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時(shí)間:2023-03-21 17:15:11
導(dǎo)言:作為寫作愛好者,不可錯(cuò)過為您精心挑選的10篇水文地質(zhì)學(xué)論文,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。
1.1溶解作用在長(zhǎng)時(shí)間的地下水和巖石的接觸過程中,在巖石中存在的一些鈉、鉀等離子以及一些含酸的鹽類可以直接溶于地下水,隨著時(shí)間的積累,這些含有了腐蝕性物質(zhì)的水會(huì)對(duì)巖石的結(jié)構(gòu)造成不利的影響。而且,由于在巖石內(nèi)部,尤其是那些顆粒之間都不可避免的存在大量的裂紋,然而存在于巖石空隙中的不同溶液可以逐漸滲透到巖石的顆粒中,并發(fā)生不同的化學(xué)反應(yīng)。除此之外,在水溶液中含有的二氧化碳等氣體也會(huì)對(duì)巖石的溶解產(chǎn)生不利的影響。同時(shí),巖石的組成成分以及巖石所處的溫度和濕度條件的變化都會(huì)對(duì)巖石的溶解造成不同程度的影響。
1.2水解作用由于在地下水中存在有大量的氫離子和氫氧根離子,因此使地下水成為了具有極強(qiáng)腐蝕性的溶液,正是由于這兩種離子的存在,很容易使弱酸或是弱堿的鹽類礦物質(zhì)發(fā)生解離,解離物可以和水中的這兩種離子結(jié)合生成新的物質(zhì),使巖石原有的結(jié)構(gòu)和成分發(fā)生變化。巖石的水解作用是普遍存在的一種水巖化學(xué)作用。而且,隨著水解過程的不斷進(jìn)行,會(huì)產(chǎn)生大量的粘土物質(zhì),進(jìn)而對(duì)斜坡的穩(wěn)定性造成不利影響。
1.3氧化還原作用由于地下水也存在一定的流動(dòng)性,使得地下水中含有一定量的游離氧。而氧化作用發(fā)生的先決條件就是存在有游離的氧離子。因此,水巖作用過程通常發(fā)生在地下水面以上的地表巖層,而在游離氧較少的地區(qū),主要發(fā)生還原反應(yīng)。
1.4離子交換作用由于在地下水溶液中存在有多種的陰離子和陽(yáng)離子,在這些離子中那些結(jié)合能力強(qiáng)的離子可以將巖石中含有的一些離子置換出來,進(jìn)而產(chǎn)生新的物質(zhì)。最為常見的是,水中含有的氫離子可以將巖石中含有的鉀離子和鈉離子置換出來,進(jìn)而導(dǎo)致巖石的溶解。地下水和巖石之間的水化作用嚴(yán)重破壞了巖石的結(jié)構(gòu),并降低了巖石的強(qiáng)度。1.5其他因素這些因素主要包括酸性腐蝕和化學(xué)沉淀等。所謂酸性腐蝕就是在水中含有的酸性物質(zhì)對(duì)巖石的腐蝕作用,其主要是含有的弱酸性鹽類物質(zhì)導(dǎo)致的巖石的溶解。而所謂的化學(xué)沉淀則是指因?yàn)樗值恼舭l(fā)和伴隨著溫度的變化,使某些物質(zhì)從巖石中脫落,破壞巖石結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。除此之外,化學(xué)沉淀也是導(dǎo)致礦床形成的一個(gè)關(guān)鍵性因素。
2水巖化學(xué)作用與斜坡水文地質(zhì)之間的聯(lián)系
2.1水巖化學(xué)作用和斜坡風(fēng)化分帶之間的關(guān)系在氣候濕熱等地區(qū),水巖化學(xué)作用會(huì)嚴(yán)重影響斜坡的演化過程。我們知道土壤層和落葉層是組成土層的兩個(gè)重要部分,但是在實(shí)際條件下,在土壤層的下層還有一層由氧化物質(zhì)和粘土物質(zhì)等成分組成的殘坡積層。而水巖化學(xué)作用是土層形成的關(guān)鍵。經(jīng)過漫長(zhǎng)時(shí)間的轉(zhuǎn)化,腐巖帶可以形成土層,而腐巖帶則是由風(fēng)化巖帶逐漸形成的,風(fēng)化巖帶的主要特征是含有眾多的核心石。風(fēng)化巖帶出現(xiàn)的高度非均勻質(zhì)的特性,使得巖石的結(jié)構(gòu)變得不穩(wěn)定,而導(dǎo)致這一現(xiàn)象出現(xiàn)的重要因素就是水巖化學(xué)作用。
2.2地下水的含量與分布與斜坡水文地質(zhì)之間的關(guān)系地下水在誘發(fā)斜坡巖體演化過程的同時(shí),也會(huì)影響地下水本身的含量和分布發(fā)生相應(yīng)的變化。例如,在溫濕氣候的區(qū)域,斜坡演化過程更容易受到地下水分布和含量變化的影響,尤其是在含有豐富土層粘土礦物的地區(qū),由于地下水位的升高,會(huì)導(dǎo)致粘土物質(zhì)向下的遷移。同時(shí),當(dāng)?shù)叵滤泻胸S富的有機(jī)質(zhì)時(shí),粘土物質(zhì)可以擴(kuò)散到水中并隨著水流發(fā)生相應(yīng)的移動(dòng)。這些看似細(xì)微的變化,隨著時(shí)間會(huì)逐漸的積累,最終嚴(yán)重影響到斜坡水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
3水巖化學(xué)作用對(duì)斜坡失穩(wěn)的控制
地下水即是賦存于地面以下巖石空隙中的水。地下水的功能主要包括:資源、生態(tài)環(huán)境因子、災(zāi)害因子、地質(zhì)營(yíng)力與信息載體。地下水及賦存地下水的介質(zhì)還具有一些另外的功能。水文地質(zhì)學(xué)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用是與地下水及其賦存介質(zhì)的功能相聯(lián)系的。
1.2水文地質(zhì)學(xué)的定義
地下水這一名詞有廣義與狹義之分。廣義的地下水是指賦存于地面以下巖土空隙中的水;包氣帶及飽水帶中所有含于巖石空隙中的水均屬之。狹義的地下水僅指賦存于飽水帶巖土空隙中的水。
水文地質(zhì)學(xué)(hydrogeology)是研究地下水的數(shù)量和質(zhì)量隨空間和時(shí)間變化的規(guī)律,以及合理利用地下水或防治其危害的學(xué)科。它研究在與巖石圈、水圈、大氣圈、生物圈以及人類活動(dòng)相互作用下地下水水量和水質(zhì)的時(shí)空變化規(guī)律以及如何運(yùn)用這些規(guī)律興利除害。
1.3水文地質(zhì)學(xué)研究的范疇及任務(wù)
水文地質(zhì)學(xué)是研究地下水的科學(xué),主要研究地下水的分布、運(yùn)動(dòng)和形成規(guī)律,地下水的物理性質(zhì)和化學(xué)成分,地下水資源評(píng)價(jià)、開發(fā)及其合理利用,地下水對(duì)工程建設(shè)和礦山開采的不利影響及其防治等。在不同環(huán)境中,地下水的埋藏、分布、運(yùn)動(dòng)和組成成分均不相同。查明上述各方面狀況,可為科學(xué)地利用或防治地下水提供根據(jù)。水文地質(zhì)學(xué)對(duì)地下水的研究,著重自然歷史和地質(zhì)環(huán)境的影響,同主要用水文循環(huán)和水量平衡原理研究地下水的地下水水文學(xué)關(guān)系密切,只是研究的側(cè)重點(diǎn)稍有不同。
1.4水文地質(zhì)學(xué)及分支
隨著科學(xué)的發(fā)展和生產(chǎn)建設(shè)的需要,水文地質(zhì)學(xué)又分為區(qū)域水文地質(zhì)學(xué)、地下水動(dòng)力學(xué)、水文地球化學(xué)、供水水文地質(zhì)學(xué)、礦床水文地質(zhì)學(xué)、土壤改良水文地質(zhì)學(xué)等分支學(xué)科。近年來,水文地質(zhì)學(xué)與地?zé)?、地震、環(huán)境地質(zhì)等方面的研究相互滲透,又形成了若干新領(lǐng)域,如環(huán)境水文地質(zhì)學(xué)、地下水資源管理、同位素水文地質(zhì)學(xué)等。隨著生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展,人類對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響到了舉足輕重的地步,與環(huán)境生態(tài)有關(guān)的水文地質(zhì)問題迅速增長(zhǎng)。
水文地質(zhì)學(xué)是從尋找和利用地下水源開始發(fā)展的,圍繞實(shí)際應(yīng)用,逐漸開展了理論研究,目前已形成了一系列分支。
1.4.1地下水動(dòng)力學(xué)
地下水動(dòng)力學(xué)是研究地下水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,探討地下水量、水質(zhì)和溫度傳輸?shù)挠?jì)算方法,進(jìn)行水文地質(zhì)定量模擬。這是水文地質(zhì)學(xué)的重要基礎(chǔ)。
1.4.2水文地球化學(xué)
水文地球化學(xué)是水文地質(zhì)學(xué)的另一個(gè)重要基礎(chǔ)。研究各種元素在地下水中的遷移和富集規(guī)律,利用這些規(guī)律探討地下水的形成和起源、地下水污染形成的機(jī)制和污染物在地下水中的遷移和變化、地下水與礦產(chǎn)形成和分布的關(guān)系,尋找金屬礦床、放射性礦床、石油和天然氣,研究礦水的形成和分布等。
1.4.3供水水文地質(zhì)學(xué)
供水水文地質(zhì)學(xué)是為了確定供水水源而尋找地下水,通過勘察,查明含水層的分布規(guī)律、埋藏條件,進(jìn)行水質(zhì)與水量評(píng)價(jià)。合理開發(fā)利用并保護(hù)地下水資源,按含水系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)管理。
1.4.4礦床水文地質(zhì)學(xué)
礦床水文地質(zhì)學(xué)是研究采礦時(shí)地下水涌入礦坑的條件,預(yù)測(cè)礦坑涌水量以及其它與采礦有關(guān)的水文地質(zhì)問題。
1.4.5農(nóng)業(yè)水文地質(zhì)學(xué)
農(nóng)業(yè)水文地質(zhì)學(xué)的內(nèi)容主要包括兩方面,一是為農(nóng)田提供灌溉水源進(jìn)行水文地質(zhì)研究;二是為沼澤地和鹽堿地的土壤改良,防治次生土壤鹽堿化等問題進(jìn)行水文地質(zhì)論證。
1.4.6水文地?zé)釋W(xué)
地?zé)崾且环N新的能源,如何利用由地下熱水或熱蒸汽攜至地表的地?zé)崮埽脕砣∨?、溫室栽培或地?zé)岚l(fā)電等,以及地下熱水的形成、分布規(guī)律,以及勘察與開發(fā)方法等,是水文地?zé)釋W(xué)的研究?jī)?nèi)容。
1.4.7區(qū)域水文地質(zhì)學(xué)
區(qū)域水文地質(zhì)學(xué)是研究地下水區(qū)域性分布和形成規(guī)律,以指導(dǎo)進(jìn)一步水文地質(zhì)勘察研究,為各種目的的經(jīng)濟(jì)區(qū)劃提供水文地質(zhì)依據(jù)。
1.4.8古水文地質(zhì)學(xué)
古水文地質(zhì)學(xué)是研究地質(zhì)歷史時(shí)期地下水的形成、埋藏分布、循環(huán)和化學(xué)成分的變化等。據(jù)此,可以分析古代地下水的起源與形成機(jī)制,闡明與地下水有關(guān)的各種礦產(chǎn)的形成、保存與破壞條件。
地下水的形成和分布與地質(zhì)環(huán)境有密切聯(lián)系。水文地質(zhì)學(xué)以地質(zhì)學(xué)為基礎(chǔ),同時(shí)又與巖石學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、地史學(xué)、地貌學(xué)、第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)等學(xué)科關(guān)系密切。工程地質(zhì)學(xué)是與水文地質(zhì)學(xué)是同時(shí)相應(yīng)發(fā)展起來的,因此兩者有不少內(nèi)容相互交叉。
地下水積極參與水文循環(huán),一個(gè)地區(qū)水循環(huán)的強(qiáng)度與頻率,往往決定著地下水的補(bǔ)給狀況。因此,水文地質(zhì)學(xué)與水文學(xué)、氣象學(xué)、氣候?qū)W有密切關(guān)系,水文學(xué)的許多方法也可應(yīng)用于水文地質(zhì)學(xué)。地下水運(yùn)動(dòng)的研究,是以水力學(xué)、流體力學(xué)理論為基礎(chǔ)的,并應(yīng)用各種數(shù)學(xué)方法和計(jì)算技術(shù)。
2 水文地質(zhì)學(xué)演化歷史與發(fā)展現(xiàn)狀
2.1水文地質(zhì)學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史
人們?cè)缭谶h(yuǎn)古時(shí)代就已打井取水。中國(guó)已知最古老的水井是距今約5700年的浙江余姚河姆渡古文化遺址水井。古波斯時(shí)期在德黑蘭附近修建了坎兒井,最長(zhǎng)達(dá)26公里,最深達(dá)150米。約公元前250年,在中國(guó)四川,為采地下鹵水開鑿了深達(dá)百米以上的自流井。中國(guó)漢代鑿龍首渠,是一種井、渠結(jié)合的取水建筑物。在利用井泉的過程中,人們也探索了地下水的來源。法國(guó)帕利西、中國(guó)徐光啟和法國(guó)馬略特,先后指出了井泉水來源于大氣降水或河水入滲。馬略特還提出了含水層與隔水層的概念。
1855年,法國(guó)水力工程師達(dá)西,進(jìn)行了水通過砂的滲透試驗(yàn),得出線性滲透定律,即著名的達(dá)西定律,奠定了水文地質(zhì)學(xué)的基礎(chǔ)。1863年,法國(guó)裘布依以達(dá)西定律為基礎(chǔ),提出計(jì)算潛水流的假設(shè)和地下水流向井的穩(wěn)定流公式。1885年。英國(guó)的張伯倫確定了自流井出現(xiàn)的地質(zhì)條件。奧地利福希海默在1885年制出了流網(wǎng)圖并開始應(yīng)用映射法。
19世紀(jì)末20世紀(jì)初,對(duì)地下水起源又提出了一些新的學(xué)說。奧地利修斯于1902年提出了初生說。美國(guó)萊恩、戈登和俄國(guó)安德魯索夫在1908年分別提出在自然界中存在與沉積巖同時(shí)生成的沉積水。1912年,德國(guó)凱爾哈克提出地下水和泉的分類,總結(jié)了地下水的埋藏特征和排泄條件。美國(guó)邁因策爾于1928年提出了承壓含水層的壓縮性和彈性。他們?yōu)樗牡刭|(zhì)學(xué)的形成作出了重要貢獻(xiàn)。
泰斯于1935年利用地下水非穩(wěn)定流與熱傳導(dǎo)的相似性,得出了地下水流向水井的非穩(wěn)定流公式即泰斯公式,把地下水定量計(jì)算推進(jìn)到了一個(gè)新階段。20世紀(jì)中葉,蘇聯(lián)奧弗琴尼科夫和美國(guó)的懷特在水文地球化學(xué)方面作出了許多貢獻(xiàn)。到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束時(shí),在地下水的賦存、運(yùn)動(dòng)、補(bǔ)給、排泄、起源以至化學(xué)成分變化、水量評(píng)價(jià)等方面,均有了較為系統(tǒng)的理論和研究方法。水文地質(zhì)學(xué)已經(jīng)發(fā)展成為一門成熟的學(xué)科。
20世紀(jì)中葉以來,合理開發(fā)、科學(xué)管理與保護(hù)地下水資源的迫切性和有關(guān)的環(huán)境問題,越來越引起人們的重視。同時(shí),人們對(duì)某些地下水運(yùn)動(dòng)過程有了新的認(rèn)識(shí)。1946年起,雅可布和漢圖什等論述了孔隙承壓含水層的越流現(xiàn)象。英國(guó)博爾頓和美國(guó)的紐曼分別導(dǎo)出了潛水完整井非穩(wěn)定流方程。
由于預(yù)測(cè)地下水運(yùn)動(dòng)過程的需要,促進(jìn)了水文地質(zhì)模擬技術(shù)的發(fā)展,20世紀(jì)30年代開展了實(shí)驗(yàn)室物理模擬,40年代末發(fā)展起來的電網(wǎng)絡(luò)模擬,到50—60年代在解決水文地質(zhì)問題中得到應(yīng)用。
由于電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,70~80年代,地下水?dāng)?shù)學(xué)模擬成為處理復(fù)雜水文地質(zhì)問題的主要手段。同時(shí),同位素方法在確定地下水平均貯留時(shí)間,追蹤地下水流動(dòng)等研究中得到應(yīng)用。遙感技術(shù)及數(shù)學(xué)地質(zhì)方法也被引進(jìn),用以解決水文地質(zhì)問題。對(duì)于地下水中污染物的運(yùn)移和開采地下水引起的環(huán)境變化,引起廣泛的重視。20世紀(jì)60年代以來,加拿大的托特提出了地下水流動(dòng)系統(tǒng)理論,為水文地質(zhì)學(xué)的發(fā)展開拓了新的發(fā)展前景。
2.2國(guó)外水文地質(zhì)學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀
水文地質(zhì)學(xué)是一門年輕的學(xué)科,它是基于地下水在地質(zhì)單元內(nèi)運(yùn)移時(shí)所發(fā)生的物理和化學(xué)變化而發(fā)展起來的,水文地質(zhì)學(xué)是研究地下水的數(shù)量和質(zhì)量隨空間和時(shí)間變化的規(guī)律,以及合理利用地下水或防治其危害的學(xué)科。水文地質(zhì)學(xué)誕生于19世紀(jì)中期,在20世紀(jì)初,依據(jù)法國(guó)水文地質(zhì)學(xué)理論原則(A.Hazen,C.Slichter,F(xiàn).King,O.Mainzer等),美國(guó)水文地質(zhì)科學(xué)家發(fā)展了實(shí)用水文地質(zhì)學(xué)的應(yīng)用。與此同時(shí),德國(guó)和奧地利的水文地質(zhì)學(xué)家(F.Forchheimer,A.Thiem,O.Smreker,J.Kozeny等)詳細(xì)解釋了水文地質(zhì),尤其是關(guān)于地下水流域和水力工程方面調(diào)查的方法。俄國(guó)人對(duì)水文地質(zhì)學(xué)發(fā)展有著重大的貢獻(xiàn)(W.Dokutchaev,A.F.Lebedev等)。水文地質(zhì)學(xué)成為地質(zhì)科學(xué)中一門比較完整、系統(tǒng)的獨(dú)立學(xué)科,是在20世紀(jì)30—40年代。水文地質(zhì)學(xué)已被公認(rèn)為是地球科學(xué)的一個(gè)分支,是跨越于地質(zhì)科學(xué)和水文學(xué)之問的一門獨(dú)立科學(xué)。水文地質(zhì)學(xué)在二戰(zhàn)以后有了深入的發(fā)展,特別是在地下水動(dòng)力學(xué)、水文地質(zhì)編圖、水文地質(zhì)采礦、模型和同位素方法、水文地球化學(xué)和地下水監(jiān)控這些領(lǐng)域。人類活動(dòng)對(duì)包括地下水在內(nèi)的自然環(huán)境的改造異常強(qiáng)烈,產(chǎn)生了一系列生態(tài)環(huán)境問題,當(dāng)代水文地質(zhì)學(xué)進(jìn)入了生態(tài)環(huán)境水文地質(zhì)學(xué)的新階段。
在過去的幾十年中,國(guó)際水文地質(zhì)學(xué)發(fā)生了翻天覆地的變化,從專業(yè)期刊的發(fā)展中就可以看出。1963年,《地下水》(Ground Water)和《水文學(xué)雜志》(Journal of Hydrology)創(chuàng)刊;1965年,開始出版《水資源研究》。此后,陸續(xù)創(chuàng)刊的歐美主流學(xué)術(shù)期刊有:1976年,《水資源進(jìn)展》(Advances in Water Resources)和《污染水文學(xué)雜志》(Joumalof Contaminant Hydrology);1986年,《水文過程》(Hydrologic Processes);1993年,《水文地質(zhì)學(xué)雜志》;1995年,《水文工程學(xué)雜志》(Joumalof Hydrologic Engineering)。期刊的數(shù)目大幅增加的同時(shí),每種期刊上論文的數(shù)量和內(nèi)容也顯著增加。
國(guó)際水文地質(zhì)大會(huì)是公認(rèn)的比較權(quán)威的世界級(jí)水文地質(zhì)會(huì)議,至今已經(jīng)召開了39屆(2011年在泰國(guó)舉行)。其中2006年10月9日在我國(guó)北京舉行的第34屆國(guó)際水文地質(zhì)大會(huì)是繼1988年在廣西桂林舉辦的第21屆國(guó)際水文地質(zhì)大會(huì)之后,再次在中國(guó)舉辦。此次大會(huì)又恰逢國(guó)際水文地質(zhì)學(xué)家協(xié)會(huì)成立50周年慶典,是國(guó)際水文地質(zhì)發(fā)展史上的重要里程碑。此次會(huì)議以“地下水的現(xiàn)狀與未來”為主題,圍繞全球地下水問題與需求、中國(guó)地下水的現(xiàn)狀與未來等開展交流與研討,展示全球、亞洲和中國(guó)水文地質(zhì)成果及新一輪國(guó)土資源大調(diào)查的水文地質(zhì)工作進(jìn)展。
在國(guó)際上,美國(guó)水文地質(zhì)調(diào)查研究經(jīng)歷了100多年的發(fā)展,在該領(lǐng)域長(zhǎng)期居于國(guó)際領(lǐng)先地位,影響和引導(dǎo)了國(guó)際水文地質(zhì)學(xué)的發(fā)展方向。從20世紀(jì)80年代開始,美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局啟動(dòng)了多個(gè)項(xiàng)目,開始對(duì)有害物質(zhì)水文過程和地質(zhì)隔離技術(shù)進(jìn)行深入研究。其水文地質(zhì)資料有90%向普通大眾公布,實(shí)現(xiàn)了水文地質(zhì)調(diào)查成果全國(guó)共享;在法國(guó),各種公共管理部門、盆地基金機(jī)構(gòu)和地質(zhì)調(diào)查部門,通過各種媒介向公眾宣傳有關(guān)水資源的重要情況,回答提出的特殊技術(shù)問題。目的是讓大家了解各種生產(chǎn)活動(dòng)給自然資源帶來的嚴(yán)重影響,提高對(duì)地下水和當(dāng)前共同利益的認(rèn)識(shí),解釋那些按公眾意愿制定的政策和收費(fèi)規(guī)定。在總體研究結(jié)果基礎(chǔ)上對(duì)地下水變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和計(jì)算,以有利于管理機(jī)構(gòu)的決策。日本的東京灣將地下溫度場(chǎng)應(yīng)用于研究地下水循環(huán),而這是我國(guó)學(xué)者地下水循環(huán)研究中一直忽視的一個(gè)主要因素。在歐洲,生態(tài)水文學(xué)的研究已經(jīng)形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò),各國(guó)之間的聯(lián)系及對(duì)比研究較多。冰島是世界上地?zé)豳Y源開發(fā)利用率較高的國(guó)家之一,地?zé)岚l(fā)電站裝機(jī)容量總計(jì)200 MWe,排名世界第8位,87%的家庭使用地?zé)崛∨S捎诮?jīng)濟(jì)發(fā)展所處的階段不同,國(guó)外目前研究礦山水文地質(zhì)工作的比較少。
