時間:2022-09-05 14:52:14
序論:在您撰寫水文地質學論文時,參考他人的優秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發您的創作熱情,引導您走向新的創作高度。
論文關鍵詞:高職院校;水文地質學基礎;課程建設;教學方法改革
《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?!端牡刭|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?!端牡刭|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。
應增加《水文地質學基礎》課程的實踐性、開放性教學針對《水文地質學基礎》課程應用性、實踐性較強的特點,增加實踐性、開放性教學環節是該課程改革的重點。要實現這一目標,僅靠高職院校自身力量是不夠的,高職院校要緊密聯系行業企業,實施校企合作,與企業實現資源共享,聘請行業企業的工程技術人員和能工巧匠到學校擔任兼職教師,將工程技術人員和能工巧匠多年在生產一線積累的水文地質理論和經驗帶進課堂,將水文地質學基礎理論和方法應用于實際工作的事例帶進課堂,增加教學的針對性和實踐性。若能在學生實習實訓時,請帶實習實訓的工程技術人員針對具體工作面對水文地質學基本理論和方法進行講解,整個課程的教學就會更上一層樓。
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。
論文關鍵詞:高職院校;水文地質學基礎;課程建設;教學方法改革
《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?!端牡刭|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?!端牡刭|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。
應增加《水文地質學基礎》課程的實踐性、開放性教學針對《水文地質學基礎》課程應用性、實踐性較強的特點,增加實踐性、開放性教學環節是該課程改革的重點。要實現這一目標,僅靠高職院校自身力量是不夠的,高職院校要緊密聯系行業企業,實施校企合作,與企業實現資源共享,聘請行業企業的工程技術人員和能工巧匠到學校擔任兼職教師,將工程技術人員和能工巧匠多年在生產一線積累的水文地質理論和經驗帶進課堂,將水文地質學基礎理論和方法應用于實際工作的事例帶進課堂,增加教學的針對性和實踐性。若能在學生實習實訓時,請帶實習實訓的工程技術人員針對具體工作面對水文地質學基本理論和方法進行講解,整個課程的教學就會更上一層樓。
中圖分類號:F407文獻標識碼: A 文章編號:
引言:水工環地質學科與巖土工程兩個專業學科的理論體系核心是通過原始的分散型、局部性水文地質、工程地質理論成果革新,然后隨著生產力與科學技術的發展,形成了普遍性,全局性,集中型科技創新與發展,并得到了高度綜合與集成而形成的當代水工環地質與巖土工程學科。
一、水工環地質的概述
水工環地質調查和研究與人類的生存有著密切的關系,特別是在全球環境變化和被社會經濟環境可持續發展的推崇的大背景之下,各國都將其引入更廣闊的空間。伴隨著不斷變化和發展的全球經濟、資源、環境,各國對地質調查工作的方向和部署都進行了調整,相對的,發生巨大變化的還有水工環地質調查研究的內容。水文地質、工程地質、環境地質的界限在傳統意義上被打破,現在發展的趨勢就是對水工環一體化的研究,它的服務領域越來越廣泛,信息量大、功能多樣的態勢不斷出現,環境地質學日益突顯其重要性。
二、水工環問題的防治對策
深入了解,因地制宜提出具有針對性的防治對策。以下分別從水文地質、工程地質、環境地質三個方面闡述具體的防治對策:
(一)水文地質問題的防治對策
隨著人口的快速增長以及工業活動的日趨頻繁,使用水量不斷上升的同時也在不斷遭受污染,水質惡化破壞地下水的平衡,從而引發一系列水文地質問題,所以必須做好防治工作。根據《中華人民共和國地質礦產行業標準一地下水動態監測規程》地下水可開采量的計算精度應該達ND級以上的儲量要求,并且論證開發利用的條件以及開采后對地質環境的影響預測,在開發利用是還要進行科學合理的規劃,在開采的過程中時刻了解地下水含量變化以及空間變化規律,并且堅持可持續發展的原則,防止過度開采底下水,造成水位下降導致含水層變千形成降落漏斗,對于已經形成降落漏斗的區域應該及時采取人工回灌等補救措施。對于水質污染問題必須要對地下水的污染狀況進行實時監控,查明主要污染源并且了解地下水的補給、徑流、排泄條件與運動規律,掌握地下水動態變化規律,對水質污染進行有效控制。
(二)工程地質問題的防治策略
工程地質問題具有隱蔽性強,危害性大等特點例如泥石流、地震、滑坡、巖溶以及崩塌等,這些都會對工程的安全和使用起到不同程度的影響,所以防治工作的關鍵就是要事先做好地質勘探工作。調查工作區域地質構造,特別是活動構造,地震活動等,對區域地殼的穩定性作出客觀評價。主要的防治對策要圍繞預防為主,防治結合,綜合整治的原則,然后再根據不同的工程地質問題采取適宜的防治方法。
(三)環境地質問題的防治策略
近年來環境的不斷惡化以及自然災害的頻發,使得環境地質研究越來越受人們的關注。在進行防治時首先需要查明自然地質作用與人類工程經濟活動所引起的環境地質問題,進行綜合分析評價。初步調查天然建筑材料,旅游景觀資源的分布,對開發前景作出正確估價。對適宜于生活和工業固體廢物處置場地的地質條件進性客觀評價。另外對區域環境質量作出綜合評價與趨勢預測,對重點防護地區要進行環境地質調查以及脆弱性評價。
三、水文地質理論體系應用與發展
