水文地质学论文模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇水文地质学论文，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

1.1溶解作用在长时间的地下水和岩石的接触过程中，在岩石中存在的一些钠、钾等离子以及一些含酸的盐类可以直接溶于地下水，随着时间的积累，这些含有了腐蚀性物质的水会对岩石的结构造成不利的影响。而且，由于在岩石内部，尤其是那些颗粒之间都不可避免的存在大量的裂纹，然而存在于岩石空隙中的不同溶液可以逐渐渗透到岩石的颗粒中，并发生不同的化学反应。除此之外，在水溶液中含有的二氧化碳等气体也会对岩石的溶解产生不利的影响。同时，岩石的组成成分以及岩石所处的温度和湿度条件的变化都会对岩石的溶解造成不同程度的影响。

1.2水解作用由于在地下水中存在有大量的氢离子和氢氧根离子，因此使地下水成为了具有极强腐蚀性的溶液，正是由于这两种离子的存在，很容易使弱酸或是弱碱的盐类矿物质发生解离，解离物可以和水中的这两种离子结合生成新的物质，使岩石原有的结构和成分发生变化。岩石的水解作用是普遍存在的一种水岩化学作用。而且，随着水解过程的不断进行，会产生大量的粘土物质，进而对斜坡的稳定性造成不利影响。

1.3氧化还原作用由于地下水也存在一定的流动性，使得地下水中含有一定量的游离氧。而氧化作用发生的先决条件就是存在有游离的氧离子。因此，水岩作用过程通常发生在地下水面以上的地表岩层，而在游离氧较少的地区，主要发生还原反应。

1.4离子交换作用由于在地下水溶液中存在有多种的阴离子和阳离子，在这些离子中那些结合能力强的离子可以将岩石中含有的一些离子置换出来，进而产生新的物质。最为常见的是，水中含有的氢离子可以将岩石中含有的钾离子和钠离子置换出来，进而导致岩石的溶解。地下水和岩石之间的水化作用严重破坏了岩石的结构，并降低了岩石的强度。1.5其他因素这些因素主要包括酸性腐蚀和化学沉淀等。所谓酸性腐蚀就是在水中含有的酸性物质对岩石的腐蚀作用，其主要是含有的弱酸性盐类物质导致的岩石的溶解。而所谓的化学沉淀则是指因为水分的蒸发和伴随着温度的变化，使某些物质从岩石中脱落，破坏岩石结构的稳定性。除此之外，化学沉淀也是导致矿床形成的一个关键性因素。

2水岩化学作用与斜坡水文地质之间的联系

2.1水岩化学作用和斜坡风化分带之间的关系在气候湿热等地区，水岩化学作用会严重影响斜坡的演化过程。我们知道土壤层和落叶层是组成土层的两个重要部分，但是在实际条件下，在土壤层的下层还有一层由氧化物质和粘土物质等成分组成的残坡积层。而水岩化学作用是土层形成的关键。经过漫长时间的转化，腐岩带可以形成土层，而腐岩带则是由风化岩带逐渐形成的，风化岩带的主要特征是含有众多的核心石。风化岩带出现的高度非均匀质的特性，使得岩石的结构变得不稳定，而导致这一现象出现的重要因素就是水岩化学作用。

2.2地下水的含量与分布与斜坡水文地质之间的关系地下水在诱发斜坡岩体演化过程的同时，也会影响地下水本身的含量和分布发生相应的变化。例如，在温湿气候的区域，斜坡演化过程更容易受到地下水分布和含量变化的影响，尤其是在含有丰富土层粘土矿物的地区，由于地下水位的升高，会导致粘土物质向下的迁移。同时，当地下水中含有丰富的有机质时，粘土物质可以扩散到水中并随着水流发生相应的移动。这些看似细微的变化，随着时间会逐渐的积累，最终严重影响到斜坡水文地质结构的稳定性。

3水岩化学作用对斜坡失稳的控制

篇2

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。

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    二、水文地质学专业文献的文体特征和英译方法

    水文地质学专业文献具有科技文献的一般特点:无人称、语气正式、陈述客观准确、语言规范、文体质朴、逻辑性强、专业术语性强[5]。因此,对于传递科技信息的专业文献,译者在翻译时要遵循忠实原文的原则,忠实传递原文的信息和文体风格,注重原文的客观性、信息的准确性、逻辑上的连贯性和表达上的规范性,同时又要符合译语的表达习惯,确保译文简洁、易懂。简言之,就是翻译时应遵循“准确、清晰、简洁、规范”的原则:准确是指翻译时确保所传达的科技信息、专业术语的准确性;清晰即译文应表达清晰、行文通顺、完整正确传递原文的信息,避免行文晦涩;简洁指在准确、清晰的基础上使译文变得简洁,不累赘,无冗余;规范即对文中所出现的术语、缩略词、符号、公式等都要统一规范,符合国际标准。此外,译者应避免流露个人感情和各种修辞手段,客观描述原文所传递的科技信息。以下就从词汇和语法两个方面探讨水文地质学专业文献的特点和翻译方法。

    (一)词汇

    专业文献的显着特点之一是大量地使用专业词汇和半专业词汇,这也是翻译时的难点之一。专业词汇是指仅用于某一学科或专业的词汇或术语,在某一学科具有固定的含义。按构词方式来分,专业词汇可分为两类:一是某种专业特有的词汇,如aquifer(含水层)、hydrolysis(水解);二是取自英语中的常用词,在水文地质专业中成为专业术语,如horizon在英语中一般作“地平线、眼界”的意思,在水文地质专业中却具有“层”的意思,如impervious horizon(不透水层)、illuvial horizon(沉积层),再如fault(缺点)和fold(折叠)在水文地质学里分别译为“断层”和“褶皱”。

    半专业词汇一般不专属于某一学科,在不同学科表达不同的意思,如depression,日常英语中作“忧伤、沮丧”的意思,在气象学里指“低气压”,医学上指“抑郁症”,经济学中指“经济萧条”,水文地质学中是“凹陷”的意思,如continental slope depression(陆坡区凹陷)、groundwater depression cone(地下水降落漏斗);channel物理学上指电路,水力学中指“河道、河床”,如channel slope(河道比降);vegetation在医学上指“增殖体”,但在生态学和水文地质学里指“植被”,如herbaceous vegetation(草本植被)。因此,译者必须在熟知这些专业词汇的基础上准确快速地应用于专业文献的翻译。

    此外,出于简略和方便的需要,缩略语也广泛使用于水文地质专业中的专业词汇里,一般是由某一词语组合中主要词的大写首字母组成,如GW是groundwater地下水的缩写,PRB指permeable reaction barrier(渗透反应墙),ANN—Artificial Neural Network(人工神经网络),GA—Genetic Algorithms(遗传算法)。对于缩略词的翻译,需要注意以下几点:(1)缩略词不能直接用于文章标题,应给出全称。(2)缩略词在文中第一次出现时应给出全称。(3)同一缩略词在不同行业中所表达的含义不一样。因此在翻译过程别需要注意缩略词的使用,避免造成误解。

    (二)语法

    水文地质专业文献汉英翻译的语法特点主要表现在时态、语态、名词化倾向、非限定性动词和长句的频繁使用。

    1.时态、语态。水文地质专业英语文献多用动词现在时,尤其是一般现在时,用以叙述通常发生的客观事实、自然现象或真理,以示行文的客观。专业文献倾向使用被动语态,这是因为与主动语态相比,被动语态表达更为客观,也有助于突出句中所出现的自然现象或事物上。

    例:将BP算法和遗传算法结合在一起,用遗传算法来优化人工神经网络初始权重,建立了苏锡常地区地裂缝危险性评价模型。

    译文: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.(除了使用一般现在时客观陈述,译文使用了增词法,增加了主语“this paper”,因为第三人称语气也表示行文的客观、正式。)

