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篇1

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

篇2

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。可1966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福《福建省水文地質圖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。

篇3

    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。

    例:將BP算法和遺傳算法結合在一起,用遺傳算法來優化人工神經網絡初始權重,建立了蘇錫常地區地裂縫危險性評價模型。

    譯文:This paper combines Back Propagation (BP) Algorithms with Genetic Algorithms(GA), using BP to optimize the initial wEight of artificial neural network(ANN), establishes the fatalness assessment model of earth fissure in Suzhou-Wuxi-Changzhou area.(除了使用一般現在時客觀陳述,譯文使用了增詞法,增加了主語“this paper”,因為第三人稱語氣也表示行文的客觀、正式。)

    例:利用先進的非線性模型和預測系統估計和預測榆次市的地裂縫災害。

    譯文:The developed nonlinear modeling and forecasting system was used to assess and forecast the earth fracture hazard in Yuci City.(被動語態的使用既起到強調的作用,又使譯文表達更為客觀。)

    2.名詞化傾向。水文地質專業科技文獻要求語言簡練,表達明晰,因此為了達到語言結構的簡化,英譯的過程中名詞也大量被使用,主要表現在三個方面:一是指在科技英語中應使用表示動作或狀態的抽象名詞或起名詞功用的非限定動詞,如transmission(傳輸),prevention(預防),formation(形成)等;二是名詞連用現象,即名詞修飾名詞,如earth fracture hazard(地裂縫災害),formation mechanism(形成機制),water distribution network(配水網);三是派生名詞的使用,這類名詞通常是由動詞派生的,后面常帶有一個介詞詞組,如the stability of underwater flow systems(地下水流系統的穩定性),the degradation of environment(環境的惡化)。英譯時可以采用詞性轉換法(如動詞轉化成名詞)和修飾詞轉換法(如名詞修飾詞轉化成形容詞修飾中心詞)等方法。

    3.非限定動詞。不定式短語、動名詞短語、分詞短語等非限定動詞的使用(特別是分詞短語的使用),可以使原文的句子結構嚴謹、句子簡潔,所以在水文地質專業文獻的漢英翻譯時較多使用這些非限定動詞。

    例:為滿足人口增長對水資源的需求帶來的地表水和地下水枯竭,是保持淡水供應的最大威脅。

    譯文:The greatest threat to maintain fresh water supplies is depletion of surface water and groundwater resources used to meet the needs of a rapidly growing human population.

    此句翻譯時除了使用不定式短語to maintain, to meet和分詞短語used, growing使句子結構嚴謹、簡潔之外,整句的翻譯采用了倒譯法,即各種句子成分和結構在順序上倒譯,這主要由于漢、英兩種語言表達方式的不同,漢語中通常會把強調部分放后,而英語中正好相反。

    例:為預測地裂縫的發展趨勢和減少其產生的負面作用,開展地裂縫的分布、模式和形成機制的研究是非常重要的。

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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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篇5

本課程教學改革的任務要求能夠實現小課時、大容量、重點突出，強化應用能力及創新能力培養。首先，借助多媒體教學手段，精心制作內容豐富、知識點凝煉、邏輯過程合理的多媒體課件，課件形式上文字精煉、以圖表為主，形象直觀、主題突出。水文地質學十分強調實踐性，許多概念描述現實地質存在，許多理論緊貼實際生活，因此在課堂講授中大量采用“概念聯想實際”、“理論聯系實際”以及“啟發式”、“引導式”方式，與學生互動討論，活躍課堂、深入理解問題。以第二章地下水賦存中的潛水部分為例，將對潛水的描述，凝練為地下水面－隔水底板－潛水－地下水埋深－含水層厚度－等水位線圖概念串。前5個概念以一張圖清晰展示，啟發學生聯想生活中的實際，思考這些概念對應什么實際問題，比如地下水埋深，會對應取水井最小深度，井中水位會上下變化。等水位線圖也以一張幻燈展示，啟發學生思考，這樣一個水位場的情況下，設置水源井選擇什么位置，這個水源位置各有什么優點和缺點。在“引導式”教學中，結合教學重點設計了兩個“工程問題引導式”補充教學內容，以鍛煉學生的“解決問題式”而非“解題式”工程思考能力，培養理論聯系的思維習慣，提高應用能力。如在第四章中，以“礦井涌水量預計”問題為引導，闡述達西定律的應用，并使學生掌握含水層劃分求參、井流計算的方法，認識涌水量預計的工作流程與內容，教學引導流程如圖1。