我國水文地質理論體系在20世紀70年代初期就基本形成。核心理論以找水打井應用技術為中心,為工農業、國防現代化建設、國家重點建設項目服務做出了巨大貢獻。目前,全國擁有近400個大中城市以開采地下水作為城市供水水源,在城市生活和工業供水中,北方利用地下水占80%至90%,其中,農業用水中地下水平均占38%,尤其在20世紀70年代至80年代我國水文地質核心理論與應用技術得到飛躍性發展,基礎理論與應用技術指導全國性地下水資源調查、勘查、監測與保護,取得的成就巨大。目前,我國地下水天然資源量大于1984年評價的8716.84億立方米/a,占我國水資源總量的31%,這個比例與世界地下水儲存量的平均值相近似。
隨著科學的發展,水文地質學基礎理論與應用技術開創了若干新領域,例如:中國地質大學環境學院與工程學院及湖南省地礦局第二水文地質大隊等專家、學者在八五期間對國家重點科技項目“洞庭湖區構造沉降一淤積系統分析”進行攻關,對洞庭湖的演變、構造沉降、泥沙淤積與筑堤圍垸三方面作用進行綜合研究。利用多學科、多種技術進行深入研究,由此得出湖區年總構造沉降量為1.88億立方米,大于當年1.61億立方米的年總泥沙淤積量。研究結果表明洞庭湖并沒有縮小,而是擴大了,這一攻關項目的成功,得到中國工程院陳夢熊、謝鑒衡、袁道先等9位專家教授的鑒定認可。對張人權等的研究成果高度評價:“其運用多學科聯合開展湖泊演孌系統研究達到國際先進水平,開創了生態環境水文研究的新途徑和新領域”洞庭湖生態環境水文研究新途徑新領域至今還在延續新內容與新課題,例如2009年湖北省水文地質大隊教授級高工陳國金研究題為“江漢一洞庭湖平原區洪災形成與防治的環境地質研究”在對江漢一洞庭湖平原區地質背景分析的基礎上,論述了構造沉降作用,泥砂淤積作用,人類工程作用及管涌崩岸作用之間有密切關系,對洪災形成的影響和控制,提出了在地質作用條件下正確處理人與自然的關系,調整水沙重新分配的防洪減災思路與對策。水文地質學理論體系應用與發展為多學科交叉滲透成為主流,20世紀90年代中期開始至今水文地質學的理論發展與相關類學科交叉滲透與融合己得到了全面廣泛地應用和發展。2005年由地質出版社出版的林學鈺、廖資生、趙勇勝、蘇小四編著的《現代水文地質學》剛一書問世,標志水文地質學由傳統的理論向現代生態水文地質理論發展標準目標轉型。現代水文地質學與現代科學緊密結合,如系統論、信息論、控制論及相應產生的系統科學、環境科學等,對水文地質學的發展產生了一系列重大影響?,F代應用數學與水文地質學的結合,特別是數值模擬方法得到普遍應用,模型研究成為水資源研究的主要內容,使水文地質學從定性研究發展到定量研究的新階段。許多新的分支學科的產生與發展,如巖溶水文地質學、遙感水文地質學、環境水文地質學、醫學環境地球化學、污染水文地質學以及數學水文地質學、水資源水文地質學。新技術、新方法都得到普遍應用,推動了水文地質學的發展。
結束語:
水工環地質與巖土工程兩個專業學科都是地球地質大學科的支學科,兩個支學科的共同持點與目標相互一致,為地球的永生及人類與大自然生命的存在,用自身的科學理論與工程實際相結合去了解自然與改造自然。水工環與巖土學科的理論體系一脈相承,互為一體,誰也離不開誰,同屬自然科學。用學科過硬知識與技術解決工程建設中的實際問題,學科的理論體系還得依靠多支學科合作,進一步發展,技術創新,理論創新,水工環與巖土工程技術工作的理論與實踐水平都將有新的重要突破。
參考文獻:
[1]蔣江丹 論水工環地質勘察中GPS RTK的技術應用[期刊論文]-城市建設理論研究(電子版)2011(26)
關鍵詞:水文地質學;專業文獻;漢英翻譯
中圖分類號:H315.9 文獻標識碼:A 文章編號:1673-2596(2013)05-0220-03
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。
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。
[關鍵詞]非地質專業 水文地質學 教學改革
[中圖分類號] G423.07 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2014)18-0172-02
水文地質學是研究地下水的科學,主要研究地下水在與巖石圈、地幔、水圈、大氣圈、生物圈和人類活動相互作用下,其水量與水質在時間和空間上的變化,以及對各個圈層產生的影響,從而服務于人與自然協調的可持續發展。[1]以河南理工大學為例,水文地質學是該校地質工程和水文與水資源工程專業的一門主干專業基礎課,同時也是勘查技術與工程、地球信息科學與技術、土木工程等專業的重要基礎課,是一門比較系統、基礎理論性很強的地質學課程。
河南理工大學地球信息科學與技術專業(以下簡稱“地科”專業)主要學習地球科學與信息技術相關的基礎理論知識與技能,培養具有扎實的地學理論基礎,掌握地學信息獲取與處理、地球物理勘探技術、地學軟件開發,能從事國土資源數字化、遙感及地球信息識別、處理與分析的高級專門人才。筆者去年負責地球信息科學與技術專業2009級學生的“水文地質學”這門課的教學工作?!八牡刭|學”是該專業的專業限選課,2009級兩個班共54名學生,其中48名學生選擇此課。通過課程的學習,掌握水文地質學的基本概念、基本理論和方法,對于以后該專業學生畢業后從事相關工作提供理論依據。因此,作為任課教師,搞好非地質專業“水文地質學”課程的教學工作,顯得尤為重要。
一、非地質專業“水文地質學基礎”授課現狀分析
以河南理工大學為例,目前,在地科專業、勘查技術與工程等和地質學科相關的非地質專業中,水文地質學作為專業限選課,有逐漸被萎縮和淡化的趨勢,主要表現在一是同為地質相關專業,課程性質由必修變為限選,二是野外實踐教學環節減少或取消,三是學時數減少。究其原因,主要是制訂專業教學大綱時,討論不充分,另外學校資金投入不夠。地質學科實踐性較強,野外實踐花費較高,對于學院而言,實習經費主要花在地質專業的相關課程的實習上,而非地質專業的一些地質基礎課程就處于尷尬的境地。
二、非地質專業“水文地質學基礎”教學中存在的問題