    例:利用先进的非线性模型和预测系统估计和预测榆次市的地裂缝灾害。

    译文:The developed nonlinear modeling and forecasting system was used to assess and forecast the earth fracture hazard in Yuci City.(被动语态的使用既起到强调的作用,又使译文表达更为客观。)

    2.名词化倾向。水文地质专业科技文献要求语言简练,表达明晰,因此为了达到语言结构的简化,英译的过程中名词也大量被使用,主要表现在三个方面:一是指在科技英语中应使用表示动作或状态的抽象名词或起名词功用的非限定动词,如transmission(传输),prevention(预防),formation(形成)等;二是名词连用现象,即名词修饰名词,如earth fracture hazard(地裂缝灾害),formation mechanism(形成机制),water distribution network(配水网);三是派生名词的使用,这类名词通常是由动词派生的,后面常带有一个介词词组,如the stability of underwater flow systems(地下水流系统的稳定性),the degradation of environment(环境的恶化)。英译时可以采用词性转换法(如动词转化成名词)和修饰词转换法(如名词修饰词转化成形容词修饰中心词)等方法。

    3.非限定动词。不定式短语、动名词短语、分词短语等非限定动词的使用(特别是分词短语的使用),可以使原文的句子结构严谨、句子简洁,所以在水文地质专业文献的汉英翻译时较多使用这些非限定动词。

    例:为满足人口增长对水资源的需求带来的地表水和地下水枯竭,是保持淡水供应的最大威胁。

    译文: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.

    此句翻译时除了使用不定式短语to maintain, to meet和分词短语used, growing使句子结构严谨、简洁之外,整句的翻译采用了倒译法,即各种句子成分和结构在顺序上倒译,这主要由于汉、英两种语言表达方式的不同,汉语中通常会把强调部分放后,而英语中正好相反。

    例:为预测地裂缝的发展趋势和减少其产生的负面作用,开展地裂缝的分布、模式和形成机制的研究是非常重要的。

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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

[1] 周训.水文与水资源工程专业本科培养方案修订的若干思考[J].中国地质教育， 2005（1）：56-58.

[2] 李铎，李方红，方晓峰.水文与水资源工程专业实践教学探索[J].石家庄经济学院学报，2008，31（4）：127-129.

[3] 李小龙，姚多喜，杨金香，等.水文学与水资源工程专业的本科教学探索[J].淮南职业技术学院学报，2009，9（4）：59-60.

[4] 祖波，王维，李颖，等.关于水文与水资源工程专业教学改革初探[J].环境科学与管理，2011，36（6）：190-192.

[5] 郭纯青，方荣杰，代俊锋.“三农”背景下水文与水资源工程专业课程体系构建[J].当代教育理论与实践，2012， 4（11）：60-62.

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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

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自古以来江南的风景独好，江南地区山水文学随之亦很发达。江南地区旅游业的深层次发展要求加强山水文学的研究，重视山水文学的作用，以促进和发展文化旅游项目，增强在国际旅游业中的竞争能力。

一、江南地区山水文学的特点

首先，江南地区山水文学的血液凝聚成浓郁的浪漫风韵，如江南小调和词曲；楚辞中的离骚、天问、招魂，湘楚巫文化中的祭祀，长沙马王堆汉墓中的漆画等，其不同于黄河流域文化的最大特点就是不追求对称和工稳，而是更跳跃、更激情、更浪漫。

第二，江南地区山水文学具有乡土情结。江南地区知识群体大多具有鲜明的文化性格特征，那种“雅”、“文”、“烈”的性格特质成为他们的群体性风格，他们充分地保持了悠久历史的本土文化的传统。

第三，江南地区山水文学具有广阔的政治视野。长久以来，江南地区是实践理性与“天下兴亡，匹夫有责”的参与意识的集中体现，有“先天下之忧而忧、后天下之乐而乐”和“敢为天下先”的豪迈气概，给江南文化提供了明确的奋斗目标。

二、江南地区山水文学的旅游价值

现代旅游业本质上是满足旅游审美需求的社会文化现象。随着社会文明的进步，人们对精神生活的需求越发强烈，旅游者将愈来愈不仅仅满足于山水景物的浅层观赏，而追求从文化的高品位上，从我国的自然、人文景观与华夏民族文化的契合点上去获得一种审美愉悦，去探求认识生活、美化心灵的真正价值。这其中当然包括从山水文化作品中寻求并且感悟我们民族的文化底蕴和厚重美感。品位高雅的江南地区山水文学是江南地区旅游文化的精华和骨干。那些浓笔重彩地描绘自然、人文景观的脍炙人口的名篇佳作，将以其独具而不朽的艺术魅力激发旅游者的旅游审美需求。

历史悠久的江南自然风光曾吸引过历代不少诗人墨客，在汉赋、唐诗、宋词、元曲、明清小说中，留下许多脍炙人口的诗文和生动的传说、故事。这些诗文、传说、故事与旅游风景名胜有关。如唐代李白、贺知章，宋代王安石、陆游，明代徐渭、王阳明、徐霞客，清代林则徐、梁启超等，这些历史名人在江南游山玩水留下了数以百计的诗文，是江南旅游区的一大笔文化遗产。江南的洞庭湖，浩瀚迂回，山峦突兀，湖外有湖，湖中有山，渔帆点点，芦叶青青，水天一色，鸥鹭翔飞，历代文人墨客都对美丽的洞庭湖作过热情的吟咏。北宋著名政治家、军事家和文学家范仲淹的《岳阳楼记》，从岳阳楼的视角（居高临下）对洞庭湖变化多端的风光，描绘得淋漓尽至，脍炙人口。洞庭湖的气势雄伟磅礴，洞庭湖的月色柔和瑰丽。即使是在阴晦沉霞的天气，也给人别致、谲秘的感觉，激起人们的游兴。碧波万顷的洞庭湖称为“天下第一水”，实与范仲淹的《岳阳楼记》有关。把他们的诗文结合各风景名胜景点，编辑成旅游区的风景名胜诗文选，作为旅游手册，提供给游客，使旅游者在观赏美好景观的同时，又欣赏到历代名家的绝妙诗文。

旅游属文化活动范畴之中的，实质是通过对自然、人文景观的游历，欣赏大自然风光，领略民俗风情，陶冶情操，增长知识的一种休闲娱乐和文化教育活动。开发和利用民间文学对推动我国旅游业发展，对提高我国各地历史文化名城品位，对加快投资环境改善，都有重要的意义和作用。在开发和利用民间文学资源时应加强对传说、故事等的开发利用，推动我国各地旅游业长盛不衰。

山水文学来源于古今的旅游活动，旅游者在游览观光中，通过相关联的山水文学珍品，领悟到一定历史时期人民的生活风貌，以及生活在彼时彼地的政治、军事、文化名人的性格、命运和精神力量。因此，按照现代旅游学的理解，山水文学也是一种旅游资源。充分宣传和大力传播这些山水文学珍品，实际上是把我们民族所创造的文化精华展示出来，在世界上树立起我们国家和民族的美好的形象。这不仅会提高它们所描绘美景的知名度，而且它们本身也将包孕着华夏民族精神和优秀传统，超越时空而与世界各国的优秀文化相映生辉，成为全人类的共同财富。山水文学在相当的程度上，宣传、开发并且保护着著名的旅游景观，提高这些景观的文化品位和审美价值。在各旅游胜地，凡能与历代名家的传世之作相关联的，都要附之以说明，我们的导游和接待人员也均不会忘记向游人进行介绍，旨在增添景观的艺术光彩。山水文学同时也像卫士一样，保护着中华民族这些不可多得与复制的旅游瑰宝。

学习和研究山水文学，从中得到启迪与陶冶，也是提高旅游工作者的文化素养和审美能力所必须的。旅游工作者特别是旅游高中级管理干部不仅要有经济头脑和管理才能，还应当富有一种艺术气质，这是旅游事业的文化传播和审美活动的性质所决定的。旅游工作者的文化品格与审美情趣的高低决定其工作的优劣；决定其能否捕捉到文化旅游信息，能否开拓旅游市场，为繁荣旅游事业，促进国际文化交流做出贡献。

