、二氧化碳的地質封存等，引導學生運用理論知識解決實際問題。環境地學野外實踐是課堂教學內容的深化，也是一個增強課程感性認識的基礎，是培養學生觀察能力、分析問題能力和掌握綜合研究方法的重要教學環節。我校在徐州建立的大北汪地質剖面實習基地，徐州礦務集團關閉煤礦實習基地，南水北調清水通道（徐州段）實習基地，也編寫了《環境地學野外教學實習》講義。這些野外教學實習與研究基地建設，對促進環境地學由定性描述的經驗學科轉向實驗與定量分析起到了巨大的作用。通過野外實際考察大北望地質剖面，了解巖石的類型和成因、分布、地質構造、化石、采石場的環境問題等，強化了學生對環境地學理論的掌握、增強環境地學調查與研究能力，加深對環境地質問題的感性認識，極大的激發了學生的學習興趣和熱情，更好的培養學生的觀察能力、思維能力和創新能力。

4結語

環境地學作為一門新興交叉科學，它是環境科學中一個重要組成部分。作者通過優化教學內容，理順環境地學的知識模塊，探索新型教學方法，建設環境地學網絡課程，為學生的自主學習提供網絡支持，建立和完善野外教學實習基地，完善環境地學的教學體系。在教學過程中多方面培養學生的創新意識和科研工作能力，全面提高了環境地學教學質量和人才培養質量。

參考文獻

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[2]馮啟言,嚴家平.環境地質學[M].徐州:中國礦業大學出版社,2011.

篇6

關鍵詞：水文學與水資源學 教學改革 實踐教學

<水文學與水資源學>課程是給水排水工程的一門主干專業基礎課程。它與給排水管網系統、建筑給排水系統、水質工程學等一起構成了給排水工程專業主干課程體系，是城市健康水循環中不可或缺的環節。隨著給水排水工程專業的發展和科學技術發展的需求，<水文學與水資源學>課程還需要在教材內容、教學方法等方面不斷更新和完善，學術研究和工程實踐方面需要進一步加強。目前該課程的建設和教學改革在我校得到了優化和完善。

一、課程體系建設

<水文學與水資源學>課程建設包括教學大綱、教材、實驗及實驗指導書、課程設計任務書及指導書、設計任務書及指導書、實習指導書、師資隊伍建設等內容。

1.1　課程教學目的及特點

本課程是一門培養學生有關水文學、水資源開發利用與保護的基礎理論和設計能力的專業必修課程。使學生掌握水文現象、水資源開發、利用與保護的基本概念、基本概論和基本設計與計算技能。課程內容廣泛，涉及到不同專業學科、領域的理論和技術，如給水工程、污水處理工程、供水水文地質學、生態學、環境監測、環境評價、微生物學及管理工程等。對學生來說，是一門綜合性很強，不太容易掌握，且學習起來困難較多的課程。為此，在保證基本教學內容的前提下對課程內容做了精選、整合優化處理，力爭做到系統性、完整性、實用性，辦出特色。這就要求任課教師必須了解課程的特點，制定切實可行的教學思路和手段，以達到最好的教學目的和效果。

1.2　課程教學內容和教學要求

本課程按照教學大綱的要求系統闡述了水文學的基礎知識、基本概念，水資源的相關理論、國內外水資源分布和開發利用狀況、水資源在開發利用過程中存在的主要問題，并且重點介紹了地表水資源、地下水資源的水量計算，取水工程的類型、設計和使用條件以及水資源保護與管理的內容方法和措施。

該課程在48學時的理論課授課外，通過實驗和實踐、課程設計與畢業設計，加深學生對所學知識的了解，培養學生運用所學知識解決問題的能力，使學生在查閱資料、工藝方案選擇、工程計算及設計繪圖方面得到訓練。

二、課程教學改革

隨著給水排水工程專業的發展和科學技術發展的需求，<水文學與水資源學>課程還需要在教學內容、教學方法等方面不斷更新和完善，學術研究和工程實踐方面需要進一步加強。

2.1　教學內容改革

（1）針對教學內容廣，在合理安排授課計劃的基礎上做到重點突出。例如，“水文統計基本原理與方法”、“小流域暴雨洪峰流量的計算”、“取水工程”等部分作為本課程重點，在教學中分配了20學時時間，其次“水資源量評價”和“節水理論與技術”分配了6學時時間。重點內容部分在講解過程中，力求精，有一定深度。

