水文地质学例1

引言

水文地质学是一门研究地下水的数量和质量随时间和空间的变化规律，以及如何合理利用地下水或防治其危害的学科。它研究在岩石圈、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弊[1]。水文地质学是一门应用性很强的学科，它在人类生活和生产部门的需求下不断发展，学科体系逐渐健全，理论水平不断提高。人类在生活或者生产实践中所遇到的相关的问题，都需要研究者在方法上和理论上加以解决，随着越来越多以及越来越深入的问题得到解决，水文地质学这门学科也逐步发展。水文地质学从寻找和利用地下水资源开始，围绕实际发展需要，逐渐开展了一系列相关研究，现已发展成为一门相对成熟的学科。然而在生产力以及科学技术迅猛发展的今天，其所面临的问题也越来越复杂，越来越多元化，原有概念、理论及方法已经很难满足需求，水文地质学的发展面临着巨大的挑战与机遇[2]。

1 概述

水文地质学主要研究地下水的埋藏、分布、补给、排泄、径流和形成规律，地下水的物理性质和化学成分，地下水水质和水量评价、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，地下水污染的防治，地热能开发等。在不同地质环境或者地质时期，尤其是在近代人类活动的影响下，地下水的埋藏、分布、补给、径流、排泄和水化学组成均有一定差异，通过上述各方面差异性的研究，掌握地下水的形成及其动态变化规律，可为合理利用以及防治地下水提供一定科W依据。地下水中污染物分布、预测、治理以及如何防治是水文地质学目前研究的一个重点。随着科学技术的不断的发展以及生产建设发展的需要，水文地质工作者对水文地质学进行了分支学科的细分以及进行了多学科交叉渗透研究。

2 水文地质学发展简史

水文地质学的发展经历了萌芽、奠基、形成和发展四个阶段[1]。5700年的浙江余姚河姆渡古文化遗址水井，约3000年前中西亚及北非的干旱地带出现的坎儿井（Biswas，1970；Todd等，2005），表明人类从远古时代就开了地下水的利用，代表了水文地质学的萌芽。欧洲工业革命时期，由于工业的快速发展，需水量大大增加，人们对井的出水有了量的需求。1856年，法国水利工程师达西（H.Darcy），通过室内水通过沙的控制性实验，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。法国人裘布依（A.Dupuit）、美国人泰斯（C.V.Theis）都先后加入到地下水的定量计算中，并且将其推到了一个新的高度。该阶段人们已经通过实践得到了水文地质相关的基本理论，并且将其应用到了地下水的研究之中，为水文地质学的发展奠定了好的基础。第一次世界大战之后，合理开发、科学管理与保护地下水资源，越来越受到人们重视。20世纪40～60年代，雅克布（C.E.Jacob）及汉图什（M.S.Hantush）等论述了孔隙承压含水层的越流现象，“含水层思维”受到冲击[3]，逐渐产生含水系统的概念。随后英国的博尔顿（N.S.Boulton）和美国的纽曼（Neuman）分别导出了潜水完整井非稳定流方程。至此，水文地质学已经完成了从找水型向资源型的转变，各方面理论研究已经构建了较完备的结构框架，水文地质学的发展已经初步成型。第二次世界大战以后，随着生产力与科学技术的迅速发展，世界人口急剧增长，消费需求也急剧升高，因而人类开始大规模改造自然环境，大量消耗了包括地下水在内的各种资源，破坏了环境，打破了生态平衡，进而导致了生态环境的急剧恶化，如土地荒漠化、土壤盐碱化、地面沉降、水土流失等。保护生态环境刻不容缓，水文地质工作者开始寻求新的发展模式，水文地质学开始进入了以生态环境为研究核心的阶段，期间面临的问题错综复杂，以及在全球信息化大的背景下，原有的思维模式、概念、理论以及方法已经难以满足发展需求。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[4]。新技术、新理论的不断引入，使得水文地质学越来越系统，概念越来越完善，技术越来越成熟，分支学科的划分也越来越明确，其发展也越来越迅速，至此，水文地质学进入了新的发展时期。

从水文地质学发展的四个阶段我们可以清晰地看出，其是一门与生活实践密不可分的学科。水文地质学的发展贯穿于人类文明的发展之中。在生活生产实践中，人们观察积累各种水文地质现象，研究其规律，以便更好地服务于生活，久而久之水文地质学得到了长足的发展，由此可见实践对于水文地质学科的发展至关重要[5]。

3 当代水文地质学的特点

地下水流系统理论[6]的出现，意味着水文地质学发展进入了新的阶段。地下水流系统理论，从整体角度，综合考察地下水与环境相互作用的变化，为分析地下水各部分以及地下水与环境的相互作用提供了时空有序的理论框架。

当代水文地质学的研究领域，从以往的地下水资源向生态环境扩展，由地球浅部向地层深部圈层延伸。并且当代水文地质学，由以往的解决局部的现阶段的生产实际问题，转向长期性、全局性以及可持续发展的课题。其以地下水流系统理论为核心框架，以系统思想为指导，运用多学科方法及其理论，构建人和自然协调、良性循环的地下水流系统、水文系统、地质环境系统、工程地质系统和生态系统，这也成为当代水文地质学的最终目标[2，7]。

随着人类对生态环境的破坏，相应的生态环境问题随之出现，人类开始意识到构建人与自然协调的、良性循环系统的重要性，从而进一步探索目标系统的作用或者形成过程与内在机理。当代水文地质学已经从传统的实用性学科，演变为兼具应用性与理论性的成熟学科。