三、开发江南地区山水文学旅游价值的途径

一是开发与保护江南地区山水文学遗产。在旅游业成为朝阳产业的今天，要进一步加强旅游业和文学的互唤互动和互用，以文学为核心的文化力量动力，使山水更具有文化品位，更具经济价值。如开发屈原的辞赋，开发著名诗人李白、孟浩然、王昌龄、杜甫、韩愈、柳宗元、李商隐流寓江南地区时留下的不朽之作，开发宋元明时期江南地区著名的文学人物有周敦颐、王以宁等，对发展文化旅游业有帮助。

二是开发伟人、名人文学旅游资源。江南文化最引人注目之处，就是在这个地域文化的熏陶下，涌现出一代又一代有思想、有抱负、有个性、有才情的知识群体，他们在中国历史上最大程度地发挥了文化的社会化功能，故成就为炳耀史册的文学家、思想家、学问家、政治家、教育家。开发江南地区山水文学旅游价值，应充分发挥本省历代文化名人众多的优势，继续加大对文化名人资源的挖掘和开发工作。要大力实施文化品牌战略，培育一批文化名人，创造一批文化名品，修复一批名人故居。

三是提高导游员的文学素养，进行讲解、宣传江南地区山水文学。要开发江南地区山水文学旅游价值，必须提高导游员的文学素养，让导游讲解、宣传江南地区山水文学，彰显江南地区山水文学旅游资源的魅力。导游员在讲解、宣传江南地区山水文学时，要做到言之有情、有神、有力。言之有情是指导游员在带团过程中要对山水、对游客有感情；言之有神是指导游员的讲解应具科学性、知识性、趣味性和文学性等，其讲解内容要经过综合性的提炼并形成为一种艺术，让游客得到一种艺术的享受；言之有力是指导游员使用的语言应该是简洁明快、比喻适当、铿锵有力、耐人寻味，以增强江南地区山水文学的旅游价值。

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长期以来，正是由于缺乏持续科学发展的观点，对保护环境的意识淡薄，在公路建设等大规模工程的勘察设计、施工及使用阶段，都未把环境评估这一重要内容列入工作计划之中。隧道等地下工程修建于地壳表层，位于地下水最为活跃的部位，在岩土中开凿的隧洞，它将可能成为其四周特别是工程上部地质内的地表、地下水的汇集场所或新的排泄通道，这势必改变工程范围内的水文地质、工程地质环境，进而影响地区的生态环境。过去修建隧道等地下工程，除少数特殊工程采用以堵为主的全面防水措施外，大多数工程，特别是山区隧道工程都采用排堵结合、以排为主的防治方针。因此，，众多隧道等地下工程在修建中和建成后长期存在着涌、漏水灾害和环境恶化等问题。

隧道和矿山坑道等长期大量涌水或大量排放地下水，造成工程地区含水层被疏干，使生态环境恶化，主要表现为：地表水和泉、井枯竭；生活、工农业用水缺失；地表沉降、岩溶塌陷、土壤沙化、水土流失；建筑物被破坏。镇胜高速公路槽箐头隧道施工中的大量涌水，使地表“四道沟”所有泉水干枯，从而截断了该沟下游发电用的水源和农业用水。岩溶地区隧道内的长期涌水，引起的环境问题也更加严重。

2 隧道环境水文地质工作

隧道环境水文地质工作是一项十分重要的工作，既要查明工程地区的水文地质条件及变化趋势，又要对由于水的作用可能引起的地质灾害和环境恶化的可能性和程度作出预测预报。水文地质工作应贯穿工程建设的全过程，不同阶段的工作重点有共同点又有不同点。

2．1 勘测设计阶段

2.1.1 水文地质勘测主要任务

(1)探明工程区内水文地质条件，进行水文地质划分，查明含水层的位置、水理性质、水位等水文地质参数和地下水的补给来源和排泄路径；

(2)对隧道内在施工阶段的最大涌水量和运营期间的稳定涌水量作出预测，并预测可能发生集中(或突发)涌水的地段；

(3)评价地下水对围岩分类、隧道掘进和支护结构的影响；

(4)评估排出地下水后对工程周围生态环境的影响程度和发展趋势，充分估计隧道开挖引起表水漏失、地面沉降、岩溶塌陷等的程度和范围，提出防治意见。

2.1.2勘测的重点地段

根据调查研究和大量的工程实践，认为下列地质环境是容易发生集中涌水和可能引发生态环境恶化的地段，也是水文地质勘测的重点地段。

根据调查研究和大量的工程实践，认为下列地质环境是容易发生集中涌水和可能引发生态环境恶化的地段，也是水文地质勘测的重点地段。

(1)岩体破碎带．包括断裂带、节理裂隙密集带、褶曲轴部等；’

(2)渗漏层与非渗漏层交界面(带)．主要有地层不整合接触带、可溶岩与非可溶岩交互带、不同岩性和不同结构岩体接触带等；

(3)地表水系发育或汇合地段，主要有：地表水体、古河床、山间河谷、盆地等地段；

(4)岩溶地区主要有：岩溶洞穴、洼地、地下河发育地段。

上述重点地段的勘测，除应按有关规范、规则执行外，还应注意如下工作内容，

①对岩体结构破碎带，应查明断层的力学属性、产状、上下盘岩层和岩体裂隙发育程度及断层带的充填、胶结性质；对节理裂隙密集带及褶曲轴部，主要应查明裂隙发育程度及裂隙的张开性、延伸性。上述地质因素，决定着岩体的导水性和富水性。

②对渗漏层与非渗漏层交界面(带)，主要查明交界面的产状、交界面(带)的特性以及交界面底板的渗漏特性。若沿交界面有发育岩溶洞穴时，应查明洞穴标高与隧道标高的关系及洞穴的充水特性。

2.2 施工阶段

施工阶段环境水文地质工作的重点是调查分析3地表水、地下水露头的变化；隧道内涌水、漏水状况；水对围岩稳定性的影响以及各种防治措施的作用和效果。

(1)水文地质观测2①地表水体(如河水、沟流水、山塘、水库)水位、流量及下渗量观测；②井泉流量、钻孔水位等观测；⑧洞内涌水、漏水调查，观测出水部位、出水量、水质、含泥沙量变化规律。

(2)调查隧道内涌、漏水对围岩稳定的影响以及地下水与隧道内各种地质灾害的关系。

(3)调查分析隧道内大量涌水或排放地下水的环境效应，进行因地下水位迅速降低造成周围生态环境恶化的可能性和灾害程度的预测预报，了解环境影响的范围及发展趋势。

(4)调查分析防水治水措施的作用和效果。

2．3 运营阶段

隧道建成后，若仍有地下水涌入和渗漏入隧道内，则运营阶段仍需加强水文地质工作，其重点是：

(1)调查水对隧道工程的衬砌、道床及线路上部建筑物的影响程度中建立工点履历卡片；

(2)进行隧道内工作环境分析；

(3)进行地表生态环境现状调查和发展趋势预测；，

(4)提出灾害治理措施及环境保护措施。

3 新建公路隧道水文地质及生态环境影响的评估

回顾以前的有关规范、规则，几乎都未把隧道工程建设与环境工程作为一个系统来考虑，没有关于隧道开挖对生态环境影响评价的专门条款和规定。在公路隧道设计规范中，对隧道防排水提出“以排为主，排、截、堵相结合的原则”，在实施中，由于突出了以排为主，大多数隧道工程(特别是山区公路隧道)，不论涌、渗水的补给来源及水量大小与否，施工中多不作预防处理，因而隧道成了泄水洞，把周围大量的地下水吸夺过来，破坏了原有的水文地质环境