一是學時較少。對于非地質專業學生學習水文地質學課程,由于缺少相關基礎知識,必須拿出較多的時間學習水文地質基礎知識,因而學時數需求較大。比如,中國地質大學的“水文地質學基礎”課程50學時,包括實習和實驗10個學時,同濟大學的“水文地質學實驗”13學時,而我校地科專業開設此門課程只有32學時,并無實驗和實習課?!八牡刭|學基礎”中基礎知識較多、概念繁雜,在有限的學時內學好這門基礎課難度較大。二是野外實習與理論學習時間安排有矛盾。地科專業在大一下學期有嵩山地質認識實習,其中一條線路是水文地質實習,而地科專業開設這門課在大四上學期。學生在沒有學這門課時就去現場實習,導致老師講得很多,學生由于沒有基礎,聽得也很茫然。三是教學內容的學時分配上存在問題。在編寫教學大綱時,是根據總的教學目標先將學時確定下來,然后根據學時來編寫教學大綱,這就造成在教學內容的選擇和學時的分配上存在矛盾。
三、教學探索
筆者在“水文地質學基礎”課程的教學基礎上,針對地科專業,在教學內容和授課方式上進行探討,僅供借鑒。
(一)授課內容的選擇
1.授課內容重點突出
筆者在授課時參考的教材為《水文地質學基礎》(王大純編)和《水文地質學基礎》(第六版,張人權等編)。由于學時的關系,教師不可能采取全篇精講的方式來教課,只能有所側重的教授并使學生掌握水文地質學的一些概念,如巖石的水理性質、地下水的賦存等,地下水運動的基本規律、地下水補給與排泄進行重點講解,地球上水的分布及地下水與環境等方面的內容比較簡單,通俗易懂,讓學生自學即可。
2.補充內容,擴展學生知識面
鑒于地科專業是地質與信息技術相結合的專業,河南理工大學又為煤炭主體專業為主的高校,多數學生畢業后去煤礦企業就業,所以筆者在授課時加入了煤礦水害防治信息化、相關研究生優秀碩士論文、課題科研報告等方面的內容,使學生了解所學知識在實際生產中的應用情況,拓寬學生的知識面,增加學習此門課程的興趣,培養學生的創新意識。
3.增加實驗環節
另外,在授課中安排4~6個學時做水文地質學實驗,測定巖石的水理性質,如持水度、給水度、孔隙度、容水度等,理解地下水賦存和運移參數及相互關系;測定滲透系數,理解達西定律的物理意義。在實驗中,避免“教師說得多,學生做得少”的局面,讓學生先回顧相關概念和知識,然后按照實驗步驟來做實驗,引導學生發現一般規律,提出問題,而后老師解答問題。通過做實驗,鍛煉了學生的動手操作能力,并且能使學生更深刻的理解相關知識。
(二)授課方式的多樣化
1.“討論式”教學法的應用
在上每一節課之前,先提出幾個和本節課有關的問題,供學生思考??梢约w討論,如果學生都明白,就稍微一點就過;如果學生想不到,就給予適當的引導,最后講原理和方法,讓學生徹底明白。引導學生將知識和實例結合起來,啟發學生的思維,激發學生濃厚的興趣。如在講地下水化學成分形成作用時,可以從灰巖地區泉口出現鈣化的原因,提出為什么油田儲層地下水中H2S、NH4+濃度較高,而SO42-,NO3-含量很低等問題;在講地下水與環境的內容時,提出水質引起的氟斑牙、水垢、地面沉降等問題。
2.多媒體教學手段的使用
隨著信息化的普及,現在高校課程都采取多媒體教學。多媒體傳遞的信息量大,可以豐富教學內容,圖文并茂,可以彌補有限的學時滿足不了教學任務的情況。但同時應該注意,利用多媒體教學,授課速度容易加快,為了讓學生對所學知識消化吸收,要避免“念屏”現象。[2]多媒體不能完全替代課堂板書,課堂教學中應該板書與多媒體結合使用。比如在講“流網繪制”這一節時,在多媒體上可以列出繪制流網的具體步驟和流網成圖,但是如何畫流網必須要現場板書演示,教會學生如何根據邊界條件確定等水頭線或流線,然后根據流線和等水頭線正交規則,得到正交網格即流網圖。如果只給出步驟和流網成圖,學生對流網的繪制還是一頭霧水。
3.角色互換法的使用
角色互換即為學生當老師,老師當學生。將班級分成若干小組,每小組3~5人,在每次課下課時,給某一小組布置任務(可以是即將上課的內容,也可以是針對某種現象進行解釋等),下次課上課前抽出10~20分鐘讓他們對任務進行講解(小組選出代表講解,其他人輔助解答),之后老師和其他學生都可以進行點評或討論。這樣可以讓學生產生動力多去查閱資料,多思考,真正達到師生互動,避免一貫的老師講、學生聽的被動局面。
4.教學與實踐相結合
在課堂上主要是注重概念、原理和方法的講解,要結合現場實踐,注重對學生感性認識和實際操作能力的培養。在本課程的教學過程中,可以利用學校處于以煤炭為主要工業的焦作的優勢,帶學生深入礦區,了解礦區水資源的概況、區域地質條件和水文地質條件,了解地下水的補徑排的關系,感性認識煤炭開采引起的地面沉降、巖溶塌陷等環境地質問題,結合“專門水文地質學”和“地下水動力學”等課程的學習,探討煤礦突水的防治方法,使理論與實踐相結合。
四、結語
水文地質學基礎是“地科”專業比較重要的專業基礎課,課程內容豐富,概念較多,理論性較強,教學難度較大。非地質專業在水文地質課程教學中,要根據不同專業對地質知識的需求選擇授課內容[3],同時教學過程中,教師要注意授課方式的多樣化,讓學生參與教學中來,達到師生互動,最終使學生的綜合素質和創新能力得到提高。
[ 注 釋 ]
[1] 張人權,等.水文地質學基礎[M].北京:地質出版社,2011.
1.1水文地質學科涵義與研究對象
地下水即是賦存于地面以下巖石空隙中的水。地下水的功能主要包括:資源、生態環境因子、災害因子、地質營力與信息載體。地下水及賦存地下水的介質還具有一些另外的功能。水文地質學在國民經濟發展中的作用是與地下水及其賦存介質的功能相聯系的。
1.2水文地質學的定義
地下水這一名詞有廣義與狹義之分。廣義的地下水是指賦存于地面以下巖土空隙中的水;包氣帶及飽水帶中所有含于巖石空隙中的水均屬之。狹義的地下水僅指賦存于飽水帶巖土空隙中的水。
水文地質學(hydrogeology)是研究地下水的數量和質量隨空間和時間變化的規律,以及合理利用地下水或防治其危害的學科。它研究在與巖石圈、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以及如何運用這些規律興利除害。
1.3水文地質學研究的范疇及任務