4 水文地质学发展趋势

随着近几年来我国发展对能源需求的不断增长，从可持续发展的角度考虑，常规能源已经无法满足发展的需求，新型能源的开发利用刻不容缓。地热能[8]作为一种新型的清洁能源，其开发就显得尤为重要。现阶段地热能主要通过地源热泵形式被利用。目前地源热泵在天津、河北、陕西等地被广泛应用，很多都是通过水源热泵形式利用地下热能[9]，由于深层地下热水的高矿化度以及高温，因而有的被用来发展温泉旅游、有的被用来居民供暖。地下热水作为一种宝贵的资源，其量并非是取之不尽用之不竭的，而且过渡开发利用很有可能导致严重的环境地质问题，因此回灌必不可少，然而其回灌[10]问题却一直是世界性难题，温度利用率也偏低，这就需要水文地质工作者对深层地下水进行深入研究。

多学科的交叉研究以及多技术方法的综合应用是水文地质学发展的方向。水文地质学原本就是地质学和水文学结合形成的边缘学科，随着各学科体系的日益健全以及各分支学科的不断发展，研究视野不断拓宽、课题复杂程度越来越高，处理难度越来越大，因而多学科交叉渗透以及多技术方法综合应用是处理复杂课题的唯一途径[11]。

预计今后水文地质研究的重点将主要集中在地下水中污染物运移机理、四水转化问题、地下水水温度场的分布及其迁移机理、包气带水盐运移机理及其空间分布、地球深层水文地质、水文地质中同位素的进一步应用以及与深层地下水相关的数值模型的建立[12]。

5 Y束语

随着我国生态文明建设脚步的加快，自然科学发展与生态环境保护的结合就显得意义非凡。当前，我国水文地质学已经进入了生态环境水文地质学发展阶段[13]，构建人与自然环境协调、良性的水文地质生态系统[14]已迫在眉睫，学科的发展以及关键技术问题的解决，都会对生态环境造成潜在的威胁或一定程度的破坏，因而学科的发展必须以生态环境的保护为根本，科学合理地完成两者之间的转化。

参考文献

[1]王大纯，张人权，史毅虹，等.水文地质学基础[M].北京：地质出版社，1995.

[2]张人权，粱杏，靳孟贵，等.当代水文地质学发展趋势与对策[J].水文地质工程地质，2005，1：51-56.

[3]Engelen G B， Jones G P. Developments in the analysis of groundwater flow system [M]. Amsterdam：IAHS Press，1986.

[4]Toth J. Theoretical analysis of groundwater in small drainage basin[J]. Journal of Geophysical Research，1963，67（11）：4375-4387.

[5]周志芳.创新实践是水文地质学发展的必由之路[J].中国地质教育，2015，1：6-9.

[6]梁杏，张人权，牛宏，等.地下水流系统理论与研究方法的发展[J].地质科技情报，2012，31（5）：143-151.

[7]张人权，梁杏，靳孟贵.可持续发展理念下的水文地质与环境地质工作[J].水文地质工程地质，2004，31（1）：82-86.

[8]郭森，马致远，李劲彬，等.我国地热供暖的现状及展望[J].西北地质，2015，48（4）：204-209.

[9]陈鸿羽.水源热泵的适用性研究分析[D].长安大学，2006.

[10]胡伟伟.地压型热储回灌堵塞机理及其防治研究――以咸阳城区为例[D].长安大学，2009.

[11]张人权.关于水文地质学的一些思考[J].地质科技情报，2002，21（1）：1-6.

[12]张人权.水文地质学发展的若干趋向[J].水文地质工程地质，1987（2）：1-2.

水文地质学例2

中图分类号：H315.9 文献标识码：A 文章编号：1673-2596（2013）05-0220-03

一、引言

科技英语（English for Science and Technology，简称EST）是科技翻译的重要组成部分，广义上指一切论及或谈及科学和技术的书面语或口语[1]。随着近年来中国科技的迅猛发展和对外交流的不断增加，对于科技翻译要求也越来越高。英语专业的翻译人员虽具有扎实的英语翻译功底，但往往缺少对专业背景知识的了解，专门的科技研究人员又很少对英语写作和翻译进行过系统的学习，因而对汉英两种语言结构的判别认识不足，缺乏语篇意识，所以“相当多的中国科研人员研究出了世界领先的科研成果，欲在国际知名科技期刊或文摘上发表他们的科技论文，但往往由于‘poor translation’被退稿”[2]。虽然前人也有对地学科技论文翻译的研究，如地学科技论文文题与摘要的英文翻译讨论[3]、地学专业文献的英汉翻译[4]，但缺少从汉译英角度对水文地质专业汉英翻译原则和方法的总结。本文在前人研究的基础上，探讨水文地质专业科技文体的特点，结合典型汉英翻译实例，对水文地质专业科技论文的汉英翻译提供指导，丰富科技论文翻译研究内容。

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

专业文献的显著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。

水文地质学例3

    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。因此在翻译过程中特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。

水文地质学例4

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

水文地质学例5

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月党的十一届三中全会以后，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，党的十一届三中全会胜利召开，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。

水文地质学例6

《周易》是自西周至东周不断充实才完成的重要文献,所引用的人事活动和自然现象的描述蕴含了人类早期科学萌芽和对自然现象的哲学思考。《周易》八卦中的坎代表水,兑代表泽,艮代表山,坤代表地。这些组合而成的彖、彖恰好表征了地下水的循环过程,当代水文地质学家以图来诠释,与水文学的描述相当吻合。公元前7世纪的泰勒斯被称为人类历史上的第一个水科学家与第一个哲学家。泰勒斯认为水与人与万物的存活如此息息相关,水的背后有些更深的法则与目的,他直接指出人可以思考有关水的“看不见”的意义,而非只是在“看得见”的使用,也许“看得见”的部份只是暂时的、多变的,而“看不见”的部份是永存的、不变的。