（2）理論教學與工程實例緊密結合。例如在“地表水資源量評價”中，補充了“引灤入津”、“南水北調”等工程內容。在“取水工程”教學中，詳細講授了“龍慶峽”等工程。同時通過認識實習和生產實習，對水源地選擇、評價及取水構筑物結構建立感性認識。總之，在整個理論教學，始終貫穿著工程實例教學。

（3）及時更新教學內容。教材為2002年出版，某些內容已不適合作為教學內容，在本次教改中，及時進行了修改。如我國生活飲用水水質標準，將教材用的GB5749-85標準，改為GB5749-2006，并對GB5749-2006進行了詳細講解。同時，隨著給水排水工程專業范圍的逐步拓展，為開拓學生的專業視野，在教學中我們把國際上一些前沿課題和研究進展等內容引入教學，如最新的水資源評價方法與模型等。

2.2　教學方法改革

積極開展教學方法改革，實現教學方法的“轉變”，即課堂教學從傳統灌輸向探索性教學轉變，采用靈活式教學形式。本課程在教學過程中，大量的表格、數據模型、水資源現狀分析圖、取水構筑物圖等貫穿始終，采用傳統的板書授課方式不僅使教師在課堂上的工作量較大，學生對知識的理解也不甚清楚，而且往往花費大量的時間。雖然也可以事先把一些圖表制成幻燈片，但圖一般是靜止的，不夠形象生動，還是難于理解。2005年以來在教學過程中，根據實際需要，認真鉆研教材閱讀各種參考書籍，將大綱中的重點、難點分解成不同知識點，并補充實際工程案例以及圖片，自行研制了《水文學與水資源學》多媒體教學課件。隨后在教學過程中不斷修改和完善，使課堂教學生動、形象、直觀，易于記憶，在有限的時間內傳遞更多的信息內容，增強了信息量。該課件具有演示直觀、動態感強的特點，非常易于學生理解，受到學生的好評，取得了較好的教學效果，同時也有效緩解了課時的縮減和教學內容增加的矛盾。

例如，在授課過程中，具體采用以下教學形式：①放映中國水資源現狀以及水資源保護等方面的視頻材料，使學生了解我國水資源的實際狀況，并對本專業產生濃厚興趣；②放映各種不同類型取水構筑物的圖片，學生可以很直觀地看出不同取水構筑物的構造和作用，并增加濃厚的學習興趣；③放映案例內容的圖片，可以讓學生更容易地了解案例，對于日后遇到的實際工程都起到積極作用。#p#分頁標題#e#

同時嘗試和研究雙語教學，大力提倡雙語教學。自制雙語教學課件，做到通過雙語教學，不但使學生掌握了規定的教學內容，也使學生的科技英語能力得到了訓練提高。

2.3　教學手段改革

在教學過程中，大膽探索新型教學手段，主要從“多維互動”教學手段進行了探討。多維互動教學模式是一種較理想的教學模式。它表現為師生共同參與，以學生為中心，教學方法多樣化。首先，教學活動中，確立學生的主體地位，充分發揮學生自主學習、自我教育的能力。“多維”是指改變過去教師獨占課堂，一張嘴巴、一支粉筆、一塊黑板，在課堂上包打天下，學生被動接受知識的教學形式，促成教學過程中師生、生生等互動局面的出現，來激活課堂教學，提高學生學習的興趣；互動是指通過師生全方位參與，促進和諧和多維互動教學關系的生成，實現學生主動學習的意識。

例如，在教學過程中，本課程采用了討論式教學方法，在備課時帶著問題認真鉆研教材，閱讀各種參考書籍，將大綱中的重點、難點分解成不同知識點，擬出討論題，然后設計出多種較典型、討論性較強的題目。上課時鼓勵學生勇于回答和提出問題。課后對討論過程中的問題進行歸納總結。特別在“世界水資源現狀問題及解決途徑”、“節水現狀及措施”等教學環節中，學生討論異常活躍。

同時，發揚教學民主，給學生一定的自主選擇權力，每節課騰出一定的時間，由學生自己設計問題，刺激學生突破傳統課程的束縛，真正進入知識海洋中去求知，引導他們將學習過程中的重點、難點、疑點說出來，從而讓全班學生得以主動參與，主動探索，主動思考，主動實踐。