水文地質學是研究地下水的科學,主要研究地下水的分布、運動和形成規律,地下水的物理性質和化學成分,地下水資源評價、開發及其合理利用,地下水對工程建設和礦山開采的不利影響及其防治等。在不同環境中,地下水的埋藏、分布、運動和組成成分均不相同。查明上述各方面狀況,可為科學地利用或防治地下水提供根據。水文地質學對地下水的研究,著重自然歷史和地質環境的影響,同主要用水文循環和水量平衡原理研究地下水的地下水水文學關系密切,只是研究的側重點稍有不同。
1.4水文地質學及分支
隨著科學的發展和生產建設的需要,水文地質學又分為區域水文地質學、地下水動力學、水文地球化學、供水水文地質學、礦床水文地質學、土壤改良水文地質學等分支學科。近年來,水文地質學與地熱、地震、環境地質等方面的研究相互滲透,又形成了若干新領域,如環境水文地質學、地下水資源管理、同位素水文地質學等。隨著生產力和科學技術的高速發展,人類對生態環境的影響到了舉足輕重的地步,與環境生態有關的水文地質問題迅速增長。
水文地質學是從尋找和利用地下水源開始發展的,圍繞實際應用,逐漸開展了理論研究,目前已形成了一系列分支。
1.4.1地下水動力學
地下水動力學是研究地下水的運動規律,探討地下水量、水質和溫度傳輸的計算方法,進行水文地質定量模擬。這是水文地質學的重要基礎。
1.4.2水文地球化學
水文地球化學是水文地質學的另一個重要基礎。研究各種元素在地下水中的遷移和富集規律,利用這些規律探討地下水的形成和起源、地下水污染形成的機制和污染物在地下水中的遷移和變化、地下水與礦產形成和分布的關系,尋找金屬礦床、放射性礦床、石油和天然氣,研究礦水的形成和分布等。
1.4.3供水水文地質學
供水水文地質學是為了確定供水水源而尋找地下水,通過勘察,查明含水層的分布規律、埋藏條件,進行水質與水量評價。合理開發利用并保護地下水資源,按含水系統進行科學管理。
1.4.4礦床水文地質學
礦床水文地質學是研究采礦時地下水涌入礦坑的條件,預測礦坑涌水量以及其它與采礦有關的水文地質問題。
1.4.5農業水文地質學
農業水文地質學的內容主要包括兩方面,一是為農田提供灌溉水源進行水文地質研究;二是為沼澤地和鹽堿地的土壤改良,防治次生土壤鹽堿化等問題進行水文地質論證。
1.4.6水文地熱學
地熱是一種新的能源,如何利用由地下熱水或熱蒸汽攜至地表的地熱能,用來取暖、溫室栽培或地熱發電等,以及地下熱水的形成、分布規律,以及勘察與開發方法等,是水文地熱學的研究內容。
1.4.7區域水文地質學
區域水文地質學是研究地下水區域性分布和形成規律,以指導進一步水文地質勘察研究,為各種目的的經濟區劃提供水文地質依據。
1.4.8古水文地質學
古水文地質學是研究地質歷史時期地下水的形成、埋藏分布、循環和化學成分的變化等。據此,可以分析古代地下水的起源與形成機制,闡明與地下水有關的各種礦產的形成、保存與破壞條件。
地下水的形成和分布與地質環境有密切聯系。水文地質學以地質學為基礎,同時又與巖石學、構造地質學、地史學、地貌學、第四紀地質學、地球化學等學科關系密切。工程地質學是與水文地質學是同時相應發展起來的,因此兩者有不少內容相互交叉。
地下水積極參與水文循環,一個地區水循環的強度與頻率,往往決定著地下水的補給狀況。因此,水文地質學與水文學、氣象學、氣候學有密切關系,水文學的許多方法也可應用于水文地質學。地下水運動的研究,是以水力學、流體力學理論為基礎的,并應用各種數學方法和計算技術。
2 水文地質學演化歷史與發展現狀
2.1水文地質學發展簡史
人們早在遠古時代就已打井取水。中國已知最古老的水井是距今約5700年的浙江余姚河姆渡古文化遺址水井。古波斯時期在德黑蘭附近修建了坎兒井,最長達26公里,最深達150米。約公元前250年,在中國四川,為采地下鹵水開鑿了深達百米以上的自流井。中國漢代鑿龍首渠,是一種井、渠結合的取水建筑物。在利用井泉的過程中,人們也探索了地下水的來源。法國帕利西、中國徐光啟和法國馬略特,先后指出了井泉水來源于大氣降水或河水入滲。馬略特還提出了含水層與隔水層的概念。
1855年,法國水力工程師達西,進行了水通過砂的滲透試驗,得出線性滲透定律,即著名的達西定律,奠定了水文地質學的基礎。1863年,法國裘布依以達西定律為基礎,提出計算潛水流的假設和地下水流向井的穩定流公式。1885年。英國的張伯倫確定了自流井出現的地質條件。奧地利福希海默在1885年制出了流網圖并開始應用映射法。
19世紀末20世紀初,對地下水起源又提出了一些新的學說。奧地利修斯于1902年提出了初生說。美國萊恩、戈登和俄國安德魯索夫在1908年分別提出在自然界中存在與沉積巖同時生成的沉積水。1912年,德國凱爾哈克提出地下水和泉的分類,總結了地下水的埋藏特征和排泄條件。美國邁因策爾于1928年提出了承壓含水層的壓縮性和彈性。他們為水文地質學的形成作出了重要貢獻。
泰斯于1935年利用地下水非穩定流與熱傳導的相似性,得出了地下水流向水井的非穩定流公式即泰斯公式,把地下水定量計算推進到了一個新階段。20世紀中葉,蘇聯奧弗琴尼科夫和美國的懷特在水文地球化學方面作出了許多貢獻。到第二次世界大戰結束時,在地下水的賦存、運動、補給、排泄、起源以至化學成分變化、水量評價等方面,均有了較為系統的理論和研究方法。水文地質學已經發展成為一門成熟的學科。
20世紀中葉以來,合理開發、科學管理與保護地下水資源的迫切性和有關的環境問題,越來越引起人們的重視。同時,人們對某些地下水運動過程有了新的認識。1946年起,雅可布和漢圖什等論述了孔隙承壓含水層的越流現象。英國博爾頓和美國的紐曼分別導出了潛水完整井非穩定流方程。
由于預測地下水運動過程的需要,促進了水文地質模擬技術的發展,20世紀30年代開展了實驗室物理模擬,40年代末發展起來的電網絡模擬,到50—60年代在解決水文地質問題中得到應用。
由于電子計算機技術的發展,70~80年代,地下水數學模擬成為處理復雜水文地質問題的主要手段。同時,同位素方法在確定地下水平均貯留時間,追蹤地下水流動等研究中得到應用。遙感技術及數學地質方法也被引進,用以解決水文地質問題。對于地下水中污染物的運移和開采地下水引起的環境變化,引起廣泛的重視。20世紀60年代以來,加拿大的托特提出了地下水流動系統理論,為水文地質學的發展開拓了新的發展前景。