2近代水文地质学的发展

自十九世纪末,水文地质学成为一支独立的学科以来,在多位水文地质学家和水文地质工作者的不懈努力下,水文地质学从幼稚逐渐变得成熟,从单纯的现象描述发展到定量化的理论研究上[1]。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做出了许多贡献。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了。20世纪70～80年代,由于电子计算机技术的发展,地下水数学模拟成为处理复杂的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。随着地下水污染、海水与咸水入侵淡含水层等问题的不断产生,与地下水中溶质迁移有关的问题开始受到重视。许多水文地质学家正在通过室内试验、野外试验与建立数学模型的办法去解决有关问题。

3现代水文地质学科技革命

3.1 科学技术革命对水文地质学发展的影响

水文地质学发展过程中的历次革命都是在科学技术革命及其产物的支持下完成的。首先对水文地质学形成和发展具有重要意义的Darcy定律是H.Darcy受到电学中的欧姆定律和固体介质中的热传导定律的启发并通过试验验证得到的,三个定律的数学表达式完全相似,而欧姆定律和热传导定律早在Darcy定律出现之前就分别由欧姆和福里哀建立。其次对现代水文地质学的发展和研究具有划时代意义的Theis公式和描述渗流的基本微分方程也都是从热传导理论中演绎过来的。另外,目前在渗流理论中广为应用的数值法是在新科学技术革命的产物之一—— 计算机的促进下才得以蓬勃发展的,尤其是20世纪70年代末微型计算机的普及使得数值法在研究渗流问题时表现出了更大的灵活性和优越性。现在计算机已渗人到水文地质研究的各个领域,如勘查、编图、开发、评价和管理等,正是在计算机帮助下,一些数学方法才得以用来解决水文地质问题。在地下水的勘查和研究中,当今广泛使用的技术和方法如电法、磁法、遥感、放射性测量、同位素、Υ-Ν等均是科学技术革命的产物。这些方法和传统方法结合起来,借助计算机,不但解决了许多原来无法解决的问题,而且使水文地质学理论更丰富、更完善,并形成了多种交叉学科。

3.2 水文地质学今后发展方向

水文地质学发展到今天,经历了近150年,现在人们在解决渗流问题时基本上都按照这一模式进行:定性分析建立水文地质模型建立数学模型求解数学模型,这一模式通常称为数学模式[3]。目前在世界范围内正兴起一场以微电子技术和信息处理技术为中心的科学技术革命。新科学技术革命的主攻方向是智能信息科学技术,主要历史使命是建立智能科学理论,其核心是智能化,其科学、社会、经济效果将对人类产生巨大的冲击,将变革现在科学内部结构。受新科学技术革命的影响,水文地质学理论也将发生革命,解决水文地质问题的智能信息模型和混沌模型将代替现有的数学模型;同时受新材料、光导纤维、新能源、空间、电子和计算机等多项新技术革命的影响,在地下水的勘查和研究方法上也将发生根本的变革,届时目前水文地质学上的一些难题将迎刃而解。

为了更好地发展当代水文地质学,需要特别重视以下各类的学科交叉渗透:第一,根据研究目标的需要,开展相关学科与水文地质学相结合的研究;第二,将横断科学(系统论、信息论、控制论、超循环理论、耗散结构理论、混沌学、分形理论等)全面引入水文地质学,充实与发展水文地质学的理论与方法;第三,将水文地质学与社会人文科学结合,加强软科学研究。目前,第一类学科交叉的研究,已经开始受到重视,但是,离开学科的真正融合,还有较大距离;第二类学科交叉的研究,已有不少探索性成果,但是,如何将横断科学全面系统引入水文地质学,要走的路还很长;第三类的学科交叉,则至今尚未引起足够重视。

加强水文地质学与社会人文科学的结合,其重要性如何强调也不为过。任何自然科学技术问题的解决,都无法回避人们的价值判断与利益协调。因此,自然科学技术成果,需要借助于社会人文学科的支撑,逾越种种利益门槛,才有可能被社会所接受,否则,只能停留在纸面上,无法转化为实实在在的生产力。

参考文献

水文地质学例7

关键词：水文地球化学水化学特征Q型聚类模糊分析水力联系

煤矿水害做为矿上几大灾害之一，一直是制约我国煤炭开采活动和煤矿可持续发展的重要因素。在治理水害中，我国形成了许多行之有效的方法、理论和技术，但矿区地下水的补给，径流和排泄条件是一切研究的重要基础。只有充分认识和了解矿区的水文地质条件，才能制定合理有效的矿井防治水措施。本文即采用水文地球化学方法中的Piper三线图和Q型聚类模糊分析来分析朝川矿的水文地质规律，为矿井防治水提供科学依据。

一、矿区水文地质概况

朝川矿区位于临汝煤田的东南部，属构造剥蚀低山丘陵及河流冲积平原，中部平顶山砂岩构成丘陵，煤系地层则形成狭长形沟谷，南部寒武系石灰岩组成低山丘陵，呈现岩溶地貌景观。矿区属暖温带大陆性季风气候，多年平均降水量668.1mm，年最大降水量为1170.9mm，年最小降水量为332.8mm，蒸发量为降水量的三倍。矿区为弧形单斜构造，区内构造复杂，主要断裂有北西向与北东向两组，多构成矿区或井田边界，在不同程度地控制着矿区水文地质条件，使朝川矿区成为一个独立的水文地质单元。第四系砂、砾岩孔隙含水层，石炭―二叠灰岩岩溶裂隙和砂岩裂隙含水层，中上寒武系灰岩岩溶裂隙含水层为矿区主要含水层。其中，中上寒武统白云岩含水层在西南部出露，带宽度0.65km，走向延伸长23km，出露面积为15km2。