總之,目前水文地質(zhì)在各個(gè)不同的領(lǐng)域都有發(fā)展,例如地下水文學(xué)、土壤力學(xué)、經(jīng)濟(jì)地質(zhì)、石油采鉆工程、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)、地球物理學(xué)、海洋地質(zhì)學(xué)和生態(tài)學(xué)。這個(gè)領(lǐng)域由于以上所有領(lǐng)域研究人員的杰出貢獻(xiàn)而豐富起來。目前,水文地質(zhì)處于轉(zhuǎn)折時(shí)期,由發(fā)現(xiàn)并最大程度的開發(fā)利用新資源轉(zhuǎn)變?yōu)楹侠淼毓芾硭鼈?,這對(duì)于人類和其它生物來說是至關(guān)重要的。
2.3國(guó)內(nèi)水文地質(zhì)學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)人民早在4000年前的龍山文化時(shí)期就已經(jīng)鑿井開發(fā)利用地下水了,但直到建國(guó)前,從事水文地質(zhì)工作的人員極少,幾乎沒有設(shè)備,只零星地進(jìn)行一些地下水調(diào)查工作。直到建國(guó)后,水文地質(zhì)事業(yè)才得到了較大發(fā)展。
我國(guó)水文地質(zhì)事業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了坎坷曲折的道路。20世紀(jì)50年代,是我國(guó)水文地質(zhì)事業(yè)創(chuàng)建、發(fā)展的重要年代,而后的“”,曾使正處在興旺發(fā)達(dá)的水文地質(zhì)工程地質(zhì)事業(yè)受到挫折。60年代前期,經(jīng)過重新調(diào)整,水文地質(zhì)工程地質(zhì)戰(zhàn)線再次出現(xiàn)大好形勢(shì)???966年開始的10年動(dòng)亂再次使水文地質(zhì)工作受到了損害,到70年代前期,水文地質(zhì)工程地質(zhì)工作逐步有了好轉(zhuǎn),并組建了基建工程兵水文地質(zhì)部隊(duì),加強(qiáng)了水文地質(zhì)普查工作。直到1978年12月黨的以后,水文地質(zhì)工程地質(zhì)事業(yè)才走向了健康發(fā)展的道路,進(jìn)入了振興開拓的新時(shí)期。
解放前,在水文地質(zhì)方面,地質(zhì)人員最先介入的是城市供水水文地質(zhì)勘查。上海、北京、天津等大城市由于需要開鑿深井取用地下水。地質(zhì)學(xué)家謝家榮,曾在《地理雜志》第二卷第一期上發(fā)表過《鐘山地質(zhì)與南京井水供給的關(guān)系》一文,這是我國(guó)早期的重要水文地質(zhì)文獻(xiàn)之一。同時(shí)。西安、蘭州等城市也相繼完成了部分水文地質(zhì)調(diào)查報(bào)告。濟(jì)南、福建等地完成了泉水水文地質(zhì)調(diào)查等工作。
解放后,中華人民共和國(guó)的成立,為水文地質(zhì)工程地質(zhì)事業(yè)開辟了廣闊的前景。1956年3月,地質(zhì)部召開了第一屆全國(guó)水文地質(zhì)工程地質(zhì)協(xié)作會(huì)議。50年代的中后期,地質(zhì)部已在各地區(qū)建立了23個(gè)水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì),職工已達(dá)11000人,包括地質(zhì)、鉆探、化驗(yàn)等各個(gè)兵種,并開始應(yīng)用物探手段。在此期間基本完成了我國(guó)主要平原地區(qū)1:20萬(wàn)水文地質(zhì)普查近100×104km2;編制了一些全國(guó)性水文地質(zhì)圖件;進(jìn)行了30多個(gè)城市和工業(yè)基地的供水水文地質(zhì)勘探;建立了40多個(gè)地下長(zhǎng)期觀測(cè)站;在近1000個(gè)礦區(qū)開展了水文地質(zhì)工作,并在北京、山東、河北、福建等省市進(jìn)行了礦泉水勘察。20世紀(jì)60年代前期,由于自然災(zāi)害和“”所造成的后果,使我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)陷入嚴(yán)重困難境地,整個(gè)地質(zhì)工作的發(fā)展,也同樣受到嚴(yán)重影響。地質(zhì)部門專業(yè)隊(duì)伍經(jīng)過調(diào)整,重新組建了個(gè)直屬大隊(duì),分別承擔(dān)北京市城市建設(shè)、上海地面沉降、長(zhǎng)江三峽、湖北丹江口、黃河治理、西南鐵路及巖溶研究等方面的任務(wù)。但1966年編制出版了黃淮海平原和松遼平原的水文地質(zhì)圖系,是我國(guó)第一批正式出版的跨省圖系,在編圖技術(shù)和編圖方法等方面,都有所創(chuàng)新。20世紀(jì)70年代,我國(guó)水文地質(zhì)在地?zé)?、農(nóng)業(yè)水文地質(zhì)等方面都取得了較大進(jìn)展。70年代后期,在一些重要城市開展了環(huán)境水文地質(zhì)工作。各省廣泛開展區(qū)域地下水資源的評(píng)價(jià),比較普遍地應(yīng)用了電子計(jì)算機(jī),并推廣數(shù)值法建立數(shù)學(xué)模型。工程地質(zhì)向定量評(píng)價(jià)方向發(fā)展,逐步采用先進(jìn)的測(cè)試技術(shù),在巖、土體特性,區(qū)域穩(wěn)定性的巖體力學(xué)研究等方面,初步形成了自己的理論體系和技術(shù)系統(tǒng)。物探、遙感及同位素技術(shù)在水文地質(zhì)工程地質(zhì)工作中得到了初步應(yīng)用,取得了較好的效果。同期舉辦了若干次全國(guó)性的水文地質(zhì)工作會(huì)議,且國(guó)際交流日益增多。
1978年,黨的勝利召開,從此我國(guó)的水文地質(zhì)事業(yè)發(fā)展邁入了一個(gè)嶄新的時(shí)期。至1996年,我國(guó)以1/20萬(wàn)為主的區(qū)域水文地質(zhì)普查工作全面完成。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),從1978年以來,中國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)、中國(guó)建筑學(xué)會(huì)、中國(guó)水利學(xué)會(huì)、中國(guó)地理學(xué)會(huì)等部門,先后組織召開了“地下水資源概念和評(píng)價(jià)方法”、“全國(guó)地下水資源評(píng)價(jià)學(xué)術(shù)會(huì)議”、“西北干旱地區(qū)地下水資源學(xué)術(shù)討論會(huì)”、“全國(guó)水文專業(yè)會(huì)議”等會(huì)議。重點(diǎn)討論了地下水資源的概念、分類、評(píng)價(jià)方法、開發(fā)利用及其它水文地質(zhì)問題,并出版了相應(yīng)的學(xué)術(shù)會(huì)議論文集?;鶐r山區(qū)裂隙水與巖溶水的開發(fā)利用,也日益受到重視。在全國(guó)性的巖溶水和裂隙水學(xué)術(shù)會(huì)議上,著重討論了巖溶地區(qū)巖溶發(fā)育規(guī)律,巖溶水和裂隙水的運(yùn)移機(jī)制及其評(píng)價(jià)方法。在環(huán)境地質(zhì)方面,召開了全國(guó)性的環(huán)境水文地質(zhì)經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)、水文地球化學(xué)學(xué)術(shù)討論會(huì)、地質(zhì)災(zāi)害研究與防治學(xué)術(shù)討論會(huì)等。探討了我國(guó)不同地區(qū)地下水污染現(xiàn)狀、評(píng)價(jià)方法,地質(zhì)災(zāi)害的成因、特征及防治措施,出版了相應(yīng)的學(xué)術(shù)會(huì)議論文集。此外,還召開了地下水人工補(bǔ)給、地面沉降學(xué)術(shù)研討會(huì)。所有這些不僅反映了我國(guó)水文地質(zhì)研究的新方向,同時(shí)也可看出水文地質(zhì)研究已進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段。
2.4福建省水文地質(zhì)學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀
福建省的水文地質(zhì)基礎(chǔ)調(diào)查資料雖然較全面,但局限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)方法和條件,調(diào)查深度及廣度有限,而且隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展及人類經(jīng)濟(jì)工程活動(dòng)的不斷加強(qiáng),水文地質(zhì)條件已發(fā)生了較大的變化,新的情況未能及時(shí)查清。
環(huán)境地質(zhì)調(diào)查資料相當(dāng)欠缺。環(huán)境地質(zhì)調(diào)查評(píng)價(jià)工作,滯后于國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的需要。如在生態(tài)環(huán)境保護(hù)、城市規(guī)劃、土地綜合利用、土壤改良、地質(zhì)環(huán)境的合理開發(fā)利用、地質(zhì)災(zāi)害防治等方面,有的已開展工作、但還很不全面,有的則剛剛起步。
水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查的技術(shù)與思路,基本上仍依托傳統(tǒng)思路和技術(shù)為主,在跨學(xué)科聚集、綜合和開發(fā)研究,在應(yīng)用高新技術(shù)于調(diào)查上,同先進(jìn)省區(qū)相比,存在一些差距。如以往水文地質(zhì)工作重點(diǎn)放在地下水資源較豐富的地區(qū),以找到多少地下水資源儲(chǔ)量為榮,而忽視了貧水地區(qū)水文地質(zhì)調(diào)查工作的重要性。
水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查成果的信息化、網(wǎng)絡(luò)化、社會(huì)化程度低,不能滿足政府和社會(huì)性公益成果的實(shí)用性、時(shí)效性需求,改變成果表達(dá)形式,改革服務(wù)方式并提供社會(huì)化服務(wù)已是一個(gè)重要問題。
3 福建省水文地質(zhì)學(xué)為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)的內(nèi)容及主要成果
3.1背景材料
3.1.1上世紀(jì)60年代及以前完成的全省性水文地質(zhì)方面的工作主要成果
(1)提交1/20萬(wàn)區(qū)域性地質(zhì)—水文地質(zhì)綜合測(cè)量中間報(bào)告及普查報(bào)告和農(nóng)田供水水文地質(zhì)勘察中間報(bào)告;
(2)各地市城鎮(zhèn)供水、水文地質(zhì)地質(zhì)勘查報(bào)告(上世紀(jì)60年代及以前具體項(xiàng)目的工作):1960年1月,福建省地質(zhì)局水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì)童永福、程登科《福建省永安寧洋舊城幅綜合水文地質(zhì)測(cè)量普查報(bào)告書》等10余份城市水文地質(zhì)測(cè)量普查報(bào)告。
3.1.2上世紀(jì)70年代
(1)1970年~1979年提交《福建省沿海地區(qū)1/20萬(wàn)水文地質(zhì)工程地質(zhì)調(diào)查報(bào)告》等;
(2)提交完成了1/20萬(wàn)福州、福安、三沙、浮鷹島、福清幅、泉州幅、南日島、廈門、漳州、東山等區(qū)域水文地質(zhì)普查報(bào)告;
(3)各地市城鎮(zhèn)供水、水文地質(zhì)地質(zhì)勘查報(bào)告(上世紀(jì)70年代具體項(xiàng)目的工作):1974年1月,福建省地質(zhì)局水文工程地質(zhì)隊(duì)《漳州幅、東山幅1/20萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)報(bào)告:地貌、第四系地質(zhì)、水文地質(zhì)部分》等10余份城市1/20萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)報(bào)告(包括水文地質(zhì)調(diào)查部分)。
3.1.3上世紀(jì)80年代
(1)1980年一1989年,完成1/50萬(wàn)福建省水文地質(zhì)圖、福建省1/50萬(wàn)農(nóng)業(yè)水文地質(zhì)區(qū)劃圖說明書島嶼水文地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目;
(2)分別完成了福建省多幅1/20萬(wàn)和1/5萬(wàn)區(qū)域水文地質(zhì)工程地質(zhì)調(diào)查報(bào)告;
(3)各地市城鎮(zhèn)供水、水文地質(zhì)地質(zhì)勘查報(bào)告:1980年10月,福建省水文工程地質(zhì)隊(duì)童永?!陡=ㄊ∷牡刭|(zhì)圖1/50萬(wàn)》;1980年8月,江西省地質(zhì)局水文地質(zhì)大隊(duì)萬(wàn)益民、鄧健如、趙維良等《廣昌幅G-50-9 1/20萬(wàn)區(qū)域水文地質(zhì)普查報(bào)告》;福建省水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì)完成《連城盆地水文地質(zhì)勘探報(bào)告》;福建省第一水文隊(duì)完成《漳州盆地水文地質(zhì)勘探報(bào)告》;1985年9月,福建省第二水文工程地質(zhì)隊(duì)福州綜合地質(zhì)組李文曲、黃宏灃、趙欽銘等完成《福建省福州市福州盆地水文地質(zhì)勘探報(bào)告》等20余份1/20萬(wàn)區(qū)域水文地質(zhì)普查報(bào)告,尚有單點(diǎn)供水簡(jiǎn)報(bào)672份。
3.1.4上世紀(jì)90年代
(1)1990年一1999年,提交了閩東、閩南沿海缺水地區(qū)供水水文地質(zhì)調(diào)查報(bào)告;
(2)提交1/2.5萬(wàn)同安縣新店埔園—?jiǎng)⑽宓暌?guī)劃區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)調(diào)查報(bào)告;
(3)各地市城鎮(zhèn)供水、水文地質(zhì)地質(zhì)勘查報(bào)告:1990年8月,福建省廈門水文地質(zhì)工程地質(zhì)公司林恢亮、陳強(qiáng)、鄭英才等《福建省同安縣新店埔園—?jiǎng)⑽宓暌?guī)劃區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)調(diào)查報(bào)告1/2.5萬(wàn)》等近30份水文地質(zhì)調(diào)查報(bào)告,尚有單點(diǎn)供水簡(jiǎn)報(bào)495份。
3.1.5 2000年以來地市城鎮(zhèn)供水、水文地質(zhì)地質(zhì)勘查
三明地區(qū):2000年3月,閩西地質(zhì)礦產(chǎn)開發(fā)公司林昌威、林昭麗、吳開化等《福建省大田縣區(qū)域水文地質(zhì)調(diào)查報(bào)告》;
龍巖地區(qū):2000年8月,福建省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察研究院李文祥、鄭藝貞、白振炎《福建省長(zhǎng)汀縣區(qū)域水文地質(zhì)調(diào)查報(bào)告》等各地區(qū)均有展開;
廈門地質(zhì)工程勘察院進(jìn)行廈門地下熱水調(diào)查。
3.2已進(jìn)行和正在進(jìn)行為社會(huì)服務(wù)方面的專門水文地質(zhì)工作
福建省主要對(duì)地?zé)?、礦泉水等資源進(jìn)行了專項(xiàng)保護(hù)和為社會(huì)服務(wù)工作,并專門發(fā)文。如:閩地發(fā)[1999]85號(hào)《關(guān)于委托地(市)、縣地礦主管部門對(duì)部分地?zé)帷⒌V泉水采礦權(quán)進(jìn)行審批、發(fā)證的通知》等。
3.2.1福建省礦泉水水源保護(hù)
至2004年統(tǒng)計(jì),福建省經(jīng)省或原地礦部全國(guó)儲(chǔ)委評(píng)審鑒定和儲(chǔ)量審批的飲用天然礦泉水水源地勘探報(bào)告235處,批準(zhǔn)允許開采資源量(B級(jí)或C級(jí))28990m3/d。礦泉水類型主要為偏硅酸型233處,其中偏硅酸鍶復(fù)合型45處,碳酸偏硅酸型4處,到目前為止尚未發(fā)現(xiàn)鋰、硒、溴、碘、鋅等類型礦泉水。礦泉水點(diǎn)勘探報(bào)告211項(xiàng),其中,單礦泉水點(diǎn)專項(xiàng)的勘探報(bào)告209項(xiàng)。
至2008年,我省現(xiàn)同時(shí)具有采礦許可證和注冊(cè)登記證的礦泉水水源有40處,包括福州市6處、莆田市1處、泉州市7處、廈門市7處、漳州市7處、龍巖市3處、三明市4處、南平市2處、寧德市3處;僅有注冊(cè)登記證的礦泉水水源7處;僅有采礦許可證的礦泉水水源6處。尚有10余處有開采未申報(bào)或正在申報(bào)等工作。
3.2.2福建省地?zé)崴Y源保護(hù)
地?zé)崾且环N寶貴的能源礦產(chǎn),開發(fā)利用地?zé)豳Y源首先是從開發(fā)溫泉起始的,根據(jù)志書記載,福建溫泉利用已有1000多年歷史,進(jìn)入20世紀(jì)70年代以后,福建省開始進(jìn)入有計(jì)劃的勘查開發(fā)。在此之前僅對(duì)溫泉點(diǎn)進(jìn)行零星記載和研究。1971年,福建省水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì)開展了南靖湯坑的地?zé)峥碧焦ぷ鳌?982年,童永福等編制1:50萬(wàn)福建省地?zé)釁^(qū)劃圖時(shí),統(tǒng)計(jì)各類溫泉點(diǎn)190余處(其中包括部分20℃的)。至2000年為止,福建省已查明的地下熱水分布共196處。
由于趨利原因,近些年地?zé)峁ぷ髡{(diào)查和水源地的勘查有了長(zhǎng)足的開展,但進(jìn)行系統(tǒng)研究的極少。
已在多個(gè)領(lǐng)域運(yùn)用地?zé)豳Y源,如城鎮(zhèn)地下熱水集中供熱、水產(chǎn)養(yǎng)殖與研究、農(nóng)業(yè)利用與研究、溫泉醫(yī)療保健、地震觀測(cè)等。
3.3福建省礦區(qū)水文地質(zhì)調(diào)查工作
礦區(qū)水文地質(zhì)工作始于上世紀(jì)50年代,主要是為礦山開采設(shè)計(jì)提供水文工程地質(zhì)依據(jù)。如:1960年4月,福建省地質(zhì)局第一地質(zhì)大隊(duì)郭樹春完成《福建邵武楓林硫鐵礦區(qū)水文地質(zhì)初步普查報(bào)告》;1959年3月。1962年3月,福建省地質(zhì)局第五地質(zhì)大隊(duì)五〇七分隊(duì)提交了《福建省龍巖馬坑鐵礦地質(zhì)勘探中間報(bào)告》;1971年1月~1976年3月,福建省地質(zhì)一團(tuán)三中隊(duì)提交了《福建省龍巖馬坑鐵礦詳細(xì)勘探報(bào)告》;1979年12月,冶金工業(yè)部冶金地質(zhì)會(huì)戰(zhàn)指揮部第五地質(zhì)勘探桂世芳完成《福建省德化縣陽(yáng)山鐵礦西礦段礦床水文地質(zhì)勘探報(bào)告》等,礦山多數(shù)已經(jīng)或正在進(jìn)行水文地質(zhì)調(diào)查工作。
3.4福建省地下水水源地工作
全省已探明C級(jí)地下水可開采資源量1萬(wàn)m3/d以上的水源地有:龍巖盆地巖溶水水源地、連城城郊盆地巖溶水水源地、永安市大湖—蝦蛤水源地、長(zhǎng)汀盆地巖溶水水源地、東山島松散巖類孔隙水水源地、平潭島松散巖類孔隙水水源地。
4 水文地質(zhì)學(xué)發(fā)展趨勢(shì)及預(yù)測(cè)
對(duì)于地下水的區(qū)域研究,可以擴(kuò)展到整個(gè)流域或完整水文地質(zhì)單元來研究。進(jìn)一步研究典型生態(tài)環(huán)境區(qū)域的地下水動(dòng)力學(xué)特征,如荒漠、巖溶和黃土高原區(qū)域地下水運(yùn)動(dòng)規(guī)律,特別是淺層地下水變化的地表生態(tài)效應(yīng)及深層地下水賦存規(guī)律,可為地下水合理利用提供新的途徑。并且在已積累大量實(shí)際資料基礎(chǔ)上,做好對(duì)資料的二次開發(fā),編制相應(yīng)成果,以供生產(chǎn)部門應(yīng)用。在我國(guó),由于地域面積較大,生態(tài)水文學(xué)研究也必需實(shí)行區(qū)際間的配合與協(xié)作,同時(shí)也必須與國(guó)際研究相同步,謀求更大范圍內(nèi)的合作。我國(guó)應(yīng)加強(qiáng)地下水的監(jiān)測(cè),掌握地下水的動(dòng)態(tài),在已有監(jiān)測(cè)站網(wǎng)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上,逐步完善地下水監(jiān)測(cè)技術(shù)、方法和新的監(jiān)測(cè)網(wǎng)站的建設(shè),提高全國(guó)地下水動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)水平和預(yù)測(cè)能力。
地下水資源評(píng)價(jià)方面,在地表水、地下水綜合考慮的原則下,按照地下水系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)。
地下水動(dòng)力學(xué)與計(jì)算技術(shù)方面,要加強(qiáng)基本理論的研究,研究建立在各種復(fù)雜條件下的水文地質(zhì)模型及其相對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,研究建立水文地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)及相應(yīng)的儲(chǔ)存系統(tǒng),運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行地下水評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)等。
