时间:2022-12-17 05:47:35
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇地质学论文,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
本文作者:高莲凤 张振国 韩秀丽 李富平 戚龙水 单位:河北联合大学矿业工程学院
煤矿地质学一个明显特点,就是应用性强,与生产实践直接相联系。可以在矿井开采过程中观察到很多生产过程结束之后再无法见到的地质现象,从而对理论研究起到重要的推动作用;又可以直接指导生产、服务生产实践。例如,它可以通过勘探工作进行探采对比,还具有指导和监督采煤、选煤等生产环节。课程包含对煤矿建设生产中遇到的瓦斯、煤尘、崩塌、滑坡等地质灾害的预测预报,防范措施和治理方案的提出;水文地质的专门观测及综合研究;深部煤层寻找与预测,组织开展煤层深部开采和找煤,扩大矿产资源远景及增加新储量,延长矿井服务年限或扩大生产规模;矿井储量动态管理等大量实际工作内容。
近年来,随着相关科学的理论创新和应用技术的不断提高,煤矿地质学研究内容也在不断发展、提高,课程体系不断完善。除理论研究需要进一步加强外,技术革新、前沿理论和高新技术的应用也成为今后重要的发展方向,如:遥感地质、数学地质、应用地球物理学等煤矿地质信息技术的引入和应用,矿产资源开发的可持续发展、矿产资源保护和综合利用、矿井地质技术经济以及深部煤层预测等。近年来,随着资源开发的快速发展,国家对煤矿安全工程专业技术人才的需求急剧增加,与大学生整体就业难的趋势形成了强烈的反差。但我校针对煤矿安全工程专业开设的《煤矿地质学》,是专业基础课程,具有理、工兼修的特性,既有大量的抽象理论(概念、定义)需要理解、记忆,又有不少的基本方法要通过实验、实训观察认识掌握。很容易造成学生难以理解和接受,从而影响教学效果。同时,该课程课时设置偏少,一定程度影响了学生对煤矿地质学的进一步学习,在有限的时间内学生要想全面、深入、系统的掌握并运用煤矿地质存在一定的难度。如何让煤矿地质学能够更好地和其专业密切结合起来,为学生的全面成才奠定良好的基础,是该课程建设的前提和关键。
本课程安排课堂教学40学时,实验课8学时。从整体内容来看,课时稍显仓促,课程体系还需要进一步完善。今后该课程授课的努力方向是:依据我校人才培养目标,结合学生、教材、实验条件等实际情况,优化教学内容和课程体系。实践环节需要进一步加强。本课程包含丰富的地质基础理论知识,又具有大量实际应用的技能要求,是理论与实践的有机统一,因而,处理好理论教学与实践教学的关系,促进学生基本理论与基本技能的协调发展。而实际情况是,实践环节薄弱,实验条件有待大幅度提高。教学方法还需完善,学生学习积极性有待进一步提高。合理的教学方法和先进的教学手段是保证教学质量的重要前提,在此前提下,学校应充分调动教师的积极性,鼓励教师根据个人特长、专业特点,开展教学方法、教学手段的探索,着力改变“满堂灌”的教学方式,对影响煤矿生产的主要地质因素,如煤层厚度变化、地质构造、岩浆侵入煤层、岩溶塌陷、矿井瓦斯、煤层顶底板、地温与矿山压力等,对煤矿安全生产有很大影响,这部分内容应理论联系实际,针对不同的矿井有不同的主要影响因素,选举典型事例重点讲述,探讨启发式、讨论式、研讨式、案例式、探索式等新型教学法,更大限度地调动学生学习的积极性、主动性和创造性,营造良好的课堂氛围,从而提高学生分析问题和解决问题的能力,实现教学质量的提高。
教学方法的优化是改善教学环节、提高教学质量的重要手段,针对煤矿地质学课程特点及我校的实际情况,煤矿地质学教学效果的提高,应该着力在多媒体教学、实践教学和双语教学等三个方面下大功夫。多媒体教学是高等院校普遍使用现代化教学手段之一,是提高教学效果的有效途径。就本课程特点而言,由于其信息量庞大、知识点丰富,使用多媒体教学,一方面可以利用丰富的网络资源,特别是借鉴兄弟院校的精品课程课件,促进课程体系的优化;另一方面,可以有更为充分的时间进行备课,将更多的新内容补充到课堂教学之中。更重要的一点,是借助现代化的教育手段,促使抽象的教学内容更为具体,增加学生的感性认识,例如对地质图的理解和解读、对矿物、岩石的认识和鉴别等。当然,还可以建设课程教学网站,使大多数学生有机会参与网站的建设,融自主性、趣味性于一体,从而激发学生的学习兴趣,提高自主学习的热情,有效地提高教学质量。实践教学环节是提高煤矿安全工程专业学生综合素质的重要途径,包括课程教学实验和实习两部分。从学生素质方面比较,我校煤矿安全工程专业学生组织纪律性强、理论基础扎实,而实践动手能力和野外工作能力需进一步提高,这就需要在实践环节方面下功夫。然而,这一环节也是我校整个教学体系相对薄弱的部分,是制约学生实践动手能力提高的“瓶颈”。就实验环节而言,该课程实验的知识面广、内容复杂,内容涉及矿物、岩石等实物标本的鉴定,地质图件编制等基本技能,还包括岩石薄片制作、镜下鉴定、矿物分选、样品制备等专业技能。
这类实验技术要求较低,学校现有实验设备通过资源挖潜,基本可以满足。如果适当投入资金,对现有设备更新提高,如引进实验室电化教学系统,可以将实验室现有的实物标本,通过“二次开发”和数字化改造,赋予新的使命,将枯燥、静止的标本变成生动的三维立体动态图像。学生可通过人机对话的方式,可以观察岩石标本的矿物组成、以及煤岩组分的显微特征,还可以实现与教师的互动。这样,可以有效提高学生的学习热情,从而提高实验教学质量。野外实习也是该专业学生综合素质提高的重要因素,受经费短缺的制约,实习时间难以达到教学计划的要求,该问题几乎是同类院校的普遍现象,我个人的建议有两个:一是下大决心一次性投入,建立实习基地,优先建立“现代化矿井仿真系统”,可以一劳永逸地缓解实习经费不足而产生的连锁反应,以弥补学生实践经验缺乏的不足;二是利用现代化教学手段,建设“虚拟野外实习系统”,该系统可以野外教学实习的内容为主体,利用计算机图形处理、多媒体等技术,仿真野外地质实习过程。教师可以根据教学计划的进度,随时安排学生在实验室学习相关野外地质实习的基本内容和方法。通过课程实验,分段观摩野外教学内容,进行模拟技能训练等一系列手段,学生实践技能将会得到有效提高。
随着教育国际化趋势的不断增强,国家、社会对人才培养都提出了更高的要求。我校地处环渤海经济区开放前沿,双语教学工作也就显得尤为重要。从我院情况看,开展双语教学工作起步较早,并取得一定的进展,但课程开设数量还远远不够,质量也有待进一步提高。就本课程开设双语教学而言,我个人认为时机尚不成熟,基于三个原因。首先,该课程属于涵盖面宽广的专业基础课,合适的外文教材较难选择;其次,由于尚未实现多媒体教学,任课教师将不得不在课堂上花费大量时间板书英语内容,这样势必影响教学进度;第三,双语教学对教师、学生及教学手段都提出了更高的要求。教师可以通过扎实的备课,解决授课环节的问题,而对学生的要求,如基础英语水平、专业英语水平等,是一个循序渐进的提高过程,很难通过一门课程的学习就能得到显著改善。不切合实际情况的双语教学,造成的可能后果是,教师尽心尽力,学生一头雾水。我个人的建议是对个别章节先实验性进行双语教学实践,根据学生的理解能力和课后反映,逐渐扩大双语教学的授课范围,最后实现本课程全部内容的双语教学。当然,这一目标的实现还需一个可靠的前提,即进一步加强公共外语教学的力度,从根本上提高学生的外语能力,最终提高双语教学的水平。通过上述措施,建立理论同实践教学有机结合的教学思路,运用传统教学手段与现代教学设备相结合的教学方法,促使学生有效掌握煤矿地质学知识,达到全面成才的教学目的。
课题名称开题报告(宋体,三号,加粗)
简要描述课题概况,主要描述课题要完成的目标。(宋体,小四,150字以内)
一、课题研究背景(宋体,四号,加粗)
(一)工程概况(宋体,小四号)
主要描述工程的具体名称,位置建设单位,规模,技术经济参数等。(宋体,小四,300字左右)
(二)课题研究的意义(宋体,小四号)
主要描述课题研究对工程有何用途,及对本人的知识和技能的获得有何意义。(宋体,小四,200字左右)
二、课题研究内容(宋体,四号,加粗)
(一)研究的主要内容(宋体,小四号)
主要描述课题研究哪些内容,或进行哪些项目的设计或计算。(宋体,小四,300字左右)
(二)课题的研究目标(宋体,小四号)
本项目的研究目标是:(描述具体目标)(宋体,小四,100字左右)
(三)预期成果形式(宋体,小四号)
施工组织设计文本、计算书、设计说明、或图纸等,结合课题自选。
三、研究步骤及使用的关键技术(宋体,四号,加粗)
(一)研究步骤
研究步骤如下:
200×年×月-200×年×月,具体任务1
200×年×月-200×年×月,具体任务2
200×年×月-200×年×月,具体任务3
(二)关键技术
描述完成课题使用的关键技术。(宋体,小四,100字左右)
四、课题研究价值(宋体,四号,加粗)
(一)创新点
描述课题的创新点。(宋体,小四,60字左右)
(二)应用价值
描述课题的应用价值。(宋体,小四,100字左右)
五、研究条件(宋体,四号,加粗)
描述课题的具体研究条件,如基础资料情况,已经掌握了课题研究需要的知识或技能,指导老师的情况等。(宋体,小四,200字左右)
六、参考文献(宋体,四号,加粗)
1、《××××》,作者名称,××出版社,***年第*版
2、《××××》,作者名称,××出版社,***年第*版
3、《××××》,作者名称,××出版社,***年第*版
4、《××××》,作者名称,××出版社,***年第*版
5、《××××》,作者名称,杂志名称,***年第*期
大学论文开题报告格式范例:
题目:煤矿防治水管理及预防措施
一、本课题的研究目的和意义
1、选题目的:
煤矿水害是威胁煤矿安全生产的五大灾害之一,其危害程度仅次于瓦斯,矿井水害问题历来是制约煤炭资源开发和影响煤炭企业安全的重要因素,一旦发生水害,不但会给生产单位造成巨大的经济损失,也给职工生命安全造成极大的威胁。随着泉上煤矿矿井开采范围的延伸、生产能力的提高及开采深度的增加,其开采地质条件及水文地质条件将变得更为复杂,涌水量进一步增大,水害问题也更为突出,故需要对其地质条件、水文地质条件、防治水措施等重新进行分析研究。同时,通过对理论知识与实际的结合运用提高自己分析问题和解决问题的能力,为以后的学习和工作奠定基础;
2、选题意义:
本论文着眼于矿井持续快速发展与安全生产的现状要求,运用水文地质学、、矿井地质学、构造地质学、岩石学等课程的理论和方法,从充水水源、充水通道,矿井涌水量及其变化、水化学特征等方面对煤层底板灰岩承压水突水危险性进行分析研究。其研究成果,不仅可查明煤层底板水患影响程度,并对矿井制定切实可行的防治水措施,确保安全生产、提升矿井经济与社会效益均具有一定的参考价值。
二、本课题的主要研究内容(提纲)
(1)研究矿井主要地层、地质构造及其构造演化规律,查明影响矿井生产的各种水害地质因素。
(2)只有建立和形成规范的防治水技术管理秩序,才能有效地开展一系列防治水工作。
三、文献综述(国内外研究情况及其发展)
矿井突水严重威胁着矿井生产及工人安全,为此国内外专家对影响矿井突水因素和突水机理作了深入研究。这些研究总的来说,可归纳为两类,
一:以水压为主要因素,主要考虑承压含水层地下水力对隔水层的作用,如斯烈萨列夫理论、突水系数等;
二:以矿压为主要因素,试图通过研究顶底板隔水层和采动作用下的变形、破坏等特征来认识突水规律。
近年来,对于矿井突水通道,专家、学者从损伤力学、断裂力学、矿山压力学、岩体力学及构造地质学等方面做了大量工作,研究结果表明危害最大和难以准确把握的是断裂构造突水通道;对于突水机理,从“下三带”理论、矿压、大中型断层、小断层等方面做了大量工作,得出突水以承压水通过断裂构造进入矿井为主;对于突水预测,专家建立了遗传神经网络模型、GIS模型、尖点突变模型等煤矿突水预测模型但由于不同地区、不同矿区构造、水文地质条件的复杂性和多变性,迄今为止还没有一种放之四海而皆准的研究方法能对矿井突水进行有效的预测和防治。
四、拟解决的关键问题
本课题主要在充分整理研究泉上煤矿区域资料的基础上,采用地质与水文地质调查、水质分析等当今水文地质研究中行之有效的技术手段,对泉上煤矿的水文地质条件及其影响分析进行综合分析和评价,并根据分析的成果和结论提出相应的防治水措施。
五、研究思路和方法
结合历史水文资料,对水文变化、防治水措施存在的不足进行全面总结、根据历史水文资料和实际情况进行对比,进一步优化泉上煤矿防治水措施方案通过专业技术刊物及相关网站查阅相关资料和书籍依据国家现行的有关规范,包括:《煤、泥炭地质规范》、《煤矿安全规程》、《煤矿井地质工作手册》、《矿区水文地质工程地质勘探规范》等,确立相应的标准
六、本课题的进度安排
1、第1~4周现场实习调查阶段(泉上煤矿实习)
2、第5周确定毕业论文题目及提纲
3、第6周进行相关资料查阅与检索
4、第7~8周完成毕业论文开题报告
5、第9~12周完成毕业论文初稿撰写
6、第13~14周交付指导教师审查,修改完善毕业论文
七、参考文献
1、柴登榜等。矿井地质工作手册[M].北京:煤炭工业出版社,1986.