2.4　實驗、實踐教學改革

搞好實驗和實踐教學，加深學生對基本理論的理解。通過參觀實踐，讓學生將課程的理論知識和分析計算方法與實際聯系起來，培養他們分析問題和解決問題的能力；同時，通過水文觀測、河流徑流、河流水庫取水工程現場考察實習，增加對水文學知識點的感性認識，開闊眼界。通過實驗教學，提高學生綜合運用知識、分析問題、動手操作的能力。例如在水文測驗實驗中進行某斷面過水流量的觀測時,可用浮標法、流速儀法、ADCP法,這些方法都是間接測量流量的方法。測量水位時,當水位變化幅度較大時,設定一組水尺來進行,它具有設備簡單、觀測方便的優點；而要想記錄完整的水位變化過程節省人力，可用自計水位計。學生只有在親自參與實驗、實踐后才能切實體會到水文數據采集的全過程,才能更充分理解并掌握測流理論及技術。

三、考核方式的改革

在教學過程中，我們依然采用平時成績和考試成績相結合的方法。只是在平時成績考核和考試內容方面進行了改革。將課堂提問、小測驗、大作業等結合起來作為平時成績，同時由于在平時課堂上采取教學討論的方式，要視學生在教學討論中的表現打分，大作業也可適量布置寫論文的形式，來提高學生的寫作水平，并將此成績按照一定的比例計入總評成績。此外對應試考核部分，進行了分解，將考核分為過程考核和課程結束考核兩個部分。考試內容方面，取用了一些靈活性試題，改變了以往答案固定的現象。同時，為了真實考核學生對本課程的理解和掌握程度，2005年建立了試卷庫，考試時隨機抽取一套，力求做到教考分離。這樣平衡了考試內容，提高試題的覆蓋面和增強了綜合應用性，同時有效避免了猜題、押題等不正之風，對學生的學習積極性和綜合應用能力提高起了一定作用。

四、結語

經過多年的努力，我們對<水文學和水資源學>課程教學的改革和實踐進行了嘗試，也取得了一些成效，但新知識的不斷涌現、新技術的不斷更新，還需要在今后的教學中有待進一步改進和完善。在教學改革中，我們要注重課程內容的前沿性，及時反映當前技術發展的潮流，鼓勵學生自主學習，重視理論聯系實際，為日后走上工作崗位打下牢固的知識基礎。

參考文獻：

[1] 方芳•水質工程學課程教學的改革與思考[J] •高等建筑教育,2008

篇7

論文摘要：本文闡述了砷的毒性以及其引起的環境污染，并詳細說明了國內砷污染的現狀，隨后總結了砷污染防治的方法，及砷污染的主要對策—生物法。生物法是一種環境友好的方法，它包括微生物法和植物法以及微生物和植物聯合修復法。其中利用微生物和植物聯合修復法具有很好的發展前景，是未來治理受砷污染的水體和土壤的主要方法。

1.砷的毒性

砷屬類金屬，但因其行為與來源都與重金屬相似，常被列為霓金屬來研究。在自然界有三價無機態As(II1)、五價無機態As( V)和有機砷MMA(甲基腫酸).DMA(二甲基腫酸)，TMA(三甲基砷酸)等。有機砷中除了砷化氫衍生物外一般毒性較弱。無機砷有劇毒，其中三價砷As(II1)較五價砷As( V)毒性高約100倍。砷化合物可從呼吸道、食道和皮膚接觸進入人體。進入人體的三價砷化合物能和硫基作用，抑制蛋白酶的活性并致癌;五價砷其結構類似磷化合物，能干擾人體代謝。砷對人體內許多器官都會造成損傷，是環境中重要的致癌物。今天的衛生學和環境學研究者應該意識到，劇毒的砷對人體造成的危害往往是一個長期的、慢性的健康效應，即砷對那些長時間與之接觸(如通過食物鏈)的人群產生健康負效應。在人類大規模經濟活動之前，砷處于自然循環的平衡之中，由于人類工業活動擴張，加快了砷在環境中的遷移和轉化，在局部地區造成了砷在環境中的積累，從而危害動植物，甚至威脅到人類的健康，這種狀況就是通常所說的砷污染。世界上曾發生多次砷中毒事件，因此含砷化合物污染和防治已日益引起人們的普遍關往。因此，研究已有砷污染的對策是必要的。

