水文地质学范文

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篇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.

篇2

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2015）11-0146-03

一、引言

“水文地质学基础”是水文与水资源工程、地下水科学与工程本科专业的一门重要主干基础专业课程，同时也是地质工程、勘查技术与工程等工科专业的重要基础课程，但国内理科地质学专业开设该课程的高校较少。

安徽大学立足安徽，服务区域经济社会发展，在环境科学与工程、生态学、地理信息科学等相关专业基础上，于2011年开设地质学专业。在我校地质学本科人才培养方案中，“水文地质学基础”作为专业基础课程开设，以培养学生具有地下水方面的知识和意识。本文就两年来我校地质学专业“水文地质学基础”课程教学过程中的探索和实践进行归纳和总结，以便更好的指导今后的教学工作。

二、教学探索与实践

（一）使用教材优中选优

在教学活动和教学改革中，教材占有重要的地位，是提高教学质量的重要保证。一本好的教材不仅要内容丰富、知识点全面，更要通俗易懂、深入浅出，使学生容易接受，而且要反映学科最近进展。[2]因此，需精心挑选教材。

目前，国内水文地质学基础方面的教材主要有以下几本。①张人权等编著，地质出版社出版的《水文地质学基础》（第六版，2011年），该书是在我国水文地质学重要奠基人王大纯先生主编的《水文地质学基础》（前5版）基础上修订出版，是普通高等教育“十一五”国家级规划教材。[1]②崔可锐主编，合肥工业大学出版社出版的《水文地质学基础》（2010年），该书是安徽省高等教育岩土工程和工程地质专业系列规划教材。[3]③陈南祥主编，中国水利水电出版社出版的《水文地质学》（2008年），该书是普通高等教育“十一五”规划教材。[4]④肖长来等编著，清华大学出版社出版的《水文地质学》（2010年）。[5]⑤高宗军等编著，中国矿业大学出版社出版的《水文地质学》（2011年），该书是普通高等教育“十二五”规划教材。[6]③④⑤三本教材针对非水文地质专业方向，不仅包含“水文地质学基础”课程的相关内容，还包括地下水运动、水文地质参数计算、水文地质勘察、地下水资源评价等内容。

考虑到：①我校地质学专业有地下水动力学、专门水文地质学等后续选修课程，因此在基础课程教学中宜使用《水文地质学基础》教材。②调研发现，国内多数高校在水文地质学入门课程使用张人权等编著的《水文地质学基础》教材。该书着重阐明水文地质学的基本概念、基本原理及基本分析方法，广泛吸收国内外最新研究成果，深入探讨地下水资源及地下含水系统概念，引入地下水流系统理论，强调与地下水有关的生态环境问题。[1]因此，我们选用该书作为我校地质学专业本科教材。实践表明，选用该教材是合适的，学生普遍反映该教材通俗易懂，概念清晰，内容丰富且新颖。

（二）教学手段四位一体

心理学研究表明，人通过不同器官获取知识的能力不一样。通过听觉获得的知识一般能记住15%，通过视觉获得的知识能记住25%，同时使用这两种器官能记住获得知识的65%，在交流过程中对自己所说的内容能记住70%。而且，人通过不同媒介认识事物所需的时间也不同，通过实物、图形图像认识事物所需时间最短，通过语言描述认识事物的时间约是上述的2倍。[7]基于这一认识，本门课程采用课堂讲授、随堂讨论与练习、实验实习、上机操作等四位一体式教学手段，以增加知识的保持度，同时缩短学生对新事物认识所需时间。

1.课堂讲授

随着计算机技术的快速发展，多媒体技术已经被广泛地运用到该课程的教学中。[8]因此，课堂讲授主要采用现代化的多媒体数字课件，辅以板书。本门课程的多媒体课件图文并茂，文字简洁精炼，图片（照片）经典丰富，不但配有水文循环、潜水承压水示意图等经典图片（彩色），而且还有黏性土的微观扫描电镜照片、淮南地区猴家山组灰岩（含裂隙）、巢湖地区南陵湖组板状灰岩照片（含裂隙）等任课教师科研中积累的照片及我校学生实习照片，全部课件有照片近200张。给文字、图片配以教师讲解，使讲授内容既丰富多样，又提高了学生的兴趣，吸引了学生的注意力。

2.随堂讨论与练习

随堂讨论与练习主要是为了给予学生思考、联想、创新的启迪，以及调动学生情绪，活跃课堂气氛。在详细了解学生以往所学过的地质学基础课的基础上，教师以实际问题为例，以启发式的方法引导学生根据已有的知识来理解新的概念和专业术语。通过教师和学生互提问题，大家共同讨论的方式，使同学们试图为解决该问题提供思路以加深对概念的理解，而不只是对书本上的知识死记硬背。

比如在地下水运动的基本规律这一部分内容讲授完之后，把学生分成10个小组，随堂讨论达西公式的应用条件、岩土介质渗透系数的测试方法等问题;并进行8个题目的练习，涉及实际流速与渗透流速的关系、地下水流向的判断、水力梯度与单宽流量的计算、地下水水位线的绘制等达西定律的理解与应用问题。通过讨论和练习，增加了学生对达西定律的认识和理解，并提出一些岩土介质渗透系数测试有意义的想法，更重要的是创造了一个轻松愉快的学习氛围。

3.实验实习

由于初学者缺乏对地下水的感性认识，同时，地下水科学具有综合性，只有结合具体问题进行分析才能掌握理解。因此，实验和实习显得尤为重要，通过该环节的训练，有利于提高学生分析和解决问题的能力，有利于培养学生的创新思维。[9]

我校根据中国地质大学（武汉）等知名高校教学实验情况，从上海江科实验设备有限公司定制水文地质实验仪器28台，开设了雷诺实验、孔隙与水、达西渗流实验、砂土中水的毛细运动、潜水模拟演示、承压水模拟演示共6个实验，进行编制潜水等水位线图、达西定律的物理实质及其应用、地下水化学成分形成作用实例分析、读水文地质图等4个实习。

通过开设的实验实习项目，促进了学生创新精神和实践能力的培养，强化了学生对基本知识的掌握和基本技能的训练，提高了我校复合型和应用型高素质人才的培养质量。

4.上机操作

数值模拟可视化是新兴发展的计算机技术，以实时动态模拟可视化教学手段将抽象的公式和概念表达具体化和形象化，以加强学生对计算模拟结果的感官认识，加深对知识的理解，从而提高学生的动手实践能力，提高教学效果。[10] [11]

使用GMS软件，对学生进行了4个学时的上机操作训练，采用直接建模法演练了有降雨入渗、河流排泄、人工取水等条件下的地下水流问题。多数学生在练习之后的报告中直接谈到“通过上机模拟，直观地观察到地下水的运动状态，同时，也将该课程的基础理论与现代技术相结合，把研究问题可视化的呈现在我们面前”。

（三）任课教师团队化

在教学过程中，组建教学科研团队，将“一课一人上”变为“一课多人上”的教学模式，每个教师发挥自己科研领域的独特优势，将精力集中于自己擅长的一个或几个部分，相比传统教学模式，学生可领略不同教师的不同教学风格，丰富模块的知识结构。

同时，任课教师把各自近几年相关科研成果实施到教学工作中来，提前让学生接触科研，打破他们对于科研的“敬畏”，并组建创新团队，对他们的新想法进行创新实验。比如，2013级地质学5位学生在进行砂土中水的毛细运动实验之后，积极思考，主动查找文献，设计并进行了粉煤灰及其改良砂质土壤的毛细上升试验，获取了粉煤灰中毛细水上升规律和过程。