2、郭颖、李智陵等。构造地质学简明教程。中国地质大学出版社,1995.8
3、孙超主编。构造地质学[M].北京:地质出版社,1993.
4、徐星宽。矿井突水机理、水害成因与防治[J],山东科技大学学报,2003.22
5、章至洁等。水文地质学基础[M]:中国矿业大学出版社1995.9
6、国家安全生产监督管理总局。煤矿防治水规定[S].2009.
英文名称:Jiangsu Geology
主管单位:
主办单位:江苏省地质调查研究院;江苏省地质学会;中国地质学会
出版周期:
出版地址:
语
种:
开
本:
国际刊号:1674-3636
国内刊号:32-1796/P
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发行范围:
创刊时间:1977
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期刊简介
本刊是江苏省优秀期刊、一级期刊、首届江苏期刊方阵入选期刊、江苏省双效期刊、华东地区优秀期刊,是《中国期刊网》、《中国学术期刊(光盘版)》全文收录期刊和《中国学术期刊综合评价数据库》来源期刊、万方数据――数字化期刊群上网期刊,并长期被《中国地质文摘》等收编。本刊贯彻执行“百花齐放,百家争鸣”及科学技术面向经济建设的方针。主要刊登江苏地区地学以及边缘相关学科方面的研究论文和江苏地学界在省外、国外的学术成果。同时也报导省外、国外学者对江苏地矿业的研究成果及新理论、新方法。本刊以全国广大地学及相关学科的工作者为主要读者对象。
主要栏目:
基础地质
应用地质
资源开发与保护
获奖情况
华东地区优秀期刊
一、工程硕士教学现状及存在的问题
1.招生领域不断增加,招生人数大幅增长,年龄结构趋于年轻化工程硕士教育自开办以来,招生领域及人数的不断增长,导致出现一定的师资不足现象。随着近年来地质“行业热”及高校扩招,地勘行业以中国地质大学(北京)地球科学与资源学院为例,近两年工程硕士招生人数增长了20%,合作单位也增加了50%。学员年龄结构较以往更加年轻化。如某单位工程硕士班,2004级平均年龄40岁左右,2008级平均34岁。年轻学员多实践经验不够丰富,突出了增强实践教学的重要性。
2.学员基础参差不齐,专业过于细化工程硕士学员生源不一,基础参差不齐。有些是参加工作刚满3年的毕业生,具备较好的理论知识,但工作时间不长,缺乏相应的实践经验;有些是单位的骨干,甚至是主管领导,有着较丰富的实践经验,但可能理论知识比较生疏,因工作需要加入工程硕士行列。随着中国本科教育的专业细化,细分出许多不同的专业方向,学生基础专业知识面可能不够宽泛,教学课程内容的设计上很难统一。以内蒙工程硕士班为例,2008~2010年我院共招收学员50余名,其本科专业包括地质学、矿产普查与勘探、地球物理、地球化学、水文地质、环境工程和岩土工程等近10个专业,如何使每位工程硕士学员在专业水平上都能得到提高,是我们面临的一个难题。
3.学习时间难以保障,学员按期完成论文比例下降工程硕士培养多采取学员生源地统一时间集中授课的方式。由于学员多为生产科研单位在职人员,受工作性质等的影响,上课出勤率不理想,影响了课程教学计划,教学质量不能得到很好的保证。工程硕士的学制为3~5年,按期完成论文的学生比例有所下降,造成这一问题的原因有很多,其中一个很重要的原因就是监管工作的不足。
4.专业课教学缺乏针对性地质学是一门实践性非常强的学科,在教学理念上应始终坚持、重视地质基础知识的传授及实践动手能力的培养。目前对工程硕士进行培养有时所聘请的教师为其他学位硕士教师,尽管学员受到丰富的理论知识培养,但是缺乏实践环节的锻炼。
二、提高地质工程硕士培养质量的建议和措施
工程硕士培养的一个重要初衷,就是对在职工作人员进校不离岗的情况下进行知识的更新和提升。但是,随着工程硕士教育的发展和认知度的不断扩大,许多社会人员把其当做快速拿到硕士学位证书的一个捷径。这就要求我们在择优录取的时候,不能仅看考试成绩,更要考察其专业背景,严把录取关,做到择优、择需录取。工程硕士具有其自身的特点,一般都有3~5年的工作经验,如何在短时间内提高效率、抓住重点收到理想的教学效果,要求我们只有具备特色的培养模式才能提高工程硕士培养的质量,从而吸引广大学员。
1.加强教师队伍建设,优化课程设置,开设特色专业课程高水平专业的师资队伍是保障工程硕士培养质量的重要因素之一。要充分考虑教师的实践能力和教学经验,尤其是专业课和专业选修课方面,聘请具有较强地质工程实践能力和丰富教学经验、能够将所从事的科研项目与理论相结合的教师,组建理论与实践经验丰富的教师队伍。如中国地质大学(北京)聘请的授课教师以高级职称为主体,教授、副教授占85%以上,指导教师高级职称达100%。建立激励制度加强校、企业导师的配合,提高导师指导工程硕士的积极性[1]。主要的学位课都配备2名教师,授课期间,如果学生有意见或不满意,可以及时调换。在对工程硕士的培养中,应注重巩固基础、拓宽知识、提高实际应用能力。针对学员特点优化教学课程,加强针对性、增强实践性。课程安排之前,对学员的专业知识情况进行问卷摸底调查,如毕业时间、毕业院校及专业等。根据学员专业基础的不同及生产单位的实际需求进行相应的课程设计,紧密结合学员工作实际需求,开设不同的课程,做到有的放矢,开设的课程要对实际生产和科研工作具有指导意义。课程内容上要突出学科知识的交叉与融合,突出专业课紧跟地质学科前沿,保持课程内容的系统性和先进性[2]。根据近年专业细化的特点,增加选修课的比例,鼓励学员选择相近专业的课程,拓宽学员的知识面,力求培养复合型人才。工程硕士年龄结构呈现年轻化的趋势,学员的实践能力较以往有所下降,应加强实践教学,推出一系列应用型强的实践课程。如我校地球科学与资源学院针对地质工程硕士增开了应用构造地质学、应用地球物理、应用地球化学和综合地层学等专业课程,收到良好的效果。
2.构建灵活的教学模式以往工程硕士授课主要采取寒暑假集中授课的方式。随着学员人数的增加和合作单位的增多,集中授课方式已无法满足工程硕士培养的需要,同时这种“填鸭式”的授课方式也存在很多弊端,应提倡互动式,鼓励讨论式、讲座式的教学方式。根据工程硕士所在单位的具体情况,充分考虑学生“在校不离岗”的特点,采取校内和校外共同上课的教学模式。针对学员的时间情况进行授课安排,除寒暑期集中外,增设一定的周末班,分散授课。一方面可以解决师资力量不足的问题,另一方面也利于学生充分消化、吸收知识。目前,集中、分散相结合的授课方式已收到了较好的效果。专业基础课和专业课全部使用多媒体教学,增加教学内容的信息量,同时加强网络多媒体教学,方便学员更好的学习。地质工程领域工程硕士有鲜明的行业特征,具有实践性非常强的特点。工程硕士教学更应注重理论与实践紧密结合,切实加强实践环节,不仅开展校内实践教学,针对专业特点组织野外地质实习,而且对学员进行实地的项目指导。通过增加实践课程所占的比重,突出实践教学。以实际项目进行教学与讨论,教师将项目及最新科研成果作为实例讲解,学员拿出单位的科研生产项目进行课堂讨论。学员长期工作在一线,知识老化,对科学领域的宏观认识和学科前沿的把握相对欠缺,应加强先进的理论、技术和方法的传授。如聘请院士及企业的高水平专家,设置相关专题讲座,开展专家系列讲座,提高学员对所学知识的系统性,专业性和前沿性的认识。如我校翟裕生院士曾为云南、内蒙古、辽宁等工程硕士班多次授课,受到当地厅、局领导及广大工程硕士生的高度评价。采取多样化考试方式,如闭卷考试、开卷考试、读书报告、工程设计和科技论文等形式,把教学过程中各个环节与工程硕士自身特点紧密结合。
3.校企联合,提高课堂教学质量保证学员出勤率是提高工程硕士课堂教学质量的前提和关键。出勤率不高,除了影响自身的学习效果外,也会极大地影响其他同学和老师的热情,严重破坏了教学质量。学员上课出勤率不高和论文答辩率下降是困扰工程硕士培养的2个核心问题。学员出勤率不高又是影响论文答辩率的一个重要因素,因此提高工程硕士出勤率是工程硕士培养过程中首要重点解决的问题。造成出勤率不高的原因,一是单位未能给学员提供充足的学习时间,这是客观原因;另外就是学员本身不够重视,没有足够的学习热情,这是主观原因。客观原因可以通过学校与单位协商解决,主观原因则需要校企联合,加强教学监管。首先,在开学典礼的时候强调课堂纪律。其次,授课老师和单位管理人员严格执行考勤制度,对无故旷课和缺课达到一定比例的学员作出处罚。以陕西地矿局为例,每个座位贴有桌签,所有学员按桌签就座,每次授课前,局人事处领导都会亲自前去点名。严格的管理取得了良好的效果,该班所有学员都按期完成了规定课程的学习,按时完成论文答辩的学员比例也比其他工程硕士班高出很多。
4.三位一体,加强学位论文监管学位论文是衡量工程硕士培养质量的一个重要标准,直接体现了工程硕士研究生综合运用科学理论、方法和技术手段解决工程实际问题的能力,因此对学位论文质量应给予高度重视。加强学位论文的监管需要学校、指导教师和工作单位三方协作,共同努力,真正做到三位一体的监管,缺一不可。首先,工作单位要制订严格的奖惩措施,对未能按期完成工程硕士论文的学员要有相应的处罚条例。其次,要建立论文指导制度。导师定期在校内或学员单位组织学生进行学术交流,未能参加的学生应通过电话或网络的方式向导师提交汇报内容,每次交流均要记录备案,以便学校检查。最后,学校要狠抓论文过程中的几个关键环节,包括开题报告、中期考核、中期报告和论文答辩。要求开题报告、中期考核、中期报告以及论文答辩均需在学校进行,规范程序,开题报告和论文答辩的时间间隔要保证在1~1.5年以上。尤其是在学位论文答辩环节中,坚持条件成熟一个,答辩一个,严肃认真,不走过场,把好工程硕士研究生培养的最后关口。同时将工程硕士专业学位论文的质量与全日制硕士研究生的论文要求看齐,并实行工程硕士论文抽查匿名外审制度,开展优秀工程硕士学位论文的评选工作,促进工程硕士学位论文质量的进一步提高[3]。