二、取样与分析

为了解朝川矿区的水化学特征及时间上的演化规律，确定地下水的补给、径流和排泄条件，根据研究目的并结合水化学采样方法，制定了底板灰岩含水层、顶板砂岩含水层等五个深度层面的分层采样的方案，本次工作采集两批矿区水化学样，2004年采集14组，2008年采集26组。其中地表水共10组，第四系孔隙水共14组，砂岩水3组，石炭系岩溶水6组个，寒武系岩溶水3组，混合水样共4组。对其进行了水化学分析，分析项目主要包括K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42-、Cl-、硬度、碱度、固形物、pH值等。

（一） 数理统计

朝川矿区采集的不同时间和不同含水层的水样的水化学特征分析结果表明：（1）河水水化学特征：由于矿区排水主要通过朝川河流走，水化学类型由2004年的HCO3.SO4―Ca型水转变为2008年的HCO3.SO4―Ca.Na型水，TDS也有0.57134g/L增大到0.78803g/L；（2）孔隙水水化学特征：孔隙水的水化学类型由2004年的HCO3.SO4―Ca型水转变为2008年的SO4.HCO3―Ca型水，可见孔隙水的水质已经变坏，矿化度变化较小；（3）砂岩水水化学类型：砂岩水的水化学类型没有发生变化，可以说明砂岩水，与其他含水层的水基本没有水力联系；（4）岩溶水化学特征：寒灰水的水化学特征由2004年的HCO3.SO4―Ca.Mg型水转变为2008年的HCO3.SO4―Ca型水，矿化度亦有0.821165g/L减小到0.45924g/L。 2008年太灰水的水化学类型为HCO3.SO4―Ca.Mg型，矿化度为0.78449g/L，比寒灰水较大，说明由于矿井排水的作用，使太灰水接受寒灰水的补给，亦可由此看出寒灰水为矿井充水的主要含水层；（5）SO42-离子特征：由于灰岩距离煤系地层较近，在煤矿开采的影响下，使以前的还原环境转变为氧化环境，因此使得煤系地层中的黄铁矿氧化成为硫酸盐（FeSO4）与硫酸，使得水中的SO42-含量增加；（6）矿井混合水的水化学类型：由于矿井混合水是由来自不同含水层的水混合而成，因此水化学类型比较复杂，混合水的水化学类型为HCO3.SO4―Ca.Na型，矿化度为1.370448g/L，已达到微咸水类型。

（二） Piper三线图示法

本文采用国际上通用的水化学分类方法，首先计算主要阳离子（Na+ 、Mg2+、Ca2+）和阴离子（Cl-、SO42-、HCO3-）的毫克当量百分数，使毫克当量百分数大于10%的离子参与水化学类型的分类。可知：寒武系灰岩，石炭系灰岩岩溶水与第四系孔隙水，河水，水库水水化学类型区域重合，说明孔隙水，河水，水库水补给寒武系灰岩和石炭系灰岩水，并且各水体之间相互交替频繁。朝川水库基底为寒武系灰岩，寒武系灰岩浅部岩溶非常发育，水库水透过灰岩裂隙溶洞补给地下水；在朝川河上游，芦店村旁两岸，河谷对第四系厚层沉积物的切割，第四系孔隙水以泉的方式补给河水；在朝川河中游第9勘探线附近，由于石炭系太原组灰岩露头与河谷相交，河水迎着灰岩层面补给地下水，并出现断流。在朝川矿二井以下，二井和一井矿井废水排入朝川河，并在下游通过河流渗漏补给第四系孔隙水，形成了岩溶水，浅层孔隙水，地表水水化学类型基本一致。二叠系砂岩水水质和其他水样有很大的差别，由此可得，二叠系砂岩水和其他含水层没有水力联系。

（三）Q型聚类模糊分析

为了增强对水化学资料的认识和所得结论的可靠性，对水样进行了Q型聚类分析，以获得对水化学特征的定量解释。为了对矿井突水来源进行判别，以采用常见的六种阴、阳离子Na++K+、Ca2+、Mg2+、HCO3- 、Cl- 、SO42-和TDS为变量，变量名分别为x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7。对所取的34组水样进行Q型聚类模糊分析。二叠系砂岩裂隙不发育，与外界含水层没有水力联系，不会接受地表水体，大气降水的补给，故在掘进的过程中，砂岩裂隙水并不对矿井生产安全造成威胁。

张村矿-250寒武系灰岩水与朝川水库、朝川河上游等地的水样分为Ⅰ1-A-a组，说明其水化学特征相近，证明朝川河水库确实通过灰岩溶洞对西部寒武系灰岩岩溶水进行补给。

朝川矿二水平东、西翼泄水巷所取得太原组灰岩岩溶水水样与时屯、范庄水井水样、朝川河中游水样分为Ⅰ2-A-b组，其水化学特征具有相似性。野外调查发现，当河流流至第9勘探线附近时，由于石炭系太原组灰岩露头与朝川河交叉，河水在此处断流。说明矿区东部太原组灰岩含水层在第9勘探线附近顺着岩层接受朝川河的补给。