解決問題的“工程問題引導”較之于簡化了的“解題式”引導，能更綜合、多方面融合知識與理論，極大地激勵了學生們主動思考問題的主觀愿望，培養了學生們的地質思維和空間想象能力，使課本上抽象的理論變為活生生的知識，使孤立的知識變成了一個有機的整體。活躍了課堂氣氛，學習也由任務變成了樂趣，由被動變成了主動。現行應試教育模式影響下，國內大學生自主學習的熱情與能力上受到限制，與國外相比專業課課外延展不足、有難度，但課堂外延展是課堂教學重要的補充，能極大擴展學生學識容量，更有利實現小學時大課堂。在教學中我們設計了多種形式配合指令、建議與激勵，加強課堂外拓展。(1)組織學生課下觀看有益的影像資料，如山西襄汾縣“9．8”特別重大尾礦庫潰壩事故動畫模擬演示、開灤趙各莊礦九東F3斷層滯后突水多媒體演示、開灤東歡坨礦水害案例多媒體演示等;(2)設計學生感興趣的問題，以調查報告、研究論文為作業方式，指令學生分組進行課下資料查詢、問題研究與總結，老師跟進階段，進行過程控制，避免沒有工作只有結果的抄襲;(3)當前資源勘查行業外向化快速發展，對學生外向能力有了更高和更緊迫的要求，水文地質學基礎為導論性課程，內容豐富，理論上不復雜難懂，很適合配合進行專業英語訓練，因此整理并選擇出內容適當的水文地質英文資料，建議并激勵學生進行翻譯，提高學生外向能力。(4)應用學術報告、工程師講堂等方式進行課堂外拓展。

考核方式改革

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自古以來江南的風景獨好，江南地區山水文學隨之亦很發達。江南地區旅游業的深層次發展要求加強山水文學的研究，重視山水文學的作用，以促進和發展文化旅游項目，增強在國際旅游業中的競爭能力。

一、江南地區山水文學的特點

首先，江南地區山水文學的血液凝聚成濃郁的浪漫風韻，如江南小調和詞曲；楚辭中的離騷、天問、招魂，湘楚巫文化中的祭祀，長沙馬王堆漢墓中的漆畫等，其不同于黃河流域文化的最大特點就是不追求對稱和工穩，而是更跳躍、更激情、更浪漫。

第二，江南地區山水文學具有鄉土情結。江南地區知識群體大多具有鮮明的文化性格特征，那種“雅”、“文”、“烈”的性格特質成為他們的群體性風格，他們充分地保持了悠久歷史的本土文化的傳統。

第三，江南地區山水文學具有廣闊的政治視野。長久以來，江南地區是實踐理性與“天下興亡，匹夫有責”的參與意識的集中體現，有“先天下之憂而憂、后天下之樂而樂”和“敢為天下先”的豪邁氣概，給江南文化提供了明確的奮斗目標。

二、江南地區山水文學的旅游價值

現代旅游業本質上是滿足旅游審美需求的社會文化現象。隨著社會文明的進步，人們對精神生活的需求越發強烈，旅游者將愈來愈不僅僅滿足于山水景物的淺層觀賞，而追求從文化的高品位上，從我國的自然、人文景觀與華夏民族文化的契合點上去獲得一種審美愉悅，去探求認識生活、美化心靈的真正價值。這其中當然包括從山水文化作品中尋求并且感悟我們民族的文化底蘊和厚重美感。品位高雅的江南地區山水文學是江南地區旅游文化的精華和骨干。那些濃筆重彩地描繪自然、人文景觀的膾炙人口的名篇佳作，將以其獨具而不朽的藝術魅力激發旅游者的旅游審美需求。

歷史悠久的江南自然風光曾吸引過歷代不少詩人墨客，在漢賦、唐詩、宋詞、元曲、明清小說中，留下許多膾炙人口的詩文和生動的傳說、故事。這些詩文、傳說、故事與旅游風景名勝有關。如唐代李白、賀知章，宋代王安石、陸游，明代徐渭、王陽明、徐霞客，清代林則徐、梁啟超等，這些歷史名人在江南游山玩水留下了數以百計的詩文，是江南旅游區的一大筆文化遺產。江南的洞庭湖，浩瀚迂回，山巒突兀，湖外有湖，湖中有山，漁帆點點，蘆葉青青，水天一色，鷗鷺翔飛，歷代文人墨客都對美麗的洞庭湖作過熱情的吟詠。北宋著名政治家、軍事家和文學家范仲淹的《岳陽樓記》，從岳陽樓的視角（居高臨下）對洞庭湖變化多端的風光，描繪得淋漓盡至，膾炙人口。洞庭湖的氣勢雄偉磅礴，洞庭湖的月色柔和瑰麗。即使是在陰晦沉霞的天氣，也給人別致、譎秘的感覺，激起人們的游興。碧波萬頃的洞庭湖稱為“天下第一水”，實與范仲淹的《岳陽樓記》有關。把他們的詩文結合各風景名勝景點，編輯成旅游區的風景名勝詩文選，作為旅游手冊，提供給游客，使旅游者在觀賞美好景觀的同時，又欣賞到歷代名家的絕妙詩文。

旅游屬文化活動范疇之中的，實質是通過對自然、人文景觀的游歷，欣賞大自然風光，領略民俗風情，陶冶情操，增長知識的一種休閑娛樂和文化教育活動。開發和利用民間文學對推動我國旅游業發展，對提高我國各地歷史文化名城品位，對加快投資環境改善，都有重要的意義和作用。在開發和利用民間文學資源時應加強對傳說、故事等的開發利用，推動我國各地旅游業長盛不衰。