對(duì)裂隙介質(zhì)、巖溶介質(zhì)中地下水系統(tǒng)數(shù)值模擬的關(guān)鍵技術(shù)尚未解決,地下水水質(zhì)模擬的可靠性問題有待深入分析,地下水系統(tǒng)不同模擬方法的結(jié)合應(yīng)用具有更大的價(jià)值。
對(duì)環(huán)境水文地質(zhì)問題的研究、人工補(bǔ)給的理論和方法的研究、遙感技術(shù)、同位素技術(shù)的應(yīng)用、裂隙水和巖溶水的研究以及目前所存在的城市供水不足、地面沉降、海水入浸、水質(zhì)污染等各種復(fù)雜的水文地質(zhì)問題都是水文地質(zhì)工作者當(dāng)前或?qū)硭媾R的重要研究課題。
我國(guó)礦山研究得較多,油田的水文地質(zhì)問題僅是泛泛而談,未深入討論,還涉及一些關(guān)于隧道、高速公路等的工程地質(zhì)問題;且國(guó)內(nèi)對(duì)工程中的水文地質(zhì)問題和水巖相互作用造成的地質(zhì)災(zāi)害問題研究較少。今后要加強(qiáng)礦山環(huán)境問題的研究工作,水文地質(zhì)專業(yè)學(xué)者要與采礦人員合作。進(jìn)行多學(xué)科多方法研究;水資源與礦產(chǎn)資源要綜合開發(fā)利用,例如把水資源作為伴生的礦產(chǎn)資源,建立煤水雙資源礦井。在涵養(yǎng)、保護(hù)地下水資源方面,需要加強(qiáng)與生態(tài)建設(shè)相協(xié)調(diào)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究,挖掘潛力,節(jié)約用水、探索深層承壓地下水如何科學(xué)利用,有關(guān)地下水形成、運(yùn)動(dòng)等基礎(chǔ)性問題的科學(xué)研究也應(yīng)成為重要的戰(zhàn)略措施。
人類活動(dòng)對(duì)地下水資源的影響亦需要進(jìn)一步深入探索。土壤水研究理論及檢測(cè)技術(shù)尚需發(fā)展,尤其在溶質(zhì)運(yùn)移方面的研究欠缺很多。地?zé)岬难芯炕旧隙紝儆趨^(qū)域現(xiàn)狀的評(píng)價(jià),目前基本無實(shí)際創(chuàng)新性成果,如地?zé)釛壦毓嗉夹g(shù)、沉積盆地地?zé)豳Y源勘探技術(shù)、地?zé)豳Y源綜合利用技術(shù)、熱儲(chǔ)工程等的研究。其它特殊類型水,如礦泉水、凝結(jié)水、微咸水、咸水、鹵水等亦需進(jìn)一步研究。
縱觀水文地質(zhì)學(xué)的發(fā)展,初期實(shí)質(zhì)上是找水水文地質(zhì)學(xué),到本世紀(jì)70年代,資源成為水文地質(zhì)學(xué)的主要課題,現(xiàn)在與環(huán)境生態(tài)有關(guān)的水文地質(zhì)問題迅速增多。從某種意義上講,環(huán)境水文地質(zhì)已成為水文地質(zhì)學(xué)研究的核心課題。
5 福建省水文地質(zhì)學(xué)科發(fā)展中存在的問題及研究對(duì)策
5.1福建省水文地質(zhì)學(xué)科發(fā)展中存在的一些問題
歷史的原因,福建省在上世紀(jì)90年代后,水文地質(zhì)學(xué)科的發(fā)展基本開始處于停滯狀態(tài),一方面,供水多依賴于地表水,僅局部地區(qū)是地下水為主(如福建龍巖地區(qū)),另一方面,國(guó)家投入減少,使得水文地質(zhì)學(xué)科的發(fā)展研究也沒有大的進(jìn)展。2010年后,國(guó)家已經(jīng)開始重視水文地質(zhì)學(xué)科的發(fā)展。
工程引發(fā)的地下水問題。如:(1)礦山開采過程因?yàn)榈叵滤斐傻V山涌水、突水;(2)隧道掘進(jìn)過程造成問題。龍廈鐵路象山隧道;(3)地下水超采引起的地面沉降等。
巖溶塌陷:三明、龍巖等覆蓋型巖溶區(qū)。
采空塌陷:主要發(fā)生于礦山地下開采范圍大、持續(xù)歷史長(zhǎng)的區(qū)域。
地面沉降:東部沿海港灣河口平原區(qū)(福州溫泉開采區(qū))。
突發(fā)性、季節(jié)性特大雨造成地質(zhì)災(zāi)害,地表水和地下水互相溝通、連成一體,水源地成為一項(xiàng)迫切要去解決的問題。
這些問題的出現(xiàn)都會(huì)造成人民生命、財(cái)產(chǎn)的重大損失,國(guó)家也開始進(jìn)行水文地質(zhì)學(xué)科與相關(guān)學(xué)科結(jié)合的發(fā)展。
5.2水文地質(zhì)學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)
由主要研究天然狀態(tài)下的地下水,轉(zhuǎn)向更重視研究人類活動(dòng)影響下的地下水;由局限于飽水帶的含水層,擴(kuò)展到包氣帶及“隔水層”;由只研究地殼表層地下水,擴(kuò)展到地球深層的水。
預(yù)計(jì)今后的水文地質(zhì)研究,在下列方面將有突破:裂隙水與巖溶水運(yùn)動(dòng)機(jī)制和計(jì)算方法;地下水中污染物和溫度運(yùn)移機(jī)制和計(jì)算方法;粘性土的滲透機(jī)制;包氣帶水鹽運(yùn)移機(jī)制;水文地球化學(xué)和同位素水文地質(zhì)學(xué),地下水?dāng)?shù)學(xué)模型;地球深層水文地質(zhì)。
5.3福建省水文地質(zhì)學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)
近年來,水文地質(zhì)學(xué)科迎來了發(fā)展契機(jī)。2011年6月1日,中華人民共和國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則地下水環(huán)境》(HJ610-2011)在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)施。導(dǎo)則的實(shí)施對(duì)地下水工作者是一個(gè)新的開端,特別是對(duì)于一級(jí)項(xiàng)目的地下水評(píng)價(jià)工作有了更高的要求,也使得社會(huì)發(fā)展環(huán)境中開始重視地下水的工作,地下水成為社會(huì)發(fā)展中環(huán)境的一個(gè)不可或缺的重要因素。福建省在這個(gè)大環(huán)境下也從2011年開始進(jìn)行了多流域、地區(qū)項(xiàng)目的地下水評(píng)價(jià)工作。
隨著人民生活水平的提高,社會(huì)開始關(guān)注和參與地?zé)衢_發(fā)租研究工作。一方面,民間投資者的熱情,使得原有地?zé)豳Y源開發(fā)利用不斷提升;另一方面,當(dāng)前我國(guó)正在努力實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的工作目標(biāo),發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)。福建省在地?zé)崂?、開發(fā)已有逾百年的歷史,開發(fā)利用地?zé)崽貏e是淺層地?zé)豳Y源不僅對(duì)于緩解我省能源緊張的形勢(shì),對(duì)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的工作目標(biāo)將起到積極的推進(jìn)作用,依靠科技進(jìn)步,提高地?zé)豳Y源勘查開發(fā)利用水平;加強(qiáng)地?zé)豳Y源特別是淺層地?zé)豳Y源的規(guī)劃工作,同時(shí)也能提供福建獨(dú)特的旅游資源和民生資源。
5.4福建省水文地質(zhì)學(xué)科發(fā)展的對(duì)策建設(shè)
地下水是水資源的組成部分,是生態(tài)與環(huán)境的重要要素,是我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要水源之一。在我省大部特別是沿海平原和海島地區(qū),地下水在生活飲水、農(nóng)田灌溉、工業(yè)生產(chǎn)、城市發(fā)展和維系良好生態(tài)與環(huán)境方面發(fā)揮了重要作用。近年來,一些地區(qū)由于過量開采地下水,導(dǎo)致地下水水位持續(xù)下降,地下含水層被疏干,引發(fā)了地面沉降、海水入侵、土地沙化;一些地區(qū)由于廢污水過量排放和面源污染的不斷加劇,造成地下水水質(zhì)惡化,地下水資源開發(fā)利用中存在的諸多問題已嚴(yán)重危及水資源的可持續(xù)利用,對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)安全構(gòu)成威脅,加強(qiáng)對(duì)地下水資源的管理和保護(hù)刻不容緩。
水資源屬國(guó)家所有,加強(qiáng)水資源的合理分配、管理和保護(hù)事關(guān)國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全與公共安全。根據(jù)地下水的資源與環(huán)境屬性,經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展以及生態(tài)與環(huán)境保護(hù)對(duì)地下水的要求,統(tǒng)籌考慮水資源的合理配置和公共資源的使用和保護(hù)準(zhǔn)則,合理劃分地下水功能區(qū),協(xié)調(diào)地下水不同使用功能之間的關(guān)系,是政府加強(qiáng)公共管理和社會(huì)服務(wù)的重要體現(xiàn),是履行《水法》賦予水行政主管部門依法管理地下水資源職責(zé)的客觀要求。
地下水賦存于地質(zhì)介質(zhì)中,具有運(yùn)動(dòng)緩慢、補(bǔ)給周期長(zhǎng)、循環(huán)更新慢、自我修復(fù)能力差、地下水系統(tǒng)遭到破壞后難以治理和修復(fù)等特點(diǎn),必須采取嚴(yán)格的措施加以有效保護(hù)。以水文地質(zhì)單元為基礎(chǔ)、結(jié)合區(qū)域地下水主導(dǎo)功能劃分地下水功能區(qū),制訂開發(fā)利用和保護(hù)目標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn),為地下水合理開發(fā)、保護(hù)、治理與管理提供科學(xué)依據(jù),以保障供水安全、生態(tài)與環(huán)境安全和地下水資源的可持續(xù)利用。
針對(duì)福建省的上述特點(diǎn)和福建省現(xiàn)狀:最好按區(qū)域性(1:50萬(wàn)、1:20萬(wàn)、1:5萬(wàn))、城鎮(zhèn)供水(如龍巖市、永安市……)、農(nóng)業(yè)供水(如連城)、工礦供水(洪寬工業(yè)區(qū)、永安造紙廠……)、專題性研究(如福建省地下水污染調(diào)查……)、地下水治理(如航站樓工程降水、鐵礦采空區(qū)降水)、地方病、地下熱水等。將有地下水可作為供水水源地區(qū),以及沿海半島、島嶼缺水地區(qū),進(jìn)行多手段、全方位地下水找水的工作;同時(shí)應(yīng)對(duì)地下水水源地進(jìn)行劃分,利于不同層級(jí)的保護(hù);將地下水作為福建省水源地的應(yīng)急水源和儲(chǔ)備資源。
1999年,福建省地表水資源總量1215.39×108m3,多年平均值為1201×108m3。全省水資源總量1216.11×108m3,約占全國(guó)水資源總量的4.2%;人均水資源3665m3,高于全國(guó)平均水平,但其空間分配不均。缺水地區(qū)主要為沿海島嶼、半島岬角區(qū)及紅土臺(tái)地區(qū)。沿海四地市人口和工業(yè)產(chǎn)值占全省總量的70%,而水資源只占全省水資源的36%。特別是近年開發(fā)港灣島嶼為開發(fā)區(qū)、投資區(qū),水資源供需矛盾突出。缺水者主要為農(nóng)灌用水和重點(diǎn)投資開發(fā)區(qū)用水。這就需要福建省應(yīng)對(duì)沿海半島、島嶼缺水地區(qū)進(jìn)行多手段、全方位地下水找水的工作。
福建省地貌最大特點(diǎn)是平原分散,分水嶺分割面積小,地下水的匯水面積普遍較小。地貌形態(tài)受構(gòu)造控制,分水嶺及主干河谷常以北東、北西及北北東方向?yàn)橹?,海岸線總體方向和主要干河呈交叉狀分布。這就要求按流域進(jìn)行系統(tǒng)性水文地質(zhì)、環(huán)境污染等綜合調(diào)查與研究。同時(shí)城市周邊1/5萬(wàn)區(qū)域水文地質(zhì)調(diào)查較欠缺,應(yīng)盡快完善該部分的工作。
加強(qiáng)地?zé)豳Y源勘查評(píng)價(jià),同時(shí)勘查新的地?zé)崴磪^(qū)、評(píng)價(jià)不同地區(qū)地?zé)豳Y源開發(fā)利用的適宜性、科學(xué)統(tǒng)一管理全省地下熱水資源、研究開發(fā)新的地?zé)豳Y源形式等,提供一個(gè)成熟的技術(shù)流程、堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)和可靠的工作示范。
5.5今后工作建議
(1)開展縣市范圍內(nèi)的主要地下水供水地域調(diào)查,以應(yīng)對(duì)極端氣象條件下的工程取水目標(biāo)。
二、水文地質(zhì)學(xué)專業(yè)文獻(xiàn)的文體特征和英譯方法
水文地質(zhì)學(xué)專業(yè)文獻(xiàn)具有科技文獻(xiàn)的一般特點(diǎn):無人稱、語(yǔ)氣正式、陳述客觀準(zhǔn)確、語(yǔ)言規(guī)范、文體質(zhì)樸、邏輯性強(qiáng)、專業(yè)術(shù)語(yǔ)性強(qiáng)[5]。因此,對(duì)于傳遞科技信息的專業(yè)文獻(xiàn),譯者在翻譯時(shí)要遵循忠實(shí)原文的原則,忠實(shí)傳遞原文的信息和文體風(fēng)格,注重原文的客觀性、信息的準(zhǔn)確性、邏輯上的連貫性和表達(dá)上的規(guī)范性,同時(shí)又要符合譯語(yǔ)的表達(dá)習(xí)慣,確保譯文簡(jiǎn)潔、易懂。簡(jiǎn)言之,就是翻譯時(shí)應(yīng)遵循“準(zhǔn)確、清晰、簡(jiǎn)潔、規(guī)范”的原則:準(zhǔn)確是指翻譯時(shí)確保所傳達(dá)的科技信息、專業(yè)術(shù)語(yǔ)的準(zhǔn)確性;清晰即譯文應(yīng)表達(dá)清晰、行文通順、完整正確傳遞原文的信息,避免行文晦澀;簡(jiǎn)潔指在準(zhǔn)確、清晰的基礎(chǔ)上使譯文變得簡(jiǎn)潔,不累贅,無冗余;規(guī)范即對(duì)文中所出現(xiàn)的術(shù)語(yǔ)、縮略詞、符號(hào)、公式等都要統(tǒng)一規(guī)范,符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。此外,譯者應(yīng)避免流露個(gè)人感情和各種修辭手段,客觀描述原文所傳遞的科技信息。以下就從詞匯和語(yǔ)法兩個(gè)方面探討水文地質(zhì)學(xué)專業(yè)文獻(xiàn)的特點(diǎn)和翻譯方法。
(一)詞匯
專業(yè)文獻(xiàn)的顯著特點(diǎn)之一是大量地使用專業(yè)詞匯和半專業(yè)詞匯,這也是翻譯時(shí)的難點(diǎn)之一。專業(yè)詞匯是指僅用于某一學(xué)科或?qū)I(yè)的詞匯或術(shù)語(yǔ),在某一學(xué)科具有固定的含義。按構(gòu)詞方式來分,專業(yè)詞匯可分為兩類:一是某種專業(yè)特有的詞匯,如aquifer(含水層)、hydrolysis(水解);二是取自英語(yǔ)中的常用詞,在水文地質(zhì)專業(yè)中成為專業(yè)術(shù)語(yǔ),如horizon在英語(yǔ)中一般作“地平線、眼界”的意思,在水文地質(zhì)專業(yè)中卻具有“層”的意思,如impervious horizon(不透水層)、illuvial horizon(沉積層),再如fault(缺點(diǎn))和fold(折疊)在水文地質(zhì)學(xué)里分別譯為“斷層”和“褶皺”。
半專業(yè)詞匯一般不專屬于某一學(xué)科,在不同學(xué)科表達(dá)不同的意思,如depression,日常英語(yǔ)中作“憂傷、沮喪”的意思,在氣象學(xué)里指“低氣壓”,醫(yī)學(xué)上指“抑郁癥”,經(jīng)濟(jì)學(xué)中指“經(jīng)濟(jì)蕭條”,水文地質(zhì)學(xué)中是“凹陷”的意思,如continental slope depression(陸坡區(qū)凹陷)、groundwater depression cone(地下水降落漏斗);channel物理學(xué)上指電路,水力學(xué)中指“河道、河床”,如channel slope(河道比降);vegetation在醫(yī)學(xué)上指“增殖體”,但在生態(tài)學(xué)和水文地質(zhì)學(xué)里指“植被”,如herbaceous vegetation(草本植被)。因此,譯者必須在熟知這些專業(yè)詞匯的基礎(chǔ)上準(zhǔn)確快速地應(yīng)用于專業(yè)文獻(xiàn)的翻譯。
此外,出于簡(jiǎn)略和方便的需要,縮略語(yǔ)也廣泛使用于水文地質(zhì)專業(yè)中的專業(yè)詞匯里,一般是由某一詞語(yǔ)組合中主要詞的大寫首字母組成,如GW是groundwater地下水的縮寫,PRB指permeable reaction barrier(滲透反應(yīng)墻),ANN—Artificial Neural Network(人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)),GA—Genetic Algorithms(遺傳算法)。對(duì)于縮略詞的翻譯,需要注意以下幾點(diǎn):(1)縮略詞不能直接用于文章標(biāo)題,應(yīng)給出全稱。(2)縮略詞在文中第一次出現(xiàn)時(shí)應(yīng)給出全稱。(3)同一縮略詞在不同行業(yè)中所表達(dá)的含義不一樣。因此在翻譯過程別需要注意縮略詞的使用,避免造成誤解。
(二)語(yǔ)法
水文地質(zhì)專業(yè)文獻(xiàn)漢英翻譯的語(yǔ)法特點(diǎn)主要表現(xiàn)在時(shí)態(tài)、語(yǔ)態(tài)、名詞化傾向、非限定性動(dòng)詞和長(zhǎng)句的頻繁使用。
1.時(shí)態(tài)、語(yǔ)態(tài)。水文地質(zhì)專業(yè)英語(yǔ)文獻(xiàn)多用動(dòng)詞現(xiàn)在時(shí),尤其是一般現(xiàn)在時(shí),用以敘述通常發(fā)生的客觀事實(shí)、自然現(xiàn)象或真理,以示行文的客觀。專業(yè)文獻(xiàn)傾向使用被動(dòng)語(yǔ)態(tài),這是因?yàn)榕c主動(dòng)語(yǔ)態(tài)相比,被動(dòng)語(yǔ)態(tài)表達(dá)更為客觀,也有助于突出句中所出現(xiàn)的自然現(xiàn)象或事物上。
例:將BP算法和遺傳算法結(jié)合在一起,用遺傳算法來優(yōu)化人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)初始權(quán)重,建立了蘇錫常地區(qū)地裂縫危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)模型。
譯文:This paper combines Back Propagation (BP) Algorithms with Genetic Algorithms(GA), using BP to optimize the initial wEight of artificial neural network(ANN), establishes the fatalness assessment model of earth fissure in Suzhou-Wuxi-Changzhou area.(除了使用一般現(xiàn)在時(shí)客觀陳述,譯文使用了增詞法,增加了主語(yǔ)“this paper”,因?yàn)榈谌朔Q語(yǔ)氣也表示行文的客觀、正式。)
例:利用先進(jìn)的非線性模型和預(yù)測(cè)系統(tǒng)估計(jì)和預(yù)測(cè)榆次市的地裂縫災(zāi)害。
譯文:The developed nonlinear modeling and forecasting system was used to assess and forecast the earth fracture hazard in Yuci City.(被動(dòng)語(yǔ)態(tài)的使用既起到強(qiáng)調(diào)的作用,又使譯文表達(dá)更為客觀。)
2.名詞化傾向。水文地質(zhì)專業(yè)科技文獻(xiàn)要求語(yǔ)言簡(jiǎn)練,表達(dá)明晰,因此為了達(dá)到語(yǔ)言結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化,英譯的過程中名詞也大量被使用,主要表現(xiàn)在三個(gè)方面:一是指在科技英語(yǔ)中應(yīng)使用表示動(dòng)作或狀態(tài)的抽象名詞或起名詞功用的非限定動(dòng)詞,如transmission(傳輸),prevention(預(yù)防),formation(形成)等;二是名詞連用現(xiàn)象,即名詞修飾名詞,如earth fracture hazard(地裂縫災(zāi)害),formation mechanism(形成機(jī)制),water distribution network(配水網(wǎng));三是派生名詞的使用,這類名詞通常是由動(dòng)詞派生的,后面常帶有一個(gè)介詞詞組,如the stability of underwater flow systems(地下水流系統(tǒng)的穩(wěn)定性),the degradation of environment(環(huán)境的惡化)。英譯時(shí)可以采用詞性轉(zhuǎn)換法(如動(dòng)詞轉(zhuǎn)化成名詞)和修飾詞轉(zhuǎn)換法(如名詞修飾詞轉(zhuǎn)化成形容詞修飾中心詞)等方法。
3.非限定動(dòng)詞。不定式短語(yǔ)、動(dòng)名詞短語(yǔ)、分詞短語(yǔ)等非限定動(dòng)詞的使用(特別是分詞短語(yǔ)的使用),可以使原文的句子結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、句子簡(jiǎn)潔,所以在水文地質(zhì)專業(yè)文獻(xiàn)的漢英翻譯時(shí)較多使用這些非限定動(dòng)詞。
例:為滿足人口增長(zhǎng)對(duì)水資源的需求帶來的地表水和地下水枯竭,是保持淡水供應(yīng)的最大威脅。
譯文:The greatest threat to maintain fresh water supplies is depletion of surface water and groundwater resources used to meet the needs of a rapidly growing human population.