英文名称:Resources Environment & Engineering
主管单位:湖北省地质矿产勘查开发局
主办单位:湖北省地质矿产厅;湖北地质矿产勘查开发局
出版周期:双月刊
出版地址:湖北省武汉市
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种:中文
开
本:大16开
国际刊号:1671-1211
国内刊号:42-1736/X
邮发代号:38-332
发行范围:国内外统一发行
创刊时间:1978
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1.1水文地质学科涵义与研究对象
地下水即是赋存于地面以下岩石空隙中的水。地下水的功能主要包括:资源、生态环境因子、灾害因子、地质营力与信息载体。地下水及赋存地下水的介质还具有一些另外的功能。水文地质学在国民经济发展中的作用是与地下水及其赋存介质的功能相联系的。
1.2水文地质学的定义
地下水这一名词有广义与狭义之分。广义的地下水是指赋存于地面以下岩土空隙中的水;包气带及饱水带中所有含于岩石空隙中的水均属之。狭义的地下水仅指赋存于饱水带岩土空隙中的水。
水文地质学(hydrogeology)是研究地下水的数量和质量随空间和时间变化的规律,以及合理利用地下水或防治其危害的学科。它研究在与岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相互作用下地下水水量和水质的时空变化规律以及如何运用这些规律兴利除害。
1.3水文地质学研究的范畴及任务
水文地质学是研究地下水的科学,主要研究地下水的分布、运动和形成规律,地下水的物理性质和化学成分,地下水资源评价、开发及其合理利用,地下水对工程建设和矿山开采的不利影响及其防治等。在不同环境中,地下水的埋藏、分布、运动和组成成分均不相同。查明上述各方面状况,可为科学地利用或防治地下水提供根据。水文地质学对地下水的研究,着重自然历史和地质环境的影响,同主要用水文循环和水量平衡原理研究地下水的地下水水文学关系密切,只是研究的侧重点稍有不同。
1.4水文地质学及分支
随着科学的发展和生产建设的需要,水文地质学又分为区域水文地质学、地下水动力学、水文地球化学、供水水文地质学、矿床水文地质学、土壤改良水文地质学等分支学科。近年来,水文地质学与地热、地震、环境地质等方面的研究相互渗透,又形成了若干新领域,如环境水文地质学、地下水资源管理、同位素水文地质学等。随着生产力和科学技术的高速发展,人类对生态环境的影响到了举足轻重的地步,与环境生态有关的水文地质问题迅速增长。
水文地质学是从寻找和利用地下水源开始发展的,围绕实际应用,逐渐开展了理论研究,目前已形成了一系列分支。
1.4.1地下水动力学
地下水动力学是研究地下水的运动规律,探讨地下水量、水质和温度传输的计算方法,进行水文地质定量模拟。这是水文地质学的重要基础。
1.4.2水文地球化学
水文地球化学是水文地质学的另一个重要基础。研究各种元素在地下水中的迁移和富集规律,利用这些规律探讨地下水的形成和起源、地下水污染形成的机制和污染物在地下水中的迁移和变化、地下水与矿产形成和分布的关系,寻找金属矿床、放射性矿床、石油和天然气,研究矿水的形成和分布等。
1.4.3供水水文地质学
供水水文地质学是为了确定供水水源而寻找地下水,通过勘察,查明含水层的分布规律、埋藏条件,进行水质与水量评价。合理开发利用并保护地下水资源,按含水系统进行科学管理。
1.4.4矿床水文地质学
矿床水文地质学是研究采矿时地下水涌入矿坑的条件,预测矿坑涌水量以及其它与采矿有关的水文地质问题。
1.4.5农业水文地质学
农业水文地质学的内容主要包括两方面,一是为农田提供灌溉水源进行水文地质研究;二是为沼泽地和盐碱地的土壤改良,防治次生土壤盐碱化等问题进行水文地质论证。
1.4.6水文地热学
地热是一种新的能源,如何利用由地下热水或热蒸汽携至地表的地热能,用来取暖、温室栽培或地热发电等,以及地下热水的形成、分布规律,以及勘察与开发方法等,是水文地热学的研究内容。
1.4.7区域水文地质学
区域水文地质学是研究地下水区域性分布和形成规律,以指导进一步水文地质勘察研究,为各种目的的经济区划提供水文地质依据。
1.4.8古水文地质学
古水文地质学是研究地质历史时期地下水的形成、埋藏分布、循环和化学成分的变化等。据此,可以分析古代地下水的起源与形成机制,阐明与地下水有关的各种矿产的形成、保存与破坏条件。
地下水的形成和分布与地质环境有密切联系。水文地质学以地质学为基础,同时又与岩石学、构造地质学、地史学、地貌学、第四纪地质学、地球化学等学科关系密切。工程地质学是与水文地质学是同时相应发展起来的,因此两者有不少内容相互交叉。
地下水积极参与水文循环,一个地区水循环的强度与频率,往往决定着地下水的补给状况。因此,水文地质学与水文学、气象学、气候学有密切关系,水文学的许多方法也可应用于水文地质学。地下水运动的研究,是以水力学、流体力学理论为基础的,并应用各种数学方法和计算技术。
2 水文地质学演化历史与发展现状
2.1水文地质学发展简史
人们早在远古时代就已打井取水。中国已知最古老的水井是距今约5700年的浙江余姚河姆渡古文化遗址水井。古波斯时期在德黑兰附近修建了坎儿井,最长达26公里,最深达150米。约公元前250年,在中国四川,为采地下卤水开凿了深达百米以上的自流井。中国汉代凿龙首渠,是一种井、渠结合的取水建筑物。在利用井泉的过程中,人们也探索了地下水的来源。法国帕利西、中国徐光启和法国马略特,先后指出了井泉水来源于大气降水或河水入渗。马略特还提出了含水层与隔水层的概念。
1855年,法国水力工程师达西,进行了水通过砂的渗透试验,得出线性渗透定律,即著名的达西定律,奠定了水文地质学的基础。1863年,法国裘布依以达西定律为基础,提出计算潜水流的假设和地下水流向井的稳定流公式。1885年。英国的张伯伦确定了自流井出现的地质条件。奥地利福希海默在1885年制出了流网图并开始应用映射法。
19世纪末20世纪初,对地下水起源又提出了一些新的学说。奥地利修斯于1902年提出了初生说。美国莱恩、戈登和俄国安德鲁索夫在1908年分别提出在自然界中存在与沉积岩同时生成的沉积水。1912年,德国凯尔哈克提出地下水和泉的分类,总结了地下水的埋藏特征和排泄条件。美国迈因策尔于1928年提出了承压含水层的压缩性和弹性。他们为水文地质学的形成作出了重要贡献。
泰斯于1935年利用地下水非稳定流与热传导的相似性,得出了地下水流向水井的非稳定流公式即泰斯公式,把地下水定量计算推进到了一个新阶段。20世纪中叶,苏联奥弗琴尼科夫和美国的怀特在水文地球化学方面作出了许多贡献。到第二次世界大战结束时,在地下水的赋存、运动、补给、排泄、起源以至化学成分变化、水量评价等方面,均有了较为系统的理论和研究方法。水文地质学已经发展成为一门成熟的学科。
20世纪中叶以来,合理开发、科学管理与保护地下水资源的迫切性和有关的环境问题,越来越引起人们的重视。同时,人们对某些地下水运动过程有了新的认识。1946年起,雅可布和汉图什等论述了孔隙承压含水层的越流现象。英国博尔顿和美国的纽曼分别导出了潜水完整井非稳定流方程。
由于预测地下水运动过程的需要,促进了水文地质模拟技术的发展,20世纪30年代开展了实验室物理模拟,40年代末发展起来的电网络模拟,到50—60年代在解决水文地质问题中得到应用。
由于电子计算机技术的发展,70~80年代,地下水数学模拟成为处理复杂水文地质问题的主要手段。同时,同位素方法在确定地下水平均贮留时间,追踪地下水流动等研究中得到应用。遥感技术及数学地质方法也被引进,用以解决水文地质问题。对于地下水中污染物的运移和开采地下水引起的环境变化,引起广泛的重视。20世纪60年代以来,加拿大的托特提出了地下水流动系统理论,为水文地质学的发展开拓了新的发展前景。
2.2国外水文地质学发展现状
水文地质学是一门年轻的学科,它是基于地下水在地质单元内运移时所发生的物理和化学变化而发展起来的,水文地质学是研究地下水的数量和质量随空间和时间变化的规律,以及合理利用地下水或防治其危害的学科。水文地质学诞生于19世纪中期,在20世纪初,依据法国水文地质学理论原则(A.Hazen,C.Slichter,F.King,O.Mainzer等),美国水文地质科学家发展了实用水文地质学的应用。与此同时,德国和奥地利的水文地质学家(F.Forchheimer,A.Thiem,O.Smreker,J.Kozeny等)详细解释了水文地质,尤其是关于地下水流域和水力工程方面调查的方法。俄国人对水文地质学发展有着重大的贡献(W.Dokutchaev,A.F.Lebedev等)。水文地质学成为地质科学中一门比较完整、系统的独立学科,是在20世纪30—40年代。水文地质学已被公认为是地球科学的一个分支,是跨越于地质科学和水文学之问的一门独立科学。水文地质学在二战以后有了深入的发展,特别是在地下水动力学、水文地质编图、水文地质采矿、模型和同位素方法、水文地球化学和地下水监控这些领域。人类活动对包括地下水在内的自然环境的改造异常强烈,产生了一系列生态环境问题,当代水文地质学进入了生态环境水文地质学的新阶段。