山水文學來源于古今的旅游活動，旅游者在游覽觀光中，通過相關聯的山水文學珍品，領悟到一定歷史時期人民的生活風貌，以及生活在彼時彼地的政治、軍事、文化名人的性格、命運和精神力量。因此，按照現代旅游學的理解，山水文學也是一種旅游資源。充分宣傳和大力傳播這些山水文學珍品，實際上是把我們民族所創造的文化精華展示出來，在世界上樹立起我們國家和民族的美好的形象。這不僅會提高它們所描繪美景的知名度，而且它們本身也將包孕著華夏民族精神和優秀傳統，超越時空而與世界各國的優秀文化相映生輝，成為全人類的共同財富。山水文學在相當的程度上，宣傳、開發并且保護著著名的旅游景觀，提高這些景觀的文化品位和審美價值。在各旅游勝地，凡能與歷代名家的傳世之作相關聯的，都要附之以說明，我們的導游和接待人員也均不會忘記向游人進行介紹，旨在增添景觀的藝術光彩。山水文學同時也像衛士一樣，保護著中華民族這些不可多得與復制的旅游瑰寶。

學習和研究山水文學，從中得到啟迪與陶冶，也是提高旅游工作者的文化素養和審美能力所必須的。旅游工作者特別是旅游高中級管理干部不僅要有經濟頭腦和管理才能，還應當富有一種藝術氣質，這是旅游事業的文化傳播和審美活動的性質所決定的。旅游工作者的文化品格與審美情趣的高低決定其工作的優劣；決定其能否捕捉到文化旅游信息，能否開拓旅游市場，為繁榮旅游事業，促進國際文化交流做出貢獻。

三、開發江南地區山水文學旅游價值的途徑

一是開發與保護江南地區山水文學遺產。在旅游業成為朝陽產業的今天，要進一步加強旅游業和文學的互喚互動和互用，以文學為核心的文化力量動力，使山水更具有文化品位，更具經濟價值。如開發屈原的辭賦，開發著名詩人李白、孟浩然、王昌齡、杜甫、韓愈、柳宗元、李商隱流寓江南地區時留下的不朽之作，開發宋元明時期江南地區著名的文學人物有周敦頤、王以寧等，對發展文化旅游業有幫助。

二是開發偉人、名人文學旅游資源。江南文化最引人注目之處，就是在這個地域文化的熏陶下，涌現出一代又一代有思想、有抱負、有個性、有才情的知識群體，他們在中國歷史上最大程度地發揮了文化的社會化功能，故成就為炳耀史冊的文學家、思想家、學問家、政治家、教育家。開發江南地區山水文學旅游價值，應充分發揮本省歷代文化名人眾多的優勢，繼續加大對文化名人資源的挖掘和開發工作。要大力實施文化品牌戰略，培育一批文化名人，創造一批文化名品，修復一批名人故居。

三是提高導游員的文學素養，進行講解、宣傳江南地區山水文學。要開發江南地區山水文學旅游價值，必須提高導游員的文學素養，讓導游講解、宣傳江南地區山水文學，彰顯江南地區山水文學旅游資源的魅力。導游員在講解、宣傳江南地區山水文學時，要做到言之有情、有神、有力。言之有情是指導游員在帶團過程中要對山水、對游客有感情；言之有神是指導游員的講解應具科學性、知識性、趣味性和文學性等，其講解內容要經過綜合性的提煉并形成為一種藝術，讓游客得到一種藝術的享受；言之有力是指導游員使用的語言應該是簡潔明快、比喻適當、鏗鏘有力、耐人尋味，以增強江南地區山水文學的旅游價值。

篇7

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。

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篇8

中圖分類號：P642 文獻標志碼：A 文章編號：1672-1683（2015）06-1162-06

Abstract：Permeability coefficient of saturated clay is an important parameter in hydrogeology，and its testing methods include laboratory and in-situ methods according to different testing sites.Darcy′s Law and Terzaghi consolidation theory are main theories applied in the testing methods.However，there is not a complete test system，and current testing methods and instruments have their own deficiencies and irrationality. In this paper，the history of measurement methods of permeability coefficient in the saturated clay is reviewed，the mechanism of the seepage in the saturated soil is discussed，and the laboratory and in-situ testing methods are summarized.Besides the traditional testing methods，the new test methods to determine permeability coefficient，such as tracer method and consolidation curve，are introduced.Finally，the paper discusses how to determine permeability coefficient in the saturated soil.