在总结前人经验和教训的基础上，通过近年来的研究，我们认为在新建公路隧道工程及其它地下工程项目的整个过程中，要把隧道工―环境水文地质―生态环境影响作为一个系统工程来考虑，把稳定原有隧道水文地质环境和保护生态环境作为环境影响评估的重点。

3．1 隧道环境水文地质评估方法

3．1．1 环境水文地质及影响的评估范围

隧道水文地质勘测和环境影响评估的范围与水文地质条件复杂程度以及隧道埋深和长度有关。根据我国若干隧道因开挖改变地下水环境、并影响地表生态环境的实例，隧道两侧的影响宽度为400～2600m或更大，因此，隧道环境水文地质勘察和环境影响评估的范围以隧道两侧各1000～5000m为宜。这较“公路工程建设项目环境影响评价技术标准”第3.1.1条规定的“一般情况下宜为线路两侧各300m”范围值要大。

3．1.2 环境水文地质评估项目与方法

(1)环境水文地质评估项目,主要包括:地形地质；水文地质条件；水文地质分区；水文地质参数计算、选择；预报涌水量的方法、公式、成果。

(2)环境水文地质评估方法

3.1.3 环境因素调查的主要项目及内容

(1)地表水体(河流、井、泉、水库、贮水池、水渠等)的长度、面积、容量、水位及其重要性分类；

(2)农田、林业用地的类型、面积，需保护的重要性或名贵植物的数量和范围；

(3)人口密度；

(4)建筑物和构筑物的数量、类型和分布，特别注意有无重点保护文物景点；

(5)其它，如弃碴堆放场地的地形和水文条件、水土流失状况、不良地质现象等。

3.2隧道环境影响的评估方法和标准

当隧道通过强富水区(段)及中等富水区(段)，以及岩溶发育区(段)时，即工程施工及运营期间大量地下水涌入或从中排放时，对周围环境将有较大的影响。因此，在新建铁路隧道时应对环境影响的内容)程度和范围进行评价，并应提出有关补救措施或相应对策。

3.2.1 生态环境评价内容

主要评价由于隧道内大量涌水或排水引起的环境问题。

(1)地表水、地下水的可能疏干程度，生产、生活用水缺失程度；

(2)浅埋隧道地面下沉的程度和范围，对地面建筑物基础的可能破坏程度；

(3)地表沉降、岩溶塌焰发生的程度和范围；

(4)地表水、地下水可能被污染的程度；

(5)隧道内环境可能恶化的程度；

(6)隧道开挖弃碴堆放引起的泥石流等环境问题的可能程度；

(7)工程竣工后，排出的地下水作为水资源的可利用程度；

(8)防治发生上述灾害及环境恶化问题的对策。

3.2.2 隧道环境影响评估技术标准

(1)隧道环境影响评估范围，一般情况下为隧道轴线两侧各1000m，岩溶发育区范围可扩大至隧道轴线两侧3000m～5000m。

(2)隧道生态环境影响评估，不同的地下水类型和埋深状态其评价的主要项目及评价的深度不同，可按表3建议的进行。

3.2.3 隧道工程防排水原则

隧道工程防排水措施是否恰当，是隧道环境保护质量好坏的关键之一。就大多数隧道工程而言，施工和运营隧道的防排水，“以防、截、排、堵相结合及因地制宜综合治理的原则”进行是合适的，但从环境保护的目标出发：只是一般性的规定是不够的，应该根据隧道等地下工程的长、短、重要性和隧道水文地质条件的复杂性，以及隧道地区的人口密度、农牧业发达程度等生态环境，采用不同的防治措施。

(1)浅埋隧道、城市地下铁道及水下隧道，为防止表水疏干、地表下沉、地面塌陷等灾害，应采取截、堵表水下渗和洞内全封闭、洞内不允许渗漏水的防治措施。

(2)山岭隧道工程，可按下列情况采用不同的防排水对策：

①非岩溶隧道.若覆盖层较薄或围岩属强渗透性的地层，对地表水应及早处理，以采用防止表水大量下渗的措施为主；若隧道埋深超过50m，除通过断层破碎带等富水区段采用预注浆堵水措施外，一般可按常规措施来处理。

②岩溶隧道．若隧道标高处于岩溶水循环的充气带，可不作防水的特殊处理；若隧道标高处于季节性充水带或水平循环带及深循环带，一般以采用地表截堵、防止表土流失、洞内注浆堵水等措施为主，其中若碰到原有动、静水压变化较大的集中股流(如暗河管道流)，视对环境影响的程度，即可采用辅助工程引排，又可采用在未揭穿集中股流前进行预注浆封堵的措施进行处理。岩溶隧道地表覆盖层若厚度较薄(小于20m)时，则应在隧道开挖前作地面预处理，以防止地面塌陷。

③生态环境需特殊保护地区的隧道工程。无论隧道长短和埋深如何，修建时均应采取全封堵水的措施。

4 结束语

隧道工程对环境水文地质条件及周围的生态环境会带来程度不同的影响，其中地表、地下水的大量涌入或隧道内地下水的大量排放是其主要原因。因此，我们认为，今后在新建隧道等地下工程时．-要认真开展隧道水文地质环境变化规律及其对生态环境影响的评估这一重要工作。

(1)新建隧道环境影响评估应贯穿于隧道勘测设计、施工及运营各个阶段。

(2)新建隧道环境影响评估范围应规定为隧道轴两侧各1000～5000m为宜，特长岩溶隧道可根据需要适当扩大评估范围。

(3)从保护环境的大目标出发，新建隧道工程的防排水原则应以截、堵措施为主，以改变过去山岭隧道建设中，以排为主的做法。

(4)环境影响评估应包括地表环境影响程度、范围的评估和对隧道内环境影响的评估两方面的项目和内容。

参考文献

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[4] 陈梦熊. 《环境地质学的基本理论与发展前景》.《工程地质学报》VO.3（3），1995，9．

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中图分类号：P642 文献标志码：A 文章编号：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

渗透系数是水文地质学中的一个重要的水文地质参数。渗透系数（hydraulic conductivity）又称为水力传导系数，其物理意义为水力坡度为1时地下水在介质中的渗透速度。长时间以来，由于弱透水层的透水性较弱，其透水能力和透水量容易被人们忽视。事实上，在较大面积和较长时间的水文地质过程中，弱透水层中所流过的水量是不能忽略的。尤其是近年来，在涉及到水文地质、工程地质和环境地质等方面的问题上，一些学者和专家发现弱透水层在透水方面更是不应忽视的。黏性土是弱透水层的一个重要土层，其中发生的渗流过程和机理受到了越来越多的学者和专家的重视。由于黏性土的渗透性较弱，现场测定得到其准确的渗透系数非常困难。

国内外的专家、学者相继就这一问题进行了研究和探讨：国内学者有张忠胤、冯晓蜡[1-2]、宿青山[3]、刘维正[4]、王秀艳[5-6]、顾正维[7]、王君鹏[8]，国外学者有Yi-Jang Yeh[9]、Eugeniusz Sawicki[10]、V.V.Zhikhovich[11]等。目前在对饱和黏性土渗透系数测定所用到的方法中仍存在一定的争议，在测定过程中所采用的方法不用，测定的结果有较大的区别。鉴于饱和黏性土渗透规律的重要性，本文仅对饱和黏性土的渗透系数如何测定进行归纳和总结。

1 渗流机理

1.1 渗流理论

1.1.1 达西定律

式中：V为渗透速度（cm/s）；I为水力坡度（水头损失除以渗透途径）；Q为渗透流量（出口处流量，通过砂柱各断面的流量）（cm3）；ω为过水断面（实验中砂柱横断面积）（cm2）； h为水头损失（上下游过水断面的水头差）（cm）；L为渗透途径（上下游过水断面的距离）（cm）；K为渗透系数（cm/s）。