2砷污染現狀

砷污染目前己經是個全球性問題。亞洲是砷污染最為嚴重的地區，目前世界上的砷污染主要是在孟加拉國、印度和中國，以砷污染地下水為主。當孟加拉東部和西部的飲用水出現高砷水平，超過4000萬人暴露在含超過50 ppb砷的環境中時，砷污染就己經嚴重到成為災難的地步了。由于目前全世界采用地下水源作為飲用水，并試圖取代嚴重污染地表水源的趨勢的生長，砷引起了全球范圍的中毒性流行病，以致在許多國家近上千萬人被認為處于極度危險中。

砷污染雖然有地質的原因但在中國主要來源于采礦及冶金業廢水，污染土壤、地下水及河流。我國在很早以前就已發現了飲用水型砷中毒的存在，遠早于備受國際關注的孟加拉國和印度。我國的很多省市都存在著不同程度的砷污染情況。據新聞報道，目前已有至少十個省、自治區發現了飲用水型砷中毒。在土壤砷污染方面，我國南方地區如湖南、廣東和廣西的某些地區，由于礦冶、制酸造成的砷污染已相當嚴重。據新聞報道，廣西、湖南兩省至少有上千平方公里的土壤正遭受著砷污染，而云南、貴州，包括湖北一些地區也面臨著嚴重的砷污染問題。這些地區除地質因素造成的砷污染外，在礦藏開采中忽略了對環境的保護，使得這些礦區周圍3040公里都受到砷的污染。具體的砷污染源一是土法煉砷，即把毒砂礦(FeAsS)用上窯焚燒，生成砒霜蒸氣，再冷凝結晶即可制得砒霜，污染源主要是砒霜蒸氣外逸及礦渣;二是制酸企業使用的黃鐵礦。

中含有砷，在拂騰爐中焚燒時生成砒霜蒸氣，經過水洗后進入廢水中，處理不達標排放，造成水體的砷污染。經過焚燒后，水溶態的砷不可能經微生物的作用轉化回毒砂礦。

3砷污染的防治技術發展趨勢

礦業及冶金業是造成砷污染的主要原因。開采、焙燒、冶煉含砷礦石以及生產水溶性含砷產品過程中產生的含砷“三廢”是環境中砷污染的主要來源。而砷污染對人類造成的影響主要是飲用水源污染及地方性砷中毒。避免砷進入食物鏈，是防治砷污染的關鍵。由于砷這種類金屬元素是不能被降解的，其在地球中的含量也不能減少，只能采取一些方法把砷轉移到安全的地方或者把高毒性的砷轉化為低毒性的砷，甚至轉化為低水溶性或不溶于水的礦化物質，使其對人類和環境的影響降到最小。

3.1預防措施

(1)加強環境監測，建立重點地區空氣、飲用水源等流體中的砷污染預報機制，同時加強重點地區土壤中砷的監測，解決好高砷地區人畜用水及農業灌溉用水問題。

(2)加強含砷礦藏及其冶煉過程的管理，取締土法煉砷的工廠，冶煉砷的工廠和其它冶金工廠的“三廢”必須達標排放，對高砷煤采取強制性脫砷處理，從根本上降低空氣中砷含量。

(3)加強含砷化工產品管理，特別要加強對含砷農藥和醫藥的監管，要加強這些毒性藥物的使用常識培訓，最大程度減少人為中毒情況的發生。

3.2治理策略

砷污染治理方法主要包括物理方法、化學方法和生物方法。

物理法主要是采用一些過濾器，例如活性炭過濾器吸附來減少廢水中砷的濃度。對于土壤砷污染，若面積不大，可采用客土法，對換出土壤要妥善處理，防止二次污染。亦可將污染土壤翻到下層，深埋程度以不污染作物而定。

化學法則指采用化學試劑使砷變成人體難以吸收的化合物。如在含砷廢水中投加石灰、硫酸亞鐵和液氯(或漂白粉)，將砷沉錠然后對廢渣進行處理，也可以讓含砷廢水通過硫化鐵濾床或用硫酸鐵、氯化鐵和氫氧化鐵凝結沉錠等。