Key words：permeability coefficient；saturated clay；laboratory test；in-situ test；Darcy′s Law；Terzaghi consolidation theory；hydrogeological parameters

滲透系數是水文地質學中的一個重要的水文地質參數。滲透系數（hydraulic conductivity）又稱為水力傳導系數，其物理意義為水力坡度為1時地下水在介質中的滲透速度。長時間以來，由于弱透水層的透水性較弱，其透水能力和透水量容易被人們忽視。事實上，在較大面積和較長時間的水文地質過程中，弱透水層中所流過的水量是不能忽略的。尤其是近年來，在涉及到水文地質、工程地質和環境地質等方面的問題上，一些學者和專家發現弱透水層在透水方面更是不應忽視的。黏性土是弱透水層的一個重要土層，其中發生的滲流過程和機理受到了越來越多的學者和專家的重視。由于黏性土的滲透性較弱，現場測定得到其準確的滲透系數非常困難。

國內外的專家、學者相繼就這一問題進行了研究和探討：國內學者有張忠胤、馮曉蠟[1-2]、宿青山[3]、劉維正[4]、王秀艷[5-6]、顧正維[7]、王君鵬[8]，國外學者有Yi-Jang Yeh[9]、Eugeniusz Sawicki[10]、V.V.Zhikhovich[11]等。目前在對飽和黏性土滲透系數測定所用到的方法中仍存在一定的爭議，在測定過程中所采用的方法不用，測定的結果有較大的區別。鑒于飽和黏性土滲透規律的重要性，本文僅對飽和黏性土的滲透系數如何測定進行歸納和總結。

1 滲流機理

1.1 滲流理論

1.1.1 達西定律

式中：V為滲透速度（cm/s）；I為水力坡度（水頭損失除以滲透途徑）；Q為滲透流量（出口處流量，通過砂柱各斷面的流量）（cm3）；ω為過水斷面（實驗中砂柱橫斷面積）（cm2）； h為水頭損失（上下游過水斷面的水頭差）（cm）；L為滲透途徑（上下游過水斷面的距離）（cm）；K為滲透系數（cm/s）。

由于達西定律的試驗結果是基于砂土為試驗對象的基礎上建立起來的，并且由于黏性土滲透系數較小，所以針對于飽和黏性土，尚不能較好地反映其滲透規律。目前尚存在一定的分歧。主要的分歧在于飽和黏土滲流是否符合達西定律，以及假定飽和黏土滲流偏離達西定律的情況下，是否存在起始水力梯度[13]。

1.1.2 太沙基固結理論

為求飽和土層在滲透固結過程中任意時間的變形時，通常采用太沙基提出的一維固結理論進行計算。固結理論的一條重要的假設是：在孔隙水壓力消散過程中，土體的壓縮系數和滲透系數均不變。基于此，我們利用太沙基單向固結微分方程來計算滲透系數：

實際上，太沙基固結理論有很多不足的地方，利用其所測得的數值也并不十分準確。問延煦等[14]就如何合理地測定固結系數Cv給出了較為全面的闡述。 此外，李順群等[15]通過實驗和數據分析證明固結過程存在著明顯的非線性，并在此基礎上推導出了飽和黏土一維滲流固結系數的表達式。

1.2 微觀結構

1.2.1 土體中的孔隙

黏性土發生滲流的介質主要是分布其中的大小不一的孔隙。

馮曉臘等[1-2]認為黏性土中的孔隙主要存在形式為：粒間孔隙，孤立孔隙，粒內孔隙，并根據孔徑的大小分為大孔隙、中孔隙、微孔隙、超微孔隙（圖1）。宿青山[3]、徐傳福[16]等認為黏性土中的孔隙主要存在形式為：集粒間孔隙、集粒內孔隙、集粒間觸點孔隙，并根據孔徑打大小分為大孔隙、微孔隙（圖2）。兩張說法略有差異，但表達的內容基本上是一致的。

黏性土中的孔隙包括大孔隙、中孔隙、微孔隙和超微孔隙。不同孔隙中自由水和結合水所占比重不同。其中，微孔隙數量最多，對土的性質起決定作用，微孔隙孔徑變化范圍大，又可以進一步分為一級微孔隙、二級微孔隙和三級微孔隙[2]。

在外部加壓的過程中，隨著孔隙體積和孔徑的不斷減小，孔隙中的水不斷排出。進一步分析，是由于在外加荷載的情況下，土體內各級孔隙變化不一。當壓力較小時，發生變化的主要是數量較少、連通性較差的大、中孔隙，同時微孔隙略微增加，兩方面綜合的效果使得滲透系數不斷在減小，但不是快速下降；當壓力較大時，土體中微孔隙增加較快，孔隙內主要存在的是微孔隙，在自由水被排出后，孔隙內以結合水為主，結合水發揮主導作用，孔隙比變化不大，由此表現出滲透性不斷減小，但變化的程度較小并很快趨于穩定的特征[2]。周輝[17]等在番禺（PY）和深圳（SZ）分別選取了土樣，用實驗證明了隨著黏性土所受固結壓力的變化，滲透系數相應變化的特征曲線（圖3）。

隨著外部荷載的變化，內部各個孔隙的變化情況均不一樣，從而影響了結合水向自由水轉化以及自由水向外滲出的不同程度，進一步決定了從孔隙中流出水量的多少。

1.2.2 土體中的孔隙水

黏土中的水分主要分為重力水、毛細水、結合水。結合水具有一定的抗剪強度，在一定的水頭作用下，只有一部分被克服了抗剪強度的弱結合水才能參與滲透。

馮曉臘等[2]認為大孔隙中存在有重力水、毛細水、結合水；中孔隙中以重力水、毛細水為主，結合水次之；微孔隙孔徑變化范圍大，再分為三級：一級微孔隙以重力水、毛細水為主，二級微孔隙以結合水為主，三級微孔隙中結合水占絕對優勢；超微孔隙中全部是結合水。