（四）考核方式多样化

在课程教学中，考核方式具备检验和激励双重功能。一方面要全面、客观、公平的检验学生学习情况，另一方面要充分利用它的激励功能，特别是在课外拓展学习中的激励性。在该课程的考核方式中，细化考核因子，采用三级指标体系（图1）进行考核。

图1 考核指标体系及权重

1.增加平时考核的适用性

平时成绩是考核学生学习知识的重要方面，要客观公平、全面，且要有实际可操作性。具体做法是把平时成绩分成三个部分，包括出勤率（30%）、课堂知识回顾与提问以及小组讨论情况（30%）、课后作业练习及文献阅读等（40%）。这种平时成绩考核方式，不仅仅是要学生来到课堂，更重要的是激发学生自主思考，使学生由原来的被动“接受性”学习变为主动的“发现性”学习或“探究性”学习，从而真正成为学习的主体。

2.提高试卷考核的开放性

“水文地质学基础”这门课程注重基本概念、基本原理的教学，但试卷考核题型应避免让学生“死记硬背”，避免出现试卷分数很高，但只记住概念，不理解概念的现象，要提高试卷考核的开放性，把基本概念的考核融入图件的绘制、实际问题的分析中。

比如，在考查含水层、隔水层、潜水、承压水等基本概念时，比较简单的做法是以名词解释或简答题来考查学生。笔者考查的题型则是绘图分析题，具体题目是“绘制一水文地质剖面图，使之反映并表示出含水层、隔水层、潜水、承压水、上层滞水，潜水含水层厚度、潜水埋深、承压高度、承压含水层厚度，以及潜水位、测压水位。”该题型具有以下几个特点：①既考查基本概念，又灵活开放，重点是考查学生对基本概念的理解，而不是简单的背记概念;②综合程度较高，该题目把地下水赋存的基本知识点包括在内，而且构成一个有机的整体，增加学生对地下含水系统概念的理解，而不是基本概念简单机械的叠加;③该题目外延要求较高，而不但要求学生掌握地下水赋存的基本概念，而且要求学生对水文地质剖面图的绘制有一定掌握，从另一个方面加强了学生的基本能力锻炼，这在平时练习中也是重点锻炼的。

三、结束语

通过优秀教材的比选，课堂讲授、随堂讨论与练习、实验实习、上机操作四位一体教学手段的构建，一课多人上的教学团队化建设，三级考核指标的细化等措施的探索与实践，有效提高了地质学专业“水文地质学基础”课程的教学质量，为今后教学质量的进一步提高打下基础，也为其他课程教学模式的探索提供了参考借鉴。

[ 注 释 ]

[1] 张人权，梁杏，靳孟贵，等.水文地质学基础（第六版）[M].北京：地质出版社，2011.

[2] 杨治东.对高校优秀教材研发要素的思考[J].教育探索，2013（10）：19-20.

[3] 崔可锐，赵川，查甫生，等.水文地质学基础[M].合肥：合肥工业大学出版社，2011.

[4] 陈南祥.水文地质学[M].北京：中国水利水电出版社，2008.

[5] 肖长来，梁秀娟，王彪.水文地质学[M].北京：清华大学出版社，2010.

[6] 高宗军，魏久传，王敏.水文地质学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2011.

[7] 徐慧，章国安，严燕.现代化教学手段下教学模式研究[J].南通大学学报（教育科学版），2005（1）：77-80.

[8] 郭会荣，梁杏，孙蓉琳，等.《水文地质学基础》课程多媒体教学改革与实践[J].湖南环境生物职业技术学院学报，2007（4）：74-77.

篇3

2调整考试方法，注重能力的培养

在教学过程中发现，很多基础而实用的知识不便于拿到试卷上对学生进行考核，前期的考试方法，多注重死记硬背知识，一定程度上束缚了学生实际动手能力以及创造能力的发展，为此对考试方法进行了适当调整。对本课程学生的考核，不仅有期末考试成绩，还增加了实验成绩、课堂表现成绩、课后习题成绩等3项。期末考试试题从编制的试题库中选取，不便于拿到试卷上考试的知识点主要放到实验课以及以课堂提问的方式进行考核。制定了这样一套考核方案后，学生不再只关注最后一次期末考试，更注重了平时各个方面的平衡发展，把对期末考试的压力分配到平时各个环节，不再以一套试卷评定学生的知识掌握情况。该套方案的实施较真实地反映出学生的独立地分析问题和解决问题的能力，同时也兼顾了学生自学能力、动手能力等各方面的发展。

3重视理论与实际结合，增强知识实用性

常言道：“台上一分钟，台下十年功。”各位老师只有努力加强专业知识及教育教学方法的积累，提高自身对专业知识的掌握程度，才能将专业知识很好地传授给学生。专业教师提高自身水平及能力的一种重要途径就是进行科学研究，努力提高自身科学素养，才能很好地把握本专业、本学科的发展动态和方向，及时将前沿科研成果引入教学，增强课程内容的广度和深度，明确所讲知识和方法的适用范围，对适用性强的知识和方法才会有更好的把握。同时可以将科研过程中遇到的困难，以及如何克服困难最终完成项目的过程介绍给学生，激发学生的学习兴趣，促进学生科学思维的形成。比如，讲第十一章裂隙水的时候，将作者正在实施的“云南省元阳县大坪金矿水工环地质勘查”项目研究成果和经验介绍给学生，让学生们练习设计勘查内容及任务等，然后将实际中遇到的难题，如何穿越重重高山进行实地调查，以及采用多种方法进行闪长岩地区矿坑涌水量预测等情况逐一给学生讲解，极大地激发了学生学习的兴趣，活跃了课堂氛围，学生们也有的放矢地进行了学习。

篇4

[中图分类号] G423.07 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2014）18-0172-02

水文地质学是研究地下水的科学，主要研究地下水在与岩石圈、地幔、水圈、大气圈、生物圈和人类活动相互作用下，其水量与水质在时间和空间上的变化，以及对各个圈层产生的影响，从而服务于人与自然协调的可持续发展。[1]以河南理工大学为例，水文地质学是该校地质工程和水文与水资源工程专业的一门主干专业基础课，同时也是勘查技术与工程、地球信息科学与技术、土木工程等专业的重要基础课，是一门比较系统、基础理论性很强的地质学课程。

河南理工大学地球信息科学与技术专业（以下简称“地科”专业）主要学习地球科学与信息技术相关的基础理论知识与技能，培养具有扎实的地学理论基础，掌握地学信息获取与处理、地球物理勘探技术、地学软件开发，能从事国土资源数字化、遥感及地球信息识别、处理与分析的高级专门人才。笔者去年负责地球信息科学与技术专业2009级学生的“水文地质学”这门课的教学工作。“水文地质学”是该专业的专业限选课，2009级两个班共54名学生，其中48名学生选择此课。通过课程的学习，掌握水文地质学的基本概念、基本理论和方法，对于以后该专业学生毕业后从事相关工作提供理论依据。因此，作为任课教师，搞好非地质专业“水文地质学”课程的教学工作，显得尤为重要。

一、非地质专业“水文地质学基础”授课现状分析

以河南理工大学为例，目前，在地科专业、勘查技术与工程等和地质学科相关的非地质专业中，水文地质学作为专业限选课，有逐渐被萎缩和淡化的趋势，主要表现在一是同为地质相关专业，课程性质由必修变为限选，二是野外实践教学环节减少或取消，三是学时数减少。究其原因，主要是制订专业教学大纲时，讨论不充分，另外学校资金投入不够。地质学科实践性较强，野外实践花费较高，对于学院而言，实习经费主要花在地质专业的相关课程的实习上，而非地质专业的一些地质基础课程就处于尴尬的境地。