此句翻譯時(shí)除了使用不定式短語(yǔ)to maintain, to meet和分詞短語(yǔ)used, growing使句子結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、簡(jiǎn)潔之外,整句的翻譯采用了倒譯法,即各種句子成分和結(jié)構(gòu)在順序上倒譯,這主要由于漢、英兩種語(yǔ)言表達(dá)方式的不同,漢語(yǔ)中通常會(huì)把強(qiáng)調(diào)部分放后,而英語(yǔ)中正好相反。
例:為預(yù)測(cè)地裂縫的發(fā)展趨勢(shì)和減少其產(chǎn)生的負(fù)面作用,開展地裂縫的分布、模式和形成機(jī)制的研究是非常重要的。
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2015)06(c)-0133-03
Curriculum System Construction of Hydrology and Water Resources Engineering
Zhang Yongbo Zhang Zhixiang Yang Junyao Zhao Zhihuai Zhao Xuehua
(College of Water Resources Science and Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan Shanxi,030024,China)
Abstract:In order to meet the social requirements of engineering innovative talents,it is necessary to construct the hydrology and water resources engineering professional curriculum system of Taiyuan University of Technology,and it has great significance in cultivating students innovation capability.Based on the analysis of existing problems in hydrology and water resources engineering curriculum system in the College of Water Resources Science and Engineering of Taiyuan University of Technology,hydrology and water resources engineering professional curriculum system construction under the conditions of new situation is proposed,including new curriculum,setting up a reasonable curriculum order,curriculum content reform,selection of reasonable teaching materials,increasing the experimental teaching and scientific research transformation teaching,to lay the foundation for the further improvement of quality of undergraduate teaching and the cultivation of innovative talents of hydrology and water resources engineering.
Key Words:Curriculum system;Teaching reform;Hydrology and water resources engineering;Innovation capability
水文與水資源工程是太原理工大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院的主要專業(yè)之一,其前身是原“水文地質(zhì)與工程地質(zhì)”專業(yè),1975年第一屆招生,1997年國(guó)家專業(yè)調(diào)整時(shí)取消,2004年水文與水資源工程專業(yè)獲山西省教育廳批準(zhǔn),2005年恢復(fù)招生。作為目前山西省高校中惟一一個(gè)水資源類本科專業(yè),堅(jiān)持立足山西、面向全國(guó)的發(fā)展方向,針對(duì)山西山丘區(qū)多、干旱缺水、污染嚴(yán)重、礦山開采誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害及水循環(huán)系統(tǒng)嚴(yán)重破壞等自然地理和經(jīng)濟(jì)發(fā)展特點(diǎn),制訂培養(yǎng)計(jì)劃,開設(shè)的課程涉及地表水和地下水兩個(gè)方面,并且有機(jī)地將地表水和地下水結(jié)合起來培養(yǎng)專門人才。近年來,我校水文與水資源工程專業(yè)取得了較大成績(jī),畢業(yè)生的就業(yè)形勢(shì)良好,但面對(duì)新形勢(shì)條件下我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)創(chuàng)新人才的要求,還存在一定的差距和不足,特別是教學(xué)環(huán)節(jié)中的課程體系存在一些問題,已直接影響到課堂教學(xué)效果和學(xué)生創(chuàng)新能力的提高。為了適應(yīng)水文與水資源工程專業(yè)目錄調(diào)整的需要以及滿足工程領(lǐng)域發(fā)展迅速、知識(shí)更新快、工程創(chuàng)新人才需求緊迫的要求,有必要對(duì)我校水文與水資源工程專業(yè)課程體系進(jìn)行構(gòu)建,對(duì)提高教學(xué)效果及培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力等具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。盡管已有學(xué)者針對(duì)水文與水資源工程專業(yè)進(jìn)行了諸如課程體系、實(shí)踐等教學(xué)改革[1-8],但是從總體上看,目前全國(guó)關(guān)于水文與水資源工程專業(yè)教學(xué)改革的理論研究成果仍然較少,而山西省在這方面的研究還屬于空白。從水利工程高等教育發(fā)展角度來說,必須進(jìn)一步加強(qiáng)我校水文與水資源工程專業(yè)課程體系構(gòu)建,才能為我省水利工程高等教育提供參考和理論支持。
1 課程體系存在的問題
我校水文與水資源工程專業(yè)本科生的培養(yǎng),主要是通過課堂理論教學(xué)以及實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)等環(huán)節(jié)來完成的,培養(yǎng)具有水文與水資 源、水與地質(zhì)環(huán)境等方面的專業(yè)及專業(yè)基礎(chǔ)理論,能從事水文與水資源、水與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)和防治方面的勘察、設(shè)計(jì)、規(guī)劃、管理、技術(shù)開發(fā)、科學(xué)研究等的高級(jí)工程技術(shù)和管理人才。通過近年來對(duì)我校水文與水資源工程專業(yè)畢業(yè)生、本科生及授課教師的調(diào)查和訪問,水文與水資源工程專業(yè)課程體系存在如下問題。
1.1 課程設(shè)置不合理
我校水文與水資源工程專業(yè)的課程有綜合基礎(chǔ)課、公共選修課、學(xué)科基礎(chǔ)課和專業(yè)課,在學(xué)科基礎(chǔ)課和專業(yè)課中開設(shè)有必修課和選修課,一般先開綜合基礎(chǔ)課、公共選修課,后開學(xué)科基礎(chǔ)課和專業(yè)課。從總體上講,這種課程設(shè)置仍存在一些不合理現(xiàn)象:(1)同期開課或課程順序顛倒,造成一些學(xué)科基礎(chǔ)課與專業(yè)課次序不清,不能很好地體現(xiàn)課程之間的相互遞進(jìn)關(guān)系;(2)有的課程無法體現(xiàn)本專業(yè)的特點(diǎn),使學(xué)生感到學(xué)的有些雜亂。如《土力學(xué)》和《地基基礎(chǔ)與基礎(chǔ)工程》,前者屬于學(xué)科基礎(chǔ)課,后者屬于專業(yè)課,兩課程之間本應(yīng)該有很好的遞進(jìn)關(guān)系,卻都安排在第五學(xué)期。再如《水利工程經(jīng)濟(jì)學(xué)》和《水利工程概論》,前者屬于學(xué)科基礎(chǔ)課,而后者屬于專業(yè)課,卻把課程順序顛倒了,將前者安排在第六學(xué)期,后者安排在第五學(xué)期。另外,對(duì)于所開設(shè)的《環(huán)境影響評(píng)價(jià)理論與方法》,屬于環(huán)境工程的專業(yè)課,對(duì)于水文與水資源工程專業(yè)的學(xué)生來說,由于沒有前期《環(huán)境學(xué)》等基礎(chǔ)課做鋪墊,學(xué)生總體上感到該課程偏離本專業(yè),對(duì)課程內(nèi)容不能很好地理解。
1.2 課程之間的銜接性差
課程之間的銜接性好壞直接影響著學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握和鞏固。我校水文與水資源工程專業(yè)課程之間的銜接性總體上比較符合教學(xué)規(guī)定,但也有個(gè)別課程之間的銜接性差,以至于學(xué)生們感到課程安排有點(diǎn)零亂。如同樣為專業(yè)課的《水資源工程勘察》《水資源開發(fā)利用》《礦床水文地質(zhì)學(xué)》,分別由三位主講教師進(jìn)行授課,但由于課程之間的銜接性考慮不夠,將《礦床水文地質(zhì)學(xué)》被安排在第六學(xué)期開課,而《水資源開發(fā)利用》《水資源工程勘察》被安排在第七學(xué)期開課,這就造成學(xué)生在學(xué)習(xí)《礦床水文地質(zhì)學(xué)》之前還沒有掌握《水資源工程勘察》的專業(yè)知識(shí),在學(xué)習(xí)《水資源開發(fā)利用》之前還沒有掌握《水資源工程勘察》的專業(yè)知識(shí)。由于前期《水資源工程勘察》專業(yè)知識(shí)的缺乏,學(xué)生普遍反映在學(xué)習(xí)過程中對(duì)《礦床水文地質(zhì)學(xué)》《水資源開發(fā)利用》的部分內(nèi)容不好理解。這種課程之間的銜接性差的狀況,已阻礙了學(xué)生對(duì)地下水專業(yè)知識(shí)的鞏固,導(dǎo)致課堂學(xué)習(xí)效果相對(duì)較差。
1.3 課程內(nèi)容交叉重復(fù)
課程內(nèi)容安排是否合理對(duì)課堂教學(xué)效果的影響也很大。我校水文與水資源工程專業(yè)課程內(nèi)容存在的問題是部分課程內(nèi)容交叉重復(fù),加上授課教師之間沒有做好溝通,對(duì)課程內(nèi)容交叉重復(fù)的部分沒有進(jìn)行適當(dāng)?shù)膮f(xié)調(diào)和刪減,造成部分課程內(nèi)容已由某一位老師前期在課堂上進(jìn)行了講解,另一位老師后期又在課堂上進(jìn)行重復(fù)講解。如《水文分析與水利計(jì)算》《水資源工程勘察》這兩門課,課程內(nèi)容交叉重復(fù)的是地表水勘察這一部分,包括水文測(cè)驗(yàn)、水文調(diào)查和水文實(shí)驗(yàn)等。再如《水文與工程物探》《水資源工程勘察》這兩門課,課程內(nèi)容交叉重復(fù)的是水文地質(zhì)物探這一部分。課程內(nèi)容交叉重復(fù)不僅浪費(fèi)學(xué)生的寶貴時(shí)間,而且降低了學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。
1.4 教學(xué)內(nèi)容重理論輕實(shí)踐
理論與實(shí)踐密不可分,二者緊密結(jié)合才能促進(jìn)教學(xué)效果的鞏固和提高。多年來,由于我校水文與水資源工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件的限制,部分學(xué)科基礎(chǔ)課和專業(yè)課無法開展正常的實(shí)驗(yàn),不能滿足實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)的要求,致使一些課程的教學(xué)內(nèi)容重理論輕實(shí)踐,無法取得良好的教學(xué)效果。如《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》,學(xué)生對(duì)基本概念與原理容易理解,但深入掌握并靈活運(yùn)用就困難,這是因?yàn)閷W(xué)生無法在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行達(dá)西滲流實(shí)驗(yàn)、潛水模擬演示實(shí)驗(yàn)、承壓水模擬演示實(shí)驗(yàn)、地下水流動(dòng)系統(tǒng)模擬演示等實(shí)驗(yàn),對(duì)地下水缺乏感性認(rèn)識(shí)。再如《地下水動(dòng)力學(xué)》,由于學(xué)生沒有在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行過裘布依潛水穩(wěn)定流井流實(shí)驗(yàn)、壩基滲流水電比擬實(shí)驗(yàn)、非飽和帶水運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn),影響學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的鞏固及實(shí)踐技能水平的提高。還有《水文分析與水利計(jì)算》,學(xué)生雖然學(xué)了許多水文方面的理論知識(shí),但卻沒有機(jī)會(huì)進(jìn)行水文測(cè)驗(yàn)和水文實(shí)驗(yàn)。教學(xué)內(nèi)容重理論輕實(shí)踐造成學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本能力無法得到有效訓(xùn)練,降低了學(xué)生畢業(yè)后在社會(huì)上的競(jìng)爭(zhēng)力或進(jìn)一步深造的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐能力。
2 課程體系的構(gòu)建
根據(jù)我校水文與水資源工程專業(yè)課程體系存在的問題,我們認(rèn)為,必須嚴(yán)格從人才培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā),按照專業(yè)發(fā)展需求,以促進(jìn)校企合作、產(chǎn)學(xué)研共同培養(yǎng)學(xué)生工程創(chuàng)新能力及就業(yè)等為前提,科學(xué)優(yōu)化和重組課程體系,篩選符合當(dāng)前教育現(xiàn)狀及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展所需的課程,為學(xué)生專業(yè)水平的提高及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因此,結(jié)合水文與水資源工程專業(yè)即包含地表水又兼顧地下水的特點(diǎn),提出新形勢(shì)條件下我校水文與水資源工程專業(yè)課程體系構(gòu)建。
2.1 新增課程
在確保我校水文與水資源工程專業(yè)本科培養(yǎng)計(jì)劃中所設(shè)課程總門數(shù)不變的情況下,根據(jù)本學(xué)科發(fā)展的需要,考慮到《水文分析與水利計(jì)算》《水資源工程勘察》兩門課程在地表水勘察內(nèi)容上的交叉重復(fù),可刪除《水資源工程勘察》,新增《水文地質(zhì)勘察》,既避免課程內(nèi)容的重復(fù),又使學(xué)生能較好地掌握水資源工程勘察的方法及最新的技術(shù)??紤]到目前地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)在我國(guó)建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)占有越來越重要的地位及環(huán)境保護(hù)部《環(huán)境影響評(píng)價(jià)導(dǎo)則――地下水環(huán)境》(HJ610-2011年)的出版,結(jié)合我校水文與水資源工程專業(yè)特點(diǎn)、地下水環(huán)評(píng)人才短缺以及環(huán)評(píng)單位對(duì)地下水環(huán)評(píng)人員的迫切需求,可刪除《環(huán)境影響評(píng)價(jià)理論與方法》,新增《地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)》,并把《環(huán)境影響評(píng)價(jià)理論與方法》作為教學(xué)參考書,使學(xué)生掌握地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)的理論方法,為其就業(yè)創(chuàng)造良好條件??紤]到《水文地質(zhì)勘察》與《水文與工程物探》內(nèi)容的重復(fù)以及同位素技術(shù)在地下水研究中的廣闊應(yīng)用前景,可刪除《水文與工程物探》,新增《環(huán)境同位素水文地質(zhì)》,使學(xué)生多掌握一項(xiàng)水文地質(zhì)新技術(shù),增強(qiáng)其未來應(yīng)用同位素技術(shù)從事水文地質(zhì)勘察的能力。
2.2 設(shè)置合理課程次序
為了體現(xiàn)課程內(nèi)容之間的相互遞進(jìn)關(guān)系,必須對(duì)不合理的課程次序進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整,理順課程開設(shè)的前后順序,使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中達(dá)到循序漸進(jìn),真正所學(xué)課程專業(yè)知識(shí)的積累。為此,把《土力學(xué)》安排在第五學(xué)期,《地基基礎(chǔ)與基礎(chǔ)工程》安排在第六學(xué)期,確保學(xué)生在充分掌握《土力學(xué)》的基礎(chǔ)理論知識(shí)后,對(duì)《地基基礎(chǔ)與基礎(chǔ)工程》相關(guān)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)有更深入的理解和鞏固。把《水利工程經(jīng)濟(jì)學(xué)》安排在第五學(xué)期,《水利工程概論》安排在第六學(xué)期,確保學(xué)生在充分了解水利工程經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)上,對(duì)各項(xiàng)水利工程專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)有更深層次的掌握。把《水文地質(zhì)勘察》安排在第六學(xué)期,《水資源開發(fā)利用》《礦床水文地質(zhì)學(xué)》安排在第七學(xué)期,確保學(xué)生在前期掌握了《水文地質(zhì)勘察》的技術(shù)方法和手段后,能更好地運(yùn)用所學(xué)知識(shí)理解和掌握《水資源開發(fā)利用》的理論與方法以及《礦床水文地質(zhì)學(xué)》的調(diào)查評(píng)價(jià)方法。
2.3 課程內(nèi)容改革