2.2國外水文地質學發展現狀
水文地質學是一門年輕的學科,它是基于地下水在地質單元內運移時所發生的物理和化學變化而發展起來的,水文地質學是研究地下水的數量和質量隨空間和時間變化的規律,以及合理利用地下水或防治其危害的學科。水文地質學誕生于19世紀中期,在20世紀初,依據法國水文地質學理論原則(A.Hazen,C.Slichter,F.King,O.Mainzer等),美國水文地質科學家發展了實用水文地質學的應用。與此同時,德國和奧地利的水文地質學家(F.Forchheimer,A.Thiem,O.Smreker,J.Kozeny等)詳細解釋了水文地質,尤其是關于地下水流域和水力工程方面調查的方法。俄國人對水文地質學發展有著重大的貢獻(W.Dokutchaev,A.F.Lebedev等)。水文地質學成為地質科學中一門比較完整、系統的獨立學科,是在20世紀30—40年代。水文地質學已被公認為是地球科學的一個分支,是跨越于地質科學和水文學之問的一門獨立科學。水文地質學在二戰以后有了深入的發展,特別是在地下水動力學、水文地質編圖、水文地質采礦、模型和同位素方法、水文地球化學和地下水監控這些領域。人類活動對包括地下水在內的自然環境的改造異常強烈,產生了一系列生態環境問題,當代水文地質學進入了生態環境水文地質學的新階段。
在過去的幾十年中,國際水文地質學發生了翻天覆地的變化,從專業期刊的發展中就可以看出。1963年,《地下水》(Ground Water)和《水文學雜志》(Journal of Hydrology)創刊;1965年,開始出版《水資源研究》。此后,陸續創刊的歐美主流學術期刊有:1976年,《水資源進展》(Advances in Water Resources)和《污染水文學雜志》(Joumalof Contaminant Hydrology);1986年,《水文過程》(Hydrologic Processes);1993年,《水文地質學雜志》;1995年,《水文工程學雜志》(Joumalof Hydrologic Engineering)。期刊的數目大幅增加的同時,每種期刊上論文的數量和內容也顯著增加。
國際水文地質大會是公認的比較權威的世界級水文地質會議,至今已經召開了39屆(2011年在泰國舉行)。其中2006年10月9日在我國北京舉行的第34屆國際水文地質大會是繼1988年在廣西桂林舉辦的第21屆國際水文地質大會之后,再次在中國舉辦。此次大會又恰逢國際水文地質學家協會成立50周年慶典,是國際水文地質發展史上的重要里程碑。此次會議以“地下水的現狀與未來”為主題,圍繞全球地下水問題與需求、中國地下水的現狀與未來等開展交流與研討,展示全球、亞洲和中國水文地質成果及新一輪國土資源大調查的水文地質工作進展。
在國際上,美國水文地質調查研究經歷了100多年的發展,在該領域長期居于國際領先地位,影響和引導了國際水文地質學的發展方向。從20世紀80年代開始,美國地質調查局啟動了多個項目,開始對有害物質水文過程和地質隔離技術進行深入研究。其水文地質資料有90%向普通大眾公布,實現了水文地質調查成果全國共享;在法國,各種公共管理部門、盆地基金機構和地質調查部門,通過各種媒介向公眾宣傳有關水資源的重要情況,回答提出的特殊技術問題。目的是讓大家了解各種生產活動給自然資源帶來的嚴重影響,提高對地下水和當前共同利益的認識,解釋那些按公眾意愿制定的政策和收費規定。在總體研究結果基礎上對地下水變化情況進行監測和計算,以有利于管理機構的決策。日本的東京灣將地下溫度場應用于研究地下水循環,而這是我國學者地下水循環研究中一直忽視的一個主要因素。在歐洲,生態水文學的研究已經形成一個網絡,各國之間的聯系及對比研究較多。冰島是世界上地熱資源開發利用率較高的國家之一,地熱發電站裝機容量總計200 MWe,排名世界第8位,87%的家庭使用地熱取暖。由于經濟發展所處的階段不同,國外目前研究礦山水文地質工作的比較少。
總之,目前水文地質在各個不同的領域都有發展,例如地下水文學、土壤力學、經濟地質、石油采鉆工程、構造地質學、地球化學、地球物理學、海洋地質學和生態學。這個領域由于以上所有領域研究人員的杰出貢獻而豐富起來。目前,水文地質處于轉折時期,由發現并最大程度的開發利用新資源轉變為合理地管理它們,這對于人類和其它生物來說是至關重要的。
2.3國內水文地質學發展現狀
我國人民早在4000年前的龍山文化時期就已經鑿井開發利用地下水了,但直到建國前,從事水文地質工作的人員極少,幾乎沒有設備,只零星地進行一些地下水調查工作。直到建國后,水文地質事業才得到了較大發展。
我國水文地質事業的發展經歷了坎坷曲折的道路。20世紀50年代,是我國水文地質事業創建、發展的重要年代,而后的“”,曾使正處在興旺發達的水文地質工程地質事業受到挫折。60年代前期,經過重新調整,水文地質工程地質戰線再次出現大好形勢???966年開始的10年動亂再次使水文地質工作受到了損害,到70年代前期,水文地質工程地質工作逐步有了好轉,并組建了基建工程兵水文地質部隊,加強了水文地質普查工作。直到1978年12月黨的以后,水文地質工程地質事業才走向了健康發展的道路,進入了振興開拓的新時期。
解放前,在水文地質方面,地質人員最先介入的是城市供水水文地質勘查。上海、北京、天津等大城市由于需要開鑿深井取用地下水。地質學家謝家榮,曾在《地理雜志》第二卷第一期上發表過《鐘山地質與南京井水供給的關系》一文,這是我國早期的重要水文地質文獻之一。同時。西安、蘭州等城市也相繼完成了部分水文地質調查報告。濟南、福建等地完成了泉水水文地質調查等工作。