二、非地质专业“水文地质学基础”教学中存在的问题

一是学时较少。对于非地质专业学生学习水文地质学课程，由于缺少相关基础知识，必须拿出较多的时间学习水文地质基础知识，因而学时数需求较大。比如，中国地质大学的“水文地质学基础”课程50学时，包括实习和实验10个学时，同济大学的“水文地质学实验”13学时，而我校地科专业开设此门课程只有32学时，并无实验和实习课。“水文地质学基础”中基础知识较多、概念繁杂，在有限的学时内学好这门基础课难度较大。二是野外实习与理论学习时间安排有矛盾。地科专业在大一下学期有嵩山地质认识实习，其中一条线路是水文地质实习，而地科专业开设这门课在大四上学期。学生在没有学这门课时就去现场实习，导致老师讲得很多，学生由于没有基础，听得也很茫然。三是教学内容的学时分配上存在问题。在编写教学大纲时，是根据总的教学目标先将学时确定下来，然后根据学时来编写教学大纲，这就造成在教学内容的选择和学时的分配上存在矛盾。

三、教学探索

笔者在“水文地质学基础”课程的教学基础上，针对地科专业，在教学内容和授课方式上进行探讨，仅供借鉴。

（一）授课内容的选择

1.授课内容重点突出

笔者在授课时参考的教材为《水文地质学基础》（王大纯编）和《水文地质学基础》（第六版，张人权等编）。由于学时的关系，教师不可能采取全篇精讲的方式来教课，只能有所侧重的教授并使学生掌握水文地质学的一些概念，如岩石的水理性质、地下水的赋存等，地下水运动的基本规律、地下水补给与排泄进行重点讲解，地球上水的分布及地下水与环境等方面的内容比较简单，通俗易懂，让学生自学即可。

2.补充内容，扩展学生知识面

鉴于地科专业是地质与信息技术相结合的专业，河南理工大学又为煤炭主体专业为主的高校，多数学生毕业后去煤矿企业就业，所以笔者在授课时加入了煤矿水害防治信息化、相关研究生优秀硕士论文、课题科研报告等方面的内容，使学生了解所学知识在实际生产中的应用情况，拓宽学生的知识面，增加学习此门课程的兴趣，培养学生的创新意识。

3.增加实验环节

另外，在授课中安排4～6个学时做水文地质学实验，测定岩石的水理性质，如持水度、给水度、孔隙度、容水度等，理解地下水赋存和运移参数及相互关系；测定渗透系数，理解达西定律的物理意义。在实验中，避免“教师说得多，学生做得少”的局面，让学生先回顾相关概念和知识，然后按照实验步骤来做实验，引导学生发现一般规律，提出问题，而后老师解答问题。通过做实验，锻炼了学生的动手操作能力，并且能使学生更深刻的理解相关知识。

（二）授课方式的多样化

1.“讨论式”教学法的应用

在上每一节课之前，先提出几个和本节课有关的问题，供学生思考。可以集体讨论，如果学生都明白，就稍微一点就过；如果学生想不到，就给予适当的引导，最后讲原理和方法，让学生彻底明白。引导学生将知识和实例结合起来，启发学生的思维，激发学生浓厚的兴趣。如在讲地下水化学成分形成作用时，可以从灰岩地区泉口出现钙化的原因，提出为什么油田储层地下水中H2S、NH4+浓度较高，而SO42-，NO3-含量很低等问题；在讲地下水与环境的内容时，提出水质引起的氟斑牙、水垢、地面沉降等问题。

2.多媒体教学手段的使用

随着信息化的普及，现在高校课程都采取多媒体教学。多媒体传递的信息量大，可以丰富教学内容，图文并茂，可以弥补有限的学时满足不了教学任务的情况。但同时应该注意，利用多媒体教学，授课速度容易加快，为了让学生对所学知识消化吸收，要避免“念屏”现象。[2]多媒体不能完全替代课堂板书，课堂教学中应该板书与多媒体结合使用。比如在讲“流网绘制”这一节时，在多媒体上可以列出绘制流网的具体步骤和流网成图，但是如何画流网必须要现场板书演示，教会学生如何根据边界条件确定等水头线或流线，然后根据流线和等水头线正交规则，得到正交网格即流网图。如果只给出步骤和流网成图，学生对流网的绘制还是一头雾水。

3.角色互换法的使用

角色互换即为学生当老师，老师当学生。将班级分成若干小组，每小组3～5人，在每次课下课时，给某一小组布置任务（可以是即将上课的内容，也可以是针对某种现象进行解释等），下次课上课前抽出10～20分钟让他们对任务进行讲解（小组选出代表讲解，其他人辅助解答），之后老师和其他学生都可以进行点评或讨论。这样可以让学生产生动力多去查阅资料，多思考，真正达到师生互动，避免一贯的老师讲、学生听的被动局面。

4.教学与实践相结合

在课堂上主要是注重概念、原理和方法的讲解，要结合现场实践，注重对学生感性认识和实际操作能力的培养。在本课程的教学过程中，可以利用学校处于以煤炭为主要工业的焦作的优势，带学生深入矿区，了解矿区水资源的概况、区域地质条件和水文地质条件，了解地下水的补径排的关系，感性认识煤炭开采引起的地面沉降、岩溶塌陷等环境地质问题，结合“专门水文地质学”和“地下水动力学”等课程的学习，探讨煤矿突水的防治方法，使理论与实践相结合。

四、结语

水文地质学基础是“地科”专业比较重要的专业基础课，课程内容丰富，概念较多，理论性较强，教学难度较大。非地质专业在水文地质课程教学中，要根据不同专业对地质知识的需求选择授课内容[3]，同时教学过程中，教师要注意授课方式的多样化，让学生参与教学中来，达到师生互动，最终使学生的综合素质和创新能力得到提高。

[ 注 释 ]

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《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。 

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。 

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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．

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中图分类号： P641文献标识码： A 文章编号：

引言

水文地球化学是水文地质学的一部分；它是在水文地质学及地球化学基础上发展起来的；它的主要研究对象是地下水化学成分的形成和演化，以及各种组分在其中的迁移规律；它是探索地球壳层中各带地下水地球化学作用的学科。目前,随着国民经济的发展,我国对各种资源的需求日益增加,然而,容易被发现的矿床数量日益减少,找寻埋深较深或被覆盖的矿产迫在眉睫,而地球化学找矿方法由于其在找寻隐伏盲矿方面的优越性逐渐发展起来,特别是水文地球化学勘查,具有很大的潜力和远景,因为其研究对象主要为地下水,而地下水在有的地方可以从数百米或更深上升补充地表水,因为其反映的深度更深,对深层矿产的找寻有利。

一、地球化学勘查的概述

勘查地球化学诞生于20世纪30年代初。她是通过研究地球化学分散模式，并根据这些分散模式所形成的地球化学异常去追踪和发现矿床。实际上，根据地球化学方法圈出的异常是一种微矿化露头（micro-outcrops），因此勘查地球化学是继承了人类凭着经验用肉眼去观察矿化露头或矿化引起的蚀变标志进行直接找矿的传统，但借助于分析技术，将辨认矿化直接信息的能力从人类肉眼的万分之几提高到百万分之几至十亿分之几。由于地球化学方法辨认微弱矿化直接信息能力的大大提高，因此在发现难识别矿种或难识别类型以及盲矿上成为了矿产勘查的主导方法。她历经70年的发展，已经从一门经验或技术，发展成为一门地学分支科学，并且在矿产勘查中取得了巨大成就。在这一历史巨变中，在国外所表现最为突出的是70年代在斑岩铜矿和铀矿勘查所取得的成就；而在中国这一表现主要是在金矿勘查中所取得的巨大成就。今天勘查地球化学一方面在出露区已经系统地建立了地球化学分散模式理论基础和方法技术程序，但在隐伏区勘查理论、方法技术和大型矿定量评价以及某些难识别矿种勘查方面都正在面临划时代的革新。我们正处于一个过去取得的成就与未来面对的挑战的间歇期。