在过去的几十年中,国际水文地质学发生了翻天覆地的变化,从专业期刊的发展中就可以看出。1963年,《地下水》(Ground Water)和《水文学杂志》(Journal of Hydrology)创刊;1965年,开始出版《水资源研究》。此后,陆续创刊的欧美主流学术期刊有:1976年,《水资源进展》(Advances in Water Resources)和《污染水文学杂志》(Joumalof Contaminant Hydrology);1986年,《水文过程》(Hydrologic Processes);1993年,《水文地质学杂志》;1995年,《水文工程学杂志》(Joumalof Hydrologic Engineering)。期刊的数目大幅增加的同时,每种期刊上论文的数量和内容也显著增加。
国际水文地质大会是公认的比较权威的世界级水文地质会议,至今已经召开了39届(2011年在泰国举行)。其中2006年10月9日在我国北京举行的第34届国际水文地质大会是继1988年在广西桂林举办的第21届国际水文地质大会之后,再次在中国举办。此次大会又恰逢国际水文地质学家协会成立50周年庆典,是国际水文地质发展史上的重要里程碑。此次会议以“地下水的现状与未来”为主题,围绕全球地下水问题与需求、中国地下水的现状与未来等开展交流与研讨,展示全球、亚洲和中国水文地质成果及新一轮国土资源大调查的水文地质工作进展。
在国际上,美国水文地质调查研究经历了100多年的发展,在该领域长期居于国际领先地位,影响和引导了国际水文地质学的发展方向。从20世纪80年代开始,美国地质调查局启动了多个项目,开始对有害物质水文过程和地质隔离技术进行深入研究。其水文地质资料有90%向普通大众公布,实现了水文地质调查成果全国共享;在法国,各种公共管理部门、盆地基金机构和地质调查部门,通过各种媒介向公众宣传有关水资源的重要情况,回答提出的特殊技术问题。目的是让大家了解各种生产活动给自然资源带来的严重影响,提高对地下水和当前共同利益的认识,解释那些按公众意愿制定的政策和收费规定。在总体研究结果基础上对地下水变化情况进行监测和计算,以有利于管理机构的决策。日本的东京湾将地下温度场应用于研究地下水循环,而这是我国学者地下水循环研究中一直忽视的一个主要因素。在欧洲,生态水文学的研究已经形成一个网络,各国之间的联系及对比研究较多。冰岛是世界上地热资源开发利用率较高的国家之一,地热发电站装机容量总计200 MWe,排名世界第8位,87%的家庭使用地热取暖。由于经济发展所处的阶段不同,国外目前研究矿山水文地质工作的比较少。
总之,目前水文地质在各个不同的领域都有发展,例如地下水文学、土壤力学、经济地质、石油采钻工程、构造地质学、地球化学、地球物理学、海洋地质学和生态学。这个领域由于以上所有领域研究人员的杰出贡献而丰富起来。目前,水文地质处于转折时期,由发现并最大程度的开发利用新资源转变为合理地管理它们,这对于人类和其它生物来说是至关重要的。
2.3国内水文地质学发展现状
我国人民早在4000年前的龙山文化时期就已经凿井开发利用地下水了,但直到建国前,从事水文地质工作的人员极少,几乎没有设备,只零星地进行一些地下水调查工作。直到建国后,水文地质事业才得到了较大发展。
我国水文地质事业的发展经历了坎坷曲折的道路。20世纪50年代,是我国水文地质事业创建、发展的重要年代,而后的“”,曾使正处在兴旺发达的水文地质工程地质事业受到挫折。60年代前期,经过重新调整,水文地质工程地质战线再次出现大好形势。可1966年开始的10年动乱再次使水文地质工作受到了损害,到70年代前期,水文地质工程地质工作逐步有了好转,并组建了基建工程兵水文地质部队,加强了水文地质普查工作。直到1978年12月党的以后,水文地质工程地质事业才走向了健康发展的道路,进入了振兴开拓的新时期。
解放前,在水文地质方面,地质人员最先介入的是城市供水水文地质勘查。上海、北京、天津等大城市由于需要开凿深井取用地下水。地质学家谢家荣,曾在《地理杂志》第二卷第一期上发表过《钟山地质与南京井水供给的关系》一文,这是我国早期的重要水文地质文献之一。同时。西安、兰州等城市也相继完成了部分水文地质调查报告。济南、福建等地完成了泉水水文地质调查等工作。
解放后,中华人民共和国的成立,为水文地质工程地质事业开辟了广阔的前景。1956年3月,地质部召开了第一届全国水文地质工程地质协作会议。50年代的中后期,地质部已在各地区建立了23个水文地质工程地质队,职工已达11000人,包括地质、钻探、化验等各个兵种,并开始应用物探手段。在此期间基本完成了我国主要平原地区1:20万水文地质普查近100×104km2;编制了一些全国性水文地质图件;进行了30多个城市和工业基地的供水水文地质勘探;建立了40多个地下长期观测站;在近1000个矿区开展了水文地质工作,并在北京、山东、河北、福建等省市进行了矿泉水勘察。20世纪60年代前期,由于自然灾害和“”所造成的后果,使我国国民经济陷入严重困难境地,整个地质工作的发展,也同样受到严重影响。地质部门专业队伍经过调整,重新组建了个直属大队,分别承担北京市城市建设、上海地面沉降、长江三峡、湖北丹江口、黄河治理、西南铁路及岩溶研究等方面的任务。但1966年编制出版了黄淮海平原和松辽平原的水文地质图系,是我国第一批正式出版的跨省图系,在编图技术和编图方法等方面,都有所创新。20世纪70年代,我国水文地质在地热、农业水文地质等方面都取得了较大进展。70年代后期,在一些重要城市开展了环境水文地质工作。各省广泛开展区域地下水资源的评价,比较普遍地应用了电子计算机,并推广数值法建立数学模型。工程地质向定量评价方向发展,逐步采用先进的测试技术,在岩、土体特性,区域稳定性的岩体力学研究等方面,初步形成了自己的理论体系和技术系统。物探、遥感及同位素技术在水文地质工程地质工作中得到了初步应用,取得了较好的效果。同期举办了若干次全国性的水文地质工作会议,且国际交流日益增多。
1978年,党的胜利召开,从此我国的水文地质事业发展迈入了一个崭新的时期。至1996年,我国以1/20万为主的区域水文地质普查工作全面完成。据不完全统计,从1978年以来,中国地质学会、中国建筑学会、中国水利学会、中国地理学会等部门,先后组织召开了“地下水资源概念和评价方法”、“全国地下水资源评价学术会议”、“西北干旱地区地下水资源学术讨论会”、“全国水文专业会议”等会议。重点讨论了地下水资源的概念、分类、评价方法、开发利用及其它水文地质问题,并出版了相应的学术会议论文集。基岩山区裂隙水与岩溶水的开发利用,也日益受到重视。在全国性的岩溶水和裂隙水学术会议上,着重讨论了岩溶地区岩溶发育规律,岩溶水和裂隙水的运移机制及其评价方法。在环境地质方面,召开了全国性的环境水文地质经验交流会、水文地球化学学术讨论会、地质灾害研究与防治学术讨论会等。探讨了我国不同地区地下水污染现状、评价方法,地质灾害的成因、特征及防治措施,出版了相应的学术会议论文集。此外,还召开了地下水人工补给、地面沉降学术研讨会。所有这些不仅反映了我国水文地质研究的新方向,同时也可看出水文地质研究已进入一个新的发展阶段。
2.4福建省水文地质学发展现状
福建省的水文地质基础调查资料虽然较全面,但局限于当时的技术方法和条件,调查深度及广度有限,而且随着国民经济与社会发展及人类经济工程活动的不断加强,水文地质条件已发生了较大的变化,新的情况未能及时查清。
环境地质调查资料相当欠缺。环境地质调查评价工作,滞后于国民经济建设和社会发展的需要。如在生态环境保护、城市规划、土地综合利用、土壤改良、地质环境的合理开发利用、地质灾害防治等方面,有的已开展工作、但还很不全面,有的则刚刚起步。
水文地质环境地质调查的技术与思路,基本上仍依托传统思路和技术为主,在跨学科聚集、综合和开发研究,在应用高新技术于调查上,同先进省区相比,存在一些差距。如以往水文地质工作重点放在地下水资源较丰富的地区,以找到多少地下水资源储量为荣,而忽视了贫水地区水文地质调查工作的重要性。
水文地质环境地质调查成果的信息化、网络化、社会化程度低,不能满足政府和社会性公益成果的实用性、时效性需求,改变成果表达形式,改革服务方式并提供社会化服务已是一个重要问题。
3 福建省水文地质学为国民经济发展服务的内容及主要成果
3.1背景材料
3.1.1上世纪60年代及以前完成的全省性水文地质方面的工作主要成果
(1)提交1/20万区域性地质—水文地质综合测量中间报告及普查报告和农田供水水文地质勘察中间报告;
(2)各地市城镇供水、水文地质地质勘查报告(上世纪60年代及以前具体项目的工作):1960年1月,福建省地质局水文地质工程地质队童永福、程登科《福建省永安宁洋旧城幅综合水文地质测量普查报告书》等10余份城市水文地质测量普查报告。
3.1.2上世纪70年代
(1)1970年~1979年提交《福建省沿海地区1/20万水文地质工程地质调查报告》等;
(2)提交完成了1/20万福州、福安、三沙、浮鹰岛、福清幅、泉州幅、南日岛、厦门、漳州、东山等区域水文地质普查报告;
(3)各地市城镇供水、水文地质地质勘查报告(上世纪70年代具体项目的工作):1974年1月,福建省地质局水文工程地质队《漳州幅、东山幅1/20万区域地质报告:地貌、第四系地质、水文地质部分》等10余份城市1/20万区域地质报告(包括水文地质调查部分)。
3.1.3上世纪80年代
(1)1980年一1989年,完成1/50万福建省水文地质图、福建省1/50万农业水文地质区划图说明书岛屿水文地质调查项目;
(2)分别完成了福建省多幅1/20万和1/5万区域水文地质工程地质调查报告;