解放后,中華人民共和國的成立,為水文地質工程地質事業開辟了廣闊的前景。1956年3月,地質部召開了第一屆全國水文地質工程地質協作會議。50年代的中后期,地質部已在各地區建立了23個水文地質工程地質隊,職工已達11000人,包括地質、鉆探、化驗等各個兵種,并開始應用物探手段。在此期間基本完成了我國主要平原地區1:20萬水文地質普查近100×104km2;編制了一些全國性水文地質圖件;進行了30多個城市和工業基地的供水水文地質勘探;建立了40多個地下長期觀測站;在近1000個礦區開展了水文地質工作,并在北京、山東、河北、福建等省市進行了礦泉水勘察。20世紀60年代前期,由于自然災害和“”所造成的后果,使我國國民經濟陷入嚴重困難境地,整個地質工作的發展,也同樣受到嚴重影響。地質部門專業隊伍經過調整,重新組建了個直屬大隊,分別承擔北京市城市建設、上海地面沉降、長江三峽、湖北丹江口、黃河治理、西南鐵路及巖溶研究等方面的任務。但1966年編制出版了黃淮海平原和松遼平原的水文地質圖系,是我國第一批正式出版的跨省圖系,在編圖技術和編圖方法等方面,都有所創新。20世紀70年代,我國水文地質在地熱、農業水文地質等方面都取得了較大進展。70年代后期,在一些重要城市開展了環境水文地質工作。各省廣泛開展區域地下水資源的評價,比較普遍地應用了電子計算機,并推廣數值法建立數學模型。工程地質向定量評價方向發展,逐步采用先進的測試技術,在巖、土體特性,區域穩定性的巖體力學研究等方面,初步形成了自己的理論體系和技術系統。物探、遙感及同位素技術在水文地質工程地質工作中得到了初步應用,取得了較好的效果。同期舉辦了若干次全國性的水文地質工作會議,且國際交流日益增多。
1978年,黨的勝利召開,從此我國的水文地質事業發展邁入了一個嶄新的時期。至1996年,我國以1/20萬為主的區域水文地質普查工作全面完成。據不完全統計,從1978年以來,中國地質學會、中國建筑學會、中國水利學會、中國地理學會等部門,先后組織召開了“地下水資源概念和評價方法”、“全國地下水資源評價學術會議”、“西北干旱地區地下水資源學術討論會”、“全國水文專業會議”等會議。重點討論了地下水資源的概念、分類、評價方法、開發利用及其它水文地質問題,并出版了相應的學術會議論文集。基巖山區裂隙水與巖溶水的開發利用,也日益受到重視。在全國性的巖溶水和裂隙水學術會議上,著重討論了巖溶地區巖溶發育規律,巖溶水和裂隙水的運移機制及其評價方法。在環境地質方面,召開了全國性的環境水文地質經驗交流會、水文地球化學學術討論會、地質災害研究與防治學術討論會等。探討了我國不同地區地下水污染現狀、評價方法,地質災害的成因、特征及防治措施,出版了相應的學術會議論文集。此外,還召開了地下水人工補給、地面沉降學術研討會。所有這些不僅反映了我國水文地質研究的新方向,同時也可看出水文地質研究已進入一個新的發展階段。
2.4福建省水文地質學發展現狀
福建省的水文地質基礎調查資料雖然較全面,但局限于當時的技術方法和條件,調查深度及廣度有限,而且隨著國民經濟與社會發展及人類經濟工程活動的不斷加強,水文地質條件已發生了較大的變化,新的情況未能及時查清。
環境地質調查資料相當欠缺。環境地質調查評價工作,滯后于國民經濟建設和社會發展的需要。如在生態環境保護、城市規劃、土地綜合利用、土壤改良、地質環境的合理開發利用、地質災害防治等方面,有的已開展工作、但還很不全面,有的則剛剛起步。
水文地質環境地質調查的技術與思路,基本上仍依托傳統思路和技術為主,在跨學科聚集、綜合和開發研究,在應用高新技術于調查上,同先進省區相比,存在一些差距。如以往水文地質工作重點放在地下水資源較豐富的地區,以找到多少地下水資源儲量為榮,而忽視了貧水地區水文地質調查工作的重要性。
水文地質環境地質調查成果的信息化、網絡化、社會化程度低,不能滿足政府和社會性公益成果的實用性、時效性需求,改變成果表達形式,改革服務方式并提供社會化服務已是一個重要問題。
3 福建省水文地質學為國民經濟發展服務的內容及主要成果
3.1背景材料
3.1.1上世紀60年代及以前完成的全省性水文地質方面的工作主要成果
(1)提交1/20萬區域性地質—水文地質綜合測量中間報告及普查報告和農田供水水文地質勘察中間報告;
(2)各地市城鎮供水、水文地質地質勘查報告(上世紀60年代及以前具體項目的工作):1960年1月,福建省地質局水文地質工程地質隊童永福、程登科《福建省永安寧洋舊城幅綜合水文地質測量普查報告書》等10余份城市水文地質測量普查報告。
3.1.2上世紀70年代
(1)1970年~1979年提交《福建省沿海地區1/20萬水文地質工程地質調查報告》等;
(2)提交完成了1/20萬福州、福安、三沙、浮鷹島、福清幅、泉州幅、南日島、廈門、漳州、東山等區域水文地質普查報告;
(3)各地市城鎮供水、水文地質地質勘查報告(上世紀70年代具體項目的工作):1974年1月,福建省地質局水文工程地質隊《漳州幅、東山幅1/20萬區域地質報告:地貌、第四系地質、水文地質部分》等10余份城市1/20萬區域地質報告(包括水文地質調查部分)。
3.1.3上世紀80年代
(1)1980年一1989年,完成1/50萬福建省水文地質圖、福建省1/50萬農業水文地質區劃圖說明書島嶼水文地質調查項目;
(2)分別完成了福建省多幅1/20萬和1/5萬區域水文地質工程地質調查報告;
(3)各地市城鎮供水、水文地質地質勘查報告:1980年10月,福建省水文工程地質隊童永?!陡=ㄊ∷牡刭|圖1/50萬》;1980年8月,江西省地質局水文地質大隊萬益民、鄧健如、趙維良等《廣昌幅G-50-9 1/20萬區域水文地質普查報告》;福建省水文地質工程地質隊完成《連城盆地水文地質勘探報告》;福建省第一水文隊完成《漳州盆地水文地質勘探報告》;1985年9月,福建省第二水文工程地質隊福州綜合地質組李文曲、黃宏灃、趙欽銘等完成《福建省福州市福州盆地水文地質勘探報告》等20余份1/20萬區域水文地質普查報告,尚有單點供水簡報672份。
3.1.4上世紀90年代
(1)1990年一1999年,提交了閩東、閩南沿海缺水地區供水水文地質調查報告;
(2)提交1/2.5萬同安縣新店埔園—劉五店規劃區水文地質工程地質調查報告;
(3)各地市城鎮供水、水文地質地質勘查報告:1990年8月,福建省廈門水文地質工程地質公司林恢亮、陳強、鄭英才等《福建省同安縣新店埔園—劉五店規劃區水文地質工程地質調查報告1/2.5萬》等近30份水文地質調查報告,尚有單點供水簡報495份。
3.1.5 2000年以來地市城鎮供水、水文地質地質勘查