宿青山等[3]認為大孔隙中以重力水、毛細水為主，微孔隙中充滿了結合水。

王秀艷[5]認為飽和黏性土孔隙水滲流規律是在不同水力梯度作用下重力水、毛細水、弱結合水共同綜合作用的結果[5]。

1.3 滲流發生的機制

宿青山等[3]認為，在較小的水力梯度驅動下，只能引起大孔隙通道中的重力水滲透。隨著水力梯度的增加，不僅使大孔隙通道中的重力水、毛細水的運動加強，而且還會引起超微孔隙通道中抗剪強度較小的結合水發生緩慢運動，稱為隱滲（發生隱滲時的起始水力梯度為I01）。在較大的水力梯度的驅動下，不僅使大孔隙通道中滲流加快，而且導致微孔隙通道中抗剪強度較大的結合水發生遷移，結合水的運動從隱滲轉為顯滲（發生顯滲時的起始水力梯度為I02）。同時，宿青山等將飽和黏性土滲透的V-I曲線分為三個階段：第一個階段（0

王秀艷等[5]認為可以將黏性土的滲流規律V-I曲線劃分為三部分（參看圖4）：第一部分（I

2 測試方法

飽和黏性土滲透系數的測試方法有很多，總體來講分為室內測試方法和現場測試方法兩大類。由于現場測試方法費時費力、成本較高，所以目前仍以室內測試方法為主。

2.1 室內測試方法

目前室內測試方法是飽和黏土滲透系數測試的主要方法，涉及到的原理和其所適用的工程條件各有不同，下面一一介紹。

2.1.1 變水頭滲透試驗

相對來講，常水頭試驗適用于測定砂石等透水性較大的粗粒土，變水頭試驗更適用于測定透水性較小的黏土，因此接下來我們主要探討變水頭滲透試驗。變水頭滲透試驗的原理是在達西定律的基礎上，測定在整個試驗過程中，水頭差隨時間而發生的變化。

（1）由于黏性土在滲透變形的過程中，其滲透系數并不是恒定不變的。因此我們需要進一步分析，應該如何及時有效地測定不斷變化著的飽和黏性土的滲透系數。基于這一理念，王秀艷[6]在曹文炳教授等的釋水與越流試驗儀的基礎上進行了改進，研制出了方便快捷的固結聯合滲透儀（圖5）。改進后的滲透儀有兩大特點：滲透時間短；可模擬抽水條件下黏性土的釋水變形過程。

（2）事實上，最初研制出來的變水頭滲透試驗裝置還有很多不足，專家、學者在此基礎上做了許多改進，如加反壓力裝置使不飽和黏土達到飽和，采用內外雙管封閉的滲透水量管來測定滲透流量。另外，我們應該盡量避免在試驗過程中所產生的誤差。杜延齡[13]等集合了國內外現有測定黏土滲透特性儀器的優點，研制了一種由滲透儀容器、上下游平水盤、測流與測壓管以及施加孔隙壓力的設備組成的黏土滲透試驗設備。經過驗證，儀器得到的成果穩定可靠，且結構簡單、操作方便、制作容易。

2.1.2 太沙基固結試驗

利用太沙基固結試驗來測試滲透系數的原理為：太沙基固結理論的成立建立在一條重要的假設之上―土中滲流服從達西定律，滲透系數保持不變。我們通過做固結試驗來間接求取滲透系數，正是用到了太沙基的這一基本假設。先通過固結試驗確定固結系數Cv，再通過固結系數Cv的定義來間接推算滲透系數Kv。

該試驗的難度在于，在固結過程中，固結系數發生了改變，固結系數是一個變量，因此并不能準確地得到滲透系數的數值。GDS先進固結試驗系統[18]很好地克服了這一缺點。GDS先進固結試驗系統不僅可以進行傳統固結試驗，還可以在保持固結壓力不變的條件下進行滲透試驗，在同一試樣上可以測得較為準確的滲透系數。

2.1.3 三軸滲透試驗

三軸滲透試驗是較適合于測量深層黏性土。該試驗是通過測量深層黏性土孔隙水的滲出量來求其滲透系數的。三軸滲透試驗的優點在于其對土樣所處的環境如壓力、濕度等能進行比較精確的模擬，以便讓土樣達到實際應力狀態下的滲透狀態，從而對土樣的滲透系數進行較為準確的測定。

2.1.4 溶質示蹤方法

該方法是將黏土試樣和收集槽聯接起來，通過示蹤儀器，測定收集槽中示蹤劑的濃度與時間的關系，來間接測定滲透系數。在水力梯度較低和流量較小的情況下適合用此方法。該方法突破了傳統測定滲透系數的方法，采用水化學的角度，通過測定示蹤劑濃度來測定滲透系數，給滲透系數的測定方法帶來了新的思路。