(3)各地市城镇供水、水文地质地质勘查报告:1980年10月,福建省水文工程地质队童永福《福建省水文地质图1/50万》;1980年8月,江西省地质局水文地质大队万益民、邓健如、赵维良等《广昌幅G-50-9 1/20万区域水文地质普查报告》;福建省水文地质工程地质队完成《连城盆地水文地质勘探报告》;福建省第一水文队完成《漳州盆地水文地质勘探报告》;1985年9月,福建省第二水文工程地质队福州综合地质组李文曲、黄宏沣、赵钦铭等完成《福建省福州市福州盆地水文地质勘探报告》等20余份1/20万区域水文地质普查报告,尚有单点供水简报672份。
3.1.4上世纪90年代
(1)1990年一1999年,提交了闽东、闽南沿海缺水地区供水水文地质调查报告;
(2)提交1/2.5万同安县新店埔园—刘五店规划区水文地质工程地质调查报告;
(3)各地市城镇供水、水文地质地质勘查报告:1990年8月,福建省厦门水文地质工程地质公司林恢亮、陈强、郑英才等《福建省同安县新店埔园—刘五店规划区水文地质工程地质调查报告1/2.5万》等近30份水文地质调查报告,尚有单点供水简报495份。
3.1.5 2000年以来地市城镇供水、水文地质地质勘查
三明地区:2000年3月,闽西地质矿产开发公司林昌威、林昭丽、吴开化等《福建省大田县区域水文地质调查报告》;
龙岩地区:2000年8月,福建省水文地质工程地质勘察研究院李文祥、郑艺贞、白振炎《福建省长汀县区域水文地质调查报告》等各地区均有展开;
厦门地质工程勘察院进行厦门地下热水调查。
3.2已进行和正在进行为社会服务方面的专门水文地质工作
福建省主要对地热、矿泉水等资源进行了专项保护和为社会服务工作,并专门发文。如:闽地发[1999]85号《关于委托地(市)、县地矿主管部门对部分地热、矿泉水采矿权进行审批、发证的通知》等。
3.2.1福建省矿泉水水源保护
至2004年统计,福建省经省或原地矿部全国储委评审鉴定和储量审批的饮用天然矿泉水水源地勘探报告235处,批准允许开采资源量(B级或C级)28990m3/d。矿泉水类型主要为偏硅酸型233处,其中偏硅酸锶复合型45处,碳酸偏硅酸型4处,到目前为止尚未发现锂、硒、溴、碘、锌等类型矿泉水。矿泉水点勘探报告211项,其中,单矿泉水点专项的勘探报告209项。
至2008年,我省现同时具有采矿许可证和注册登记证的矿泉水水源有40处,包括福州市6处、莆田市1处、泉州市7处、厦门市7处、漳州市7处、龙岩市3处、三明市4处、南平市2处、宁德市3处;仅有注册登记证的矿泉水水源7处;仅有采矿许可证的矿泉水水源6处。尚有10余处有开采未申报或正在申报等工作。
3.2.2福建省地热水资源保护
地热是一种宝贵的能源矿产,开发利用地热资源首先是从开发温泉起始的,根据志书记载,福建温泉利用已有1000多年历史,进入20世纪70年代以后,福建省开始进入有计划的勘查开发。在此之前仅对温泉点进行零星记载和研究。1971年,福建省水文地质工程地质队开展了南靖汤坑的地热勘探工作。1982年,童永福等编制1:50万福建省地热区划图时,统计各类温泉点190余处(其中包括部分20℃的)。至2000年为止,福建省已查明的地下热水分布共196处。
由于趋利原因,近些年地热工作调查和水源地的勘查有了长足的开展,但进行系统研究的极少。
已在多个领域运用地热资源,如城镇地下热水集中供热、水产养殖与研究、农业利用与研究、温泉医疗保健、地震观测等。
3.3福建省矿区水文地质调查工作
矿区水文地质工作始于上世纪50年代,主要是为矿山开采设计提供水文工程地质依据。如:1960年4月,福建省地质局第一地质大队郭树春完成《福建邵武枫林硫铁矿区水文地质初步普查报告》;1959年3月。1962年3月,福建省地质局第五地质大队五〇七分队提交了《福建省龙岩马坑铁矿地质勘探中间报告》;1971年1月~1976年3月,福建省地质一团三中队提交了《福建省龙岩马坑铁矿详细勘探报告》;1979年12月,冶金工业部冶金地质会战指挥部第五地质勘探桂世芳完成《福建省德化县阳山铁矿西矿段矿床水文地质勘探报告》等,矿山多数已经或正在进行水文地质调查工作。
3.4福建省地下水水源地工作
全省已探明C级地下水可开采资源量1万m3/d以上的水源地有:龙岩盆地岩溶水水源地、连城城郊盆地岩溶水水源地、永安市大湖—虾蛤水源地、长汀盆地岩溶水水源地、东山岛松散岩类孔隙水水源地、平潭岛松散岩类孔隙水水源地。
4 水文地质学发展趋势及预测
对于地下水的区域研究,可以扩展到整个流域或完整水文地质单元来研究。进一步研究典型生态环境区域的地下水动力学特征,如荒漠、岩溶和黄土高原区域地下水运动规律,特别是浅层地下水变化的地表生态效应及深层地下水赋存规律,可为地下水合理利用提供新的途径。并且在已积累大量实际资料基础上,做好对资料的二次开发,编制相应成果,以供生产部门应用。在我国,由于地域面积较大,生态水文学研究也必需实行区际间的配合与协作,同时也必须与国际研究相同步,谋求更大范围内的合作。我国应加强地下水的监测,掌握地下水的动态,在已有监测站网监测的基础上,逐步完善地下水监测技术、方法和新的监测网站的建设,提高全国地下水动态变化监测水平和预测能力。
地下水资源评价方面,在地表水、地下水综合考虑的原则下,按照地下水系统进行评价。
地下水动力学与计算技术方面,要加强基本理论的研究,研究建立在各种复杂条件下的水文地质模型及其相对应的数学模型,研究建立水文地质数据库及相应的储存系统,运用计算机技术进行地下水评价、预测、预报等。
对裂隙介质、岩溶介质中地下水系统数值模拟的关键技术尚未解决,地下水水质模拟的可靠性问题有待深入分析,地下水系统不同模拟方法的结合应用具有更大的价值。
对环境水文地质问题的研究、人工补给的理论和方法的研究、遥感技术、同位素技术的应用、裂隙水和岩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、水质污染等各种复杂的水文地质问题都是水文地质工作者当前或将来所面临的重要研究课题。
我国矿山研究得较多,油田的水文地质问题仅是泛泛而谈,未深入讨论,还涉及一些关于隧道、高速公路等的工程地质问题;且国内对工程中的水文地质问题和水岩相互作用造成的地质灾害问题研究较少。今后要加强矿山环境问题的研究工作,水文地质专业学者要与采矿人员合作。进行多学科多方法研究;水资源与矿产资源要综合开发利用,例如把水资源作为伴生的矿产资源,建立煤水双资源矿井。在涵养、保护地下水资源方面,需要加强与生态建设相协调的应用基础研究,挖掘潜力,节约用水、探索深层承压地下水如何科学利用,有关地下水形成、运动等基础性问题的科学研究也应成为重要的战略措施。
人类活动对地下水资源的影响亦需要进一步深入探索。土壤水研究理论及检测技术尚需发展,尤其在溶质运移方面的研究欠缺很多。地热的研究基本上都属于区域现状的评价,目前基本无实际创新性成果,如地热弃水回灌技术、沉积盆地地热资源勘探技术、地热资源综合利用技术、热储工程等的研究。其它特殊类型水,如矿泉水、凝结水、微咸水、咸水、卤水等亦需进一步研究。
纵观水文地质学的发展,初期实质上是找水水文地质学,到本世纪70年代,资源成为水文地质学的主要课题,现在与环境生态有关的水文地质问题迅速增多。从某种意义上讲,环境水文地质已成为水文地质学研究的核心课题。
5 福建省水文地质学科发展中存在的问题及研究对策
5.1福建省水文地质学科发展中存在的一些问题
历史的原因,福建省在上世纪90年代后,水文地质学科的发展基本开始处于停滞状态,一方面,供水多依赖于地表水,仅局部地区是地下水为主(如福建龙岩地区),另一方面,国家投入减少,使得水文地质学科的发展研究也没有大的进展。2010年后,国家已经开始重视水文地质学科的发展。
工程引发的地下水问题。如:(1)矿山开采过程因为地下水造成矿山涌水、突水;(2)隧道掘进过程造成问题。龙厦铁路象山隧道;(3)地下水超采引起的地面沉降等。
岩溶塌陷:三明、龙岩等覆盖型岩溶区。
采空塌陷:主要发生于矿山地下开采范围大、持续历史长的区域。
地面沉降:东部沿海港湾河口平原区(福州温泉开采区)。
突发性、季节性特大雨造成地质灾害,地表水和地下水互相沟通、连成一体,水源地成为一项迫切要去解决的问题。
这些问题的出现都会造成人民生命、财产的重大损失,国家也开始进行水文地质学科与相关学科结合的发展。
5.2水文地质学的发展趋势
由主要研究天然状态下的地下水,转向更重视研究人类活动影响下的地下水;由局限于饱水带的含水层,扩展到包气带及“隔水层”;由只研究地壳表层地下水,扩展到地球深层的水。
预计今后的水文地质研究,在下列方面将有突破:裂隙水与岩溶水运动机制和计算方法;地下水中污染物和温度运移机制和计算方法;粘性土的渗透机制;包气带水盐运移机制;水文地球化学和同位素水文地质学,地下水数学模型;地球深层水文地质。
5.3福建省水文地质学科发展趋势
近年来,水文地质学科迎来了发展契机。2011年6月1日,中华人民共和国国家环境保护标准《环境影响评价技术导则地下水环境》(HJ610-2011)在全国范围内实施。导则的实施对地下水工作者是一个新的开端,特别是对于一级项目的地下水评价工作有了更高的要求,也使得社会发展环境中开始重视地下水的工作,地下水成为社会发展中环境的一个不可或缺的重要因素。福建省在这个大环境下也从2011年开始进行了多流域、地区项目的地下水评价工作。
随着人民生活水平的提高,社会开始关注和参与地热开发租研究工作。一方面,民间投资者的热情,使得原有地热资源开发利用不断提升;另一方面,当前我国正在努力实现节能减排的工作目标,发展低碳经济。福建省在地热利用、开发已有逾百年的历史,开发利用地热特别是浅层地热资源不仅对于缓解我省能源紧张的形势,对实现节能减排的工作目标将起到积极的推进作用,依靠科技进步,提高地热资源勘查开发利用水平;加强地热资源特别是浅层地热资源的规划工作,同时也能提供福建独特的旅游资源和民生资源。
5.4福建省水文地质学科发展的对策建设