在科學(xué)技術(shù)日益發(fā)展的今天,水文與水資源工程專業(yè)知識(shí)更新較快,但課程教材更新卻相對(duì)較慢,其中的一些知識(shí)已經(jīng)無法滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需求。因此,在課程專業(yè)知識(shí)的教學(xué)過程中,教師必須與時(shí)俱進(jìn),對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行合理改革,刪除一些課程中內(nèi)容陳舊、理論與實(shí)際脫節(jié)的內(nèi)容,對(duì)課程內(nèi)容要突出其科學(xué)性和先進(jìn)性,深入淺出,能夠反映新理論、新技術(shù)、新方法及前沿性的新視點(diǎn),把原來分散的課程內(nèi)容聯(lián)成一個(gè)有機(jī)的整體。如在《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》課程內(nèi)容改革中,可增加區(qū)域尺度非均質(zhì)性、斷裂帶滲透性、海洋―陸地界面處的地下水等內(nèi)容,與學(xué)生分析和探討這些因素對(duì)地下水資源的分布、循環(huán)、水質(zhì)和可持續(xù)性利用的影響。在《水環(huán)境化學(xué)》課程內(nèi)容改革中,可增加水文、化學(xué)、生物過程的耦合及水文和地球化學(xué)過程的計(jì)算機(jī)模擬等內(nèi)容,使學(xué)生了解目前水文地球化學(xué)研究的熱點(diǎn)和方向。在《水污染控制與修復(fù)理論》課程內(nèi)容改革中,可增加有機(jī)污染物的野外最有效的降解路徑及強(qiáng)放射性廢料的地質(zhì)處置等內(nèi)容,增強(qiáng)學(xué)生在水污染控制與修復(fù)中的自我創(chuàng)新能力。
2.4 選用合理教材
合理的教材對(duì)促進(jìn)學(xué)生專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)起著非常重要的作用。為此,嚴(yán)格要求本專業(yè)教師對(duì)所授課程選用合理教材,必須是國(guó)家規(guī)劃教材和專業(yè)規(guī)范核心課程教材,且教材名稱與所開設(shè)課程的名稱一致或接近,對(duì)于未納入國(guó)家教材計(jì)劃的非正規(guī)教材或正規(guī)出版的書籍,嚴(yán)禁用做教材給學(xué)生使用,可作為課程參考書使用。通過選用合理教材,不僅避免課程知識(shí)交叉重復(fù),而且能反映新理論、新技術(shù)、新方法,可使學(xué)生比較系統(tǒng)的接受學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)及專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)。同時(shí)結(jié)合山西省礦山開采對(duì)水循環(huán)系統(tǒng)造成嚴(yán)重破壞的實(shí)際,加強(qiáng)我校水文與水資源工程專業(yè)教材建設(shè),通過申請(qǐng)水文與水資源工程專業(yè)委員會(huì)下達(dá)的教材指標(biāo),組織主要骨干教師編寫出理論聯(lián)系實(shí)際、基礎(chǔ)知識(shí)與技術(shù)知識(shí)兼容的《礦床水文地質(zhì)學(xué)》《水文水利計(jì)算》等專業(yè)教材,為學(xué)生課堂的學(xué)習(xí)提供更符合實(shí)際的教材,達(dá)到進(jìn)一步提高學(xué)生創(chuàng)新能力的目的。
2.5 增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)
實(shí)驗(yàn)課在教學(xué)環(huán)節(jié)中非常重要,實(shí)踐性很強(qiáng)。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué),可進(jìn)一步鞏固學(xué)生所學(xué)的學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。為此,我校水文與水資源工程專業(yè)在中央財(cái)政支持地方高校發(fā)展專項(xiàng)資金及山西省財(cái)政專項(xiàng)資金的支持下,對(duì)整體水平落后的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了改造,共建設(shè)有6個(gè)實(shí)驗(yàn)室,包括氣候氣象實(shí)驗(yàn)室、飽和與非飽和帶水實(shí)驗(yàn)室、水文工程勘察實(shí)驗(yàn)室、水文實(shí)驗(yàn)室、水環(huán)境污染與修復(fù)實(shí)驗(yàn)室、礦山水文地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室,并制定詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃,使實(shí)驗(yàn)室能開設(shè)出符合教學(xué)大綱規(guī)定的實(shí)驗(yàn),如人工模擬降雨實(shí)驗(yàn)、土壤入滲性能測(cè)量實(shí)驗(yàn)、淺層水流流速測(cè)量實(shí)驗(yàn)、達(dá)西滲流實(shí)驗(yàn)、潛水模擬實(shí)驗(yàn)、承壓水模擬實(shí)驗(yàn)、裘布依潛水穩(wěn)定流井流實(shí)驗(yàn)、壩基滲流水電比擬實(shí)驗(yàn)、地表水溶質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)、水質(zhì)分析實(shí)驗(yàn)等。同時(shí)為了確保實(shí)驗(yàn)的順利開展,加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍建設(shè),提高實(shí)驗(yàn)教師的業(yè)務(wù)素質(zhì),為提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
2.6 科研轉(zhuǎn)化教學(xué)
太原理工大學(xué)作為教學(xué)研究型大學(xué),對(duì)教學(xué)和科研非常重視。從辯證的角度來看,教學(xué)和科研是相輔相成的,缺一不可。我校水文與水資源工程專業(yè)授課教師都從事有關(guān)科研項(xiàng)目的研究,如國(guó)家自然科學(xué)基金、山西省自然科學(xué)基金、?;?、行業(yè)基金及其他橫向科研項(xiàng)目等,在國(guó)內(nèi)外核心期刊上或國(guó)際會(huì)議論文集上發(fā)表了諸如水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、徑流趨勢(shì)預(yù)測(cè)、水資源、水環(huán)境、水污染、土壤、水土保持等不同方向的專業(yè)學(xué)術(shù)論文,并有多篇論文被EI、SCI收錄及他人參考引用。針對(duì)水文與水資源教師在科研上的優(yōu)勢(shì),提倡各位授課教師以科研促進(jìn)教學(xué),鼓勵(lì)教師積極將科研成果轉(zhuǎn)化到教學(xué)中。通過科研轉(zhuǎn)化教學(xué),不僅使學(xué)生了解各位教師的主要研究方向,從教師的科研成果中學(xué)到最新的理論知識(shí),而且能激發(fā)學(xué)生的科研興趣,促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的提高及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
3 結(jié)語(yǔ)
課程體系對(duì)學(xué)生專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)至關(guān)重要,必須給予高度重視。太原理工大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院水文與水資源工程專業(yè)課程體系存在的問題主要是課程設(shè)置不合理、課程之間的銜接性差、課程內(nèi)容交叉重復(fù)、教學(xué)內(nèi)容重理論輕實(shí)踐。水文與水資源工程專業(yè)課程體系構(gòu)建主要包括新增課程、設(shè)置合理課程次序、課程內(nèi)容改革、選用合理教材、增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)及科研轉(zhuǎn)化教學(xué)。通過課程體系構(gòu)建,為進(jìn)一步提高本科教學(xué)質(zhì)量及水文與水資源工程專業(yè)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
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本課程教學(xué)改革的任務(wù)要求能夠?qū)崿F(xiàn)小課時(shí)、大容量、重點(diǎn)突出,強(qiáng)化應(yīng)用能力及創(chuàng)新能力培養(yǎng)。首先,借助多媒體教學(xué)手段,精心制作內(nèi)容豐富、知識(shí)點(diǎn)凝煉、邏輯過程合理的多媒體課件,課件形式上文字精煉、以圖表為主,形象直觀、主題突出。水文地質(zhì)學(xué)十分強(qiáng)調(diào)實(shí)踐性,許多概念描述現(xiàn)實(shí)地質(zhì)存在,許多理論緊貼實(shí)際生活,因此在課堂講授中大量采用“概念聯(lián)想實(shí)際”、“理論聯(lián)系實(shí)際”以及“啟發(fā)式”、“引導(dǎo)式”方式,與學(xué)生互動(dòng)討論,活躍課堂、深入理解問題。以第二章地下水賦存中的潛水部分為例,將對(duì)潛水的描述,凝練為地下水面-隔水底板-潛水-地下水埋深-含水層厚度-等水位線圖概念串。前5個(gè)概念以一張圖清晰展示,啟發(fā)學(xué)生聯(lián)想生活中的實(shí)際,思考這些概念對(duì)應(yīng)什么實(shí)際問題,比如地下水埋深,會(huì)對(duì)應(yīng)取水井最小深度,井中水位會(huì)上下變化。等水位線圖也以一張幻燈展示,啟發(fā)學(xué)生思考,這樣一個(gè)水位場(chǎng)的情況下,設(shè)置水源井選擇什么位置,這個(gè)水源位置各有什么優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。在“引導(dǎo)式”教學(xué)中,結(jié)合教學(xué)重點(diǎn)設(shè)計(jì)了兩個(gè)“工程問題引導(dǎo)式”補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容,以鍛煉學(xué)生的“解決問題式”而非“解題式”工程思考能力,培養(yǎng)理論聯(lián)系的思維習(xí)慣,提高應(yīng)用能力。如在第四章中,以“礦井涌水量預(yù)計(jì)”問題為引導(dǎo),闡述達(dá)西定律的應(yīng)用,并使學(xué)生掌握含水層劃分求參、井流計(jì)算的方法,認(rèn)識(shí)涌水量預(yù)計(jì)的工作流程與內(nèi)容,教學(xué)引導(dǎo)流程如圖1。
解決問題的“工程問題引導(dǎo)”較之于簡(jiǎn)化了的“解題式”引導(dǎo),能更綜合、多方面融合知識(shí)與理論,極大地激勵(lì)了學(xué)生們主動(dòng)思考問題的主觀愿望,培養(yǎng)了學(xué)生們的地質(zhì)思維和空間想象能力,使課本上抽象的理論變?yōu)榛钌闹R(shí),使孤立的知識(shí)變成了一個(gè)有機(jī)的整體?;钴S了課堂氣氛,學(xué)習(xí)也由任務(wù)變成了樂趣,由被動(dòng)變成了主動(dòng)。現(xiàn)行應(yīng)試教育模式影響下,國(guó)內(nèi)大學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情與能力上受到限制,與國(guó)外相比專業(yè)課課外延展不足、有難度,但課堂外延展是課堂教學(xué)重要的補(bǔ)充,能極大擴(kuò)展學(xué)生學(xué)識(shí)容量,更有利實(shí)現(xiàn)小學(xué)時(shí)大課堂。在教學(xué)中我們?cè)O(shè)計(jì)了多種形式配合指令、建議與激勵(lì),加強(qiáng)課堂外拓展。(1)組織學(xué)生課下觀看有益的影像資料,如山西襄汾縣“9.8”特別重大尾礦庫(kù)潰壩事故動(dòng)畫模擬演示、開灤趙各莊礦九東F3斷層滯后突水多媒體演示、開灤東歡坨礦水害案例多媒體演示等;(2)設(shè)計(jì)學(xué)生感興趣的問題,以調(diào)查報(bào)告、研究論文為作業(yè)方式,指令學(xué)生分組進(jìn)行課下資料查詢、問題研究與總結(jié),老師跟進(jìn)階段,進(jìn)行過程控制,避免沒有工作只有結(jié)果的抄襲;(3)當(dāng)前資源勘查行業(yè)外向化快速發(fā)展,對(duì)學(xué)生外向能力有了更高和更緊迫的要求,水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)為導(dǎo)論性課程,內(nèi)容豐富,理論上不復(fù)雜難懂,很適合配合進(jìn)行專業(yè)英語(yǔ)訓(xùn)練,因此整理并選擇出內(nèi)容適當(dāng)?shù)乃牡刭|(zhì)英文資料,建議并激勵(lì)學(xué)生進(jìn)行翻譯,提高學(xué)生外向能力。(4)應(yīng)用學(xué)術(shù)報(bào)告、工程師講堂等方式進(jìn)行課堂外拓展。
考核方式改革
自古以來江南的風(fēng)景獨(dú)好,江南地區(qū)山水文學(xué)隨之亦很發(fā)達(dá)。江南地區(qū)旅游業(yè)的深層次發(fā)展要求加強(qiáng)山水文學(xué)的研究,重視山水文學(xué)的作用,以促進(jìn)和發(fā)展文化旅游項(xiàng)目,增強(qiáng)在國(guó)際旅游業(yè)中的競(jìng)爭(zhēng)能力。
一、江南地區(qū)山水文學(xué)的特點(diǎn)
首先,江南地區(qū)山水文學(xué)的血液凝聚成濃郁的浪漫風(fēng)韻,如江南小調(diào)和詞曲;楚辭中的離騷、天問、招魂,湘楚巫文化中的祭祀,長(zhǎng)沙馬王堆漢墓中的漆畫等,其不同于黃河流域文化的最大特點(diǎn)就是不追求對(duì)稱和工穩(wěn),而是更跳躍、更激情、更浪漫。
第二,江南地區(qū)山水文學(xué)具有鄉(xiāng)土情結(jié)。江南地區(qū)知識(shí)群體大多具有鮮明的文化性格特征,那種“雅”、“文”、“烈”的性格特質(zhì)成為他們的群體性風(fēng)格,他們充分地保持了悠久歷史的本土文化的傳統(tǒng)。
第三,江南地區(qū)山水文學(xué)具有廣闊的政治視野。長(zhǎng)久以來,江南地區(qū)是實(shí)踐理性與“天下興亡,匹夫有責(zé)”的參與意識(shí)的集中體現(xiàn),有“先天下之憂而憂、后天下之樂而樂”和“敢為天下先”的豪邁氣概,給江南文化提供了明確的奮斗目標(biāo)。
二、江南地區(qū)山水文學(xué)的旅游價(jià)值
現(xiàn)代旅游業(yè)本質(zhì)上是滿足旅游審美需求的社會(huì)文化現(xiàn)象。隨著社會(huì)文明的進(jìn)步,人們對(duì)精神生活的需求越發(fā)強(qiáng)烈,旅游者將愈來愈不僅僅滿足于山水景物的淺層觀賞,而追求從文化的高品位上,從我國(guó)的自然、人文景觀與華夏民族文化的契合點(diǎn)上去獲得一種審美愉悅,去探求認(rèn)識(shí)生活、美化心靈的真正價(jià)值。這其中當(dāng)然包括從山水文化作品中尋求并且感悟我們民族的文化底蘊(yùn)和厚重美感。品位高雅的江南地區(qū)山水文學(xué)是江南地區(qū)旅游文化的精華和骨干。那些濃筆重彩地描繪自然、人文景觀的膾炙人口的名篇佳作,將以其獨(dú)具而不朽的藝術(shù)魅力激發(fā)旅游者的旅游審美需求。
歷史悠久的江南自然風(fēng)光曾吸引過歷代不少詩(shī)人墨客,在漢賦、唐詩(shī)、宋詞、元曲、明清小說中,留下許多膾炙人口的詩(shī)文和生動(dòng)的傳說、故事。這些詩(shī)文、傳說、故事與旅游風(fēng)景名勝有關(guān)。如唐代李白、賀知章,宋代王安石、陸游,明代徐渭、王陽(yáng)明、徐霞客,清代林則徐、梁?jiǎn)⒊?,這些歷史名人在江南游山玩水留下了數(shù)以百計(jì)的詩(shī)文,是江南旅游區(qū)的一大筆文化遺產(chǎn)。江南的洞庭湖,浩瀚迂回,山巒突兀,湖外有湖,湖中有山,漁帆點(diǎn)點(diǎn),蘆葉青青,水天一色,鷗鷺翔飛,歷代文人墨客都對(duì)美麗的洞庭湖作過熱情的吟詠。北宋著名政治家、軍事家和文學(xué)家范仲淹的《岳陽(yáng)樓記》,從岳陽(yáng)樓的視角(居高臨下)對(duì)洞庭湖變化多端的風(fēng)光,描繪得淋漓盡至,膾炙人口。洞庭湖的氣勢(shì)雄偉磅礴,洞庭湖的月色柔和瑰麗。即使是在陰晦沉霞的天氣,也給人別致、譎秘的感覺,激起人們的游興。碧波萬(wàn)頃的洞庭湖稱為“天下第一水”,實(shí)與范仲淹的《岳陽(yáng)樓記》有關(guān)。把他們的詩(shī)文結(jié)合各風(fēng)景名勝景點(diǎn),編輯成旅游區(qū)的風(fēng)景名勝詩(shī)文選,作為旅游手冊(cè),提供給游客,使旅游者在觀賞美好景觀的同時(shí),又欣賞到歷代名家的絕妙詩(shī)文。
旅游屬文化活動(dòng)范疇之中的,實(shí)質(zhì)是通過對(duì)自然、人文景觀的游歷,欣賞大自然風(fēng)光,領(lǐng)略民俗風(fēng)情,陶冶情操,增長(zhǎng)知識(shí)的一種休閑娛樂和文化教育活動(dòng)。開發(fā)和利用民間文學(xué)對(duì)推動(dòng)我國(guó)旅游業(yè)發(fā)展,對(duì)提高我國(guó)各地歷史文化名城品位,對(duì)加快投資環(huán)境改善,都有重要的意義和作用。在開發(fā)和利用民間文學(xué)資源時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)傳說、故事等的開發(fā)利用,推動(dòng)我國(guó)各地旅游業(yè)長(zhǎng)盛不衰。
山水文學(xué)來源于古今的旅游活動(dòng),旅游者在游覽觀光中,通過相關(guān)聯(lián)的山水文學(xué)珍品,領(lǐng)悟到一定歷史時(shí)期人民的生活風(fēng)貌,以及生活在彼時(shí)彼地的政治、軍事、文化名人的性格、命運(yùn)和精神力量。因此,按照現(xiàn)代旅游學(xué)的理解,山水文學(xué)也是一種旅游資源。充分宣傳和大力傳播這些山水文學(xué)珍品,實(shí)際上是把我們民族所創(chuàng)造的文化精華展示出來,在世界上樹立起我們國(guó)家和民族的美好的形象。這不僅會(huì)提高它們所描繪美景的知名度,而且它們本身也將包孕著華夏民族精神和優(yōu)秀傳統(tǒng),超越時(shí)空而與世界各國(guó)的優(yōu)秀文化相映生輝,成為全人類的共同財(cái)富。山水文學(xué)在相當(dāng)?shù)某潭壬希麄?、開發(fā)并且保護(hù)著著名的旅游景觀,提高這些景觀的文化品位和審美價(jià)值。在各旅游勝地,凡能與歷代名家的傳世之作相關(guān)聯(lián)的,都要附之以說明,我們的導(dǎo)游和接待人員也均不會(huì)忘記向游人進(jìn)行介紹,旨在增添景觀的藝術(shù)光彩。山水文學(xué)同時(shí)也像衛(wèi)士一樣,保護(hù)著中華民族這些不可多得與復(fù)制的旅游瑰寶。
學(xué)習(xí)和研究山水文學(xué),從中得到啟迪與陶冶,也是提高旅游工作者的文化素養(yǎng)和審美能力所必須的。旅游工作者特別是旅游高中級(jí)管理干部不僅要有經(jīng)濟(jì)頭腦和管理才能,還應(yīng)當(dāng)富有一種藝術(shù)氣質(zhì),這是旅游事業(yè)的文化傳播和審美活動(dòng)的性質(zhì)所決定的。旅游工作者的文化品格與審美情趣的高低決定其工作的優(yōu)劣;決定其能否捕捉到文化旅游信息,能否開拓旅游市場(chǎng),為繁榮旅游事業(yè),促進(jìn)國(guó)際文化交流做出貢獻(xiàn)。
三、開發(fā)江南地區(qū)山水文學(xué)旅游價(jià)值的途徑
一是開發(fā)與保護(hù)江南地區(qū)山水文學(xué)遺產(chǎn)。在旅游業(yè)成為朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)的今天,要進(jìn)一步加強(qiáng)旅游業(yè)和文學(xué)的互喚互動(dòng)和互用,以文學(xué)為核心的文化力量動(dòng)力,使山水更具有文化品位,更具經(jīng)濟(jì)價(jià)值。如開發(fā)屈原的辭賦,開發(fā)著名詩(shī)人李白、孟浩然、王昌齡、杜甫、韓愈、柳宗元、李商隱流寓江南地區(qū)時(shí)留下的不朽之作,開發(fā)宋元明時(shí)期江南地區(qū)著名的文學(xué)人物有周敦頤、王以寧等,對(duì)發(fā)展文化旅游業(yè)有幫助。