二、水文地球化学找矿原理

在自然界中,有很多元素可以被用来指示矿体的存在或者找矿的方向,当它们的含量达到一定范围时,利用其含量范围可以区分不同地质体.从而指示矿体的存在或者找矿的方向,它们主要为成矿元素和伴生元素等,此外根据指示元素的组合关系也可以知道我们去寻找矿体。当矿体及其原生晕、次生晕中的元素通过溶解作用、氧化作用、电化学溶解、碳酸作用、生物作用以及胶体的作用进入水中,水中某些元素的含量将会增高,可能为原先的数百倍,在个别情况下甚至超过数千倍,水的其他化学成分会发生变化,如果我们对所在地区的水进行取样,进行水化学分析,一旦发现水异常,我们就可以根据所在区的地质条件、矿床特征、围岩性质、水文地质条件、地下水的矿化度、有机物对pH值的影响、水迁移系数与金属元素迁移系数的关系等来分析异常,对这一异常作出评价,若为矿异常则可同时结合土壤地球化学测量、岩石地化学测量、重力测量、电法测深等方法,可以大致确定这一矿体的位置。

三、水文地球化学勘查在地质找矿中的方法

目前水文地球化学找矿标志依据其分布和形成的特征分为矿体标志和晕标志,根据其一定类型金属矿床的关系分为直接标志和间接标志,在不同的地区,运用不同的找矿标志,常常可以起到事半功倍的作用,因此我们要灵活运用。

水异常由于矿体产出条件不同,随季节性变化呈现出不同的特征,当矿于包气带时,水异常只在降雨融雪期、包气带有下渗水通过时形成,并在降雨后期或降雨后一定时期出露,在干旱期,包气带下渗水不存在时,水异常小时;当矿体一部分位于潜水面之上,一部分位于潜水面之下时,水异常可常年被发现,但强度随季节明显波动;当矿于潜水面以下的饱水带中,当矿体接近潜水面时,只要见地下水就会发生水异常,且水异常时水中元素一年内变化微弱,比较稳定,当矿体埋藏在很深的饱水带中时,水异常难以以泉水出露,又是在河水中能发现其微弱异常。

除此之外,水文地球化学异常的形成还受其他多种因素影响,因此应对其进行综合分析,因此应建立一系列有关盲矿体和水文地球化学异常的成因联系和空间关系的已知模式,目前主要划分为为五种模式:(1)在深切割的山区,与盲矿体有关的水文地球化学异常; (2)在受切割的准平原环境内,与隐覆矿床及其被埋的原生晕相联系的水文地球化学异常;(3)与流经盲矿的上升水相联系的水文地球化学异常;(4)在层间水内受切割的水文地球化学异常;(5)在被疏松物覆盖的矿体上的扩散水文地球化学异常。通过对模式的理解,在不同的地区引用不同的方法,从而可以对异常作出更精确的评价。 步骤:水文地球化学的找矿的步骤主要包括野外勘查、水样分析、正常水化学元素含量分析、异常评价、室内资料整理及图件编制。 野外勘查主要包括水文地球化学剖面的研究、样品的采集和填图等工作;水样分析主要是对采集水中指示元素含量的分析,可以用光谱分析;而正常水化学元素含量分析则是对水中一般元素含量的分析,可以直接在野外用轻便水质分析箱或在野外工作站直接分析;异常评价主要是对水中元素发生异常作出评价,看是否为矿体引起的;室内资料整理及图件编制主要是对前期获得的一些数据和别的资料的整理,,绘制出水文地球化学勘查预测图,预测矿体存在的可能位置。

适用条件:由于原生矿物及大多数次生矿物在水中的溶解度极低,再加上水的稀释作用,所以水文地球化学异常的浓度值往往远远低于岩石、土壤地球化学异常的含量值,低至ppb级,因此目前水文地球化学找矿方法主要适用于地形切割较强或中等,水系发育特别是水系受地下水补给的地区,而对于地形平坦、水系不发育或者水系完全有地表水补给的地区则效果不好。

结束语

我国水文地球化学虽起步较晚,但近些年发展迅速,逐渐体现出其优势,但需要我们注意的是不存在一种普遍使用的找矿准则,在任何一个地区我们都应该进行试验,针对当地的景观条件、找寻矿产的物质成分、地形切割程度和异常出现的部位来确定矿体的依据。水文地球化学找矿方法可用于普查、详查和勘探各阶段寻找盲矿和被疏松层覆盖的矿体,而目前主要用其寻找金属硫化矿床、盐矿、铀矿、石油天然气等。

参考文献

[l]罗先熔,等著。勘查地球化学.北京:冶金工业出版社,2007.

[2]阮天健,朱有光著。地球化学找矿.北京:地质出版社,2010.

[3]王崇云,等著。地球化学找矿基础.北京:地质出版社,2007.

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[中图分类号] P64 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-10-27-2

中国的幅员辽阔，江河纵横、湖海相拥，然而自然界的还可以以地下水的形式出现，水的这种存在方式影响着人类的生产活动，水文地质概念的提出就是为了解决地下水对人类生产所带来的影响。水文地质对今天人类的生产活动的影响主要是工程建设以及矿山开采两个方面。随着我国经济的不断发展，人们对资源的开采和利用越来越为频繁，与此同时，工程建设的蓬勃发展也见证着经济繁荣，而在这些工程活动中，水文地质是保证这些工程或项目得以顺利实施的前提和保障。

1概述

1.1关于水文地质

所谓的水文地质是指“自然界中地下水的各种变化和运动的现象。水文地质学是研究地下水的科学。它主要是研究地下水的分布和形成规律，地下水的物理性质和化学成分，地下水资源及其合理利用，地下水对工程建设和矿山开采的不利影响及其防治等。”另有解释为“研究地下水的形成，分布，运动规律，物理、化学性质以及同其他水体的相互关系的科学”。伴随着我国经济、科技的发展以及国内生产建设的需要，水文地质学又被赋予新的内容和意义，进一步的把水文地质分为区域水文地质学、地下水动力学、矿床水文地质学等进行细化分支，而其具体的应用学科分为水利科技（一级学科）；水利勘测、工程地质（二级学科）；工程地质（水利）（二级学科）。而随着人们环保理念断深化，水文地质学又与地热、地震、环境等方面进行综合研究，是的水文地质学不断的得到发展。

1.2水文地质研究的意义

首先，水文地质研究具有重要的现实意义，人们在很早的时候就已经意识到了水文地质对生产活动的影响。浙江余姚河姆渡古文化遗址中就发现了中国已知最古老的水井，古波斯时期人们修建了相对科学的坎儿井，而在汉代中国四川地区就为采地下卤水开凿了深达百米以上的自流井。而在今天人类的各种施工和开采活动都离不开水文地质的研究，可见水文地质深刻的影响着人们的生产生活。

其次，水文地质研究有助于工程的施工质量及其安全建设。在一些大型工程施工过程中由于受到地域环境的影响，会使得施工的难度加大，如果施工前不对工程施工地的水文地质做深入的分析和研究就会严重影响到工程的施工质量以及工程施工的安全。因此，水文地质研究的意义就在于在工程施工中做到趋利避害。