地下水是水资源的组成部分,是生态与环境的重要要素,是我国经济社会发展的重要水源之一。在我省大部特别是沿海平原和海岛地区,地下水在生活饮水、农田灌溉、工业生产、城市发展和维系良好生态与环境方面发挥了重要作用。近年来,一些地区由于过量开采地下水,导致地下水水位持续下降,地下含水层被疏干,引发了地面沉降、海水入侵、土地沙化;一些地区由于废污水过量排放和面源污染的不断加剧,造成地下水水质恶化,地下水资源开发利用中存在的诸多问题已严重危及水资源的可持续利用,对经济社会可持续发展和生态安全构成威胁,加强对地下水资源的管理和保护刻不容缓。
水资源属国家所有,加强水资源的合理分配、管理和保护事关国家经济安全与公共安全。根据地下水的资源与环境属性,经济社会发展以及生态与环境保护对地下水的要求,统筹考虑水资源的合理配置和公共资源的使用和保护准则,合理划分地下水功能区,协调地下水不同使用功能之间的关系,是政府加强公共管理和社会服务的重要体现,是履行《水法》赋予水行政主管部门依法管理地下水资源职责的客观要求。
地下水赋存于地质介质中,具有运动缓慢、补给周期长、循环更新慢、自我修复能力差、地下水系统遭到破坏后难以治理和修复等特点,必须采取严格的措施加以有效保护。以水文地质单元为基础、结合区域地下水主导功能划分地下水功能区,制订开发利用和保护目标及标准,为地下水合理开发、保护、治理与管理提供科学依据,以保障供水安全、生态与环境安全和地下水资源的可持续利用。
针对福建省的上述特点和福建省现状:最好按区域性(1:50万、1:20万、1:5万)、城镇供水(如龙岩市、永安市……)、农业供水(如连城)、工矿供水(洪宽工业区、永安造纸厂……)、专题性研究(如福建省地下水污染调查……)、地下水治理(如航站楼工程降水、铁矿采空区降水)、地方病、地下热水等。将有地下水可作为供水水源地区,以及沿海半岛、岛屿缺水地区,进行多手段、全方位地下水找水的工作;同时应对地下水水源地进行划分,利于不同层级的保护;将地下水作为福建省水源地的应急水源和储备资源。
1999年,福建省地表水资源总量1215.39×108m3,多年平均值为1201×108m3。全省水资源总量1216.11×108m3,约占全国水资源总量的4.2%;人均水资源3665m3,高于全国平均水平,但其空间分配不均。缺水地区主要为沿海岛屿、半岛岬角区及红土台地区。沿海四地市人口和工业产值占全省总量的70%,而水资源只占全省水资源的36%。特别是近年开发港湾岛屿为开发区、投资区,水资源供需矛盾突出。缺水者主要为农灌用水和重点投资开发区用水。这就需要福建省应对沿海半岛、岛屿缺水地区进行多手段、全方位地下水找水的工作。
福建省地貌最大特点是平原分散,分水岭分割面积小,地下水的汇水面积普遍较小。地貌形态受构造控制,分水岭及主干河谷常以北东、北西及北北东方向为主,海岸线总体方向和主要干河呈交叉状分布。这就要求按流域进行系统性水文地质、环境污染等综合调查与研究。同时城市周边1/5万区域水文地质调查较欠缺,应尽快完善该部分的工作。
加强地热资源勘查评价,同时勘查新的地热水源区、评价不同地区地热资源开发利用的适宜性、科学统一管理全省地下热水资源、研究开发新的地热资源形式等,提供一个成熟的技术流程、坚实的科学基础和可靠的工作示范。
5.5今后工作建议
(1)开展县市范围内的主要地下水供水地域调查,以应对极端气象条件下的工程取水目标。
(2)开展地下水分散供水的水文地质条件研究,解决广大分散居住生活工作人员的地下水水源地。
地球科学是一门涵盖范围十分广泛的学科。从崇山峻岭到大海深渊,从茫茫戈壁到皑皑雪原,地球科学都能发挥巨大的作用。作为六大传统理工学科之一,地球科学一直分为定性(地质学)与定量(地球物理学)两个方向,而我就读的就是定量的地球物理学方向。
专业课程的安排和设置
地质学专业设置的大体思路与其他专业并无太大差异,大一大二年级为基础课,大三大四为专业主干课。理工类课程中的数学基础――高等数学、线性代数、概率论与数理统计自然是不可少的;专业课除了地球化学方向以外,其余领域都有涉及,如古生物与地层、岩石与矿物、构造、矿床、地球化学等方向。
通过专业基础课的学习,我们能够建立起系统的地球科学思维。在基础课学习之后,我们可以对常见岩石矿物进行鉴定,了解不同岩石矿物性质,对不同地层的形成环境进行复原。了解地球表面沧海桑田的变化历程与变化机制。这些专业基础课不单单是为后面的专业主干课提供知识储备,同时可以为我们今后走上工作岗位提供技术支持。
专业主干课主要是地球物理探测方法与能源、固体矿产勘查理论课程。地球物理探测方法包括重力、地磁、地震、地电射、放性和测井等方法,是不是看上去很高端?在学习了专业基础课和地球物理勘探方法之后,我们知道了形成矿产的环境,就能通过各种办法寻找丰富的资源。
专业实习是我们地球科学课程的特色。“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行”。书本上的知识掌握透彻是不够的,只有大自然这本天然的教科书才能让我们领略到地球科学的博大精深。
实习是地质学子的必经之路
北戴河地质实习、周口店地质实习、生产实习、毕业论文实习,一系列的专业实习课大大开拓了我们的视野,因而掌握地球科学在野外实际过程的应用是很必要的。地球科学是一门实践性的学科,而且由于专业性质,常常有与大自然“亲密接触”的机会。很多同学因为害怕出野外而对地球科学敬而远之。对于这一点我不否认,因为尽管跋山涉水肯定比端坐在电脑前享受着冷气辛苦很多,但现在很多“驴友”背着包野外远足不也是回到自然吗?
在就业方面,我们专业应用领域较宽。近些年来,我国越来越重视地质灾害的防治与善后。所以,防震减灾单位也需要大量地球科学人才。大型工程建设,如水库、铁路、地铁等的建设,也需要地球科学从业人员进行选址考察等。
中国地质大学(北京)是我国地球科学领域实力很强的院校之一,地球科学与资源学院更是实力雄厚。每学期除专业奖学金外,每年还有国家奖学金、国家励志奖学金以及其他企业、院士等设立的奖学金。在课余时间,还可以参与学校组织的科技立项、创新实验设计、学科竞赛等活动。这些对同学们的学习有很大的帮助。如果同学们想继续深造,既可以努力争取保研名额,也可以尝试考取外校研究生资格。
在每年的招聘宣讲会以及第三方就业情况调研上。地质专业工作率、薪资待遇不断提升。作为地质学(地质地球物理复合)专业的一名学生,我热爱我的专业,并且愿意投身于地球科学事业,为人生目标而奋斗。
关键词:课程体系 教学改革 水文与水资源工程 创新能力
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2015)06(c)-0133-03
Curriculum System Construction of Hydrology and Water Resources Engineering
Zhang Yongbo Zhang Zhixiang Yang Junyao Zhao Zhihuai Zhao Xuehua
(College of Water Resources Science and Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan Shanxi,030024,China)
Abstract:In order to meet the social requirements of engineering innovative talents,it is necessary to construct the hydrology and water resources engineering professional curriculum system of Taiyuan University of Technology,and it has great significance in cultivating students innovation capability.Based on the analysis of existing problems in hydrology and water resources engineering curriculum system in the College of Water Resources Science and Engineering of Taiyuan University of Technology,hydrology and water resources engineering professional curriculum system construction under the conditions of new situation is proposed,including new curriculum,setting up a reasonable curriculum order,curriculum content reform,selection of reasonable teaching materials,increasing the experimental teaching and scientific research transformation teaching,to lay the foundation for the further improvement of quality of undergraduate teaching and the cultivation of innovative talents of hydrology and water resources engineering.