2.2 現場測試方法

相比較于室內測試方法，由于現場測試方法的試驗條件更接近實際土層的滲透情況，因此其測得的滲透系數比較可靠和準確。現場測試滲透系數的方法有許多，常用的有鉆孔注水試驗和鉆孔抽水試驗。另外，本文還介紹一種利用孔壓靜力觸探（CPTU）來確定黏性土滲透系數的方法。

2.2.1 鉆孔注水試驗

比起抽水試驗，鉆孔注水試驗更適用于對弱透水層中黏性土的測定，可以根據黏土實際的滲透情況及時調整注水水量，計算得到的結果精度較高。

（1）鉆孔常水頭注水試驗。

下面簡要介紹兩種常水頭注水試驗。

a.向鉆孔內注入穩定流量的清水，在流量和水位趨于穩定后，通過測定流量和水位值來計算土層的滲透系數。由于黏性土的滲透能力較弱，加上試驗土層存在飽的問題，試驗段應盡量在地下水位以下選取，式（4）就是當試驗段位于地下水位以下時的情形（《規程》推薦的公式[19]）：

式中：K為試驗巖土層的滲透系數（cm/s）；Q為穩定時的注入流量（L/min）；H為試驗水頭（cm），等于試驗水位與地下水位之差；A為試驗段形狀系數（cm），按照《水利水電工程注水試驗規程》（SL 345-2007）選取。

b.該試驗是野外的一種簡易的鉆孔注水試驗法，優點是方便快捷，但也有其局限性，只能粗略地測定黏性土水平向滲透系數。該試驗原理與壓水試驗原理類似，用固定的水頭向鉆孔內注水，水通過孔壁四周向土體內滲透，根據土體的吸水量來測算黏性土的滲透系數。王振華[20]等根據經驗關系式得到下列計算式。

在實際工程中由于不同的目的，A/F項應代入相應不同的值。由于鉆孔對滲透土層的擾動，試驗過程中難免會帶來一些誤差，但經過驗證，試驗結果相對來說能夠比較客觀地反映土層的滲透規律。

2.2.2 鉆孔抽水試驗

由于黏性土透水性能較弱，而且一般來講抽水含水層的邊界形狀以及邊界條件較為復雜，找到合適的公式來計算黏性土的滲透系數比較困難。周志芳[22]等采用鏡像法原理和勢疊加原理，提出了確定邊界附近有越流承壓不完整井含水層水文地質參數的計算公式和計算方法。該試驗方法主要用到的公式如下：

該試驗方法簡單、有效，具有可通過一次抽水試驗便可確定滲透系數的優點，適用于在復雜定解條件下來求解黏性土的滲透系數。

2.2.3 孔壓靜力觸探

孔壓靜力觸探測試的原理是用靜壓力將標準規格的圓錐形探頭勻速地壓入土體中，同時利用電測技術測定圓錐的錐頭阻力、觸探儀鉆桿的側壁摩擦力和錐頭后的孔隙水壓力，來確定土層劃分和土體的各種參數。孔壓靜力觸探測試方法相比較于鉆孔注水和鉆孔抽水測試方法，具有間接、靈敏、快速、高效的優點。

式中：K為土體的滲透系數（m/s）；α為錐頭角度（0°

經過驗證，改進后的公式計算得到的滲透系數更加接近于實驗室測試得到的結果，精確度較高。

2.3 其它測試方法

除常規的測試方法外，下面介紹另外兩種間接測定滲透系數的方法。

2.3.1 從固結曲線上確定滲透系數

在常規的實驗室條件下，在對黏土的滲透系數測定中，存在著一些誤差，這些誤差主要來源于：提供迫使水通過土樣動力的不穩定性以及水通過土樣通道的不可控性。這些誤差在常規的試驗中是不可避免的。因此，我們嘗試通過其它一些方法來求取滲透系數。

在固結過程中，可以分為兩個連續的階段：初固結和次固結階段。Eugeniusz Sawichi[10]和Joanna Strozyk[10]發現，在初固結的初始階段，主要是氣泡的溶解和孔隙的填滿，接著是溶解先前氣泡的水部分壓縮，在指定的荷載下，當溶解有氣泡的水變得不可壓縮時，土樣的沉降量僅取決于水的擠出量，此時，沉降速度等于孔隙水的擠壓速度，即滲透速度。V.V.Zhikhovich[11]也指出，在上述的過程中并未發生顯著的流變過程，在孔隙水被擠出的短時間內，固結曲線是呈線性變化的。由此通過公式（10）得到固結系數。

該試驗方法雖然經過嚴密的理論公式的推導，但其試驗結果仍然避免不了一些經驗的因素，如：滲透速率恒定的時間段需要人為判斷，這就使得試驗結果帶有一些主觀因素，因此試驗方法有待于進一步的推敲和驗證。