由于达西定律的试验结果是基于砂土为试验对象的基础上建立起来的，并且由于黏性土渗透系数较小，所以针对于饱和黏性土，尚不能较好地反映其渗透规律。目前尚存在一定的分歧。主要的分歧在于饱和黏土渗流是否符合达西定律，以及假定饱和黏土渗流偏离达西定律的情况下，是否存在起始水力梯度[13]。

1.1.2 太沙基固结理论

为求饱和土层在渗透固结过程中任意时间的变形时，通常采用太沙基提出的一维固结理论进行计算。固结理论的一条重要的假设是：在孔隙水压力消散过程中，土体的压缩系数和渗透系数均不变。基于此，我们利用太沙基单向固结微分方程来计算渗透系数：

实际上，太沙基固结理论有很多不足的地方，利用其所测得的数值也并不十分准确。问延煦等[14]就如何合理地测定固结系数Cv给出了较为全面的阐述。 此外，李顺群等[15]通过实验和数据分析证明固结过程存在着明显的非线性，并在此基础上推导出了饱和黏土一维渗流固结系数的表达式。

1.2 微观结构

1.2.1 土体中的孔隙

黏性土发生渗流的介质主要是分布其中的大小不一的孔隙。

冯晓腊等[1-2]认为黏性土中的孔隙主要存在形式为：粒间孔隙，孤立孔隙，粒内孔隙，并根据孔径的大小分为大孔隙、中孔隙、微孔隙、超微孔隙（图1）。宿青山[3]、徐传福[16]等认为黏性土中的孔隙主要存在形式为：集粒间孔隙、集粒内孔隙、集粒间触点孔隙，并根据孔径打大小分为大孔隙、微孔隙（图2）。两张说法略有差异，但表达的内容基本上是一致的。

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结合水所占比重不同。其中，微孔隙数量最多，对土的性质起决定作用，微孔隙孔径变化范围大，又可以进一步分为一级微孔隙、二级微孔隙和三级微孔隙[2]。

在外部加压的过程中，随着孔隙体积和孔径的不断减小，孔隙中的水不断排出。进一步分析，是由于在外加荷载的情况下，土体内各级孔隙变化不一。当压力较小时，发生变化的主要是数量较少、连通性较差的大、中孔隙，同时微孔隙略微增加，两方面综合的效果使得渗透系数不断在减小，但不是快速下降；当压力较大时，土体中微孔隙增加较快，孔隙内主要存在的是微孔隙，在自由水被排出后，孔隙内以结合水为主，结合水发挥主导作用，孔隙比变化不大，由此表现出渗透性不断减小，但变化的程度较小并很快趋于稳定的特征[2]。周辉[17]等在番禺（PY）和深圳（SZ）分别选取了土样，用实验证明了随着黏性土所受固结压力的变化，渗透系数相应变化的特征曲线（图3）。

随着外部荷载的变化，内部各个孔隙的变化情况均不一样，从而影响了结合水向自由水转化以及自由水向外渗出的不同程度，进一步决定了从孔隙中流出水量的多少。

1.2.2 土体中的孔隙水

黏土中的水分主要分为重力水、毛细水、结合水。结合水具有一定的抗剪强度，在一定的水头作用下，只有一部分被克服了抗剪强度的弱结合水才能参与渗透。

冯晓腊等[2]认为大孔隙中存在有重力水、毛细水、结合水；中孔隙中以重力水、毛细水为主，结合水次之；微孔隙孔径变化范围大，再分为三级：一级微孔隙以重力水、毛细水为主，二级微孔隙以结合水为主，三级微孔隙中结合水占绝对优势；超微孔隙中全部是结合水。

宿青山等[3]认为大孔隙中以重力水、毛细水为主，微孔隙中充满了结合水。

王秀艳[5]认为饱和黏性土孔隙水渗流规律是在不同水力梯度作用下重力水、毛细水、弱结合水共同综合作用的结果[5]。

1.3 渗流发生的机制

宿青山等[3]认为，在较小的水力梯度驱动下，只能引起大孔隙通道中的重力水渗透。随着水力梯度的增加，不仅使大孔隙通道中的重力水、毛细水的运动加强，而且还会引起超微孔隙通道中抗剪强度较小的结合水发生缓慢运动，称为隐渗（发生隐渗时的起始水力梯度为I01）。在较大的水力梯度的驱动下，不仅使大孔隙通道中渗流加快，而且导致微孔隙通道中抗剪强度较大的结合水发生迁移，结合水的运动从隐渗转为显渗（发生显渗时的起始水力梯度为I02）。同时，宿青山等将饱和黏性土渗透的V-I曲线分为三个阶段：第一个阶段（0

王秀艳等[5]认为可以将黏性土的渗流规律V-I曲线划分为三部分（参看图4）：第一部分（I

2 测试方法

饱和黏性土渗透系数的测试方法有很多，总体来讲分为室内测试方法和现场测试方法两大类。由于现场测试方法费时费力、成本较高，所以目前仍以室内测试方法为主。

2.1 室内测试方法

目前室内测试方法是饱和黏土渗透系数测试的主要方法，涉及到的原理和其所适用的工程条件各有不同，下面一一介绍。

2.1.1 变水头渗透试验

相对来讲，常水头试验适用于测定砂石等透水性较大的粗粒土，变水头试验更适用于测定透水性较小的黏土，因此接下来我们主要探讨变水头渗透试验。变水头渗透试验的原理是在达西定律的基础上，测定在整个试验过程中，水头差随时间而发生的变化。

（1）由于黏性土在渗透变形的过程中，其渗透系数并不是恒定不变的。因此我们需要进一步分析，应该如何及时有效地测定不断变化着的饱和黏性土的渗透系数。基于这一理念，王秀艳[6]在曹文炳教授等的释水与越流试验仪的基础上进行了改进，研制出了方便快捷的固结联合渗透仪（图5）。改进后的渗透仪有两大特点：渗透时间短；可模拟抽水条件下黏性土的释水变形过程。

（2）事实上，最初研制出来的变水头渗透试验装置还有很多不足，专家、学者在此基础上做了许多改进，如加反压力装置使不饱和黏土达到饱和，采用内外双管封闭的渗透水量管来测定渗透流量。另外，我们应该尽量避免在试验过程中所产生的误差。杜延龄[13]等集合了国内外现有测定黏土渗透特性仪器的优点，研制了一种由渗透仪容器、上下游平水盘、测流与测压管以及施加孔隙压力的设备组成的黏土渗透试验设备。经过验证，仪器得到的成果稳定可靠，且结构简单、操作方便、制作容易。

2.1.2 太沙基固结试验

利用太沙基固结试验来测试渗透系数的原理为：太沙基固结理论的成立建立在一条重要的假设之上―土中渗流服从达西定律，渗透系数保持不变。我们通过做固结试验来间接求取渗透系数，正是用到了太沙基的这一基本假设。先通过固结试验确定固结系数Cv，再通过固结系数Cv的定义来间接推算渗透系数Kv。

该试验的难度在于，在固结过程中，固结系数发生了改变，固结系数是一个变量，因此并不能准确地得到渗透系数的数值。GDS先进固结试验系统[18]很好地克服了这一缺点。GDS先进固结试验系统不仅可以进行传统固结试验，还可以在保持固结压力不变的条件下进行渗透试验，在同一试样上可以测得较为准确的渗透系数。

2.1.3 三轴渗透试验

三轴渗透试验是较适合于测量深层黏性土。该试验是通过测量深层黏性土孔隙水的渗出量来求其渗透系数的。三轴渗透试验的优点在于其对土样所处的环境如压力、湿度等能进行比较精确的模拟，以便让土样达到实际应力状态下的渗透状态，从而对土样的渗透系数进行较为准确的测定。

2.1.4 溶质示踪方法

该方法是将黏土试样和收集槽联接起来，通过示踪仪器，测定收集槽中示踪剂的浓度与时间的关系，来间接测定渗透系数。在水力梯度较低和流量较小的情况下适合用此方法。该方法突破了传统测定渗透系数的方法，采用水化学的角度，通过测定示踪剂浓度来测定渗透系数，给渗透系数的测定方法带来了新的思路。