Key Words:Curriculum system;Teaching reform;Hydrology and water resources engineering;Innovation capability
水文与水资源工程是太原理工大学水利科学与工程学院的主要专业之一,其前身是原“水文地质与工程地质”专业,1975年第一届招生,1997年国家专业调整时取消,2004年水文与水资源工程专业获山西省教育厅批准,2005年恢复招生。作为目前山西省高校中惟一一个水资源类本科专业,坚持立足山西、面向全国的发展方向,针对山西山丘区多、干旱缺水、污染严重、矿山开采诱发地质灾害及水循环系统严重破坏等自然地理和经济发展特点,制订培养计划,开设的课程涉及地表水和地下水两个方面,并且有机地将地表水和地下水结合起来培养专门人才。近年来,我校水文与水资源工程专业取得了较大成绩,毕业生的就业形势良好,但面对新形势条件下我国经济社会发展对创新人才的要求,还存在一定的差距和不足,特别是教学环节中的课程体系存在一些问题,已直接影响到课堂教学效果和学生创新能力的提高。为了适应水文与水资源工程专业目录调整的需要以及满足工程领域发展迅速、知识更新快、工程创新人才需求紧迫的要求,有必要对我校水文与水资源工程专业课程体系进行构建,对提高教学效果及培养学生创新能力等具有重要的理论和现实意义。尽管已有学者针对水文与水资源工程专业进行了诸如课程体系、实践等教学改革[1-8],但是从总体上看,目前全国关于水文与水资源工程专业教学改革的理论研究成果仍然较少,而山西省在这方面的研究还属于空白。从水利工程高等教育发展角度来说,必须进一步加强我校水文与水资源工程专业课程体系构建,才能为我省水利工程高等教育提供参考和理论支持。
1 课程体系存在的问题
我校水文与水资源工程专业本科生的培养,主要是通过课堂理论教学以及实验、实习等环节来完成的,培养具有水文与水资 源、水与地质环境等方面的专业及专业基础理论,能从事水文与水资源、水与地质环境保护和防治方面的勘察、设计、规划、管理、技术开发、科学研究等的高级工程技术和管理人才。通过近年来对我校水文与水资源工程专业毕业生、本科生及授课教师的调查和访问,水文与水资源工程专业课程体系存在如下问题。
1.1 课程设置不合理
我校水文与水资源工程专业的课程有综合基础课、公共选修课、学科基础课和专业课,在学科基础课和专业课中开设有必修课和选修课,一般先开综合基础课、公共选修课,后开学科基础课和专业课。从总体上讲,这种课程设置仍存在一些不合理现象:(1)同期开课或课程顺序颠倒,造成一些学科基础课与专业课次序不清,不能很好地体现课程之间的相互递进关系;(2)有的课程无法体现本专业的特点,使学生感到学的有些杂乱。如《土力学》和《地基基础与基础工程》,前者属于学科基础课,后者属于专业课,两课程之间本应该有很好的递进关系,却都安排在第五学期。再如《水利工程经济学》和《水利工程概论》,前者属于学科基础课,而后者属于专业课,却把课程顺序颠倒了,将前者安排在第六学期,后者安排在第五学期。另外,对于所开设的《环境影响评价理论与方法》,属于环境工程的专业课,对于水文与水资源工程专业的学生来说,由于没有前期《环境学》等基础课做铺垫,学生总体上感到该课程偏离本专业,对课程内容不能很好地理解。
1.2 课程之间的衔接性差
课程之间的衔接性好坏直接影响着学生对专业知识的掌握和巩固。我校水文与水资源工程专业课程之间的衔接性总体上比较符合教学规定,但也有个别课程之间的衔接性差,以至于学生们感到课程安排有点零乱。如同样为专业课的《水资源工程勘察》《水资源开发利用》《矿床水文地质学》,分别由三位主讲教师进行授课,但由于课程之间的衔接性考虑不够,将《矿床水文地质学》被安排在第六学期开课,而《水资源开发利用》《水资源工程勘察》被安排在第七学期开课,这就造成学生在学习《矿床水文地质学》之前还没有掌握《水资源工程勘察》的专业知识,在学习《水资源开发利用》之前还没有掌握《水资源工程勘察》的专业知识。由于前期《水资源工程勘察》专业知识的缺乏,学生普遍反映在学习过程中对《矿床水文地质学》《水资源开发利用》的部分内容不好理解。这种课程之间的衔接性差的状况,已阻碍了学生对地下水专业知识的巩固,导致课堂学习效果相对较差。
1.3 课程内容交叉重复
课程内容安排是否合理对课堂教学效果的影响也很大。我校水文与水资源工程专业课程内容存在的问题是部分课程内容交叉重复,加上授课教师之间没有做好沟通,对课程内容交叉重复的部分没有进行适当的协调和删减,造成部分课程内容已由某一位老师前期在课堂上进行了讲解,另一位老师后期又在课堂上进行重复讲解。如《水文分析与水利计算》《水资源工程勘察》这两门课,课程内容交叉重复的是地表水勘察这一部分,包括水文测验、水文调查和水文实验等。再如《水文与工程物探》《水资源工程勘察》这两门课,课程内容交叉重复的是水文地质物探这一部分。课程内容交叉重复不仅浪费学生的宝贵时间,而且降低了学生对课程学习的主动性和积极性。
1.4 教学内容重理论轻实践
理论与实践密不可分,二者紧密结合才能促进教学效果的巩固和提高。多年来,由于我校水文与水资源工程专业实验教学条件的限制,部分学科基础课和专业课无法开展正常的实验,不能满足实践教学活动的要求,致使一些课程的教学内容重理论轻实践,无法取得良好的教学效果。如《水文地质学基础》,学生对基本概念与原理容易理解,但深入掌握并灵活运用就困难,这是因为学生无法在实验室进行达西渗流实验、潜水模拟演示实验、承压水模拟演示实验、地下水流动系统模拟演示等实验,对地下水缺乏感性认识。再如《地下水动力学》,由于学生没有在实验室进行过裘布依潜水稳定流井流实验、坝基渗流水电比拟实验、非饱和带水运动实验等实验,影响学生对课程知识的巩固及实践技能水平的提高。还有《水文分析与水利计算》,学生虽然学了许多水文方面的理论知识,但却没有机会进行水文测验和水文实验。教学内容重理论轻实践造成学生的科学实验基本能力无法得到有效训练,降低了学生毕业后在社会上的竞争力或进一步深造的实验实践能力。
2 课程体系的构建
根据我校水文与水资源工程专业课程体系存在的问题,我们认为,必须严格从人才培养目标出发,按照专业发展需求,以促进校企合作、产学研共同培养学生工程创新能力及就业等为前提,科学优化和重组课程体系,筛选符合当前教育现状及经济社会发展所需的课程,为学生专业水平的提高及创新能力的培养打下坚实的基础。因此,结合水文与水资源工程专业即包含地表水又兼顾地下水的特点,提出新形势条件下我校水文与水资源工程专业课程体系构建。
2.1 新增课程
在确保我校水文与水资源工程专业本科培养计划中所设课程总门数不变的情况下,根据本学科发展的需要,考虑到《水文分析与水利计算》《水资源工程勘察》两门课程在地表水勘察内容上的交叉重复,可删除《水资源工程勘察》,新增《水文地质勘察》,既避免课程内容的重复,又使学生能较好地掌握水资源工程勘察的方法及最新的技术。考虑到目前地下水环境影响评价在我国建设项目环境影响评价占有越来越重要的地位及环境保护部《环境影响评价导则――地下水环境》(HJ610-2011年)的出版,结合我校水文与水资源工程专业特点、地下水环评人才短缺以及环评单位对地下水环评人员的迫切需求,可删除《环境影响评价理论与方法》,新增《地下水环境监测与评价》,并把《环境影响评价理论与方法》作为教学参考书,使学生掌握地下水环境影响评价的理论方法,为其就业创造良好条件。考虑到《水文地质勘察》与《水文与工程物探》内容的重复以及同位素技术在地下水研究中的广阔应用前景,可删除《水文与工程物探》,新增《环境同位素水文地质》,使学生多掌握一项水文地质新技术,增强其未来应用同位素技术从事水文地质勘察的能力。
2.2 设置合理课程次序
为了体现课程内容之间的相互递进关系,必须对不合理的课程次序进行相应调整,理顺课程开设的前后顺序,使学生在学习过程中达到循序渐进,真正所学课程专业知识的积累。为此,把《土力学》安排在第五学期,《地基基础与基础工程》安排在第六学期,确保学生在充分掌握《土力学》的基础理论知识后,对《地基基础与基础工程》相关专业知识的学习有更深入的理解和巩固。把《水利工程经济学》安排在第五学期,《水利工程概论》安排在第六学期,确保学生在充分了解水利工程经济的基础上,对各项水利工程专业知识的学习有更深层次的掌握。把《水文地质勘察》安排在第六学期,《水资源开发利用》《矿床水文地质学》安排在第七学期,确保学生在前期掌握了《水文地质勘察》的技术方法和手段后,能更好地运用所学知识理解和掌握《水资源开发利用》的理论与方法以及《矿床水文地质学》的调查评价方法。
2.3 课程内容改革
在科学技术日益发展的今天,水文与水资源工程专业知识更新较快,但课程教材更新却相对较慢,其中的一些知识已经无法满足经济社会发展的需求。因此,在课程专业知识的教学过程中,教师必须与时俱进,对课程内容进行合理改革,删除一些课程中内容陈旧、理论与实际脱节的内容,对课程内容要突出其科学性和先进性,深入浅出,能够反映新理论、新技术、新方法及前沿性的新视点,把原来分散的课程内容联成一个有机的整体。如在《水文地质学基础》课程内容改革中,可增加区域尺度非均质性、断裂带渗透性、海洋―陆地界面处的地下水等内容,与学生分析和探讨这些因素对地下水资源的分布、循环、水质和可持续性利用的影响。在《水环境化学》课程内容改革中,可增加水文、化学、生物过程的耦合及水文和地球化学过程的计算机模拟等内容,使学生了解目前水文地球化学研究的热点和方向。在《水污染控制与修复理论》课程内容改革中,可增加有机污染物的野外最有效的降解路径及强放射性废料的地质处置等内容,增强学生在水污染控制与修复中的自我创新能力。
2.4 选用合理教材
合理的教材对促进学生专业知识的学习起着非常重要的作用。为此,严格要求本专业教师对所授课程选用合理教材,必须是国家规划教材和专业规范核心课程教材,且教材名称与所开设课程的名称一致或接近,对于未纳入国家教材计划的非正规教材或正规出版的书籍,严禁用做教材给学生使用,可作为课程参考书使用。通过选用合理教材,不仅避免课程知识交叉重复,而且能反映新理论、新技术、新方法,可使学生比较系统的接受学科基础知识及专业知识的学习。同时结合山西省矿山开采对水循环系统造成严重破坏的实际,加强我校水文与水资源工程专业教材建设,通过申请水文与水资源工程专业委员会下达的教材指标,组织主要骨干教师编写出理论联系实际、基础知识与技术知识兼容的《矿床水文地质学》《水文水利计算》等专业教材,为学生课堂的学习提供更符合实际的教材,达到进一步提高学生创新能力的目的。
2.5 增加实验教学
实验课在教学环节中非常重要,实践性很强。通过实验教学,可进一步巩固学生所学的学科基础知识和专业知识,培养学生的创新意识、创新思维和创新能力。为此,我校水文与水资源工程专业在中央财政支持地方高校发展专项资金及山西省财政专项资金的支持下,对整体水平落后的实验室进行了改造,共建设有6个实验室,包括气候气象实验室、饱和与非饱和带水实验室、水文工程勘察实验室、水文实验室、水环境污染与修复实验室、矿山水文地质实验室,并制定详细的实验计划,使实验室能开设出符合教学大纲规定的实验,如人工模拟降雨实验、土壤入渗性能测量实验、浅层水流流速测量实验、达西渗流实验、潜水模拟实验、承压水模拟实验、裘布依潜水稳定流井流实验、坝基渗流水电比拟实验、地表水溶质迁移转化实验、水质分析实验等。同时为了确保实验的顺利开展,加强实验教学队伍建设,提高实验教师的业务素质,为提高实验教学质量打下坚实的基础。
2.6 科研转化教学