三、结 论

本文通过收集资料、野外调查、水样分析、室内整理、计算等手段系统研究了朝川矿水文地质规律，为矿井水害防治工作提供了可靠的依据。通过水化学分析得到如下结论：

1.河水、水库水、第四系孔隙水和岩溶水的水化学类型基本一致可说明，它们之间存在明显的水力联系。即河水，水库水主要通过灰岩区以渗漏形式补给寒武系和石炭系灰岩岩溶水，第四系孔隙水主要以泉的形式补给岩溶水。岩溶水为矿井的主要充水含水层，是矿井水防治的主要对象。

2.砂岩裂隙水的水化学特征明显与其余几种水的水化学特征不同，说明与其他水没有水力联系。主要以顶板淋水或滴水形式进入矿井，水量有限，因此对矿井的充水意义不是很大。

值得说明的是矿井水文地质规律的分析和认识是矿井防治水的基础，因此对矿井水文地质规律的分析需要多种科学的方法进行综合研究。水文地球化学方法只有和其他方法结合起来，才能更加明确的认识矿井水文地质规律。

参考文献：

[1]Gorelick S M.Conjunctive water use:understanding and managing surface water groundwater interaction[M]. Int Assoc Hydrol Sci Publ,156,1986:547.

[2]王广才、段琦、卜森昌．水文地球化学方法在煤矿水害研究中的某些应用――以平顶山、肥城矿区研究为例[J]．地质评论，2001，47（6）：653-657.

[3]修先约、殷效彩．Q型系统聚类分析方法在水环境质量评价中的应用[J]．青岛大学学报，1992，5（1）：85-90.

[4]马立文、窦齐丰、彭仕宓．用Q型聚类分析与判别函数法进行储层评价――以冀东老爷庙油田庙28X1区块东一段为例[J]．西北大学学报(自然科学版)，2003，33（1）：83-86.

[5]聂振龙、陈宗宇等．黑河干流浅层地下水与地表水相互转化的水化学特征[J].吉林大学学报（地球科学版），2005，35(1)；48-53．

[6]中国煤田地质总局．中国煤田水文地质学[M]．北京：煤炭工业出版社，2000.

[7]沈照理．水文地球化学基础[M]．北京：地质出版社，1986．

水文地质学例8

0 引言

中国矿业大学（北京）作为教育部直属全国重点高校，是首批具有博士和硕士学位授予权的高校之一，具有百年办学历史，行业特色鲜明，在人才培养和课程设置上积累了丰富的经验[1]。但随着研究生招生规模日益增加，中国矿业大学（北京）倡导的研究生精英教育模式也受到冲击，研究生教学方式发生了显著变革：小班变大班、交互式变传授式、闭卷变开卷。这些变革从广义上讲适应了大规模研究生培养的需求，但在一定程度上影响了研究生精英教育的培养宗旨。

为此，学校选择了一批重点专业，针对课程选择人数少于10人的课程专门开设了小班授课试点，目的是通过1个学期的教学实践，评价小班授课的优劣，并总结出小班授课方式和经验，为研究生小班授课教学模式推广奠定基础。本文针对矿业类高校的学科特点，结合工程实践，重点探讨《水文地质与工程地质学》教学改革的方向和内容，培养学生的地质学思维和实践灵活运用技能[2-3]，为更好的培养相关方面的专业人才提供基础。

1 小班授课人数优化

重点强调将小班授课试点作为一个尝试，不能够影响到正常的教学安排或计划。要根据研一学生提交的选课统计表，选择报名人数较少，专业课在本行业较重要的课程作为试点选择课程，集中起来开展小班授课。一般小班授课要求学生上限为10人，下限为3人。

2上课地点灵活安排

小班授课不参加研究生院的教室统筹安排，可以根据情况灵活选择教学楼、实验室、工作室、标本室或报告厅等场所进行授课，方便同学们更好地把课堂知识与实验相结合，用理论指导实验，用实验验证理论。

3教学方法改革

为了适应小班授课的特点，一些传统教学方法需要进行改革。工程地质学是一门强调实践性的自然科学，因此在讲授工程地质灾害现象过程中，借助电子教学并结合作者所从事的岩质边坡工程灾害控制研究方面的最新成果，介绍典型山体滑坡灾害，分析产生山体滑坡变形现象的工程地质原因，介绍对滑坡牛顿力监测的必要性。由于小班教学人数较少，便于管理，可以通过考察“深部岩土力学与地下工程国家重点实验”，了解滑坡灾害的研究前沿，进行启发式教学，激发学生的科研活动的创新性思维，为学生今后从事相关工作打下坚实的基础。

3.1 优化教学大纲，深化教学内容

为了有效把握课程主要重点内容、提高效率，一些不主要的内容以学生自学为主，不再进行讲解，但是与所学专业相关的重点讲解，且要比课本知识更加深化，例如：当讲到地质灾害监测和控制方面，常规监测如降雨量、地下水水位等内容不再重点讲解，而是引入国际前沿，将滑坡牛顿力监测重点引入。

3.2 结合现场实例，引入各章知识点

《水文地质与工程地质学》具有较强的实践应用特点，有的学校为了突出水文地质与工程地质学的应用行业，还专门开设了“煤矿水文地质与工程地质”课程[4]。鉴于此，本课程将现场工程实例作为切入点，如在讲述“边坡暮Α辈糠帜谌菔保以平庄西露天煤矿边坡所发生的一次滑坡灾害为例（图1），来分析滑坡类的特点和后果。这样既提高了学生继续学习的兴趣，又便于引入各章知识点，做到了带着问题学习、学以致用的良好目的。