再次，水文地质研究的意义还在于发现和发掘资源。通过水文地质研究可以帮助人们研究各种化学元素在地下水中的运动和富集规律，并通过这些规律分析地下水的成因、地下水污染原因以及地下水污染的变化情况，从而进一步的研究地下水与矿产分布的关系，有效的帮助人们发现和开采资源。如帮助人们寻找金属矿床、煤、石油、天然气等资源，除此而外，水文地质研究的意义还在于通过水的动力研究确定地下水水源，通过地质勘察，探明地下水的分布规律、以及对水质水量进行评价，其目的在于人们开发利用以及保护地下水资源。

1.3工程地质勘察中水文地质问题的评价内容

对工程有影响的水文地质因素有：地下水的类型，地下水位及变动幅度，含水层和隔水层的厚度和分布及组合关系，土层或岩层渗透性的强弱及渗透系数，承压含水层的特征及水头等。为提高工程地质勘察质量，应在工程地质勘察中加强对水文地质问题的研究，不仅要求查明与岩土工程有关的水文地质问题，评价地下水对岩土体和建筑工程可能产生的作用及其影响，更要提出预防及治理措施的建议，为设计和施工提供必要的水文地质资料，以消除或减少地下水对工程建设的危害。但在工程地质勘察报告中，通常缺少结合基础设计和施工的需要评价地下水对岩土工程的作用和危害。今后在工程地质勘察中应从以下几个方面对水文地质问题进行评价。

（1）应重点评价地下水对岩土体和建筑的作用和影响，预测可能产生的岩土工程危害，提出防治措施。

（2）工程地质勘察中还应密切结合建筑物地基基础类型，查明与该地基基础类型有关的水文地质问题，提供选型所需的水文地质资料。

（3）不仅要查明地下水的天然赋存状态和天然条件下的变化规律，更重要的是分析和预测今后在人为工程活动影响下地下水的变化情况，及其对岩土体和建筑物的不良作用。

（4）地下水位的高低对各种建筑物都很重要，在分析工程地质问题时，地下水位以上和以下要分别对待

2水文地质在工程建设与矿山开采中的问题研究

2.1水文地质在工程建设中的问题研究

工程建设是伴随着我国经济的快速发展而产生的一种重要生产活动，在进行工程建设中会受到地狱的限制，因而会面临很多复杂的问题，水文地质就是工程建设首先考虑的主要问题。总的来说人类的工程建设大体上包括道路桥梁工程建设水利工程建设、建筑工程建设等主要方面，改革开放以来我国最为著名的工程建设包括“三峡工程”、“青藏铁路”建设工程等，而这些重大工程的施工建设都离不开水文地质的影响。所以在进行工程建设时设计师必须对水文地质做深入的考察，准确的测量地下的水量、水质以及温度等。其次，工程设计师还必须对工程的施工地点进行地质勘探和考察，而地质勘探和考察的内容就包括对水文地质的分析。这是水文地质学的重要基础。再次，要根据勘探以及记录的数据进行相关的分析，研究地下水运动的规律。

2.2水文地质在矿山开采中的问题研究

我国的自然资源十分丰富，矿产资源总量位居世界前列，然而在具体的矿产开采过程中却出现了很多的问题，矿难的发生以及矿产开采的不合理都是人们所不希望的，而这些现象的产生大多是由于开采过程中对水文地质不重视的结果。如在煤矿开采过程中如果不事先对矿山的水文地质做细致深入的分析，那么在煤矿开采的过程中就可能出现渗水现象，严重威胁着开采人员的生命安全。有如在对金属矿物的开采过程中如果没有对水文地质进行分析就不可能很好的了解到矿产的分布情况和分布规律。所以，矿山开采过程中必须高度重视水文地质研究。

3结语

综上，水文地质是研究地下水的一门科学，水文地质学科的运用具有现实意义。其产生的源头也与现实生活有着密切的联系，人类自身通过不断的开发和利用地下水资源的活动，不断地积累经验、增长知识以及深化认识。而伴随着人们对水文地质研究的发展，其学科本身也不断的取得进步。使得水文地质学不断的分化具体的科学分支，涵盖了我们所熟知的水文学、地质学以及流体力学等等。

而在当今生产活动较为活跃的工程建设以及矿山开采过程中，水文地质学的研究显得尤为重要。一方面，通过水文地质研究人们可以为工程建设提供依据，众所周知我国幅员辽阔，地域分布差异较大，体现在水文地质上就呈现出东西分明以及南北差异上。在施工过程中受地下水分布的影响较大，相关的工程建设尤其是大型工程建设上如果不考虑水文因素就会严重影响工程的质量和施工的安全。另一方面，水文地质在矿山开采中具有重要的意义，无论是资源的勘探，还是具体的开采环节，水文地质分析直接影响到资源的有效开发。所以，水文地理在工程建设以及矿山开采中的地位显著，不容小觑。

参考文献

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中图分类号：P641文献标识码： A

一、水文地质勘查区应勘查的主要地质问题

水文地质指自然界中地下水的各种变化和运动的现象。水文地质学是研究地下水的科学。它主要是研究地下水的分布和形成规律，地下水的物理性质和化学成分，地下水资源及其合理利用，地下水对工程建设和矿山开采的不利影响及其防治等。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。

1.平原区

（1）查明不同地层的透水性、富水性及其变化规律，并进行含水层(组)分；（2）获得主要含水层(组)的水文地质参数；

（3）查明各含水层(组)水理性质、水力联系及水化学变化规律；

（4）查明局部和区域性隔水层的分布、埋深和厚度变化规律；

（5）咸水体空间分布范围及咸水体与淡水体的接触关系；

（6）基本掌握地下水动态变化规律；

（7）查明地下水的补给、径流、排泄条件和地下水系统；

2. 丘陵山区

（1）查明不同地层岩性的透水性，富水性及变化规律；划分含水层(组带)和地下水类型；

（2）找出各类构造对地下水埋藏、运移与富集的控制程度、区域储水构造、断裂带和裂隙密集带的导水性，含水性和富水地段；

（3）详细调查风化带的蓄水条件，层间水的埋藏条件与补给来源以及岩体岩脉在围岩接触带的储水条件；

（4）中新生代红层广泛分布区应着重调查岩溶层的分布与富水性，地下水在垂向上水化学分带和咸淡水界面及其水化学异常，注意是否有盐卤水分布；

(5)注意山区河谷平原及山间盆地内第四系潜水及承压水的调查，查明主要含水层(组)的分布水量、水质、埋藏条件及动态变化。基本查明地表水和地下水之间的关系。

3. 岩溶地区

(1)棵露岩溶地区要查明地下河的分布和其它各种岩溶水点的水位、流量动态变化，圈定地下河补给和分水岭位置，选择有代表的岩溶水点进行连通试验，确定岩溶水在各通道之间与地表水之间相互转化条件和补给关系；

(2)覆盖型地区要查明主地下通道位置及埋藏情况或岩溶发育带，圈定出富水地段，对水质水量作出评价，还应了解覆盖层中含水层与下伏岩溶含水层之间的接触关系水力联系及岩溶地下水的承压状态；