二是開發(fā)偉人、名人文學(xué)旅游資源。江南文化最引人注目之處,就是在這個(gè)地域文化的熏陶下,涌現(xiàn)出一代又一代有思想、有抱負(fù)、有個(gè)性、有才情的知識(shí)群體,他們?cè)谥袊?guó)歷史上最大程度地發(fā)揮了文化的社會(huì)化功能,故成就為炳耀史冊(cè)的文學(xué)家、思想家、學(xué)問家、政治家、教育家。開發(fā)江南地區(qū)山水文學(xué)旅游價(jià)值,應(yīng)充分發(fā)揮本省歷代文化名人眾多的優(yōu)勢(shì),繼續(xù)加大對(duì)文化名人資源的挖掘和開發(fā)工作。要大力實(shí)施文化品牌戰(zhàn)略,培育一批文化名人,創(chuàng)造一批文化名品,修復(fù)一批名人故居。
三是提高導(dǎo)游員的文學(xué)素養(yǎng),進(jìn)行講解、宣傳江南地區(qū)山水文學(xué)。要開發(fā)江南地區(qū)山水文學(xué)旅游價(jià)值,必須提高導(dǎo)游員的文學(xué)素養(yǎng),讓導(dǎo)游講解、宣傳江南地區(qū)山水文學(xué),彰顯江南地區(qū)山水文學(xué)旅游資源的魅力。導(dǎo)游員在講解、宣傳江南地區(qū)山水文學(xué)時(shí),要做到言之有情、有神、有力。言之有情是指導(dǎo)游員在帶團(tuán)過程中要對(duì)山水、對(duì)游客有感情;言之有神是指導(dǎo)游員的講解應(yīng)具科學(xué)性、知識(shí)性、趣味性和文學(xué)性等,其講解內(nèi)容要經(jīng)過綜合性的提煉并形成為一種藝術(shù),讓游客得到一種藝術(shù)的享受;言之有力是指導(dǎo)游員使用的語(yǔ)言應(yīng)該是簡(jiǎn)潔明快、比喻適當(dāng)、鏗鏘有力、耐人尋味,以增強(qiáng)江南地區(qū)山水文學(xué)的旅游價(jià)值。
長(zhǎng)期以來,正是由于缺乏持續(xù)科學(xué)發(fā)展的觀點(diǎn),對(duì)保護(hù)環(huán)境的意識(shí)淡薄,在公路建設(shè)等大規(guī)模工程的勘察設(shè)計(jì)、施工及使用階段,都未把環(huán)境評(píng)估這一重要內(nèi)容列入工作計(jì)劃之中。隧道等地下工程修建于地殼表層,位于地下水最為活躍的部位,在巖土中開鑿的隧洞,它將可能成為其四周特別是工程上部地質(zhì)內(nèi)的地表、地下水的匯集場(chǎng)所或新的排泄通道,這勢(shì)必改變工程范圍內(nèi)的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)環(huán)境,進(jìn)而影響地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。過去修建隧道等地下工程,除少數(shù)特殊工程采用以堵為主的全面防水措施外,大多數(shù)工程,特別是山區(qū)隧道工程都采用排堵結(jié)合、以排為主的防治方針。因此,,眾多隧道等地下工程在修建中和建成后長(zhǎng)期存在著涌、漏水災(zāi)害和環(huán)境惡化等問題。
隧道和礦山坑道等長(zhǎng)期大量涌水或大量排放地下水,造成工程地區(qū)含水層被疏干,使生態(tài)環(huán)境惡化,主要表現(xiàn)為:地表水和泉、井枯竭;生活、工農(nóng)業(yè)用水缺失;地表沉降、巖溶塌陷、土壤沙化、水土流失;建筑物被破壞。鎮(zhèn)勝高速公路槽箐頭隧道施工中的大量涌水,使地表“四道溝”所有泉水干枯,從而截?cái)嗔嗽摐舷掠伟l(fā)電用的水源和農(nóng)業(yè)用水。巖溶地區(qū)隧道內(nèi)的長(zhǎng)期涌水,引起的環(huán)境問題也更加嚴(yán)重。
2 隧道環(huán)境水文地質(zhì)工作
隧道環(huán)境水文地質(zhì)工作是一項(xiàng)十分重要的工作,既要查明工程地區(qū)的水文地質(zhì)條件及變化趨勢(shì),又要對(duì)由于水的作用可能引起的地質(zhì)災(zāi)害和環(huán)境惡化的可能性和程度作出預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。水文地質(zhì)工作應(yīng)貫穿工程建設(shè)的全過程,不同階段的工作重點(diǎn)有共同點(diǎn)又有不同點(diǎn)。
2.1 勘測(cè)設(shè)計(jì)階段
2.1.1 水文地質(zhì)勘測(cè)主要任務(wù)
(1)探明工程區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件,進(jìn)行水文地質(zhì)劃分,查明含水層的位置、水理性質(zhì)、水位等水文地質(zhì)參數(shù)和地下水的補(bǔ)給來源和排泄路徑;
(2)對(duì)隧道內(nèi)在施工階段的最大涌水量和運(yùn)營(yíng)期間的穩(wěn)定涌水量作出預(yù)測(cè),并預(yù)測(cè)可能發(fā)生集中(或突發(fā))涌水的地段;
(3)評(píng)價(jià)地下水對(duì)圍巖分類、隧道掘進(jìn)和支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響;
(4)評(píng)估排出地下水后對(duì)工程周圍生態(tài)環(huán)境的影響程度和發(fā)展趨勢(shì),充分估計(jì)隧道開挖引起表水漏失、地面沉降、巖溶塌陷等的程度和范圍,提出防治意見。
2.1.2勘測(cè)的重點(diǎn)地段
根據(jù)調(diào)查研究和大量的工程實(shí)踐,認(rèn)為下列地質(zhì)環(huán)境是容易發(fā)生集中涌水和可能引發(fā)生態(tài)環(huán)境惡化的地段,也是水文地質(zhì)勘測(cè)的重點(diǎn)地段。
根據(jù)調(diào)查研究和大量的工程實(shí)踐,認(rèn)為下列地質(zhì)環(huán)境是容易發(fā)生集中涌水和可能引發(fā)生態(tài)環(huán)境惡化的地段,也是水文地質(zhì)勘測(cè)的重點(diǎn)地段。
(1)巖體破碎帶.包括斷裂帶、節(jié)理裂隙密集帶、褶曲軸部等;’
(2)滲漏層與非滲漏層交界面(帶).主要有地層不整合接觸帶、可溶巖與非可溶巖交互帶、不同巖性和不同結(jié)構(gòu)巖體接觸帶等;
(3)地表水系發(fā)育或匯合地段,主要有:地表水體、古河床、山間河谷、盆地等地段;
(4)巖溶地區(qū)主要有:巖溶洞穴、洼地、地下河發(fā)育地段。
上述重點(diǎn)地段的勘測(cè),除應(yīng)按有關(guān)規(guī)范、規(guī)則執(zhí)行外,還應(yīng)注意如下工作內(nèi)容,
①對(duì)巖體結(jié)構(gòu)破碎帶,應(yīng)查明斷層的力學(xué)屬性、產(chǎn)狀、上下盤巖層和巖體裂隙發(fā)育程度及斷層帶的充填、膠結(jié)性質(zhì);對(duì)節(jié)理裂隙密集帶及褶曲軸部,主要應(yīng)查明裂隙發(fā)育程度及裂隙的張開性、延伸性。上述地質(zhì)因素,決定著巖體的導(dǎo)水性和富水性。
②對(duì)滲漏層與非滲漏層交界面(帶),主要查明交界面的產(chǎn)狀、交界面(帶)的特性以及交界面底板的滲漏特性。若沿交界面有發(fā)育巖溶洞穴時(shí),應(yīng)查明洞穴標(biāo)高與隧道標(biāo)高的關(guān)系及洞穴的充水特性。
2.2 施工階段
施工階段環(huán)境水文地質(zhì)工作的重點(diǎn)是調(diào)查分析3地表水、地下水露頭的變化;隧道內(nèi)涌水、漏水狀況;水對(duì)圍巖穩(wěn)定性的影響以及各種防治措施的作用和效果。
(1)水文地質(zhì)觀測(cè)2①地表水體(如河水、溝流水、山塘、水庫(kù))水位、流量及下滲量觀測(cè);②井泉流量、鉆孔水位等觀測(cè);⑧洞內(nèi)涌水、漏水調(diào)查,觀測(cè)出水部位、出水量、水質(zhì)、含泥沙量變化規(guī)律。
(2)調(diào)查隧道內(nèi)涌、漏水對(duì)圍巖穩(wěn)定的影響以及地下水與隧道內(nèi)各種地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)系。
(3)調(diào)查分析隧道內(nèi)大量涌水或排放地下水的環(huán)境效應(yīng),進(jìn)行因地下水位迅速降低造成周圍生態(tài)環(huán)境惡化的可能性和災(zāi)害程度的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào),了解環(huán)境影響的范圍及發(fā)展趨勢(shì)。
(4)調(diào)查分析防水治水措施的作用和效果。
2.3 運(yùn)營(yíng)階段
隧道建成后,若仍有地下水涌入和滲漏入隧道內(nèi),則運(yùn)營(yíng)階段仍需加強(qiáng)水文地質(zhì)工作,其重點(diǎn)是:
(1)調(diào)查水對(duì)隧道工程的襯砌、道床及線路上部建筑物的影響程度中建立工點(diǎn)履歷卡片;
(2)進(jìn)行隧道內(nèi)工作環(huán)境分析;
(3)進(jìn)行地表生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查和發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè);,
(4)提出災(zāi)害治理措施及環(huán)境保護(hù)措施。
3 新建公路隧道水文地質(zhì)及生態(tài)環(huán)境影響的評(píng)估
回顧以前的有關(guān)規(guī)范、規(guī)則,幾乎都未把隧道工程建設(shè)與環(huán)境工程作為一個(gè)系統(tǒng)來考慮,沒有關(guān)于隧道開挖對(duì)生態(tài)環(huán)境影響評(píng)價(jià)的專門條款和規(guī)定。在公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范中,對(duì)隧道防排水提出“以排為主,排、截、堵相結(jié)合的原則”,在實(shí)施中,由于突出了以排為主,大多數(shù)隧道工程(特別是山區(qū)公路隧道),不論涌、滲水的補(bǔ)給來源及水量大小與否,施工中多不作預(yù)防處理,因而隧道成了泄水洞,把周圍大量的地下水吸奪過來,破壞了原有的水文地質(zhì)環(huán)境
在總結(jié)前人經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)的基礎(chǔ)上,通過近年來的研究,我們認(rèn)為在新建公路隧道工程及其它地下工程項(xiàng)目的整個(gè)過程中,要把隧道工―環(huán)境水文地質(zhì)―生態(tài)環(huán)境影響作為一個(gè)系統(tǒng)工程來考慮,把穩(wěn)定原有隧道水文地質(zhì)環(huán)境和保護(hù)生態(tài)環(huán)境作為環(huán)境影響評(píng)估的重點(diǎn)。
3.1 隧道環(huán)境水文地質(zhì)評(píng)估方法
3.1.1 環(huán)境水文地質(zhì)及影響的評(píng)估范圍
隧道水文地質(zhì)勘測(cè)和環(huán)境影響評(píng)估的范圍與水文地質(zhì)條件復(fù)雜程度以及隧道埋深和長(zhǎng)度有關(guān)。根據(jù)我國(guó)若干隧道因開挖改變地下水環(huán)境、并影響地表生態(tài)環(huán)境的實(shí)例,隧道兩側(cè)的影響寬度為400~2600m或更大,因此,隧道環(huán)境水文地質(zhì)勘察和環(huán)境影響評(píng)估的范圍以隧道兩側(cè)各1000~5000m為宜。這較“公路工程建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”第3.1.1條規(guī)定的“一般情況下宜為線路兩側(cè)各300m”范圍值要大。
3.1.2 環(huán)境水文地質(zhì)評(píng)估項(xiàng)目與方法
(1)環(huán)境水文地質(zhì)評(píng)估項(xiàng)目,主要包括:地形地質(zhì);水文地質(zhì)條件;水文地質(zhì)分區(qū);水文地質(zhì)參數(shù)計(jì)算、選擇;預(yù)報(bào)涌水量的方法、公式、成果。
(2)環(huán)境水文地質(zhì)評(píng)估方法
3.1.3 環(huán)境因素調(diào)查的主要項(xiàng)目及內(nèi)容
(1)地表水體(河流、井、泉、水庫(kù)、貯水池、水渠等)的長(zhǎng)度、面積、容量、水位及其重要性分類;
(2)農(nóng)田、林業(yè)用地的類型、面積,需保護(hù)的重要性或名貴植物的數(shù)量和范圍;
(3)人口密度;
(4)建筑物和構(gòu)筑物的數(shù)量、類型和分布,特別注意有無重點(diǎn)保護(hù)文物景點(diǎn);
(5)其它,如棄碴堆放場(chǎng)地的地形和水文條件、水土流失狀況、不良地質(zhì)現(xiàn)象等。
3.2隧道環(huán)境影響的評(píng)估方法和標(biāo)準(zhǔn)
當(dāng)隧道通過強(qiáng)富水區(qū)(段)及中等富水區(qū)(段),以及巖溶發(fā)育區(qū)(段)時(shí),即工程施工及運(yùn)營(yíng)期間大量地下水涌入或從中排放時(shí),對(duì)周圍環(huán)境將有較大的影響。因此,在新建鐵路隧道時(shí)應(yīng)對(duì)環(huán)境影響的內(nèi)容)程度和范圍進(jìn)行評(píng)價(jià),并應(yīng)提出有關(guān)補(bǔ)救措施或相應(yīng)對(duì)策。
3.2.1 生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)內(nèi)容
主要評(píng)價(jià)由于隧道內(nèi)大量涌水或排水引起的環(huán)境問題。
(1)地表水、地下水的可能疏干程度,生產(chǎn)、生活用水缺失程度;
(2)淺埋隧道地面下沉的程度和范圍,對(duì)地面建筑物基礎(chǔ)的可能破壞程度;
(3)地表沉降、巖溶塌焰發(fā)生的程度和范圍;
(4)地表水、地下水可能被污染的程度;
(5)隧道內(nèi)環(huán)境可能惡化的程度;
(6)隧道開挖棄碴堆放引起的泥石流等環(huán)境問題的可能程度;
(7)工程竣工后,排出的地下水作為水資源的可利用程度;
(8)防治發(fā)生上述災(zāi)害及環(huán)境惡化問題的對(duì)策。
3.2.2 隧道環(huán)境影響評(píng)估技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
(1)隧道環(huán)境影響評(píng)估范圍,一般情況下為隧道軸線兩側(cè)各1000m,巖溶發(fā)育區(qū)范圍可擴(kuò)大至隧道軸線兩側(cè)3000m~5000m。
(2)隧道生態(tài)環(huán)境影響評(píng)估,不同的地下水類型和埋深狀態(tài)其評(píng)價(jià)的主要項(xiàng)目及評(píng)價(jià)的深度不同,可按表3建議的進(jìn)行。
3.2.3 隧道工程防排水原則
隧道工程防排水措施是否恰當(dāng),是隧道環(huán)境保護(hù)質(zhì)量好壞的關(guān)鍵之一。就大多數(shù)隧道工程而言,施工和運(yùn)營(yíng)隧道的防排水,“以防、截、排、堵相結(jié)合及因地制宜綜合治理的原則”進(jìn)行是合適的,但從環(huán)境保護(hù)的目標(biāo)出發(fā):只是一般性的規(guī)定是不夠的,應(yīng)該根據(jù)隧道等地下工程的長(zhǎng)、短、重要性和隧道水文地質(zhì)條件的復(fù)雜性,以及隧道地區(qū)的人口密度、農(nóng)牧業(yè)發(fā)達(dá)程度等生態(tài)環(huán)境,采用不同的防治措施。
(1)淺埋隧道、城市地下鐵道及水下隧道,為防止表水疏干、地表下沉、地面塌陷等災(zāi)害,應(yīng)采取截、堵表水下滲和洞內(nèi)全封閉、洞內(nèi)不允許滲漏水的防治措施。
(2)山嶺隧道工程,可按下列情況采用不同的防排水對(duì)策:
①非巖溶隧道.若覆蓋層較薄或圍巖屬?gòu)?qiáng)滲透性的地層,對(duì)地表水應(yīng)及早處理,以采用防止表水大量下滲的措施為主;若隧道埋深超過50m,除通過斷層破碎帶等富水區(qū)段采用預(yù)注漿堵水措施外,一般可按常規(guī)措施來處理。
②巖溶隧道.若隧道標(biāo)高處于巖溶水循環(huán)的充氣帶,可不作防水的特殊處理;若隧道標(biāo)高處于季節(jié)性充水帶或水平循環(huán)帶及深循環(huán)帶,一般以采用地表截堵、防止表土流失、洞內(nèi)注漿堵水等措施為主,其中若碰到原有動(dòng)、靜水壓變化較大的集中股流(如暗河管道流),視對(duì)環(huán)境影響的程度,即可采用輔助工程引排,又可采用在未揭穿集中股流前進(jìn)行預(yù)注漿封堵的措施進(jìn)行處理。巖溶隧道地表覆蓋層若厚度較薄(小于20m)時(shí),則應(yīng)在隧道開挖前作地面預(yù)處理,以防止地面塌陷。
③生態(tài)環(huán)境需特殊保護(hù)地區(qū)的隧道工程。無論隧道長(zhǎng)短和埋深如何,修建時(shí)均應(yīng)采取全封堵水的措施。
4 結(jié)束語(yǔ)
隧道工程對(duì)環(huán)境水文地質(zhì)條件及周圍的生態(tài)環(huán)境會(huì)帶來程度不同的影響,其中地表、地下水的大量涌入或隧道內(nèi)地下水的大量排放是其主要原因。因此,我們認(rèn)為,今后在新建隧道等地下工程時(shí).-要認(rèn)真開展隧道水文地質(zhì)環(huán)境變化規(guī)律及其對(duì)生態(tài)環(huán)境影響的評(píng)估這一重要工作。
(1)新建隧道環(huán)境影響評(píng)估應(yīng)貫穿于隧道勘測(cè)設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營(yíng)各個(gè)階段。
(2)新建隧道環(huán)境影響評(píng)估范圍應(yīng)規(guī)定為隧道軸兩側(cè)各1000~5000m為宜,特長(zhǎng)巖溶隧道可根據(jù)需要適當(dāng)擴(kuò)大評(píng)估范圍。
(3)從保護(hù)環(huán)境的大目標(biāo)出發(fā),新建隧道工程的防排水原則應(yīng)以截、堵措施為主,以改變過去山嶺隧道建設(shè)中,以排為主的做法。
(4)環(huán)境影響評(píng)估應(yīng)包括地表環(huán)境影響程度、范圍的評(píng)估和對(duì)隧道內(nèi)環(huán)境影響的評(píng)估兩方面的項(xiàng)目和內(nèi)容。
參考文獻(xiàn)
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中圖分類號(hào):P642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1672-1683(2015)06-1162-06
Abstract:Permeability coefficient of saturated clay is an important parameter in hydrogeology,and its testing methods include laboratory and in-situ methods according to different testing sites.Darcy′s Law and Terzaghi consolidation theory are main theories applied in the testing methods.However,there is not a complete test system,and current testing methods and instruments have their own deficiencies and irrationality. In this paper,the history of measurement methods of permeability coefficient in the saturated clay is reviewed,the mechanism of the seepage in the saturated soil is discussed,and the laboratory and in-situ testing methods are summarized.Besides the traditional testing methods,the new test methods to determine permeability coefficient,such as tracer method and consolidation curve,are introduced.Finally,the paper discusses how to determine permeability coefficient in the saturated soil.