太原理工大学作为教学研究型大学,对教学和科研非常重视。从辩证的角度来看,教学和科研是相辅相成的,缺一不可。我校水文与水资源工程专业授课教师都从事有关科研项目的研究,如国家自然科学基金、山西省自然科学基金、校基金、行业基金及其他横向科研项目等,在国内外核心期刊上或国际会议论文集上发表了诸如水文地质、工程地质、环境地质、径流趋势预测、水资源、水环境、水污染、土壤、水土保持等不同方向的专业学术论文,并有多篇论文被EI、SCI收录及他人参考引用。针对水文与水资源教师在科研上的优势,提倡各位授课教师以科研促进教学,鼓励教师积极将科研成果转化到教学中。通过科研转化教学,不仅使学生了解各位教师的主要研究方向,从教师的科研成果中学到最新的理论知识,而且能激发学生的科研兴趣,促进学生学习效果的提高及创新能力的培养。
3 结语
课程体系对学生专业知识的学习和创新能力的培养至关重要,必须给予高度重视。太原理工大学水利科学与工程学院水文与水资源工程专业课程体系存在的问题主要是课程设置不合理、课程之间的衔接性差、课程内容交叉重复、教学内容重理论轻实践。水文与水资源工程专业课程体系构建主要包括新增课程、设置合理课程次序、课程内容改革、选用合理教材、增加实验教学及科研转化教学。通过课程体系构建,为进一步提高本科教学质量及水文与水资源工程专业创新人才的培养奠定基础。
参考文献
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1、主干学科:力学、土木工程、水利工程。
2、主要课程:工程力学、流体力学、岩土力学、地基与基础、工程地质学、工程水文学、工程制图、计算机应用、建筑材料、混凝土结构、钢结构、工程结构、给水排水工程、施工技术与管理。
3、主要实践性教学环节:包括工程制图、认识实习、测量实习、工程地质实习、专业实习或生产实习、结构课程设计、毕业设计或毕业论文等,一般安排40周左右。
4、主要专业实验:材料力学实验、建筑材料实验、结构试验、土质试验等。
土木工程专业一般分为三类,即有三个研究方向:岩土、工业与民用建筑、道路与桥梁。其实原来这三个方向都是独立的专业,后来国家进行专业整合,都把它们划归大土木这一行列了,所以现在总称土木工程。
(来源:文章屋网 )
英文名称:Vertebrata Palasiatica
主管单位:中国科学院
主办单位:中国科学院古脊椎动物与古人类研究所
出版周期:季刊
出版地址:北京市
语
种:中文
开
本:16开
国际刊号:1000-3118
国内刊号:11-1905/Q
邮发代号:2-569
发行范围:国内外统一发行
创刊时间:1957
期刊收录:
CBST 科学技术文献速报(日)(2009)
Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
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中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
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论文关键词:构造地质学,专业基础课,学习方法
一、掌握课程的基本结构,认识教学要求
《构造地质学》的课程内容按照教学性质分为3种类型:(1)认知型:即对基本理论和基本概念的认识和了解。包括沉积岩层的原生构造、岩层的产状、地层接触关系、地质构造分析的力学基础、褶皱、断层、节理等;(2)技能型:即对基本地质能力的训练和培养,包括读地质图、绘制剖面图、利用赤平投影处理各种地质数据、绘制等值线图等。(3)推理和分析型:即利用基本理论和技能对某一具体地区的构造演化与发展做出合理判断,如利用节理资料恢复区域古构造应力场、根据构造样式推断变形环境、根据地质图件和有关资料反演区域构造发展史等。可以看出这3种类型的课程内容,认知是对专业基础知识的理解和把握,技能是实际操作水平的训练和提高,而推理和分析则是衡量一名地质工作者专业修养和水平的标准。针对3种不同类型的课程内容,应该采用不同的学习方法。
对于认知型知识,一般要求理解和掌握基本的概念及原理,能够把握每个概念和术语的核心内涵,而不是死记硬背这些概念,不加理解的记忆很容易遗忘。例如在讲解了线状构造产状要素时,会涉及到倾伏和侧伏两个概念,学习过程中,同学们感觉很容易混淆。实际上倾伏和侧伏是从不同角度描述线状构造的两个术语,前者是描述某一线状构造在空间的产出状态,类似于面状构造的倾向;而后者是描述某一线状构造在其所在平面内的产出状态,其产状要素只有在确定了所处平面才能测量。理解了这些特征,概念就不易混淆或忘记。
对于技能型知识,一般要求学生具备地质图件的判读能力,掌握基本的作图方法。主要通过实验课及课后作业达到训练的目的。对于作图方法,学生应注意各种地质图件的规范和要求,在编制图件时,严格按照规范操作,把地质图件的各个要素都仔细的完成,不可随心所欲,自创标准。《构造地质学》课程的配套教材实习指导书上有大量的地质图,实验课作业不可能全部涉及,因此,学生在完成实验课程作业的基础上,把有关课程内容的地质图作为练习,仔细思考,达到对地质图的判读能力的训练。
对于推理和分析型知识,是在前两种知识掌握比较牢固的前提下,对具体构造问题的分析和判断,这是一种综合能力的培养,需要反复的训练,实验课程中的一些课后作业,就是对这种分析和判断能力的训练。
二、善于总结规律,简化问题
《构造地质学》课程中有很多内容都有一定的规律性,在学习过程中应该及时总结。例如褶皱一章中,讲到里卡德对褶皱的分类,他把褶皱分分了七大类,每一类型都有不同名称和对应的产状要素,不容易记忆。可是,仔细分析发现,这种分类命名有一个共同的规律,即名称是按轴面产状+枢纽产状+褶皱定名的,而轴面、枢纽产状分3种,直立、倾斜和水平,同时注意轴面和枢纽都倾斜时有两种类型及当轴面水平时枢纽不可能直立或倾斜和当轴面倾斜时枢纽不可能直立,则七种褶皱类型通过两两组合很容易推到出来。掌握了这种规律,里卡德褶皱分类根本不需要去死记硬背。再例如,讲到兰姆赛的等倾斜线法的褶皱分类,内容也很多,且容易混淆,同学们可以把分类中3个关键问题总结起来,编成如下的表格(表1),则记忆起来比较方便,同时也容易对不同类型的褶皱进行对比。
表1 褶皱的等倾斜线分类简表
类型
等倾斜线形态
等倾斜线长度
代表性褶皱
ⅠA类
向内弧强烈收敛
翼部大,顶部短
顶薄褶皱
ⅠB类
向内弧收敛
垂直层面等长
平行褶皱
ⅠC类
向内弧轻微收敛
翼部短顶部长
过渡褶皱
Ⅱ类
平行褶皱轴面
平行轴面等长
相似褶皱
Ⅲ类
向外弧收敛
翼部短,顶部长
顶厚褶皱
三、培养良好的空间想象力
任何一种构造类型,都是在自然界三维空间中产出的。因此,对构造问题的思考需要有良好的空间思维。也就是可以将平面立体化,将数据立体化。例如,我们在课程中碰到的地质图,都是将三维空间的地质体投影到二维平面上;或者地质体产状数据,是将空间地质体转化为数字表示,为了能更好的理解和分析地质体、构造之间的关系,我们就需要在头脑中建立起立体模型,这样才使我们能更好的了解构造与地质体、构造与构造之间的关系,利于我们分析构造问题。当然,这种空间想象能力,不是通过几道简单的习题就能建立起来的,在学习过程中要有意识的训练和培养空间想象力。经长期的练习,会达到好的效果。
四、善于综合应用知识,抓住主要矛盾
尽管我们学习过程,是将各种地质构造分开描述与讲解的,但实际上自然界系统中,各种构造现象,往往是共存在同样一个地区或地质体,当我们解决实际问题是,就要善于综合应用知识,对问题给出合理的解释。例如,同学们学完褶皱构造和断裂构造后,知道褶皱是岩石塑性变形的表征,而断裂是岩石脆性变形的标志,而我们经常看到褶皱构造和断裂构造同时在一个地区出现,这是为什么呢?实际上要回答这个问题需要综合考虑如岩石的力学性质、构造变形的速率、岩石变形的性状、变形发生时体系的温度和压力及变形时流体的作用等方面,单纯从环境因素来分析这一现象是不能得出正确的结论的。
作者:马亚杰 常江 韩秀丽 单位:河北联合大学矿业工程学院学
教学方法改革
本课程教学改革的任务要求能够实现小课时、大容量、重点突出,强化应用能力及创新能力培养。首先,借助多媒体教学手段,精心制作内容丰富、知识点凝炼、逻辑过程合理的多媒体课件,课件形式上文字精炼、以图表为主,形象直观、主题突出。水文地质学十分强调实践性,许多概念描述现实地质存在,许多理论紧贴实际生活,因此在课堂讲授中大量采用“概念联想实际”、“理论联系实际”以及“启发式”、“引导式”方式,与学生互动讨论,活跃课堂、深入理解问题。以第二章地下水赋存中的潜水部分为例,将对潜水的描述,凝练为地下水面-隔水底板-潜水-地下水埋深-含水层厚度-等水位线图概念串。前5个概念以一张图清晰展示,启发学生联想生活中的实际,思考这些概念对应什么实际问题,比如地下水埋深,会对应取水井最小深度,井中水位会上下变化。等水位线图也以一张幻灯展示,启发学生思考,这样一个水位场的情况下,设置水源井选择什么位置,这个水源位置各有什么优点和缺点。在“引导式”教学中,结合教学重点设计了两个“工程问题引导式”补充教学内容,以锻炼学生的“解决问题式”而非“解题式”工程思考能力,培养理论联系的思维习惯,提高应用能力。如在第四章中,以“矿井涌水量预计”问题为引导,阐述达西定律的应用,并使学生掌握含水层划分求参、井流计算的方法,认识涌水量预计的工作流程与内容,教学引导流程如图1。
解决问题的“工程问题引导”较之于简化了的“解题式”引导,能更综合、多方面融合知识与理论,极大地激励了学生们主动思考问题的主观愿望,培养了学生们的地质思维和空间想象能力,使课本上抽象的理论变为活生生的知识,使孤立的知识变成了一个有机的整体。活跃了课堂气氛,学习也由任务变成了乐趣,由被动变成了主动。现行应试教育模式影响下,国内大学生自主学习的热情与能力上受到限制,与国外相比专业课课外延展不足、有难度,但课堂外延展是课堂教学重要的补充,能极大扩展学生学识容量,更有利实现小学时大课堂。在教学中我们设计了多种形式配合指令、建议与激励,加强课堂外拓展。(1)组织学生课下观看有益的影像资料,如山西襄汾县“9.8”特别重大尾矿库溃坝事故动画模拟演示、开滦赵各庄矿九东F3断层滞后突水多媒体演示、开滦东欢坨矿水害案例多媒体演示等;(2)设计学生感兴趣的问题,以调查报告、研究论文为作业方式,指令学生分组进行课下资料查询、问题研究与总结,老师跟进阶段,进行过程控制,避免没有工作只有结果的抄袭;(3)当前资源勘查行业外向化快速发展,对学生外向能力有了更高和更紧迫的要求,水文地质学基础为导论性课程,内容丰富,理论上不复杂难懂,很适合配合进行专业英语训练,因此整理并选择出内容适当的水文地质英文资料,建议并激励学生进行翻译,提高学生外向能力。(4)应用学术报告、工程师讲堂等方式进行课堂外拓展。
考核方式改革
在课程教学中,考核方式具备检验和激励双重功能。一方面要实现全面、客观、公平的检验学生的学习情况,另一方面要充分利用它的激励功能,特别是在课外拓展学习中的激励性。在该课程的考核方式改革中,细化了考核因子,采取成绩一(C1)、成绩二(C2)和成绩三(C3)三种成绩计算方法,如图2所示。图中上一级指标等于下一级指标乘以百分比权重的加和,如C1=P*30%+K*70%。为使考核更具激励性,最终成绩取三种成绩中的最大值。考核方式更加灵活、全面、可操作性好。
结语
地下水与人类生活息息相关,水文地质学基础课不仅是专业教学,也是素质教学,知识性、趣味性、实践性融会贯穿于每章每节。教学内容不断融入代表学术前沿和发展的新元素,教学及考核方法灵活机变,需要教师以责任心、热爱心、积极心渐进摸索,“流水不腐,户枢不蠹”,才能培养出优秀青年人才。