(3)埋藏型地区应查明各岩溶含水层的埋深、厚度及水量水质；分析补给与排泄方式和范围，圈定隐伏储水构造。

4. 滨海地区

（1）查明咸淡水分界面以及淡水含水层或透镜体的分布范围，埋藏、补给、径流、排泄条件，水质水量及动态变化规律等；

（2）地下水、河水、海水之间的水力联系和补给排泄关系；

（3）在岛屿和海岸带地区应调查海水入侵范围。潮汐对地下水的影响，查明地下淡水富集带

5. 黄土地区

（1）分析地貌、地质结构的基础上，进行地下水类型的划分；

（2）黄土丘陵区，着重调查支沟沟头掌形地的汇水范围与储水条件及下伏基岩是否分布可供开采的含水层；

（3）黄土塬区着重调查上层滞水的分布下伏第四系含水层的埋藏条件与富水性，并了解补给排泄条件；

（4）河谷平原重点调查潜水承压水富水性的变化及富水地段分布；

（5）调查咸水形成与淡水透镜体的分布

6. 冻土地区

（1）查明各含水层(组)的水文地质特征、冻土层上水层间水及层下水的分布和埋藏条件及其之间的水力联系和补迳排条件及水量水质的变化；

（2）注意调查由冻土层下水或其他承压水出露所形成的泉(包括矿泉与热矿泉水)的分布及控制因素等

二、环境地质勘查区应勘查的主要地质问题

“环境地质”一词最早出现于20世纪60年代末、70年代初一些西方工业发达国家的文献中。那时这些工业发达国家，已感到环境问题迫切性，开始把滑坡、泥石流、地面沉降、城市地质等问题研究列为环境地质研究的范畴。1982年再版的Michael Allaly主编的《环境辞典》中，将环境地质一词定义为：应用地质数据和原理，解决人类占有或活动造成的问题（如矿物的采取、腐败物容器的建造、地表侵蚀等的地质评价）。环境地质在我国出现和使用较晚，但也是随着一系列严重的环境问题（如环境污染、地质灾害等）对生产、生活的影响愈来愈突出而提出的。

1.平原区

（1）对于因人类工程、经济活动所产生的环境地质问题，如地下水污染、地面沉降等应进行专门调查，初步查明其分布、规模、程度，分析其主控因素，作出初步评价预测；

（2）调查地方病的发生及分布范围，提出防病措施；

（3）对天然水质不良区进行划分

2. 丘陵山区

（1）着重调查由于人类工程经济活动引起的环境地质问题，(地下水污染、水土流失崩塌、滑坡、泥石流、塌陷、诱发地震等)，查明分布、发展程度或规模，产生条件、原因对其发展趋势作出预测和评价；

（2）调查地方病分布范围、病因，并提出防治措施；

（3）对天然水质不良区进行划分

3. 岩溶地区

（1）着重调要矿山大型遂道等地下工程产生变形层位、高程构造条件与岩溶水活动的作用；

（2）调查地下河洪水可能对建筑物的影响和淹没范围；

（3）对水库渗漏条件作出评价；

（4）岩溶矿区应研究供排水结合的可能性；

（5）对岩溶地下水污染进行评价；

（6）对天然水质不良区进行划分。

4. 滨海地区

（1）海水倒灌对水质的影响；

（2）地下水污染情况和原因；

（3）地方病的分布、病因及防治措施；

（4）地下水过量开采与区域降落漏斗形成发展，地面沉降与塌陷问题的影响及预防措施；

（5）对天然水质不良区进行评价

5. 黄土地区

（1）注意地方病的分布范围与地质、水文地质环境的关系，探讨致病水的水化学标志；

（2）注意研究地裂缝等环境工程地质问题的形成、分布与发展趋势

6. 冻土地区

对地方病的分布、病因进行调查评价，提出防治措施

三、环境水文地质评价

1.通过对普查区的环境水文地质条件、特征的研究，掌握地下水质量变化规律及可能引起的环境水文地质问题，从而控制地下水污染，提出合理开发利用及保护地下水资源与地质环境的措施。

2.地下水环境质量评价，主要对那些以地下水作为供水水源的城市或工业区进行，并以地下水和地质环境的质量变化为重点。在调查的基础上，收集有关地下水水质监测，地下水污染现状等资料进行综合分析，按环境水文地质条件类型来进行。

3.地下水环境质量评价一般只进行基础评价(或称背景值评价)和现状评价。

（1）主要是对地下水没有遭到急剧破坏的近似于天然状态(或大规模开采之前)地下水物质组分及其介质环境背景状况进行评价。

（2）现状评价，随着地下水大规模的集中开采和人类活动对地下水水质的影响，以及可能发生的环境水文地质问题，较系统地对工作区的环境水文地质问题作出半定量的评价。

4.评价方法可根据各地具体情况而选择，如背景值对比法，污染起始对比法，饮用水标准对比法，环境水文地质制图法，水质数学模型法等。

结语

现在科研人员在水文地质以及环境地质的研究上投入了越来越大的精力并且各国的地质调查局等部门也投入了大量的财力、物力但是今后的发展对于当代水文地质学家以及环境地质学家的挑战是非常严峻的。由搜集来的论文和我国对比可看出国外科学工作者对于某个问题的研究进行的比较深入各种地质条件了解得都非常细致范围却不一定大。而国内大多数的研究似乎包含的内容较多一些范围更大一些但并不深入。国外的研究实用性较强一般是针对一个具体问题进行研究、解决而国内的研究在实用性方面需加强我们应在这方面做出努力。

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一、水文地质及工程地质的内容

水文地质指自然界中地下水的各种变化和运动的现象。水文地质学是研究地下水的科学。它主要是研究地下水的分布和形成规律，地下水的物理性质和化学成分，地下水资源及其合理利用，地下水对工程建设和矿山开采的不利影响及其防治等。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。

工程地质是调查、研究、解决与人类活动及各类工程建筑有关的地质问题的科学。工程地质研究的主内容有：确定岩土组分、组织结构（微观结构）、物理、化学与力学性质（特别是强度及应变）及其对建筑工程稳定性的影响，进行岩土工程地质分类。本书可作为高等学校土建类专业工程地质课程教材，也可作为水利工程、采矿工程等相关专业的教材和参考书，还可供其他相关专业方向的师生及工程技术人员参考使用。

二、水文地质与工程地质区别和联系

1、水文地质与工程地质的区别

水文地质勘查主要是针对区域内的水环境进行调查，了解地下水的补给、径流、排泄特征，进行的工作主要是抽水试验、长期观测及示踪法等；工程地质勘查主要是调查工程的岩土体性质、持力层等，解决边坡的稳定性及地基承载力和地下水的内水压力等问题。

2、水文地质与工程地质联系

地下水既是岩土体的组成部分，直接影响岩土体工程特性，又是基础工程的环境，影响建筑物的稳定性和耐久性。至于容易被忽视，是在实际的地质勘察工作中，在勘探成果内因为很少直接涉及水文参数的利用，水文地质问题往往只被认为是象征性的工作，在勘察中大多只是简单地对天然状态下的水文地质条件作一般性评价。在一些水文地质条件较复杂的地区，由于工程勘察中对水文地质问题研究不深入，设计中又忽视了水文地质问题，经常发生由地下水引发的各种岩土工程危害问题，令勘察和设计处于难堪的境地。为提高工程勘察质量，在勘察中加强水文地质问题的研究是十分必要的，在工程勘察中不仅要求查明与岩土工程有关的水文地质问题，评价地下水对岩土体和建筑物的作用及其影响，更要提出预防及治理措施的建议，为设计和施工提供必要的水文地质资料，以消除或减少地下水对岩土工程的危害。

三、岩土水理性质

岩土水理性质是指岩土与地下水相互作用时显示出来的各种性质。岩土水理性质与岩土的物理性质都是岩土重要的工程地质性质。岩土的水理性质不仅影响岩土的强度和变形，而且有些性质还直接影响到建筑物的稳定性。以往在勘察中对岩土的物理力学性质的测试比较重视，对岩土的水理性质却有所忽视，因而对岩土工程地质性质的评价是不够全面的。

既然岩土的水理性质是岩土与地下水相互作用显示出来的性质，首先介绍一下地下水的赋存形式及对岩土水理性质的影响， 然后再对岩土的几个重要的水理性质及研究测试方法进行简单的介绍。