2.3.2 滲透模型

劉維正[4]總結前人經驗，建立了適用范圍更廣、線性化更明顯的lg（1+e）-lgkν滲透模型，能更好地反映滲透系數隨孔隙比的變化規律。但該模型的缺點在于：僅分析了在壓縮過程中豎直向滲透系數的變化，而在黏土的各向異性對滲透特性的影響上，并未做出全面的分析。

為了更好地反映黏土的力學特性，國內外學者建立了在微觀上能夠反映土體力學性質的的本構模型，以及考慮黏土各向異性的微觀彈塑性本構模型[23]。

在以后的研究工作中，進行模擬可以在以下兩方面做進一步的研究。

（1） 黏土體的構成。黏土體中孔隙類型、不同類型孔隙的多少、發生固結時不同類型孔隙之間的轉化程度。

（2） 在滲流過程中，發生隱滲或是顯滲時弱結合水向自由水的轉化程度。

3 討論與結論

（1）在求滲透系數的過程中，廣泛用到了達西定律和太沙基單向固結理論。達西定律的應用更適用于砂類土，在黏性土的適用方面尚存在一定的分歧，還有待進一步研究。太沙基理論的成立存在著一些理想的假設，在實際應用時，黏土周圍的環境并不能很好地滿足這些假設，從而造成一定的誤差。應多從這些角度入手，才能更好地減小誤差，使得試驗結果更為精確。

（2）根據不同的試驗目的和要求，國內外專家和學者研制出不同的試驗儀器和試驗方法，來更好地推導和測定滲透系數。在滲透系數-水力坡度曲線上，黏性土從發生滲流到進入穩定滲流的階段上應受到更多的關注。

（3）測試黏性土滲透系數的儀器有很多，方法、原理不一，應盡量從減少誤差的方面去改進試驗儀器，使得測定的結果更為精準。

（4）在室外測定黏性土的滲透系數時，應設法盡量減少對原狀土的擾動，保護原狀土的結構不被破壞。

（5）在對黏性土進行模型模擬時，盡量從孔隙的類型、孔隙的多少、結合水轉化的微觀角度進行分析和討論。

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篇9

0.前言

煤炭是我國的主要能源，在我國一次性能源中占76％以上，必定要進行大量的采煤。采煤過程中破壞了煤層所處的環境，使其原來的還原環境變成了氧化環境。煤炭中一般都含有約0.3％～5％的硫，主要以黃鐵礦形式存在，約占煤含硫量的2/3。

煤層開采后處于氧化環境，流鐵礦與礦井水和空氣接觸后，經過一系列的氧化、水解等反應，生成硫酸和氫氧化鐵，使水呈現酸性，即生產了酸性礦井水。PH值低于6的礦井水稱酸性礦井水。酸性礦井水在我國部分煤礦特別使南方煤礦分別較為廣泛。我國南方煤礦的礦井水pH值一般在2.5～5.8，有時達2.0.pH值低的原因與煤中含硫量高有密切關系。酸性礦井水的形成對地下水造成了嚴重的污染，同時還會腐蝕管道、水泵、鋼軌等井下設備和混凝土井壁，也嚴重污染地表水和土壤，使河水中魚蝦絕代，土壤板結，農作物枯萎，影響人體健康。

1.酸性礦井水的危害

礦井水的pH值低于6即具有酸性，對金屬設備有一定的腐蝕性；pH值低于4即具有較強的腐蝕性，對安全生產和礦區生態環境產生嚴重危害。具體有以下幾個方面：

1.1腐蝕井下鋼軌、鋼絲繩等煤礦運輸設備。如鋼軌、鋼絲繩受pH值

1.2探放pH值低的老空水，鐵質控水管道和閘門在水流沖刷下腐蝕很快，使放水失去控制而帶來災害。

1.3酸性礦井水中SO42-含量很高，與水泥中某些成分相互作用生成含水硫酸鹽結晶。這些鹽類在生成時體積膨脹。經測定，當SO42-生成CaSO4.2H2O時，體積增大一倍；形成MgSO4.7H2O時，體積增大430％；體積增大使混凝土構筑物結構疏松、強度降低而受到毀壞。

1.4酸性礦井水還是環境污染源。酸性礦井水排入河流，pH質小于4時，會使魚類死亡；酸性礦井水排入土壤，破壞土壤的團粒結構，使土壤板結，農作物枯黃，產量降低，影響工農關系；酸性礦井水人類無法飲用，長期接觸，可使人們手腳破裂，眼睛痛癢，通過食物鏈進入人體，影響人體健康。

2.酸性礦井水形成的原因

煤系地層大多形成于還原環境，含黃鐵礦（FeS2）的煤層形成于強還原環境。煤炭中一般都含有約0.3％～5％的硫，主要以黃鐵礦形式存在，約占煤含硫量的2/3.煤層開采后處于氧化環境，流鐵礦與礦井水和空氣接觸后，經過一系列的氧化、水解等反應，生成硫酸和氫氧化鐵，使水呈現酸性，即生產了酸性礦井水。酸性礦井水形成的主要原因即發生的主要化學反應如下：