物理法和化學法的缺點是費用高，二次污染大等。

生物法則指生物轉化法或者植物修復法。生物法具有物理和化學法所沒有的優點，環保，低成本，高效益，能夠進行原位修復，所以是砷污染治理技術發展的主要方向。

4砷污染治理技術主要方向—生物法

4.1微生物法

微生物不僅種類繁多，數量極大，分布廣泛，而且具有繁殖迅速，個體微小，比表面積大，對環境適應能力強等特點，因而成為人類最寶貴、最具開發潛力的資源庫之一。基本上所有的細菌都有對付毒性金屬離子的抗性基因，其中最大(數量最多)的抗性系統是由耗能的毒性離子外排系統起作用，其次為通過酶來轉化的系統(氧化還原，甲基化和脫甲基化)，或者由金屬結合蛋白解毒(如金屬硫蛋白Smta， Chaperon Copt和周質銀結合蛋白。微生物參與了砷在環境中循環的多個環節，如土壤/水體中砷的相互轉化、砷由地表向地下和水體的遷移、生物甲基化產生的氣態砷和微生物對砷的吸附、固定等。砷雖然對人體有毒，但微生物對砷的適應性極強，甚至有的微生物以砷作為其生長的能源。細菌對砷的抗性和代謝系統有三種模式:一是最為廣泛存在的為砷操縱子，它們存在于大多數細菌的基因組和質粒中;二是最近發現的arr基因，這是周質區的As( V)還原酶它在厭氧呼吸中起作用，使As( V)作為末端電子受體;三是aso基因編碼周質As( III )氧化酶，它在好氧環境下發揮抗耐As( III)作用，使As( III)成為電子供體，轉化為低毒的As( V )。鑒于這三種模式，我們可以從受砷污染或者未受砷污染的環境中篩選得到抗耐砷菌，把環境中的砷吸附和解毒。例如日本研究人員利用微生物對砷的吸附特性將砷從水體中去除最近還有被提到微生物甲基化砷，由于砷甲基化三甲基砷最終產物是無毒的，因此微生物甲基化砷成為了新的研究熱點。

4.2植物修復法

植物修復是利用某種植物來凈化受重金屬及/或有機污染物如原油、溶劑以及聚合碳氫化學物(PAHs)污染的土壤、沉淀和水體。植物修復按其修復的機理和過程可分為植物萃取、植物固定、植物揮發、根系過濾、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質并運送至植物地部，通過收割地部物質而達到去除土壤中污染物的一種方法。

對于不同的要修復的污染點要聯合植物生理學、農學、微生物學、水文地質學以及工程學來選擇適當的植物和條件。適當的植物有兩種，一種是轉基因植物，另一種是超富集植物。陳同斌等人在中國境內找到砷的超富集植物鳳尾蔗屬的蟻蟻草(Pteris vittata L.)，經野外調查表明，蟻蟻草對砷具有很強的富集作用，在含砷9 mg/kg的正常土壤中，蟻蟻草地下部和地上部對砷的生物富集系數分別高達71和80 Ma等人也報道在美國發現的蟻蛤草能在23400 mg As/kg的礦渣上正常生長。除了蟻蟻草，還有大葉井口邊草(Pteris creticaL.)。大葉井口邊草地上部的平均含砷量為418 mg/kg(干重，下同)，最大含砷量可達694 mg/kg;地下部(根)的平均含砷量為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，且隨土壤砷含量的增加而增加，其生物富集系數為1.34.8。我們可以通過利用種植砷超富集植物來提取受砷污染土壤中的砷，并通過收割其地上部并進行處置來凈化土壤。至于轉基因植物就是利用改變植物的基因，使得某種植物具備抗耐砷并且能夠富集砷的基因。Dhankher等將細菌的砷還原酶基因arsC和谷氨酞半脫氨酸合成酶基因同時轉入擬南芥植株中，得到了砷高耐受和高積累的轉基因植株。轉基因植物雖然當前尚無實用價值，但為植物修復開辟了新途徑。

4.3微生物與植物聯合修復

自然界許多微生物都有抗砷耐砷轉化砷價態的功能，同樣的不少根際微生物細菌有促進植物生長的功能。如果將這些有促進蟻蛤草生長的抗砷菌種，接種到娛蛤草的幼苗，然后用到砷污染土壤的整治上，將可以提高砷的去除率。因此利用微生物與植物聯合修復受砷污染的水體和土壤不失為一種好方法，使得砷最終能夠從污染的環境中分離出來。目前對微生物和植物聯合修復受砷污染土壤的報道還比較少，但這方面應用前景很大，充分結合了微生物和植物修復的優點，既環保，又經濟，最大的優點是能把受污染點的砷轉移到安全的地方進行集中處理處置。