2.2 现场测试方法

相比较于室内测试方法，由于现场测试方法的试验条件更接近实际土层的渗透情况，因此其测得的渗透系数比较可靠和准确。现场测试渗透系数的方法有许多，常用的有钻孔注水试验和钻孔抽水试验。另外，本文还介绍一种利用孔压静力触探（CPTU）来确定黏性土渗透系数的方法。

2.2.1 钻孔注水试验

比起抽水试验，钻孔注水试验更适用于对弱透水层中黏性土的测定，可以根据黏土实际的渗透情况及时调整注水水量，计算得到的结果精度较高。

（1）钻孔常水头注水试验。

下面简要介绍两种常水头注水试验。

a.向钻孔内注入稳定流量的清水，在流量和水位趋于稳定后，通过测定流量和水位值来计算土层的渗透系数。由于黏性土的渗透能力较弱，加上试验土层存在饱的问题，试验段应尽量在地下水位以下选取，式（4）就是当试验段位于地下水位以下时的情形（《规程》推荐的公式[19]）：

式中：K为试验岩土层的渗透系数（cm/s）；Q为稳定时的注入流量（L/min）；H为试验水头（cm），等于试验水位与地下水位之差；A为试验段形状系数（cm），按照《水利水电工程注水试验规程》（SL 345-2007）选取。

b.该试验是野外的一种简易的钻孔注水试验法，优点是方便快捷，但也有其局限性，只能粗略地测定黏性土水平向渗透系数。该试验原理与压水试验原理类似，用固定的水头向钻孔内注水，水通过孔壁四周向土体内渗透，根据土体的吸水量来测算黏性土的渗透系数。王振华[20]等根据经验关系式得到下列计算式。

在实际工程中由于不同的目的，A/F项应代入相应不同的值。由于钻孔对渗透土层的扰动，试验过程中难免会带来一些误差，但经过验证，试验结果相对来说能够比较客观地反映土层的渗透规律。

2.2.2 钻孔抽水试验

由于黏性土透水性能较弱，而且一般来讲抽水含水层的边界形状以及边界条件较为复杂，找到合适的公式来计算黏性土的渗透系数比较困难。周志芳[22]等采用镜像法原理和势叠加原理，提出了确定边界附近有越流承压不完整井含水层水文地质参数的计算公式和计算方法。该试验方法主要用到的公式如下：

该试验方法简单、有效，具有可通过一次抽水试验便可确定渗透系数的优点，适用于在复杂定解条件下来求解黏性土的渗透系数。

2.2.3 孔压静力触探

孔压静力触探测试的原理是用静压力将标准规格的圆锥形探头匀速地压入土体中，同时利用电测技术测定圆锥的锥头阻力、触探仪钻杆的侧壁摩擦力和锥头后的孔隙水压力，来确定土层划分和土体的各种参数。孔压静力触探测试方法相比较于钻孔注水和钻孔抽水测试方法，具有间接、灵敏、快速、高效的优点。

式中：K为土体的渗透系数（m/s）；α为锥头角度（0°

经过验证，改进后的公式计算得到的渗透系数更加接近于实验室测试得到的结果，精确度较高。

2.3 其它测试方法

除常规的测试方法外，下面介绍另外两种间接测定渗透系数的方法。

2.3.1 从固结曲线上确定渗透系数

在常规的实验室条件下，在对黏土的渗透系数测定中，存在着一些误差，这些误差主要来源于：提供迫使水通过土样动力的不稳定性以及水通过土样通道的不可控性。这些误差在常规的试验中是不可避免的。因此，我们尝试通过其它一些方法来求取渗透系数。

在固结过程中，可以分为两个连续的阶段：初固结和次固结阶段。Eugeniusz Sawichi[10]和Joanna Strozyk[10]发现，在初固结的初始阶段，主要是气泡的溶解和孔隙的填满，接着是溶解先前气泡的水部分压缩，在指定的荷载下，当溶解有气泡的水变得不可压缩时，土样的沉降量仅取决于水的挤出量，此时，沉降速度等于孔隙水的挤压速度，即渗透速度。V.V.Zhikhovich[11]也指出，在上述的过程中并未发生显著的流变过程，在孔隙水被挤出的短时间内，固结曲线是呈线性变化的。由此通过公式（10）得到固结系数。

该试验方法虽然经过严密的理论公式的推导，但其试验结果仍然避免不了一些经验的因素，如：渗透速率恒定的时间段需要人为判断，这就使得试验结果带有一些主观因素，因此试验方法有待于进一步的推敲和验证。

2.3.2 渗透模型

刘维正[4]总结前人经验，建立了适用范围更广、线性化更明显的lg（1+e）-lgkν渗透模型，能更好地反映渗透系数随孔隙比的变化规律。但该模型的缺点在于：仅分析了在压缩过程中竖直向渗透系数的变化，而在黏土的各向异性对渗透特性的影响上，并未做出全面的分析。

为了更好地反映黏土的力学特性，国内外学者建立了在微观上能够反映土体力学性质的的本构模型，以及考虑黏土各向异性的微观弹塑性本构模型[23]。

在以后的研究工作中，进行模拟可以在以下两方面做进一步的研究。

（1） 黏土体的构成。黏土体中孔隙类型、不同类型孔隙的多少、发生固结时不同类型孔隙之间的转化程度。

（2） 在渗流过程中，发生隐渗或是显渗时弱结合水向自由水的转化程度。

3 讨论与结论

（1）在求渗透系数的过程中，广泛用到了达西定律和太沙基单向固结理论。达西定律的应用更适用于砂类土，在黏性土的适用方面尚存在一定的分歧，还有待进一步研究。太沙基理论的成立存在着一些理想的假设，在实际应用时，黏土周围的环境并不能很好地满足这些假设，从而造成一定的误差。应多从这些角度入手，才能更好地减小误差，使得试验结果更为精确。

（2）根据不同的试验目的和要求，国内外专家和学者研制出不同的试验仪器和试验方法，来更好地推导和测定渗透系数。在渗透系数-水力坡度曲线上，黏性土从发生渗流到进入稳定渗流的阶段上应受到更多的关注。

（3）测试黏性土渗透系数的仪器有很多，方法、原理不一，应尽量从减少误差的方面去改进试验仪器，使得测定的结果更为精准。

（4）在室外测定黏性土的渗透系数时，应设法尽量减少对原状土的扰动，保护原状土的结构不被破坏。

（5）在对黏性土进行模型模拟时，尽量从孔隙的类型、孔隙的多少、结合水转化的微观角度进行分析和讨论。

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篇9

0.前言

煤炭是我国的主要能源，在我国一次性能源中占76％以上，必定要进行大量的采煤。采煤过程中破坏了煤层所处的环境，使其原来的还原环境变成了氧化环境。煤炭中一般都含有约0.3％～5％的硫，主要以黄铁矿形式存在，约占煤含硫量的2/3。

煤层开采后处于氧化环境，流铁矿与矿井水和空气接触后，经过一系列的氧化、水解等反应，生成硫酸和氢氧化铁，使水呈现酸性，即生产了酸性矿井水。PH值低于6的矿井水称酸性矿井水。酸性矿井水在我国部分煤矿特别使南方煤矿分别较为广泛。我国南方煤矿的矿井水pH值一般在2.5～5.8，有时达2.0.pH值低的原因与煤中含硫量高有密切关系。酸性矿井水的形成对地下水造成了严重的污染，同时还会腐蚀管道、水泵、钢轨等井下设备和混凝土井壁，也严重污染地表水和土壤，使河水中鱼虾绝代，土壤板结，农作物枯萎，影响人体健康。