地下水的赋存形式：地下水按其在岩土中的赋存形式可分为结合水、毛细管水和重力水三种，其中结合水又可分为强结合水和弱结合水两种。

岩土的主要的水理性质及其测试办法有五种：软化性；透水性；崩解性；给水性；胀缩性。软化性是指岩土体浸水后， 力学强度降低的特性，一般用软化系数表示，它是判断岩石耐风化、耐水浸能力的指标。在岩石层中存在易软化岩层时，在地下水的作用下往往会形成软弱夹层。各类成因的粘性土层、泥岩、页岩、泥质砂岩等均普遍存在软化特性；透水性是指水在重力作用下，岩土容许水透过自身的性能。松散岩土的颗粒愈细、愈不均匀，其透水性便愈弱。坚硬岩石的裂隙或岩溶愈发育，其透水性就愈强。透水性一般可用渗透系数表示，岩土体的渗透系数可通过抽水试验求取；崩解性是指岩土浸水湿化后，由于土粒连接被削弱、破坏，使土体崩散、解体的特性。岩土的崩解性与土的颗粒成分、矿物成分、结构等关系极大，以广东地区的残积土为例，一般崩解时间5～24h，崩解量1.79～34，以蒙脱石、水云母、高岭土为主的残积土以散开方式崩解，而以石英为主的残积土多以裂开状崩解为主。给水性是指在重力作用下饱水岩土能从孔隙、裂隙中自由流出一定水量的性能，以给水度表示。给水度是含水层的一个重要水文地质参数，也影响场地疏干时间。给水度一般采用实验室方法测定。胀缩性是指岩土吸水后体积增大，失水后体积减小的特性，岩土的胀缩性是由于颗粒表面结合水膜吸水变厚，失水变薄造成的。岩土的胀缩性往往是产生地裂缝、基坑隆起的重要原因之一，对地基变形和土坡表层稳定性有重要影响。标定岩土胀缩性的指标有：膨胀率、自由膨胀率、体缩率、收缩系数等。岩土的水理性质尚有持水性，溶水性，毛细管性，可塑性等。

四、工程勘察中水文地质的作用

鉴于以往在评价地下水对岩土工程的作用和危害过程中，所做的分析工作与基础设计和施工需要结合不够紧密，导致发生许多基础下沉和建筑物开裂的质量事故。总结以往的经验和教训，我们认为今后在工程勘察中，应注意分析水文地质的以下作用。

1、地下水对已有建筑物的影响

由于地质、气候、水文、人类的生产活动等因素的作用，地下水位经常会有很大的变化。这种变化对已有建筑物可能引起各种不良的后果，特别是当地下水位在基础底面以下变化时，后果更为严重。当地下水位在基础底面以下压缩层范围内上升时，水能浸湿和软化岩土，从而使地基的强度降低，压缩性增大，建筑物就会产生过大的沉降或不均匀沉降，导致建筑物的倾斜或开裂；当地下水位在基础底面以下压缩层范围内下降时，水的渗流方向与土的重力方向一致，地基中的有效应力增加，基础就会产生附加沉降。

2、地下水对桩基工程的影响

软弱地基地层很少由单一土质构成，变化相对较复杂，为此往往采用桩基工程（包括预制桩、灌注桩、搅拌桩等）加固地基，提高地基承载力。为了不使桩周地层松动或坍塌，提高成桩质量，选择相应的成桩方式时必须考虑地下水的赋存运动情况。另一方面由于受地下水的影响，当桩身下沉量小于土层下沉量时，桩周土对桩身产生负摩擦力，严重的会影响单桩承载力。特别地，当建筑场地承压水或潜水的流速大于3m/min时，不宜使用混凝土灌注桩或水泥搅拌桩。

3、地下水对基坑开挖支护的影响

随着城市的发展，高层、超高层建筑物越来越多，基坑也越来越深，受施工场地和施工工艺的影响，往往要求采用垂直开挖，开挖深度基本都超过当地地下水埋深。深基坑开挖经常会遇到地下水涌水、冒砂等问题。为降低地下水水头压力、疏干基坑、固结土体、稳定边坡和防止流沙等，常采用井点降水方法降低地下水水位（水头压力）。但是，由于降水能使局部地下水位突然下降，会对基坑支护结构和邻近建筑物产生影响，造成地表或邻近建筑物不均匀沉降。

五、结语

工程地质和水文地质二者关系极为密切，互相联系和互相作用。地下水既是岩土体的组成部分，直接影响岩土体工程特性，又是基础工程的环境，影响建筑物的稳定性和耐久性。

参考文献：

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水工环地质与岩土工程理论属于岩土工程学领域的一部分，早期的两种理论比较分散，分为水文地质和工程理论，后来经过不断的发展形成了现在的水工环地质与岩土工程理论[1]。并且这个理论在近年得到了很大的发展，由理论发展出的施工技术也越发成熟，已经形成了一个完整的理论体系，有力的指导着岩土工程施工建设。

一、水工环地质理论

（一）水文地质核心理论的形成

1856年发表的达西定律被认为是水文地质理论形成的雏形，后来在不断的发展过程中逐渐成熟，到现今已经拥有了悠久的历史[2]。我国的水文地质起步较晚，主要是因为我国限制条件较多，这些限制条件也阻碍了水文地质的发展步伐，我国相关学者经过不断努力，在1952年终于将水文地质理论引进地质学院进行研究，在20世纪60年代，我国研究出适合我国国情的水文地质教材[3]。

（二）工程地质核心理论的形成

随着经济的发展，工程地质也加快了其发展步伐，我国的工程地质理论不断完善，现今已基本成熟，这也表示我国工程地质工作已经走上了正轨，已经有能力指导我国的工程建设。工程地质的发展促进了我国经济的有序发展。成熟的工程地质理论有力的推动着工程地质工作的发展，也被广泛应用于水利工程、铁路工程和电力工程等领域。

（三）环境地质核心理论的形成

20世纪80年代是国际上的环境地质理论正式形成的时期，我国的环境地质理论紧随世界潮流，跟上了世界环境地质理论的发展进程[4]。我国由于改革开放的发展，环境问题不断加剧，一定程度上阻碍了我国经济的全面发展。环境地质工作就是全面调查分析这些环境问题出现的原因，从而制定出相应的应对方案，解决这些环境问题。我国曾在召开的地质环境大会中将我国的环境问题进行了展示，同时也展示了解决这些环境问题的方案，这些方案以地质学科体系为基础，显著提高了问题的解决效果，向世界展示了我们的成果。

二、岩土工程地质核心理论

世界岩土工程地质理论的发展具体来说可以分为4个阶段[5]，第一个阶段要追溯到数十万年前岩土工程出现的时候；第二个阶段的发展出现在英国，在19世纪60年代；第三个阶段的发展以太沙基土力学名著为标志；第四个发展阶段是由于世界经济的发展，科学技术的进步，推动了岩土工程地质理论的快速发展。在我国，改革开放后我国岩土工程地质核心理论开始形成，这个时期的理论结合了工程地质环境与岩土工程，以生态岩土工程的形成为基础，全面结合了水文地质学、工程地质学、岩体力学、土力学等学科的理论最终形成了独立的岩土工程地质核心理论。

三、水工环地质及岩土工程理论体系应用与发展

（一）水文地质理论体系的应用与发展

从我国水文地质理论体系的发展进程来看，20世纪70年代该理论体系的标准已经趋于成熟，并且这些理论开始被应用于实际工程的建设中，同时不断的应用也推动了理论的发展与完善。水文地质理论体系对各个领域都适用，我国作为一个农业大国，农业发展的好坏对我国经济发展非常重要，因此水文地质理论体系被应用于指导农业生产的各个方面，这个理论的应用使得农业生产中对地下水资源的应用更加合理，保证了农业生产不再缺水，农产品的回报率显著增加，农民的收入也相应得到了增加。我们都知道，要做好环境保护工作，保护好地下水资源是关键，因此我们必须做到节约用水。