Key words:permeability coefficient;saturated clay;laboratory test;in-situ test;Darcy′s Law;Terzaghi consolidation theory;hydrogeological parameters
滲透系數(shù)是水文地質(zhì)學(xué)中的一個(gè)重要的水文地質(zhì)參數(shù)。滲透系數(shù)(hydraulic conductivity)又稱為水力傳導(dǎo)系數(shù),其物理意義為水力坡度為1時(shí)地下水在介質(zhì)中的滲透速度。長(zhǎng)時(shí)間以來,由于弱透水層的透水性較弱,其透水能力和透水量容易被人們忽視。事實(shí)上,在較大面積和較長(zhǎng)時(shí)間的水文地質(zhì)過程中,弱透水層中所流過的水量是不能忽略的。尤其是近年來,在涉及到水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)等方面的問題上,一些學(xué)者和專家發(fā)現(xiàn)弱透水層在透水方面更是不應(yīng)忽視的。黏性土是弱透水層的一個(gè)重要土層,其中發(fā)生的滲流過程和機(jī)理受到了越來越多的學(xué)者和專家的重視。由于黏性土的滲透性較弱,現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定得到其準(zhǔn)確的滲透系數(shù)非常困難。
國(guó)內(nèi)外的專家、學(xué)者相繼就這一問題進(jìn)行了研究和探討:國(guó)內(nèi)學(xué)者有張忠胤、馮曉蠟[1-2]、宿青山[3]、劉維正[4]、王秀艷[5-6]、顧正維[7]、王君鵬[8],國(guó)外學(xué)者有Yi-Jang Yeh[9]、Eugeniusz Sawicki[10]、V.V.Zhikhovich[11]等。目前在對(duì)飽和黏性土滲透系數(shù)測(cè)定所用到的方法中仍存在一定的爭(zhēng)議,在測(cè)定過程中所采用的方法不用,測(cè)定的結(jié)果有較大的區(qū)別。鑒于飽和黏性土滲透規(guī)律的重要性,本文僅對(duì)飽和黏性土的滲透系數(shù)如何測(cè)定進(jìn)行歸納和總結(jié)。
1 滲流機(jī)理
1.1 滲流理論
1.1.1 達(dá)西定律
式中:V為滲透速度(cm/s);I為水力坡度(水頭損失除以滲透途徑);Q為滲透流量(出口處流量,通過砂柱各斷面的流量)(cm3);ω為過水?dāng)嗝妫▽?shí)驗(yàn)中砂柱橫斷面積)(cm2); h為水頭損失(上下游過水?dāng)嗝娴乃^差)(cm);L為滲透途徑(上下游過水?dāng)嗝娴木嚯x)(cm);K為滲透系數(shù)(cm/s)。
由于達(dá)西定律的試驗(yàn)結(jié)果是基于砂土為試驗(yàn)對(duì)象的基礎(chǔ)上建立起來的,并且由于黏性土滲透系數(shù)較小,所以針對(duì)于飽和黏性土,尚不能較好地反映其滲透規(guī)律。目前尚存在一定的分歧。主要的分歧在于飽和黏土滲流是否符合達(dá)西定律,以及假定飽和黏土滲流偏離達(dá)西定律的情況下,是否存在起始水力梯度[13]。
1.1.2 太沙基固結(jié)理論
為求飽和土層在滲透固結(jié)過程中任意時(shí)間的變形時(shí),通常采用太沙基提出的一維固結(jié)理論進(jìn)行計(jì)算。固結(jié)理論的一條重要的假設(shè)是:在孔隙水壓力消散過程中,土體的壓縮系數(shù)和滲透系數(shù)均不變?;诖耍覀兝锰郴鶈蜗蚬探Y(jié)微分方程來計(jì)算滲透系數(shù):
實(shí)際上,太沙基固結(jié)理論有很多不足的地方,利用其所測(cè)得的數(shù)值也并不十分準(zhǔn)確。問延煦等[14]就如何合理地測(cè)定固結(jié)系數(shù)Cv給出了較為全面的闡述。 此外,李順群等[15]通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析證明固結(jié)過程存在著明顯的非線性,并在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出了飽和黏土一維滲流固結(jié)系數(shù)的表達(dá)式。
1.2 微觀結(jié)構(gòu)
1.2.1 土體中的孔隙
黏性土發(fā)生滲流的介質(zhì)主要是分布其中的大小不一的孔隙。
馮曉臘等[1-2]認(rèn)為黏性土中的孔隙主要存在形式為:粒間孔隙,孤立孔隙,粒內(nèi)孔隙,并根據(jù)孔徑的大小分為大孔隙、中孔隙、微孔隙、超微孔隙(圖1)。宿青山[3]、徐傳福[16]等認(rèn)為黏性土中的孔隙主要存在形式為:集粒間孔隙、集粒內(nèi)孔隙、集粒間觸點(diǎn)孔隙,并根據(jù)孔徑打大小分為大孔隙、微孔隙(圖2)。兩張說法略有差異,但表達(dá)的內(nèi)容基本上是一致的。
黏性土中的孔隙包括大孔隙、中孔隙、微孔隙和超微孔隙。不同孔隙中自由水和結(jié)合水所占比重不同。其中,微孔隙數(shù)量最多,對(duì)土的性質(zhì)起決定作用,微孔隙孔徑變化范圍大,又可以進(jìn)一步分為一級(jí)微孔隙、二級(jí)微孔隙和三級(jí)微孔隙[2]。
在外部加壓的過程中,隨著孔隙體積和孔徑的不斷減小,孔隙中的水不斷排出。進(jìn)一步分析,是由于在外加荷載的情況下,土體內(nèi)各級(jí)孔隙變化不一。當(dāng)壓力較小時(shí),發(fā)生變化的主要是數(shù)量較少、連通性較差的大、中孔隙,同時(shí)微孔隙略微增加,兩方面綜合的效果使得滲透系數(shù)不斷在減小,但不是快速下降;當(dāng)壓力較大時(shí),土體中微孔隙增加較快,孔隙內(nèi)主要存在的是微孔隙,在自由水被排出后,孔隙內(nèi)以結(jié)合水為主,結(jié)合水發(fā)揮主導(dǎo)作用,孔隙比變化不大,由此表現(xiàn)出滲透性不斷減小,但變化的程度較小并很快趨于穩(wěn)定的特征[2]。周輝[17]等在番禺(PY)和深圳(SZ)分別選取了土樣,用實(shí)驗(yàn)證明了隨著黏性土所受固結(jié)壓力的變化,滲透系數(shù)相應(yīng)變化的特征曲線(圖3)。
隨著外部荷載的變化,內(nèi)部各個(gè)孔隙的變化情況均不一樣,從而影響了結(jié)合水向自由水轉(zhuǎn)化以及自由水向外滲出的不同程度,進(jìn)一步?jīng)Q定了從孔隙中流出水量的多少。
1.2.2 土體中的孔隙水
黏土中的水分主要分為重力水、毛細(xì)水、結(jié)合水。結(jié)合水具有一定的抗剪強(qiáng)度,在一定的水頭作用下,只有一部分被克服了抗剪強(qiáng)度的弱結(jié)合水才能參與滲透。
馮曉臘等[2]認(rèn)為大孔隙中存在有重力水、毛細(xì)水、結(jié)合水;中孔隙中以重力水、毛細(xì)水為主,結(jié)合水次之;微孔隙孔徑變化范圍大,再分為三級(jí):一級(jí)微孔隙以重力水、毛細(xì)水為主,二級(jí)微孔隙以結(jié)合水為主,三級(jí)微孔隙中結(jié)合水占絕對(duì)優(yōu)勢(shì);超微孔隙中全部是結(jié)合水。
宿青山等[3]認(rèn)為大孔隙中以重力水、毛細(xì)水為主,微孔隙中充滿了結(jié)合水。
王秀艷[5]認(rèn)為飽和黏性土孔隙水滲流規(guī)律是在不同水力梯度作用下重力水、毛細(xì)水、弱結(jié)合水共同綜合作用的結(jié)果[5]。
1.3 滲流發(fā)生的機(jī)制
宿青山等[3]認(rèn)為,在較小的水力梯度驅(qū)動(dòng)下,只能引起大孔隙通道中的重力水滲透。隨著水力梯度的增加,不僅使大孔隙通道中的重力水、毛細(xì)水的運(yùn)動(dòng)加強(qiáng),而且還會(huì)引起超微孔隙通道中抗剪強(qiáng)度較小的結(jié)合水發(fā)生緩慢運(yùn)動(dòng),稱為隱滲(發(fā)生隱滲時(shí)的起始水力梯度為I01)。在較大的水力梯度的驅(qū)動(dòng)下,不僅使大孔隙通道中滲流加快,而且導(dǎo)致微孔隙通道中抗剪強(qiáng)度較大的結(jié)合水發(fā)生遷移,結(jié)合水的運(yùn)動(dòng)從隱滲轉(zhuǎn)為顯滲(發(fā)生顯滲時(shí)的起始水力梯度為I02)。同時(shí),宿青山等將飽和黏性土滲透的V-I曲線分為三個(gè)階段:第一個(gè)階段(0
王秀艷等[5]認(rèn)為可以將黏性土的滲流規(guī)律V-I曲線劃分為三部分(參看圖4):第一部分(I
2 測(cè)試方法
飽和黏性土滲透系數(shù)的測(cè)試方法有很多,總體來講分為室內(nèi)測(cè)試方法和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法兩大類。由于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力、成本較高,所以目前仍以室內(nèi)測(cè)試方法為主。
2.1 室內(nèi)測(cè)試方法
目前室內(nèi)測(cè)試方法是飽和黏土滲透系數(shù)測(cè)試的主要方法,涉及到的原理和其所適用的工程條件各有不同,下面一一介紹。
2.1.1 變水頭滲透試驗(yàn)
相對(duì)來講,常水頭試驗(yàn)適用于測(cè)定砂石等透水性較大的粗粒土,變水頭試驗(yàn)更適用于測(cè)定透水性較小的黏土,因此接下來我們主要探討變水頭滲透試驗(yàn)。變水頭滲透試驗(yàn)的原理是在達(dá)西定律的基礎(chǔ)上,測(cè)定在整個(gè)試驗(yàn)過程中,水頭差隨時(shí)間而發(fā)生的變化。
(1)由于黏性土在滲透變形的過程中,其滲透系數(shù)并不是恒定不變的。因此我們需要進(jìn)一步分析,應(yīng)該如何及時(shí)有效地測(cè)定不斷變化著的飽和黏性土的滲透系數(shù)。基于這一理念,王秀艷[6]在曹文炳教授等的釋水與越流試驗(yàn)儀的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn),研制出了方便快捷的固結(jié)聯(lián)合滲透儀(圖5)。改進(jìn)后的滲透儀有兩大特點(diǎn):滲透時(shí)間短;可模擬抽水條件下黏性土的釋水變形過程。
(2)事實(shí)上,最初研制出來的變水頭滲透試驗(yàn)裝置還有很多不足,專家、學(xué)者在此基礎(chǔ)上做了許多改進(jìn),如加反壓力裝置使不飽和黏土達(dá)到飽和,采用內(nèi)外雙管封閉的滲透水量管來測(cè)定滲透流量。另外,我們應(yīng)該盡量避免在試驗(yàn)過程中所產(chǎn)生的誤差。杜延齡[13]等集合了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有測(cè)定黏土滲透特性儀器的優(yōu)點(diǎn),研制了一種由滲透儀容器、上下游平水盤、測(cè)流與測(cè)壓管以及施加孔隙壓力的設(shè)備組成的黏土滲透試驗(yàn)設(shè)備。經(jīng)過驗(yàn)證,儀器得到的成果穩(wěn)定可靠,且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、制作容易。
2.1.2 太沙基固結(jié)試驗(yàn)
利用太沙基固結(jié)試驗(yàn)來測(cè)試滲透系數(shù)的原理為:太沙基固結(jié)理論的成立建立在一條重要的假設(shè)之上―土中滲流服從達(dá)西定律,滲透系數(shù)保持不變。我們通過做固結(jié)試驗(yàn)來間接求取滲透系數(shù),正是用到了太沙基的這一基本假設(shè)。先通過固結(jié)試驗(yàn)確定固結(jié)系數(shù)Cv,再通過固結(jié)系數(shù)Cv的定義來間接推算滲透系數(shù)Kv。
該試驗(yàn)的難度在于,在固結(jié)過程中,固結(jié)系數(shù)發(fā)生了改變,固結(jié)系數(shù)是一個(gè)變量,因此并不能準(zhǔn)確地得到滲透系數(shù)的數(shù)值。GDS先進(jìn)固結(jié)試驗(yàn)系統(tǒng)[18]很好地克服了這一缺點(diǎn)。GDS先進(jìn)固結(jié)試驗(yàn)系統(tǒng)不僅可以進(jìn)行傳統(tǒng)固結(jié)試驗(yàn),還可以在保持固結(jié)壓力不變的條件下進(jìn)行滲透試驗(yàn),在同一試樣上可以測(cè)得較為準(zhǔn)確的滲透系數(shù)。
2.1.3 三軸滲透試驗(yàn)
三軸滲透試驗(yàn)是較適合于測(cè)量深層黏性土。該試驗(yàn)是通過測(cè)量深層黏性土孔隙水的滲出量來求其滲透系數(shù)的。三軸滲透試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)在于其對(duì)土樣所處的環(huán)境如壓力、濕度等能進(jìn)行比較精確的模擬,以便讓土樣達(dá)到實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)下的滲透狀態(tài),從而對(duì)土樣的滲透系數(shù)進(jìn)行較為準(zhǔn)確的測(cè)定。
2.1.4 溶質(zhì)示蹤方法
該方法是將黏土試樣和收集槽聯(lián)接起來,通過示蹤儀器,測(cè)定收集槽中示蹤劑的濃度與時(shí)間的關(guān)系,來間接測(cè)定滲透系數(shù)。在水力梯度較低和流量較小的情況下適合用此方法。該方法突破了傳統(tǒng)測(cè)定滲透系數(shù)的方法,采用水化學(xué)的角度,通過測(cè)定示蹤劑濃度來測(cè)定滲透系數(shù),給滲透系數(shù)的測(cè)定方法帶來了新的思路。
2.2 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法
相比較于室內(nèi)測(cè)試方法,由于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法的試驗(yàn)條件更接近實(shí)際土層的滲透情況,因此其測(cè)得的滲透系數(shù)比較可靠和準(zhǔn)確。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試滲透系數(shù)的方法有許多,常用的有鉆孔注水試驗(yàn)和鉆孔抽水試驗(yàn)。另外,本文還介紹一種利用孔壓靜力觸探(CPTU)來確定黏性土滲透系數(shù)的方法。
2.2.1 鉆孔注水試驗(yàn)
比起抽水試驗(yàn),鉆孔注水試驗(yàn)更適用于對(duì)弱透水層中黏性土的測(cè)定,可以根據(jù)黏土實(shí)際的滲透情況及時(shí)調(diào)整注水水量,計(jì)算得到的結(jié)果精度較高。
(1)鉆孔常水頭注水試驗(yàn)。
下面簡(jiǎn)要介紹兩種常水頭注水試驗(yàn)。
a.向鉆孔內(nèi)注入穩(wěn)定流量的清水,在流量和水位趨于穩(wěn)定后,通過測(cè)定流量和水位值來計(jì)算土層的滲透系數(shù)。由于黏性土的滲透能力較弱,加上試驗(yàn)土層存在飽的問題,試驗(yàn)段應(yīng)盡量在地下水位以下選取,式(4)就是當(dāng)試驗(yàn)段位于地下水位以下時(shí)的情形(《規(guī)程》推薦的公式[19]):
式中:K為試驗(yàn)巖土層的滲透系數(shù)(cm/s);Q為穩(wěn)定時(shí)的注入流量(L/min);H為試驗(yàn)水頭(cm),等于試驗(yàn)水位與地下水位之差;A為試驗(yàn)段形狀系數(shù)(cm),按照《水利水電工程注水試驗(yàn)規(guī)程》(SL 345-2007)選取。
b.該試驗(yàn)是野外的一種簡(jiǎn)易的鉆孔注水試驗(yàn)法,優(yōu)點(diǎn)是方便快捷,但也有其局限性,只能粗略地測(cè)定黏性土水平向滲透系數(shù)。該試驗(yàn)原理與壓水試驗(yàn)原理類似,用固定的水頭向鉆孔內(nèi)注水,水通過孔壁四周向土體內(nèi)滲透,根據(jù)土體的吸水量來測(cè)算黏性土的滲透系數(shù)。王振華[20]等根據(jù)經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式得到下列計(jì)算式。
在實(shí)際工程中由于不同的目的,A/F項(xiàng)應(yīng)代入相應(yīng)不同的值。由于鉆孔對(duì)滲透土層的擾動(dòng),試驗(yàn)過程中難免會(huì)帶來一些誤差,但經(jīng)過驗(yàn)證,試驗(yàn)結(jié)果相對(duì)來說能夠比較客觀地反映土層的滲透規(guī)律。
2.2.2 鉆孔抽水試驗(yàn)
由于黏性土透水性能較弱,而且一般來講抽水含水層的邊界形狀以及邊界條件較為復(fù)雜,找到合適的公式來計(jì)算黏性土的滲透系數(shù)比較困難。周志芳[22]等采用鏡像法原理和勢(shì)疊加原理,提出了確定邊界附近有越流承壓不完整井含水層水文地質(zhì)參數(shù)的計(jì)算公式和計(jì)算方法。該試驗(yàn)方法主要用到的公式如下:
該試驗(yàn)方法簡(jiǎn)單、有效,具有可通過一次抽水試驗(yàn)便可確定滲透系數(shù)的優(yōu)點(diǎn),適用于在復(fù)雜定解條件下來求解黏性土的滲透系數(shù)。
2.2.3 孔壓靜力觸探
孔壓靜力觸探測(cè)試的原理是用靜壓力將標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的圓錐形探頭勻速地壓入土體中,同時(shí)利用電測(cè)技術(shù)測(cè)定圓錐的錐頭阻力、觸探儀鉆桿的側(cè)壁摩擦力和錐頭后的孔隙水壓力,來確定土層劃分和土體的各種參數(shù)??讐红o力觸探測(cè)試方法相比較于鉆孔注水和鉆孔抽水測(cè)試方法,具有間接、靈敏、快速、高效的優(yōu)點(diǎn)。
式中:K為土體的滲透系數(shù)(m/s);α為錐頭角度(0°
經(jīng)過驗(yàn)證,改進(jìn)后的公式計(jì)算得到的滲透系數(shù)更加接近于實(shí)驗(yàn)室測(cè)試得到的結(jié)果,精確度較高。
2.3 其它測(cè)試方法
除常規(guī)的測(cè)試方法外,下面介紹另外兩種間接測(cè)定滲透系數(shù)的方法。
2.3.1 從固結(jié)曲線上確定滲透系數(shù)
在常規(guī)的實(shí)驗(yàn)室條件下,在對(duì)黏土的滲透系數(shù)測(cè)定中,存在著一些誤差,這些誤差主要來源于:提供迫使水通過土樣動(dòng)力的不穩(wěn)定性以及水通過土樣通道的不可控性。這些誤差在常規(guī)的試驗(yàn)中是不可避免的。因此,我們嘗試通過其它一些方法來求取滲透系數(shù)。
在固結(jié)過程中,可以分為兩個(gè)連續(xù)的階段:初固結(jié)和次固結(jié)階段。Eugeniusz Sawichi[10]和Joanna Strozyk[10]發(fā)現(xiàn),在初固結(jié)的初始階段,主要是氣泡的溶解和孔隙的填滿,接著是溶解先前氣泡的水部分壓縮,在指定的荷載下,當(dāng)溶解有氣泡的水變得不可壓縮時(shí),土樣的沉降量?jī)H取決于水的擠出量,此時(shí),沉降速度等于孔隙水的擠壓速度,即滲透速度。V.V.Zhikhovich[11]也指出,在上述的過程中并未發(fā)生顯著的流變過程,在孔隙水被擠出的短時(shí)間內(nèi),固結(jié)曲線是呈線性變化的。由此通過公式(10)得到固結(jié)系數(shù)。
該試驗(yàn)方法雖然經(jīng)過嚴(yán)密的理論公式的推導(dǎo),但其試驗(yàn)結(jié)果仍然避免不了一些經(jīng)驗(yàn)的因素,如:滲透速率恒定的時(shí)間段需要人為判斷,這就使得試驗(yàn)結(jié)果帶有一些主觀因素,因此試驗(yàn)方法有待于進(jìn)一步的推敲和驗(yàn)證。
2.3.2 滲透模型
劉維正[4]總結(jié)前人經(jīng)驗(yàn),建立了適用范圍更廣、線性化更明顯的lg(1+e)-lgkν滲透模型,能更好地反映滲透系數(shù)隨孔隙比的變化規(guī)律。但該模型的缺點(diǎn)在于:僅分析了在壓縮過程中豎直向滲透系數(shù)的變化,而在黏土的各向異性對(duì)滲透特性的影響上,并未做出全面的分析。
為了更好地反映黏土的力學(xué)特性,國(guó)內(nèi)外學(xué)者建立了在微觀上能夠反映土體力學(xué)性質(zhì)的的本構(gòu)模型,以及考慮黏土各向異性的微觀彈塑性本構(gòu)模型[23]。
在以后的研究工作中,進(jìn)行模擬可以在以下兩方面做進(jìn)一步的研究。
(1) 黏土體的構(gòu)成。黏土體中孔隙類型、不同類型孔隙的多少、發(fā)生固結(jié)時(shí)不同類型孔隙之間的轉(zhuǎn)化程度。
(2) 在滲流過程中,發(fā)生隱滲或是顯滲時(shí)弱結(jié)合水向自由水的轉(zhuǎn)化程度。
3 討論與結(jié)論
(1)在求滲透系數(shù)的過程中,廣泛用到了達(dá)西定律和太沙基單向固結(jié)理論。達(dá)西定律的應(yīng)用更適用于砂類土,在黏性土的適用方面尚存在一定的分歧,還有待進(jìn)一步研究。太沙基理論的成立存在著一些理想的假設(shè),在實(shí)際應(yīng)用時(shí),黏土周圍的環(huán)境并不能很好地滿足這些假設(shè),從而造成一定的誤差。應(yīng)多從這些角度入手,才能更好地減小誤差,使得試驗(yàn)結(jié)果更為精確。
(2)根據(jù)不同的試驗(yàn)?zāi)康暮鸵?,?guó)內(nèi)外專家和學(xué)者研制出不同的試驗(yàn)儀器和試驗(yàn)方法,來更好地推導(dǎo)和測(cè)定滲透系數(shù)。在滲透系數(shù)-水力坡度曲線上,黏性土從發(fā)生滲流到進(jìn)入穩(wěn)定滲流的階段上應(yīng)受到更多的關(guān)注。