1.酸性矿井水的危害

矿井水的pH值低于6即具有酸性，对金属设备有一定的腐蚀性；pH值低于4即具有较强的腐蚀性，对安全生产和矿区生态环境产生严重危害。具体有以下几个方面：

1.1腐蚀井下钢轨、钢丝绳等煤矿运输设备。如钢轨、钢丝绳受pH值

1.2探放pH值低的老空水，铁质控水管道和闸门在水流冲刷下腐蚀很快，使放水失去控制而带来灾害。

1.3酸性矿井水中SO42-含量很高，与水泥中某些成分相互作用生成含水硫酸盐结晶。这些盐类在生成时体积膨胀。经测定，当SO42-生成CaSO4.2H2O时，体积增大一倍；形成MgSO4.7H2O时，体积增大430％；体积增大使混凝土构筑物结构疏松、强度降低而受到毁坏。

1.4酸性矿井水还是环境污染源。酸性矿井水排入河流，pH质小于4时，会使鱼类死亡；酸性矿井水排入土壤，破坏土壤的团粒结构，使土壤板结，农作物枯黄，产量降低，影响工农关系；酸性矿井水人类无法饮用，长期接触，可使人们手脚破裂，眼睛痛痒，通过食物链进入人体，影响人体健康。

2.酸性矿井水形成的原因

煤系地层大多形成于还原环境，含黄铁矿（FeS2）的煤层形成于强还原环境。煤炭中一般都含有约0.3％～5％的硫，主要以黄铁矿形式存在，约占煤含硫量的2/3.煤层开采后处于氧化环境，流铁矿与矿井水和空气接触后，经过一系列的氧化、水解等反应，生成硫酸和氢氧化铁，使水呈现酸性，即生产了酸性矿井水。酸性矿井水形成的主要原因即发生的主要化学反应如下：

2.1黄铁矿氧化生成游离硫酸和硫酸亚铁：

2FeS2＋7O2+2H2O=2H2SO4+2FeSO4

2.2硫酸亚铁在游离氧的作用下转化为硫酸铁：

4FeSO4＋2H2SO4＋O2=2Fe2（SO4）3＋2H2O

2.3在矿井水中，硫酸亚铁的氧化作用，有时也不一定需要硫酸：

12FeS2＋3O2+6H2O4=Fe2（SO4）3＋4Fe（OH）3

2.4矿井水中硫酸铁，具有进一步溶解各种硫化矿物的作用：

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

2.5硫酸铁在弱酸性水中发生水解而产生游离硫酸：

Fe2（SO4）3+6H2O2=Fe（OH）3＋3H2SO4

2.6在矿井深部硫化氢含量高时，在还原条件下，富含硫酸亚铁的矿井水也可产生游离硫酸：

2FeSO4＋5H2S2=FeS2＋3S＋H2SO4＋4H2O

酸性矿井水的性质除与煤中含硫量有关外，还与矿井水涌水量、密闭状态、空气流通状况、煤层倾角、开采深度及面积、水的流动途径等地质条件和开采方法有关。矿井涌水量稳定，则水的酸性稳定；密闭差、空气流通良好，则水的酸性较强，Fe3+离子含量较多；反之，则酸性较弱，Fe2+离子较多；开采越深，煤的含硫量越高；开采面积越大，水的流经途径越长，则氧化、水解等反应进行得越充分，水的酸性越强，反之则弱。

3.酸性矿井水的预防与治理

3.1酸性矿井水的预防

根据酸性矿井水形成的条件和原因，可以从减源、减量、减时等三个方面进行预防或减轻其危害程度。

3.1.1减源

捡选利用造酸矿物，化害为利。煤矿床的主要造酸矿物时夹杂在煤层中的黄铁矿结核和煤本身的含硫量。煤的开采率低、残留煤柱或浮煤丢失多，黄铁矿结核废弃在井下采空区中，被积水长期浸泡，是产生酸性水的重要根源。减少工作面丢失的浮煤、积极捡选利用黄铁矿结核，能减少产生酸性水的物质。拦截地表水，减少入渗量。例如回填矸石，控制顶板，防止地面水沿塌陷裂隙浸入老空区。在井下，特别是老井或废弃封闭井巷处，对矿井水施放适量的抑菌剂，抑制或杀灭微生物的活性，或者减少矿井水中微生物的数量。通过降低微生物对硫化物的有效作用，达到控制酸性矿井水生成的目的。

3.1.2减少排水量

设立专门排水系统，集中排酸性水，并在地表拦蓄起来，使其蒸发、浓缩，而后加以处理，免除污染。

3.1.3减少排放酸性水的时间

减少矿井水在井下的停留时间，可在一定程度上降低微生物对煤中硫化物的氧化作用，从而有助于减少酸性矿井水的形成。对含黄铁矿多、硫分高、地表水渗漏条件又好的浅部煤层，或已形成强酸性水的老窖积水区，在开拓布局上要权衡利弊，统筹安排，在矿井前期不予开采或探放，留待矿井水末期处理，避免长期排放酸性水。

3.2酸性矿井水的治理

在一定地质条件下，酸性水中的硫酸可与钙质岩石或其它基性矿物发生中和反应而降低酸度。用烧碱作中和剂用量少，污泥生成也少，但水的总硬度往往很高，虽降低了水的酸度，但增加了硬度，而且成本高，现已基本不用。目前，处理方法有以石灰乳为中和剂的方法、石灰石为中和剂的方法以及石灰石――石灰法、微生物法和湿地处理法。石灰乳中和剂处理法适用于处理酸性较强、涌水量较小的矿井水；石灰石――石灰法适用于各种酸性矿井水，尤其是当酸性矿井水中的Fe2+离子较多时适用，还可以减少石灰用量；微生物法基本原理时应用氧化铁细菌进行氧化除铁，此菌能从水生环境中摄取铁，然后以氢氧化铁形式把铁沉淀子在它们的粘液分泌物中，时酸性水的低铁转化为高铁沉淀出来，然后再用石灰石中和游离硫酸，可降低投资，减少沉渣。湿地法又称浅沼泽法，此法具有成本低、易操作、效率高等优点，具体方法在这里不再详述。

4.结论

煤系地层大多形成与还原环境，煤层开采后处于氧化环境，流铁矿与矿井水和空气接触后，经过一系列的氧化、水解等反应，使水呈酸性，形成酸性矿井水。对地下水以及其它环境和设施等造成一定的环境影响和破坏，同时会对人体健康造成一定的影响。通过对酸性矿井水的形成原因进行分析，并采取一定的预防和治理措施，可减少酸性矿井水对地下水的污染、其它环境和设施等造成的破坏以及对人体健康的影响。■

【参考文献】

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

中图分类号：P618文献标识码：A 文章编号：

引言

集通线是我国西北地区与东北地区间一条便捷的区际铁路通道，同时也是内部的东西向主要通道和蒙西、宁夏至东北地区的煤运主通路，在区域路网中具有重要的作用。随着社会经济的发展，集通铁路货运量和客运量逐年递增，现有铁路的运输能力不能满足经济和社会发展的需要，铁道部和政府适时对该条铁路进行改建。集通线某隧道地处中东部，大兴安岭南西段，是集通线改建工程中最长隧道。查清隧道段的主要工程地质问题对于集通线改造工程的早日实现具有重要的现实意义。

1区域地质背景

1.1地形地貌

隧道段地处燕山余脉与阴山的交汇地带，是内蒙古高原向松辽平原的过渡地段，地貌属剥蚀中低山区，是大青山的东缘地区。部分隧道段山体基岩，植被稀疏。地势总体东北高，西南低，山势雄伟，地形崎岖复杂，多呈悬崖陡坎，沟谷切割强烈。隧道所经山脉海拔高程一般在1112.3～1762.2m之间，最高点海拔高程1952.4m。