三明地區:2000年3月,閩西地質礦產開發公司林昌威、林昭麗、吳開化等《福建省大田縣區域水文地質調查報告》;
龍巖地區:2000年8月,福建省水文地質工程地質勘察研究院李文祥、鄭藝貞、白振炎《福建省長汀縣區域水文地質調查報告》等各地區均有展開;
廈門地質工程勘察院進行廈門地下熱水調查。
3.2已進行和正在進行為社會服務方面的專門水文地質工作
福建省主要對地熱、礦泉水等資源進行了專項保護和為社會服務工作,并專門發文。如:閩地發[1999]85號《關于委托地(市)、縣地礦主管部門對部分地熱、礦泉水采礦權進行審批、發證的通知》等。
3.2.1福建省礦泉水水源保護
至2004年統計,福建省經省或原地礦部全國儲委評審鑒定和儲量審批的飲用天然礦泉水水源地勘探報告235處,批準允許開采資源量(B級或C級)28990m3/d。礦泉水類型主要為偏硅酸型233處,其中偏硅酸鍶復合型45處,碳酸偏硅酸型4處,到目前為止尚未發現鋰、硒、溴、碘、鋅等類型礦泉水。礦泉水點勘探報告211項,其中,單礦泉水點專項的勘探報告209項。
至2008年,我省現同時具有采礦許可證和注冊登記證的礦泉水水源有40處,包括福州市6處、莆田市1處、泉州市7處、廈門市7處、漳州市7處、龍巖市3處、三明市4處、南平市2處、寧德市3處;僅有注冊登記證的礦泉水水源7處;僅有采礦許可證的礦泉水水源6處。尚有10余處有開采未申報或正在申報等工作。
3.2.2福建省地熱水資源保護
地熱是一種寶貴的能源礦產,開發利用地熱資源首先是從開發溫泉起始的,根據志書記載,福建溫泉利用已有1000多年歷史,進入20世紀70年代以后,福建省開始進入有計劃的勘查開發。在此之前僅對溫泉點進行零星記載和研究。1971年,福建省水文地質工程地質隊開展了南靖湯坑的地熱勘探工作。1982年,童永福等編制1:50萬福建省地熱區劃圖時,統計各類溫泉點190余處(其中包括部分20℃的)。至2000年為止,福建省已查明的地下熱水分布共196處。
由于趨利原因,近些年地熱工作調查和水源地的勘查有了長足的開展,但進行系統研究的極少。
已在多個領域運用地熱資源,如城鎮地下熱水集中供熱、水產養殖與研究、農業利用與研究、溫泉醫療保健、地震觀測等。
3.3福建省礦區水文地質調查工作
礦區水文地質工作始于上世紀50年代,主要是為礦山開采設計提供水文工程地質依據。如:1960年4月,福建省地質局第一地質大隊郭樹春完成《福建邵武楓林硫鐵礦區水文地質初步普查報告》;1959年3月。1962年3月,福建省地質局第五地質大隊五〇七分隊提交了《福建省龍巖馬坑鐵礦地質勘探中間報告》;1971年1月~1976年3月,福建省地質一團三中隊提交了《福建省龍巖馬坑鐵礦詳細勘探報告》;1979年12月,冶金工業部冶金地質會戰指揮部第五地質勘探桂世芳完成《福建省德化縣陽山鐵礦西礦段礦床水文地質勘探報告》等,礦山多數已經或正在進行水文地質調查工作。
3.4福建省地下水水源地工作
全省已探明C級地下水可開采資源量1萬m3/d以上的水源地有:龍巖盆地巖溶水水源地、連城城郊盆地巖溶水水源地、永安市大湖—蝦蛤水源地、長汀盆地巖溶水水源地、東山島松散巖類孔隙水水源地、平潭島松散巖類孔隙水水源地。
4 水文地質學發展趨勢及預測
對于地下水的區域研究,可以擴展到整個流域或完整水文地質單元來研究。進一步研究典型生態環境區域的地下水動力學特征,如荒漠、巖溶和黃土高原區域地下水運動規律,特別是淺層地下水變化的地表生態效應及深層地下水賦存規律,可為地下水合理利用提供新的途徑。并且在已積累大量實際資料基礎上,做好對資料的二次開發,編制相應成果,以供生產部門應用。在我國,由于地域面積較大,生態水文學研究也必需實行區際間的配合與協作,同時也必須與國際研究相同步,謀求更大范圍內的合作。我國應加強地下水的監測,掌握地下水的動態,在已有監測站網監測的基礎上,逐步完善地下水監測技術、方法和新的監測網站的建設,提高全國地下水動態變化監測水平和預測能力。
地下水資源評價方面,在地表水、地下水綜合考慮的原則下,按照地下水系統進行評價。
地下水動力學與計算技術方面,要加強基本理論的研究,研究建立在各種復雜條件下的水文地質模型及其相對應的數學模型,研究建立水文地質數據庫及相應的儲存系統,運用計算機技術進行地下水評價、預測、預報等。
對裂隙介質、巖溶介質中地下水系統數值模擬的關鍵技術尚未解決,地下水水質模擬的可靠性問題有待深入分析,地下水系統不同模擬方法的結合應用具有更大的價值。
對環境水文地質問題的研究、人工補給的理論和方法的研究、遙感技術、同位素技術的應用、裂隙水和巖溶水的研究以及目前所存在的城市供水不足、地面沉降、海水入浸、水質污染等各種復雜的水文地質問題都是水文地質工作者當前或將來所面臨的重要研究課題。
我國礦山研究得較多,油田的水文地質問題僅是泛泛而談,未深入討論,還涉及一些關于隧道、高速公路等的工程地質問題;且國內對工程中的水文地質問題和水巖相互作用造成的地質災害問題研究較少。今后要加強礦山環境問題的研究工作,水文地質專業學者要與采礦人員合作。進行多學科多方法研究;水資源與礦產資源要綜合開發利用,例如把水資源作為伴生的礦產資源,建立煤水雙資源礦井。在涵養、保護地下水資源方面,需要加強與生態建設相協調的應用基礎研究,挖掘潛力,節約用水、探索深層承壓地下水如何科學利用,有關地下水形成、運動等基礎性問題的科學研究也應成為重要的戰略措施。
人類活動對地下水資源的影響亦需要進一步深入探索。土壤水研究理論及檢測技術尚需發展,尤其在溶質運移方面的研究欠缺很多。地熱的研究基本上都屬于區域現狀的評價,目前基本無實際創新性成果,如地熱棄水回灌技術、沉積盆地地熱資源勘探技術、地熱資源綜合利用技術、熱儲工程等的研究。其它特殊類型水,如礦泉水、凝結水、微咸水、咸水、鹵水等亦需進一步研究。
縱觀水文地質學的發展,初期實質上是找水水文地質學,到本世紀70年代,資源成為水文地質學的主要課題,現在與環境生態有關的水文地質問題迅速增多。從某種意義上講,環境水文地質已成為水文地質學研究的核心課題。
5 福建省水文地質學科發展中存在的問題及研究對策