3.3 理论联系实际，培养学生创新能力

只有将理论和实际相结合，才能更有利于学生创新能力的培养。以南芬露天铁矿滑坡灾害为例（图2），分析了滑坡发生的成因，提出了滑坡治理的对策（图3），并在工程现场得以验证对策的正确性。

3.4 加强学生学习自主性，安排学生轮流上台授课

传统的灌输式授课方式不足以调动学生课堂参与积极性，缺乏自主学习的内在动力。为了促进学生自主学习方式的转变，课堂上抽出一定时间来安排学生轮流上讲台授课，这样，学生会对知识理解更加深刻。

3.5 取消点名机制，加强随堂测试

课堂点名，一定程度上可以起到督促学生学习的效果，但这属于依靠外在力量约束，而且还浪费课堂宝贵的时间。而随堂测试的方法调动了学生的参与热情，学生置身其中进行思考解决问题的方法，由于授课学生人数较少，也方便了教师对每一位学生的重点指导，及时得发现不足，引导和培养学生创新性思维。

4小班授课优缺点评价

通过1个学期的教学实践，分别在大班授课和小班授课中随机选取5人，采用笔试和面试方式，对10个人所掌握的知识点及其灵活运用技能进行考核，最终发现，小班授课5人平均成绩96分（百分制），大班授课5人平均成绩84分。通过对大班授课和小班授课学生考核成绩的对比，发现小班授课平均成绩高于大班授课平均成绩，表明新型小班授课方式明显优于传统大班授课方式。

5、结论

本文以水文地质与工程地质学课程为例，通过对研究生进行大班和小班两种不同授课模式的教学探索，着重在以下五个方面进行了尝试：①优化教学大纲、深化教学内容；②结合现场实例、引入各章知识点；③理论联系实际、培养学生创新能力；④加强学生学习自主性、学生上台授课；⑤取消点名制度、加强课堂测试，对比发现小班授课效果明显优于大班授课，是研究生精英教育模式的一次有益探索。

参考文献：

[1]郭志飚， 王炯. 矿业类高校土木工程专业工程地质学教学改革探讨[J]. 课程教育研究， 2015：247-248

[2]曹丽文. 工程地质学思维方法培养的教学研究[J]. 中国地质教育， 2002，（4）：54-57.

水文地质学例9

1、课前准备

教师为了培养学生的创新能力，备课不能只是为“教”而备，更要为“学”而备课，从“学”的角度研究“教”的问题。备课时，不仅要吃透教材内容，还要增加有针对性和创新性的内容，注意教学方法，因材施教，在教学实践中才能有针对性地培养学生创新能力。例如，在讲授完采矿专业《地质及矿山地质》这门课程后，结合我国矿产资源勘查、开采、利用的情况，增加了“矿产资源的综合利用”这样一讲就很具有针对性和实用价值，通过讲解可以使学生了解科学技术前沿情况，扩大学生的思维能力，为创新能力的培养奠定了基础。对新增教学内容，我从新的情况，新的思考角度作了如下准备：

首先，简明介绍我国矿产资源的特点。其次，分析矿产勘查，开采和利用中的问题。再次，讲清国外矿产综合勘查评价、综合利用的概况。 最后，就综合开发和利用方面存在的问题，提出一些问题，让学生有思维的空间：矿产资源是有限的，不可再生的，它必将随时间的流逝被逐渐消耗掉。我们怎样才能充分利用和保护好这些有限的矿产资源？为了保证经济的高速发展，必须保持一定量的能源和矿产资源，持续、稳定、有效开采和综合利用，是当今面临的最重要的科学技术问题，那么解决这个问题的方法和措施是什么？问题提出后，让学生去进行研讨、探索，启发他们的创新能力。通过这样的准备，不仅使学生了解到我国矿产资源的情况及以往的一些勘查，开采和利用中存在的问题，同时介绍了国外矿产资源及综合勘查、综合利用的概况，从而激发了学生的学习热情，再通过问题的讨论，培养学生的创新能力。

2、课堂讲授

课前充分的准备是很重要的，但教师的讲授过程更重要，它是培养学生创新能力的具体过程。因此，教师在施教过程中，除讲清“课前准备”的内容外，还要结合“课前准备”中提出的问题，针对学生具体情况，通过各种方式，启发、引导学生自己再去发现问题、钻研问题、提出见解，这是培养学生创新能力的主要方法。引导学生对未知事物进行质疑，是培养学生创新能力的途径。因此，授课时，不仅教知识、教思想，而且要教学习方法。首先要改变那种“多灌多得、少灌少得、不灌不得”的教学观念，同时要讲求教法，不能只是“讲深讲透”，要留下“余味”、“空白”，让学生自己去“品味”、“填补”，否则学生就勿须再动脑筋，第斯多惠说的好：“不好的教师要奉送真理，好的教师是教给学生怎样寻找真理”。教师讲授时应着重指出思路，提出线索，再问几个“为什么”，让学生去思考，推测和预计可能的结论。当然教师的提问内容和方法应具有启发性，有利于培养学生的创造思维。