(3)測(cè)試黏性土滲透系數(shù)的儀器有很多,方法、原理不一,應(yīng)盡量從減少誤差的方面去改進(jìn)試驗(yàn)儀器,使得測(cè)定的結(jié)果更為精準(zhǔn)。
(4)在室外測(cè)定黏性土的滲透系數(shù)時(shí),應(yīng)設(shè)法盡量減少對(duì)原狀土的擾動(dòng),保護(hù)原狀土的結(jié)構(gòu)不被破壞。
(5)在對(duì)黏性土進(jìn)行模型模擬時(shí),盡量從孔隙的類型、孔隙的多少、結(jié)合水轉(zhuǎn)化的微觀角度進(jìn)行分析和討論。
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0.前言
煤炭是我國(guó)的主要能源,在我國(guó)一次性能源中占76%以上,必定要進(jìn)行大量的采煤。采煤過程中破壞了煤層所處的環(huán)境,使其原來的還原環(huán)境變成了氧化環(huán)境。煤炭中一般都含有約0.3%~5%的硫,主要以黃鐵礦形式存在,約占煤含硫量的2/3。
煤層開采后處于氧化環(huán)境,流鐵礦與礦井水和空氣接觸后,經(jīng)過一系列的氧化、水解等反應(yīng),生成硫酸和氫氧化鐵,使水呈現(xiàn)酸性,即生產(chǎn)了酸性礦井水。PH值低于6的礦井水稱酸性礦井水。酸性礦井水在我國(guó)部分煤礦特別使南方煤礦分別較為廣泛。我國(guó)南方煤礦的礦井水pH值一般在2.5~5.8,有時(shí)達(dá)2.0.pH值低的原因與煤中含硫量高有密切關(guān)系。酸性礦井水的形成對(duì)地下水造成了嚴(yán)重的污染,同時(shí)還會(huì)腐蝕管道、水泵、鋼軌等井下設(shè)備和混凝土井壁,也嚴(yán)重污染地表水和土壤,使河水中魚蝦絕代,土壤板結(jié),農(nóng)作物枯萎,影響人體健康。
1.酸性礦井水的危害
礦井水的pH值低于6即具有酸性,對(duì)金屬設(shè)備有一定的腐蝕性;pH值低于4即具有較強(qiáng)的腐蝕性,對(duì)安全生產(chǎn)和礦區(qū)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重危害。具體有以下幾個(gè)方面:
1.1腐蝕井下鋼軌、鋼絲繩等煤礦運(yùn)輸設(shè)備。如鋼軌、鋼絲繩受pH值
1.2探放pH值低的老空水,鐵質(zhì)控水管道和閘門在水流沖刷下腐蝕很快,使放水失去控制而帶來災(zāi)害。
1.3酸性礦井水中SO42-含量很高,與水泥中某些成分相互作用生成含水硫酸鹽結(jié)晶。這些鹽類在生成時(shí)體積膨脹。經(jīng)測(cè)定,當(dāng)SO42-生成CaSO4.2H2O時(shí),體積增大一倍;形成MgSO4.7H2O時(shí),體積增大430%;體積增大使混凝土構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)疏松、強(qiáng)度降低而受到毀壞。
1.4酸性礦井水還是環(huán)境污染源。酸性礦井水排入河流,pH質(zhì)小于4時(shí),會(huì)使魚類死亡;酸性礦井水排入土壤,破壞土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu),使土壤板結(jié),農(nóng)作物枯黃,產(chǎn)量降低,影響工農(nóng)關(guān)系;酸性礦井水人類無法飲用,長(zhǎng)期接觸,可使人們手腳破裂,眼睛痛癢,通過食物鏈進(jìn)入人體,影響人體健康。
2.酸性礦井水形成的原因
煤系地層大多形成于還原環(huán)境,含黃鐵礦(FeS2)的煤層形成于強(qiáng)還原環(huán)境。煤炭中一般都含有約0.3%~5%的硫,主要以黃鐵礦形式存在,約占煤含硫量的2/3.煤層開采后處于氧化環(huán)境,流鐵礦與礦井水和空氣接觸后,經(jīng)過一系列的氧化、水解等反應(yīng),生成硫酸和氫氧化鐵,使水呈現(xiàn)酸性,即生產(chǎn)了酸性礦井水。酸性礦井水形成的主要原因即發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)如下:
2.1黃鐵礦氧化生成游離硫酸和硫酸亞鐵:
2FeS2+7O2+2H2O=2H2SO4+2FeSO4
2.2硫酸亞鐵在游離氧的作用下轉(zhuǎn)化為硫酸鐵:
4FeSO4+2H2SO4+O2=2Fe2(SO4)3+2H2O
2.3在礦井水中,硫酸亞鐵的氧化作用,有時(shí)也不一定需要硫酸:
12FeS2+3O2+6H2O4=Fe2(SO4)3+4Fe(OH)3
2.4礦井水中硫酸鐵,具有進(jìn)一步溶解各種硫化礦物的作用:
Fe2(SO4)3+MS+H2O+3/2O2=MSO4+2FeSO4+H2SO4
2.5硫酸鐵在弱酸性水中發(fā)生水解而產(chǎn)生游離硫酸:
Fe2(SO4)3+6H2O2=Fe(OH)3+3H2SO4
2.6在礦井深部硫化氫含量高時(shí),在還原條件下,富含硫酸亞鐵的礦井水也可產(chǎn)生游離硫酸:
2FeSO4+5H2S2=FeS2+3S+H2SO4+4H2O
酸性礦井水的性質(zhì)除與煤中含硫量有關(guān)外,還與礦井水涌水量、密閉狀態(tài)、空氣流通狀況、煤層傾角、開采深度及面積、水的流動(dòng)途徑等地質(zhì)條件和開采方法有關(guān)。礦井涌水量穩(wěn)定,則水的酸性穩(wěn)定;密閉差、空氣流通良好,則水的酸性較強(qiáng),F(xiàn)e3+離子含量較多;反之,則酸性較弱,F(xiàn)e2+離子較多;開采越深,煤的含硫量越高;開采面積越大,水的流經(jīng)途徑越長(zhǎng),則氧化、水解等反應(yīng)進(jìn)行得越充分,水的酸性越強(qiáng),反之則弱。
3.酸性礦井水的預(yù)防與治理
3.1酸性礦井水的預(yù)防
根據(jù)酸性礦井水形成的條件和原因,可以從減源、減量、減時(shí)等三個(gè)方面進(jìn)行預(yù)防或減輕其危害程度。
3.1.1減源
撿選利用造酸礦物,化害為利。煤礦床的主要造酸礦物時(shí)夾雜在煤層中的黃鐵礦結(jié)核和煤本身的含硫量。煤的開采率低、殘留煤柱或浮煤丟失多,黃鐵礦結(jié)核廢棄在井下采空區(qū)中,被積水長(zhǎng)期浸泡,是產(chǎn)生酸性水的重要根源。減少工作面丟失的浮煤、積極撿選利用黃鐵礦結(jié)核,能減少產(chǎn)生酸性水的物質(zhì)。攔截地表水,減少入滲量。例如回填矸石,控制頂板,防止地面水沿塌陷裂隙浸入老空區(qū)。在井下,特別是老井或廢棄封閉井巷處,對(duì)礦井水施放適量的抑菌劑,抑制或殺滅微生物的活性,或者減少礦井水中微生物的數(shù)量。通過降低微生物對(duì)硫化物的有效作用,達(dá)到控制酸性礦井水生成的目的。
3.1.2減少排水量
設(shè)立專門排水系統(tǒng),集中排酸性水,并在地表攔蓄起來,使其蒸發(fā)、濃縮,而后加以處理,免除污染。
3.1.3減少排放酸性水的時(shí)間
減少礦井水在井下的停留時(shí)間,可在一定程度上降低微生物對(duì)煤中硫化物的氧化作用,從而有助于減少酸性礦井水的形成。對(duì)含黃鐵礦多、硫分高、地表水滲漏條件又好的淺部煤層,或已形成強(qiáng)酸性水的老窖積水區(qū),在開拓布局上要權(quán)衡利弊,統(tǒng)籌安排,在礦井前期不予開采或探放,留待礦井水末期處理,避免長(zhǎng)期排放酸性水。
3.2酸性礦井水的治理
在一定地質(zhì)條件下,酸性水中的硫酸可與鈣質(zhì)巖石或其它基性礦物發(fā)生中和反應(yīng)而降低酸度。用燒堿作中和劑用量少,污泥生成也少,但水的總硬度往往很高,雖降低了水的酸度,但增加了硬度,而且成本高,現(xiàn)已基本不用。目前,處理方法有以石灰乳為中和劑的方法、石灰石為中和劑的方法以及石灰石――石灰法、微生物法和濕地處理法。石灰乳中和劑處理法適用于處理酸性較強(qiáng)、涌水量較小的礦井水;石灰石――石灰法適用于各種酸性礦井水,尤其是當(dāng)酸性礦井水中的Fe2+離子較多時(shí)適用,還可以減少石灰用量;微生物法基本原理時(shí)應(yīng)用氧化鐵細(xì)菌進(jìn)行氧化除鐵,此菌能從水生環(huán)境中攝取鐵,然后以氫氧化鐵形式把鐵沉淀子在它們的粘液分泌物中,時(shí)酸性水的低鐵轉(zhuǎn)化為高鐵沉淀出來,然后再用石灰石中和游離硫酸,可降低投資,減少沉渣。濕地法又稱淺沼澤法,此法具有成本低、易操作、效率高等優(yōu)點(diǎn),具體方法在這里不再詳述。
4.結(jié)論
煤系地層大多形成與還原環(huán)境,煤層開采后處于氧化環(huán)境,流鐵礦與礦井水和空氣接觸后,經(jīng)過一系列的氧化、水解等反應(yīng),使水呈酸性,形成酸性礦井水。對(duì)地下水以及其它環(huán)境和設(shè)施等造成一定的環(huán)境影響和破壞,同時(shí)會(huì)對(duì)人體健康造成一定的影響。通過對(duì)酸性礦井水的形成原因進(jìn)行分析,并采取一定的預(yù)防和治理措施,可減少酸性礦井水對(duì)地下水的污染、其它環(huán)境和設(shè)施等造成的破壞以及對(duì)人體健康的影響?!?/p>
【參考文獻(xiàn)】
【Abstract】 the Jitong a tunnel is one of the longest tunnel of the proposed railway in China. The set-pass line is a convenient district in Northwest China and Northeast regional railway corridor plays an important role in the regional road network.Based on field survey data collation, introduces undesirable engineering geological problems: regional faults, jointed and fractured rock permeability, surface landslides, avalanches and mudslides and other issues.
【Key words t】jitong railway, geological structure, fracture, permeable bedrock
中圖分類號(hào):P618文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
引言
集通線是我國(guó)西北地區(qū)與東北地區(qū)間一條便捷的區(qū)際鐵路通道,同時(shí)也是內(nèi)部的東西向主要通道和蒙西、寧夏至東北地區(qū)的煤運(yùn)主通路,在區(qū)域路網(wǎng)中具有重要的作用。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,集通鐵路貨運(yùn)量和客運(yùn)量逐年遞增,現(xiàn)有鐵路的運(yùn)輸能力不能滿足經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的需要,鐵道部和政府適時(shí)對(duì)該條鐵路進(jìn)行改建。集通線某隧道地處中東部,大興安嶺南西段,是集通線改建工程中最長(zhǎng)隧道。查清隧道段的主要工程地質(zhì)問題對(duì)于集通線改造工程的早日實(shí)現(xiàn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1區(qū)域地質(zhì)背景
1.1地形地貌
隧道段地處燕山余脈與陰山的交匯地帶,是內(nèi)蒙古高原向松遼平原的過渡地段,地貌屬剝蝕中低山區(qū),是大青山的東緣地區(qū)。部分隧道段山體基巖,植被稀疏。地勢(shì)總體東北高,西南低,山勢(shì)雄偉,地形崎嶇復(fù)雜,多呈懸崖陡坎,溝谷切割強(qiáng)烈。隧道所經(jīng)山脈海拔高程一般在1112.3~1762.2m之間,最高點(diǎn)海拔高程1952.4m。
1.2地層和巖性
隧道區(qū)域出露地層主要為奧陶系(O)、石炭系(C)、二疊系(P)、侏羅系(J)、第三系上新統(tǒng)(N2)及第四系(Q)。隧道段出露的地層巖性主要有:花崗巖、石英片巖、板巖、粉砂質(zhì)板巖、粉砂巖、砂巖、砂礫巖、礫巖、變質(zhì)礫巖、大理巖、凝灰?guī)r、泥灰?guī)r、玄武巖、安山巖、鈣質(zhì)頁(yè)巖、流紋巖、粉土,粉砂質(zhì)黃土、坡洪積(Qhspl)碎石土、沖洪積(Qhapl)砂礫石及沖積(Qhal)砂礫石。
1.3 地質(zhì)構(gòu)造
區(qū)域構(gòu)造上位于內(nèi)蒙古中部地槽褶皺系,蘇尼特右旗晚華力西地槽褶皺帶與溫都爾廟~翁牛特旗加里東地槽褶皺帶交界處,板塊構(gòu)造位置屬晚古生代陸殼增生區(qū),板塊碰撞消減地帶。區(qū)域內(nèi)以北東和東西向構(gòu)造為主,西拉沐倫近東西向斷裂帶,對(duì)隧道段地質(zhì)體的展布具有明顯的控制作用。北東向構(gòu)造表現(xiàn)為褶皺和斷裂;構(gòu)造巖漿巖帶及中侏羅世斷陷盆地也受北東向構(gòu)造控制。
1.4水文地質(zhì)條件
隧道段南部為東西向的西拉沐倫河,北部為嘎蘇代河和查干木倫河,向東南匯入西拉沐倫河,最后流入遼河,屬遼河流域遼河水系。依據(jù)地下水賦存條件,隧道范圍內(nèi)地下水以第四系孔隙水、基巖裂隙水為主,另存在少量碎屑巖孔隙水。在斷層和不同巖層接觸破碎帶存在構(gòu)造裂隙水。
2主要工程地質(zhì)問題
隧道段主要工程地質(zhì)問題有:巖體穩(wěn)定性、基巖透水、地表斜坡巖土體穩(wěn)定性問題。主要工程地質(zhì)問題的準(zhǔn)確提出,對(duì)隧道段的設(shè)計(jì)和施工有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
2.1巖體穩(wěn)定問題
隧道段影響巖體穩(wěn)定性的因素主要為區(qū)域斷裂和節(jié)理裂隙。
2.1.1區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)和斷裂
隧道段及臨近地區(qū),受到近東西向的大主應(yīng)力影響,褶皺發(fā)育,軸向呈北東向,多為線狀構(gòu)造。斷裂構(gòu)造發(fā)育與各期褶皺構(gòu)造緊密伴生,依據(jù)斷裂走向可分為近南北向斷裂和北東向斷裂。隧道DK484+800處的斷裂,穿越地層為花崗巖和變質(zhì)細(xì)砂巖。在兩地層交界處的地表存在一系列線性泉水露頭,做為判斷該斷裂的重要證據(jù)。該斷裂跨越隧洞軸線。該斷裂整體走向約350°,長(zhǎng)度約2.3km。由于斷裂處巖體破碎,裂隙較大,地表水滲透進(jìn)入地下,隧道開挖時(shí),很容易引起突涌事故,對(duì)工程產(chǎn)生較大影響。隧道DK501+50處的斷裂,穿越地層為砂巖,斷裂整體走向?yàn)?0°,長(zhǎng)度約420米,斷裂跨越隧道洞軸線。由于構(gòu)造斷裂的存在,使巖體的整體性受到破壞,在隧道開挖過程中,對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)提出更加嚴(yán)格的要求,對(duì)工程產(chǎn)生一定影響。
2.1.2節(jié)理裂隙
隧道段受多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用,構(gòu)造巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈,巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育。本論文以花崗巖體中(YDK484+500)節(jié)理裂隙為例,地勢(shì)高程為1921.7m,主要發(fā)育北北西、北西向兩組優(yōu)勢(shì)節(jié)理,緩傾角的節(jié)理非常發(fā)育,陡傾角的節(jié)理較發(fā)育,降雨將沿著陡傾角的節(jié)理裂縫滲入,再沿著緩傾角的節(jié)理向外流出,這兩組節(jié)理為水提供了很好的流通通道,對(duì)隧道工程的施工非常不利。
總之,地質(zhì)構(gòu)造決定了隧洞段巖石的完整性。侏羅系以前的地層經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng),燕山期巖漿大面積侵入使得這些地層變質(zhì)。總體看,沉積巖區(qū)巖石條件較差,巖漿巖區(qū)巖石條件相對(duì)較好。隧洞段通過沉積巖區(qū)的長(zhǎng)度約占57.7 %,巖漿巖區(qū)約占42.3%,塌方的危險(xiǎn)性主要在沉積巖區(qū)。巖漿巖區(qū)的主要巖石為花崗巖,穩(wěn)定性相對(duì)較好。
2.2基巖透水問題
依據(jù)地下水賦存條件,隧道段內(nèi)地下水主要以第四系孔隙水、基巖裂隙水為主,另存在少量碎屑巖孔隙水。在斷層和不同巖層接觸破碎帶存在構(gòu)造裂隙水。基巖裂隙水分布于低中山區(qū),巖性主要為花崗巖類和變質(zhì)砂巖。隧道段花崗巖風(fēng)化裂隙發(fā)育、風(fēng)化殼厚20~30m。變質(zhì)砂巖節(jié)理裂隙發(fā)育,巖體較破碎。裂隙泉水流量一般20~40 m3/d。隧道南部平房溝附近,存在碎屑巖類孔隙水,泉水流量一般10~40 m3/d。
利用多種方法估算的隧道涌水量得出,全隧道穩(wěn)定單位涌水量介于2829-5074m3/d•km之間,平均為3744m3/d•km;隧道最大單位涌水量介于7621-10208m3/d•km,平均為8692m3/d•km。其中涌水量較大幾處見表2-1。隧道涌水對(duì)隧道的開挖非常不利,設(shè)計(jì)和施工時(shí)要多加重視。
表2-1 隧道段較大涌水處統(tǒng)計(jì)表
分段
編號(hào) 起訖里程 穩(wěn)定涌水量 最大涌水量
單位
m3/d•m 段落
(m3/d) 單位
m3/d•m 段落
(m3/d)
1 DK478+910~DK479+300 19.54 7621.37 44.97 17538.59
2 DK482+680~DK485+910 5.36 17312.94 10.93 35294.36
3 DK495+050~DK495+760 11.66 8281.43 29.91 21236.40
4 DK496+950~DK497+170 15.45 3399.45 38.18 8399.07
5 DK500+220~DK500+460 10.61 2545.98 33.73 8095.10
6 DK501+080~DK501+360 21.60 6047.81 114.75 32130.85
2.3地表斜坡巖土體穩(wěn)定問題
地表斜坡巖土體穩(wěn)定問題主要有滑坡、崩塌、泥石流。
2.3.1滑坡
隧道段附近可見多出小型滑坡,滑坡體較小。由于整個(gè)范圍內(nèi)植被覆蓋率較高,山坡上巖體表面被第四系更新統(tǒng)的黃土覆蓋,滑坡的變形特征不明顯,隧道段沒有大型滑坡。
2.3.2崩塌
隧道段內(nèi)典型的潛在崩塌分述:如東溝前山崩塌,地層巖性是侏羅系的細(xì)中?;◢弾r,前山海拔1509.8m,山坡坡度80°;東溝鹿場(chǎng)崩塌位于烏梁蘇臺(tái)東溝右側(cè)山坡,地層巖性是侏羅系細(xì)中?;◢弾r,海拔1507.9m,山坡坡度70°。形成崩塌的巖體的特點(diǎn)是:豎直節(jié)理和水平節(jié)理發(fā)育,節(jié)理使巖體相互切割,巖體被切割成獨(dú)立的塊體;山體相對(duì)高差較大,山坡較陡,在外動(dòng)力作用下較容易形成崩塌,對(duì)隧道工程產(chǎn)生不利影響。
2.3.3泥石流
隧道段內(nèi)典型的潛在泥石流分述:烏梁蘇臺(tái)東溝泥石流流經(jīng)洞軸線DK489―DK490+600段,主溝走向呈NE10°~ NE45°,主溝長(zhǎng)6.5km,溝深10-20m之間,寬約100m,縱坡降比約122‰,主溝上游縱坡降比約313‰,坡度較陡,主溝的形成區(qū)呈V型谷,流通區(qū)呈U型谷,兩側(cè)山坡坡度在10°~25°之間,主溝上游有多條小的支溝,支溝溝谷谷底切割深度較深,為該泥石流形成提供了地形條件。泥石流溝主溝堆積大量的第四系沖積物,沖積物中含有卵石、礫石,粒徑大小不等。主溝兩側(cè)山體是花崗巖,巖性單一,經(jīng)風(fēng)化及區(qū)域構(gòu)造的影響,節(jié)理發(fā)育,為該泥石流的形成提供了大量的物源。該區(qū)每年7-9月份為雨季,呈突發(fā)性暴雨特點(diǎn),為泥石流的發(fā)生提供了動(dòng)力條件。由于泥石流形成區(qū)和流通區(qū)段巖體風(fēng)化程度嚴(yán)重,裂隙發(fā)育,有利于雨水的入滲,對(duì)隧道開挖有一定影響,但是對(duì)東溝里面的住戶及下游的村莊有嚴(yán)重影響。
結(jié)論和建議
隧道段巖土體的不良地質(zhì)問題,對(duì)隧道段的設(shè)計(jì)和施工非常不利。借鑒相關(guān)研究成果,利用多種方法進(jìn)行了隧道涌水量預(yù)測(cè)。建議加強(qiáng)后期鉆探、物探及必要的山地工程等綜合勘探,充分發(fā)揮各種勘探手段的優(yōu)勢(shì),進(jìn)一步查清測(cè)區(qū)深部的工程地質(zhì)條件,為隧道設(shè)計(jì)和施工提供經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠的依據(jù)。隧道開挖時(shí)應(yīng)利用先進(jìn)的儀器進(jìn)行監(jiān)測(cè),做好隧洞的超前預(yù)報(bào)工作。
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