2.1黃鐵礦氧化生成游離硫酸和硫酸亞鐵：

2FeS2＋7O2+2H2O=2H2SO4+2FeSO4

2.2硫酸亞鐵在游離氧的作用下轉化為硫酸鐵：

4FeSO4＋2H2SO4＋O2=2Fe2（SO4）3＋2H2O

2.3在礦井水中，硫酸亞鐵的氧化作用，有時也不一定需要硫酸：

12FeS2＋3O2+6H2O4=Fe2（SO4）3＋4Fe（OH）3

2.4礦井水中硫酸鐵，具有進一步溶解各種硫化礦物的作用：

Fe2（SO4）3＋MS＋H2O＋3/2O2=MSO4+2FeSO4＋H2SO4

2.5硫酸鐵在弱酸性水中發生水解而產生游離硫酸：

Fe2（SO4）3+6H2O2=Fe（OH）3＋3H2SO4

2.6在礦井深部硫化氫含量高時，在還原條件下，富含硫酸亞鐵的礦井水也可產生游離硫酸：

2FeSO4＋5H2S2=FeS2＋3S＋H2SO4＋4H2O

酸性礦井水的性質除與煤中含硫量有關外，還與礦井水涌水量、密閉狀態、空氣流通狀況、煤層傾角、開采深度及面積、水的流動途徑等地質條件和開采方法有關。礦井涌水量穩定，則水的酸性穩定；密閉差、空氣流通良好，則水的酸性較強，Fe3+離子含量較多；反之，則酸性較弱，Fe2+離子較多；開采越深，煤的含硫量越高；開采面積越大，水的流經途徑越長，則氧化、水解等反應進行得越充分，水的酸性越強，反之則弱。

3.酸性礦井水的預防與治理

3.1酸性礦井水的預防

根據酸性礦井水形成的條件和原因，可以從減源、減量、減時等三個方面進行預防或減輕其危害程度。

3.1.1減源

撿選利用造酸礦物，化害為利。煤礦床的主要造酸礦物時夾雜在煤層中的黃鐵礦結核和煤本身的含硫量。煤的開采率低、殘留煤柱或浮煤丟失多，黃鐵礦結核廢棄在井下采空區中，被積水長期浸泡，是產生酸性水的重要根源。減少工作面丟失的浮煤、積極撿選利用黃鐵礦結核，能減少產生酸性水的物質。攔截地表水，減少入滲量。例如回填矸石，控制頂板，防止地面水沿塌陷裂隙浸入老空區。在井下，特別是老井或廢棄封閉井巷處，對礦井水施放適量的抑菌劑，抑制或殺滅微生物的活性，或者減少礦井水中微生物的數量。通過降低微生物對硫化物的有效作用，達到控制酸性礦井水生成的目的。

3.1.2減少排水量

設立專門排水系統，集中排酸性水，并在地表攔蓄起來，使其蒸發、濃縮，而后加以處理，免除污染。

3.1.3減少排放酸性水的時間

減少礦井水在井下的停留時間，可在一定程度上降低微生物對煤中硫化物的氧化作用，從而有助于減少酸性礦井水的形成。對含黃鐵礦多、硫分高、地表水滲漏條件又好的淺部煤層，或已形成強酸性水的老窖積水區，在開拓布局上要權衡利弊，統籌安排，在礦井前期不予開采或探放，留待礦井水末期處理，避免長期排放酸性水。

3.2酸性礦井水的治理

在一定地質條件下，酸性水中的硫酸可與鈣質巖石或其它基性礦物發生中和反應而降低酸度。用燒堿作中和劑用量少，污泥生成也少，但水的總硬度往往很高，雖降低了水的酸度，但增加了硬度，而且成本高，現已基本不用。目前，處理方法有以石灰乳為中和劑的方法、石灰石為中和劑的方法以及石灰石――石灰法、微生物法和濕地處理法。石灰乳中和劑處理法適用于處理酸性較強、涌水量較小的礦井水；石灰石――石灰法適用于各種酸性礦井水，尤其是當酸性礦井水中的Fe2+離子較多時適用，還可以減少石灰用量；微生物法基本原理時應用氧化鐵細菌進行氧化除鐵，此菌能從水生環境中攝取鐵，然后以氫氧化鐵形式把鐵沉淀子在它們的粘液分泌物中，時酸性水的低鐵轉化為高鐵沉淀出來，然后再用石灰石中和游離硫酸，可降低投資，減少沉渣。濕地法又稱淺沼澤法，此法具有成本低、易操作、效率高等優點，具體方法在這里不再詳述。

4.結論

煤系地層大多形成與還原環境，煤層開采后處于氧化環境，流鐵礦與礦井水和空氣接觸后，經過一系列的氧化、水解等反應，使水呈酸性，形成酸性礦井水。對地下水以及其它環境和設施等造成一定的環境影響和破壞，同時會對人體健康造成一定的影響。通過對酸性礦井水的形成原因進行分析，并采取一定的預防和治理措施，可減少酸性礦井水對地下水的污染、其它環境和設施等造成的破壞以及對人體健康的影響。■

【參考文獻】

篇10

【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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