3、课后补益

课后补益阶段，主要抓好理论巩固和实际应用两个环节问题。理论巩固就是加深对专业知识的理解，掌握丰富的专业理论。古人云：“温故而知新”。创新能力的培养，在课后复习补益仍然很重要。所谓“新”就是在复习内容时不能当作教材的重复和翻版，即使是重点且扼要的重复也不能称为好的复习。好的复习应是对已学内容的分析与综合，提炼与补充，是源于教材，高于教材。教师要在复习中引导学生做比较，辨异同、找联系、清脉络，激起学生思维的火花，迸发创新光华。教师在辅导中的责任应是启发思维、指点方法，给学生提供创新思维活动的机会。具体体现在做作业和考试时，应该注意结合专业实际，编写例题习题，通过课堂例题的讲解和课外作业的练习，加深学生对所学知识的理解，把所学的知识应用于实际，逐步培养学生分析问题和解决问题的能力。作业的布置增加阐释性、分析性和论述性题目，达到培养学生独立思考和创新的目的。检验的重点则放在运用理论知识解决实际问题，即分析能力、创新能力的测试上。命题富有灵活性、综合性和启发性，这样可以发人深思、开拓思路，通过测试来引导学生学习的积极性和主动性，培养他们的创新能力。

实际应用环节就是根据学生实作技能的训练，达到学以致用提高创新能力的目的。理论课、实验课、生产实习是紧密联系的有机整体，教学过程中的实验实践及生产实习，给学生提供了一个综合应用各种知识，培养多种能力特别是创新能力的广阔天地。解决生产过程中的具体问题，需要的是学生掌握过硬本领，需要的是解决困难所具有的毅力和决心。它不仅锻炼了学生分析问题、解决问题的能力，还锻炼了学生一定的动手操作能力，是消除脑、体分离的很好途径。使学生在学习过程中就养成肯动脑、勤动手的习惯，为以后克服脑、体分离奠定基础。

水文地质学例10

《水文地质学基础》是高职院校金属矿产地质与勘查技术专业、水文地质与勘查技术专业，金属矿开采技术专业、矿山地质专业的专业基础课。水文地质学是研究地下水的科学，主要研究在岩石圈、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，并研究如何运用这些规律兴利除害，为人类服务。通过该课程的学习，可以掌握水文地质学的基本概念、理论和方法，为以上4个专业的专业课程学习奠定良好的基础，为学生在实际工作中参与地下水的观测、进行地下涌水的处理等提供理论依据，因此，搞好这门课的教学显得尤为重要。

《水文地质学基础》课程教学存在的问题

据统计，云南省有5所高职院校开设了资源开发与测绘大类专业。笔者所在的学校自2005级开始在金属矿产地质与勘查技术专业、金属矿开采技术专业、矿山地质专业中招收高职全日制脱产和函授大专学生，到2010年已有三届毕业生、三届在校生。先后有10个教学班开设了《水文地质学基础》课程，笔者一直承担该课程的教学工作。结合教学实际，笔者认为，在高职院校《水文地质学基础》课程的教学中普遍存在以下问题。www.lw881.com

对《水文地质学基础》课程的性质和地位认识不足在高职教育中，资源与测绘大类的专业少，开设《水文地质学基础》课程的专业更少，学习本门课程的人数少，课程在专业以外的认知度低。在笔者所在的学校，制定高职人才培养方案时，《水文地质学基础》应作为金属矿产地质与勘查技术专业的专业基础课还是专业主干课，曾在相关教师中发生了激烈的争论，最终根据教育部教育司2005年版的《高职高专专业概览》才尘埃落定。

使用的教材多为高等学校教材，与高职教育的要求不相匹配高职教育主要培养具有一定理论知识和较强实践能力，面向生产、建设、管理、服务第一线的高素质技能型专门人才。要求学生具有够用的理论知识，较强的动手能力和工作适应性，强调学生在实际工作中要“素质高，上手快，技能强”。高职教育与高等教育培养高级专门人才的目标是不同的。培养目标的不同决定了教学内容的不同，但是，在高职实际教学中，《水文地质学基础》主要选用的大多是高等院校的教材，学科理论介绍多，实际应用介绍少。

适合课堂教学的电子课件少，教师多沿用传统教学模式，教学方式单一《水文地质学基础》课程专业性强，尽管近年来多媒体电子课件在网络上随处可见，但关于《水文地质学基础》课程的课件少之又少。要做好一件成熟的实用的电子课件，需要大量的资料和图片，但由于专业性较强，这方面的资料往往有一定的保密要求，一般人很难找到相关资料，再加上水文地质工作目前主要是相关专业的工程技术人员在实施，高职教师参与很少，导致现在的课件以罗列教材中的内容为主，质量不高，适用性和吸引力不强。

教师大多沿用传统教学模式，教学方式单一在实际教学中，《水文地质学基础》的任课教师大多采取单一的讲授形式，教学仍然是以课堂为中心、以课本为中心、以教师为中心，整个教学过程都在教室里完成。学生没有机会到实地考察，将理论与生产实际对应，因此，学习的积极性、主动性较差。学生的注意力主要集中在接受教师传授的现成知识上，学习围绕课本和考试，沿袭着“上课记笔记、下课抄笔记、考试背笔记”的传统学习方式。讲授方式单一，课程缺少吸引力，导致本门课程枯燥无味；学习方式单一，学得快，忘得快，导致课程学与不学一个样；再加上有些学生本身对所学专业认识不清，更是降低了课程学习的积极性。

《水文地质学基础》课程的教学体会

笔者从2006年开始讲授《水文地质学基础》课程，到2010年，已经完成了10个教学班的教学工作。经过在教学中不断总结和完善教学方法，归纳起来主要有以下三点体会。

根据专业特点，确定教学目标高职院校金属矿产地质与勘查技术专业、水文地质与勘查技术专业、金属矿开采技术专业、矿山地质专业的学生学习《水文地质学基础》课程的目的，并不是要把他们培养成为水文地质专家或专门从事水文地质科学研究的专业人员，而是让他们掌握水文地质的基本概念和基本理论，能够将水文地质理论和技术应用于其今后的工作领域，成为既熟悉本专业业务，又掌握水文地质基本概念和基本理论的技能型人才。对这些专业的学生进行水文地质教育，应该面向金属矿产地质与勘查、水文地质与勘查、金属矿开采、矿山地质等工程领域的应用，以掌握基本理论、突出实践应用为目的。因此，本门课程的教学目标是讲清《水文地质学基础》的基本概念、基本理论，重点抓好基本概念、基本理论的实践性和实用性教学。