1.2地层和岩性

隧道区域出露地层主要为奥陶系（O）、石炭系（C）、二叠系（P）、侏罗系（J）、第三系上新统（N2）及第四系（Q）。隧道段出露的地层岩性主要有：花岗岩、石英片岩、板岩、粉砂质板岩、粉砂岩、砂岩、砂砾岩、砾岩、变质砾岩、大理岩、凝灰岩、泥灰岩、玄武岩、安山岩、钙质页岩、流纹岩、粉土，粉砂质黄土、坡洪积（Qhspl）碎石土、冲洪积（Qhapl）砂砾石及冲积（Qhal）砂砾石。

1.3 地质构造

区域构造上位于内蒙古中部地槽褶皱系，苏尼特右旗晚华力西地槽褶皱带与温都尔庙～翁牛特旗加里东地槽褶皱带交界处，板块构造位置属晚古生代陆壳增生区，板块碰撞消减地带。区域内以北东和东西向构造为主，西拉沐伦近东西向断裂带，对隧道段地质体的展布具有明显的控制作用。北东向构造表现为褶皱和断裂；构造岩浆岩带及中侏罗世断陷盆地也受北东向构造控制。

1.4水文地质条件

隧道段南部为东西向的西拉沐伦河，北部为嘎苏代河和查干木伦河，向东南汇入西拉沐伦河，最后流入辽河，属辽河流域辽河水系。依据地下水赋存条件，隧道范围内地下水以第四系孔隙水、基岩裂隙水为主，另存在少量碎屑岩孔隙水。在断层和不同岩层接触破碎带存在构造裂隙水。

2主要工程地质问题

隧道段主要工程地质问题有：岩体稳定性、基岩透水、地表斜坡岩土体稳定性问题。主要工程地质问题的准确提出，对隧道段的设计和施工有重要的现实意义。

2.1岩体稳定问题

隧道段影响岩体稳定性的因素主要为区域断裂和节理裂隙。

2.1.1区域应力场和断裂

隧道段及临近地区，受到近东西向的大主应力影响，褶皱发育，轴向呈北东向，多为线状构造。断裂构造发育与各期褶皱构造紧密伴生，依据断裂走向可分为近南北向断裂和北东向断裂。隧道DK484+800处的断裂，穿越地层为花岗岩和变质细砂岩。在两地层交界处的地表存在一系列线性泉水露头，做为判断该断裂的重要证据。该断裂跨越隧洞轴线。该断裂整体走向约350°，长度约2.3km。由于断裂处岩体破碎，裂隙较大，地表水渗透进入地下，隧道开挖时，很容易引起突涌事故，对工程产生较大影响。隧道DK501+50处的断裂，穿越地层为砂岩，断裂整体走向为40°，长度约420米，断裂跨越隧道洞轴线。由于构造断裂的存在，使岩体的整体性受到破坏，在隧道开挖过程中，对支护结构提出更加严格的要求，对工程产生一定影响。

2.1.2节理裂隙

隧道段受多期构造运动作用，构造岩浆活动强烈，岩体节理裂隙较发育。本论文以花岗岩体中（YDK484+500）节理裂隙为例，地势高程为1921.7m，主要发育北北西、北西向两组优势节理，缓倾角的节理非常发育，陡倾角的节理较发育，降雨将沿着陡倾角的节理裂缝渗入，再沿着缓倾角的节理向外流出，这两组节理为水提供了很好的流通通道，对隧道工程的施工非常不利。

总之，地质构造决定了隧洞段岩石的完整性。侏罗系以前的地层经历了多期构造运动，燕山期岩浆大面积侵入使得这些地层变质。总体看，沉积岩区岩石条件较差，岩浆岩区岩石条件相对较好。隧洞段通过沉积岩区的长度约占57.7 %，岩浆岩区约占42.3%，塌方的危险性主要在沉积岩区。岩浆岩区的主要岩石为花岗岩，稳定性相对较好。

2.2基岩透水问题

依据地下水赋存条件，隧道段内地下水主要以第四系孔隙水、基岩裂隙水为主，另存在少量碎屑岩孔隙水。在断层和不同岩层接触破碎带存在构造裂隙水。基岩裂隙水分布于低中山区，岩性主要为花岗岩类和变质砂岩。隧道段花岗岩风化裂隙发育、风化壳厚20～30m。变质砂岩节理裂隙发育，岩体较破碎。裂隙泉水流量一般20～40 m3/d。隧道南部平房沟附近，存在碎屑岩类孔隙水，泉水流量一般10～40 m3/d。

利用多种方法估算的隧道涌水量得出，全隧道稳定单位涌水量介于2829-5074m3/d•km之间，平均为3744m3/d•km；隧道最大单位涌水量介于7621-10208m3/d•km，平均为8692m3/d•km。其中涌水量较大几处见表2-1。隧道涌水对隧道的开挖非常不利，设计和施工时要多加重视。

表2-1 隧道段较大涌水处统计表

分段

编号 起讫里程 稳定涌水量 最大涌水量

单位

m3/d•m 段落

（m3/d） 单位

m3/d•m 段落

（m3/d）

1 DK478+910～DK479+300 19.54 7621.37 44.97 17538.59

2 DK482+680～DK485+910 5.36 17312.94 10.93 35294.36

3 DK495+050～DK495+760 11.66 8281.43 29.91 21236.40

4 DK496+950～DK497+170 15.45 3399.45 38.18 8399.07

5 DK500+220～DK500+460 10.61 2545.98 33.73 8095.10

6 DK501+080～DK501+360 21.60 6047.81 114.75 32130.85

2.3地表斜坡岩土体稳定问题

地表斜坡岩土体稳定问题主要有滑坡、崩塌、泥石流。

2.3.1滑坡

隧道段附近可见多出小型滑坡，滑坡体较小。由于整个范围内植被覆盖率较高，山坡上岩体表面被第四系更新统的黄土覆盖，滑坡的变形特征不明显，隧道段没有大型滑坡。

2.3.2崩塌

隧道段内典型的潜在崩塌分述：如东沟前山崩塌，地层岩性是侏罗系的细中粒花岗岩，前山海拔1509.8m，山坡坡度80°；东沟鹿场崩塌位于乌梁苏台东沟右侧山坡，地层岩性是侏罗系细中粒花岗岩，海拔1507.9m，山坡坡度70°。形成崩塌的岩体的特点是：竖直节理和水平节理发育，节理使岩体相互切割，岩体被切割成独立的块体；山体相对高差较大，山坡较陡，在外动力作用下较容易形成崩塌，对隧道工程产生不利影响。

2.3.3泥石流

隧道段内典型的潜在泥石流分述：乌梁苏台东沟泥石流流经洞轴线DK489―DK490+600段，主沟走向呈NE10°~ NE45°，主沟长6.5km，沟深10-20m之间，宽约100m，纵坡降比约122‰，主沟上游纵坡降比约313‰，坡度较陡，主沟的形成区呈V型谷，流通区呈U型谷，两侧山坡坡度在10°~25°之间，主沟上游有多条小的支沟，支沟沟谷谷底切割深度较深，为该泥石流形成提供了地形条件。泥石流沟主沟堆积大量的第四系冲积物，冲积物中含有卵石、砾石，粒径大小不等。主沟两侧山体是花岗岩，岩性单一，经风化及区域构造的影响，节理发育，为该泥石流的形成提供了大量的物源。该区每年7-9月份为雨季，呈突发性暴雨特点，为泥石流的发生提供了动力条件。由于泥石流形成区和流通区段岩体风化程度严重，裂隙发育，有利于雨水的入渗，对隧道开挖有一定影响，但是对东沟里面的住户及下游的村庄有严重影响。

结论和建议

隧道段岩土体的不良地质问题，对隧道段的设计和施工非常不利。借鉴相关研究成果，利用多种方法进行了隧道涌水量预测。建议加强后期钻探、物探及必要的山地工程等综合勘探，充分发挥各种勘探手段的优势，进一步查清测区深部的工程地质条件，为隧道设计和施工提供经济合理、安全可靠的依据。隧道开挖时应利用先进的仪器进行监测，做好隧洞的超前预报工作。

参考文献

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