5.1福建省水文地質學科發展中存在的一些問題
歷史的原因,福建省在上世紀90年代后,水文地質學科的發展基本開始處于停滯狀態,一方面,供水多依賴于地表水,僅局部地區是地下水為主(如福建龍巖地區),另一方面,國家投入減少,使得水文地質學科的發展研究也沒有大的進展。2010年后,國家已經開始重視水文地質學科的發展。
工程引發的地下水問題。如:(1)礦山開采過程因為地下水造成礦山涌水、突水;(2)隧道掘進過程造成問題。龍廈鐵路象山隧道;(3)地下水超采引起的地面沉降等。
巖溶塌陷:三明、龍巖等覆蓋型巖溶區。
采空塌陷:主要發生于礦山地下開采范圍大、持續歷史長的區域。
地面沉降:東部沿海港灣河口平原區(福州溫泉開采區)。
突發性、季節性特大雨造成地質災害,地表水和地下水互相溝通、連成一體,水源地成為一項迫切要去解決的問題。
這些問題的出現都會造成人民生命、財產的重大損失,國家也開始進行水文地質學科與相關學科結合的發展。
5.2水文地質學的發展趨勢
由主要研究天然狀態下的地下水,轉向更重視研究人類活動影響下的地下水;由局限于飽水帶的含水層,擴展到包氣帶及“隔水層”;由只研究地殼表層地下水,擴展到地球深層的水。
預計今后的水文地質研究,在下列方面將有突破:裂隙水與巖溶水運動機制和計算方法;地下水中污染物和溫度運移機制和計算方法;粘性土的滲透機制;包氣帶水鹽運移機制;水文地球化學和同位素水文地質學,地下水數學模型;地球深層水文地質。
5.3福建省水文地質學科發展趨勢
近年來,水文地質學科迎來了發展契機。2011年6月1日,中華人民共和國國家環境保護標準《環境影響評價技術導則地下水環境》(HJ610-2011)在全國范圍內實施。導則的實施對地下水工作者是一個新的開端,特別是對于一級項目的地下水評價工作有了更高的要求,也使得社會發展環境中開始重視地下水的工作,地下水成為社會發展中環境的一個不可或缺的重要因素。福建省在這個大環境下也從2011年開始進行了多流域、地區項目的地下水評價工作。
隨著人民生活水平的提高,社會開始關注和參與地熱開發租研究工作。一方面,民間投資者的熱情,使得原有地熱資源開發利用不斷提升;另一方面,當前我國正在努力實現節能減排的工作目標,發展低碳經濟。福建省在地熱利用、開發已有逾百年的歷史,開發利用地熱特別是淺層地熱資源不僅對于緩解我省能源緊張的形勢,對實現節能減排的工作目標將起到積極的推進作用,依靠科技進步,提高地熱資源勘查開發利用水平;加強地熱資源特別是淺層地熱資源的規劃工作,同時也能提供福建獨特的旅游資源和民生資源。
5.4福建省水文地質學科發展的對策建設
地下水是水資源的組成部分,是生態與環境的重要要素,是我國經濟社會發展的重要水源之一。在我省大部特別是沿海平原和海島地區,地下水在生活飲水、農田灌溉、工業生產、城市發展和維系良好生態與環境方面發揮了重要作用。近年來,一些地區由于過量開采地下水,導致地下水水位持續下降,地下含水層被疏干,引發了地面沉降、海水入侵、土地沙化;一些地區由于廢污水過量排放和面源污染的不斷加劇,造成地下水水質惡化,地下水資源開發利用中存在的諸多問題已嚴重危及水資源的可持續利用,對經濟社會可持續發展和生態安全構成威脅,加強對地下水資源的管理和保護刻不容緩。
水資源屬國家所有,加強水資源的合理分配、管理和保護事關國家經濟安全與公共安全。根據地下水的資源與環境屬性,經濟社會發展以及生態與環境保護對地下水的要求,統籌考慮水資源的合理配置和公共資源的使用和保護準則,合理劃分地下水功能區,協調地下水不同使用功能之間的關系,是政府加強公共管理和社會服務的重要體現,是履行《水法》賦予水行政主管部門依法管理地下水資源職責的客觀要求。
地下水賦存于地質介質中,具有運動緩慢、補給周期長、循環更新慢、自我修復能力差、地下水系統遭到破壞后難以治理和修復等特點,必須采取嚴格的措施加以有效保護。以水文地質單元為基礎、結合區域地下水主導功能劃分地下水功能區,制訂開發利用和保護目標及標準,為地下水合理開發、保護、治理與管理提供科學依據,以保障供水安全、生態與環境安全和地下水資源的可持續利用。
針對福建省的上述特點和福建省現狀:最好按區域性(1:50萬、1:20萬、1:5萬)、城鎮供水(如龍巖市、永安市……)、農業供水(如連城)、工礦供水(洪寬工業區、永安造紙廠……)、專題性研究(如福建省地下水污染調查……)、地下水治理(如航站樓工程降水、鐵礦采空區降水)、地方病、地下熱水等。將有地下水可作為供水水源地區,以及沿海半島、島嶼缺水地區,進行多手段、全方位地下水找水的工作;同時應對地下水水源地進行劃分,利于不同層級的保護;將地下水作為福建省水源地的應急水源和儲備資源。
1999年,福建省地表水資源總量1215.39×108m3,多年平均值為1201×108m3。全省水資源總量1216.11×108m3,約占全國水資源總量的4.2%;人均水資源3665m3,高于全國平均水平,但其空間分配不均。缺水地區主要為沿海島嶼、半島岬角區及紅土臺地區。沿海四地市人口和工業產值占全省總量的70%,而水資源只占全省水資源的36%。特別是近年開發港灣島嶼為開發區、投資區,水資源供需矛盾突出。缺水者主要為農灌用水和重點投資開發區用水。這就需要福建省應對沿海半島、島嶼缺水地區進行多手段、全方位地下水找水的工作。
福建省地貌最大特點是平原分散,分水嶺分割面積小,地下水的匯水面積普遍較小。地貌形態受構造控制,分水嶺及主干河谷常以北東、北西及北北東方向為主,海岸線總體方向和主要干河呈交叉狀分布。這就要求按流域進行系統性水文地質、環境污染等綜合調查與研究。同時城市周邊1/5萬區域水文地質調查較欠缺,應盡快完善該部分的工作。
加強地熱資源勘查評價,同時勘查新的地熱水源區、評價不同地區地熱資源開發利用的適宜性、科學統一管理全省地下熱水資源、研究開發新的地熱資源形式等,提供一個成熟的技術流程、堅實的科學基礎和可靠的工作示范。
5.5今后工作建議
(1)開展縣市范圍內的主要地下水供水地域調查,以應對極端氣象條件下的工程取水目標。
(2)開展地下水分散供水的水文地質條件研究,解決廣大分散居住生活工作人員的地下水水源地。