根据教学目标，增加课程的实践性和实用性教学笔者所在学校属于企业办学，隶属国有大型企业集团，在学生实习实训和企业工程技术人员到学院兼职讲课等方面具有得天独厚的优势和条件。结合集团与学校的实际情况，笔者重新编写了高职《水文地质学基础》课程的教学大纲，突出了课程的实践性和实用性。在实际教学中逐步尝试进行课程改革。首先是改变单一的教学方式。在2006、2007级金属矿产地质与勘查技术专业的《水文地质学基础》课程讲授中，尝试性地引入讨论式教学和现场教学。在讲授“岩石中孔隙”时，先讲清基本理论，然后通过布置课外作业的方式，让学生通过互联网或相关书籍查阅砂岩、泥岩、泥质灰岩中孔隙的异同，最后让学生结合《普通地质学》、《岩石学》等课程展开讨论，加深对理论知识的理解。在对2007级金属矿产地质与勘查技术专业的学生进行生产实习动员时，笔者结合实训基地的情况，向学生介绍了即将实习的工作区的水文地质情况，并要求学生在实习过程中收集实习矿区的水文地质资料。这一尝试在学生一年后的毕业论文中收到了很好的效果，笔者参与评阅的12份毕业论文中，有多达11份介绍了实习矿区的水文地质情况，有的还提出了矿山巷道涌水的处理方案。在给2008级金属矿产地质与勘查技术专业的学生讲授“大气降水入渗机制”时，恰逢降雨，笔者便直接将学生带到一个建筑施工工地，通过地表的一个新鲜垂直剖面给学生介绍此部分内容，极大地提高了教学效果和学生学习的热情。其次是积极与实训基地的工程技术人员沟通，建议实训基地的工程技术人员在学生进行认识实习、课程实习、生产实习及毕业实习的过程中注意介绍水文地质的内容，包括地下水量的计算、地下涌水的处理、矿山巷道水的处理等，增加课程对实际工作的参与性，提高学生学习的主动性。教学方式的改变和调整，大大增强了课程的吸引力，得到了学生的一致好评。

制作ppt演示文稿，增加课程讲授的直观性和吸引力从2008年开始，笔者将教学讲义的部分章节做成ppt演示文稿，利用多媒体将枯燥的教学内容通过图片和动画展示出来，大大提高了课程讲授的直观性和吸引力。

《水文地质学基础》课程教学方法改革思路

高职教育作为高等教育的一个类型，肩负着培养面向生产、建设、管理和服务第一线需要的高技能人才的使命，在我国加快推进社会主义现代化建设进程中具有不可替代的作用。随着我国走新型工业化道路、建设社会主义新农村和创新型国家对高技能人才要求的不断提高，高职教育必须向培养大量高素质技能型专门人才转变和发展。高职教育的人才培养模式必须强调实用性和技能性，这就要求在高职课程建设中充分考虑课程的实践性环节。

应进一步明确高职院校《水文地质学基础》课程的实践性教学目标高职院校开设《水文地质学基础》课程的目的是学习水文地质的基本概念、基本理论及其应用。课程建设与改革是提高教学质量的核心，也是教学改革的重点和难点。高职院校要积极与行业企业合作开发课程，根据技术领域和职业岗位（群）的任职要求，参照相关的职业资格标准，改革课程体系和教学内容，要根据现在和将来的实际应用及需要确定教学目标和教学内容。近年来，各种地质灾害频发，不断地提醒人们必须加强对自然科学知识的学习和应用，才能增强人类改造自然的能力。《水文地质学基础》作为一门自然科学类课程，有责任在人类改造自然的进程中对其研究领域的知识进行普及和介绍，让更多的人了解其学科性质和内容，因此，在教学目标中突出实践性和实用性至关重要。

应充分发挥多媒体教学的优势，增加课程的直观性和吸引力《水文地质学基础》课程的应用性和实践性较强，如果沿用传统的教学方法，与学生学习的心理相违背，教学效果肯定不理想。多媒体技术的迅速发展为教学提供了很大的方便，在《水文地质学基础》课程的教学中必须使用现代化的教学手段，将枯燥的理论形象地展示出来，增加课程的直观性和吸引力，提高教学效率和教学质量。在教学过程中，针对水文地质的具体教学内容、（地球上的水及其循环、岩石中的孔隙与水分、地下水的赋存、地下水运动的基本规律、毛细现象与包气带水的运动、地下水的化学成分及其形成作用、地下水的补给与排泄、地下水系统、地下水的动态与均衡、孔隙水、裂隙水、岩溶水、地下水资源、地下水与环境）学习目标及学生特点等具体情况，采用不同的多媒体形式进行教学。例如，在讲流网时，可引入如何判断矿区的潜水含水层和地表水的补给关系的内容，利用动画模拟地下水的流动方向，从而判断它们之间的补给关系。这些直观的演示可以加深学生对流网的认识，并可以充分发挥学生的视觉、听觉、触觉等器官的功能，使学生在轻松愉快的环境中，用有限的时间获得更多的信息和知识。若能结合专业特点以及课程内容设计一些课件，会使教学活动更加丰富多彩。