随着水文地质理论的发展，其应用已经不仅仅在于本学科相关领域，逐渐延伸到了其他领域，《现代水文地质学》一书的发表将我国传统的水文地质理论转变到了标准目标体系，使得水文地质学紧密结合其他学科，这些结合不仅促进了其他学科的发展，也促进了水文地质学的发展。水文地质理论通过结合其他学科创造了数值模拟方法，将研究的主要内容延伸到水资源，将定性研究的水文地质学发展为定量研究。数值模拟方法能够直观的了解到水文数值，还能够了解社会经济效益系统关系。

（二）工程地质及环境地质理论体系的应用与发展

环境地质最早应用工程地质理论体系，应用效果明显。工程地质理论随着社会的发展进程得到了较大的发展，理论体系的内容更加丰富，工程地质理论为推动我国的经济发展发挥了重要的作用，缓解了我国经济发展与环境破坏的矛盾。改革开放以来，我国工程地质理论的发展已经实现了质的飞跃，在这个发展阶段中，经济建设一直是我国发展的重点，导致人口问题以及环境问题被忽略，矛盾的突出使得工程地质及环境地质理论体系得到了有效的应用。

（三）岩土工程理论体系的应用与发展

随着改革开放的不断深入，土木工程领域得到了较大了发展，为了实现土木工程领域的更好发展，促进我国经济的进步，我国开始逐渐将岩土工程理论应用于土木工程领域中，岩土工程理论的应用提高了工程建设的效率，确保了工程建设的质量。岩土工程作为一类新型学科，学科性质强，同时也与其他学科联系紧密，同水文地质和工程地质学科一样，同属于基础学科，被广泛应用于各类工程建设中，随着学科间的融合，才逐渐发展成为体系化的岩土工程。工程建设对于岩土工程理论的应用促进了该理论的不断发展和完善，一些与岩土工程相关的下属学科也不断出现。岩土工程理论被应用于岩土工程建设中，对于建设中发现的理论上的问题，相关学者专家进行了及时的纠正，然而目前该理论在利用过程中仍然出现了很多不足。其中包括地下水在工程建设时受到不同程度的污染，岩土结果出现问题，这些问题的存在使得安全事故的发生率更高。而之所以出现这些问题，主要是因为施工时由于没有掌握足够的水文地质资料，对地下水的变动情况未能得到足够的了解，这些问题的出现告诉人们在应用某些理论时，不仅要满足社会生产需求，还要具有足够的科学性，只有兼备这两点，经济的发展才能在真正意义上得到促进。

【结束语】

综上所述，完善的水工环地质与岩土工程理论体系对岩土工程的施工建设具有重要的指导作用，不断研究这些理论的应用与发展，有助于拓宽理论的应用领域和应用效果，从而促进工程的建设、经济的发展。我们必须加紧对这些理论的研究，及时发现其中的不足并进行改善，保证理论能长久有效的指导实践。

【参考文献】

[1]朱聪林.水工环地质与岩土工程理论体系的运用[J].地球，2015，（6）：65-65. [2]姚永亮，贾丽娜.水工环地质及岩土工程理论体系应用与发展[J].黑龙江科技信息，2014，（12）：11-11.

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Abstract: with the development of science and the needs of the construction of production, hydrogeology and divided into regional hydrogeology, groundwater dynamics, hydrogeochemical, water supply hydrogeology, ore deposit hydrogeology, soil improvement branch discipline of hydrogeology, etc. In recent years, hydrology geology and geothermal, earthquake, environment geology of mutual infiltration, and formed some new fields. In the engineering survey, design and construction process of engineering geological work, hydrological geological problems is always a very important problem, and also is easy to ignore, and neglected the consequences and very serious. On the base of the foundation engineering investigation in hydrological geological evaluation content, geotechnical water, groundwater nature caused by Daniel geotechnical engineering harm three aspects such as the issues are discussed, and put forward the water and soil and water and soil inseparable one point of view.

Keywords: hydrology; Geology; Engineering; survey

中图分类号：TV文献标识码：A 文章编号：

前言：水文地质和工程地质二者关系极为密切，互相联系和互相作用，地下水既是岩土体的组成部分，直接影响岩土体工程特性，又是基础工程的环境，影响建筑物的稳定性和耐久性。但在实际的勘察工作中，容易被忽视，因为在勘探成果内很少直接涉及水文参数的利用，水文地质问题往往只被认为是象征性的工作，在勘察中大多只是简单地对天然状态下的水文地质条件作一般性评价。

在一些水文地质条件较复杂的地区，由于工程勘察中对水文地质问题研究不深人，设计中又忽视了水文地质问题，因此经常发生由地下水引发的各种岩土工程危害问题，导致之前所做的勘察和设计偏离实际情况较大。

1 工程地质勘察中的水文地质评价内容

以往的工程勘察报告由于缺少结合基础设计和施工需要评价地下水对岩土工程的作用和危害，按设计报告施工后在一些地区已发生多起因地下水造成基础下沉和建筑物开裂的质量事故，总结以往的经验和教训，在以后的工程勘察中，对水文地质问题的评价，主要应考虑以下内容：

(1)应重点评价地下水对岩土体和建筑物的作用和影响，预测可能产生的岩土工程危害，提出防治措施。

(2)工程勘察中还应密切结合建筑物地基基础类型的需要，查明有关水文地质问题，提供选型所需的水文地质资料。

(3)不仅要查明地下水的天然状态和天然条件下的影响，更重要的是分析预测在人为工程活动中地下水的变化情况，及对岩土体和建筑物的反作用。

(4)应从工程角度，按地下水对工程的作用与影响，提出不同条件下应当着重评价的地质问题，如：

① 对埋藏在地下水位以下的建筑物基础中水对混凝土及混凝土内钢筋的腐蚀性。

② 对选用软质岩石、强风化岩、残积土、膨胀土等岩土体作为基础持力层的建筑场地，应着重评价地下水活动对上述岩土体可能产生的软化、崩解、胀缩等作用。

③ 在地基基础压缩层范围内存在松散、饱和的粉细砂、粉土时，应预测产生液化潜蚀、流砂、管涌的可能性。

④ 当基础下部存在承压含水层，应对基坑开挖后承压水冲毁基坑底板的可能性进行计算和评价。

⑤ 在地下水位以下开挖基坑，应进行渗透性和富水性试验，并评价由于人工降水引起土体沉降、边坡失稳进而影响周围建筑物稳定性的可能性。

2 岩土水理性质的测试和研究

岩土水理性质是指岩土与地下水相互作用时显示出来的各种性质。岩土水理性质与岩土的物理性质都是岩土重要的工程地质性质。岩土的水理性质不仅影响岩土的强度和变形，而且有些性质还直接影响到建筑物的稳定性。以往在勘察中对岩土的物理力学性质的测试比较重视，对岩土的水理性质却有所忽视，因而对岩土工程地质性质的评价是不够全面的。岩土的水理性质是岩土与地下水相互作用显示出来的性质，而地下水在岩土中有不同的赋存方式，不同形式的地下水对岩土水理性质的影响程度有所不同，而且影响程度又与岩土类型有关。

(1)地下水的赋存形式及对岩土水理性质的影响：

地下水按其在岩土中的赋存形式可分为结合水、毛细管水和重力水三种，其中结合水又可分为强结合水和弱结合水两种。

① 强结合水，又称吸湿水，吸湿水被分子力吸附在岩土颗粒周围形成极薄的水膜，是紧附于颗粒表面结合最牢固的一层水，其吸附力高达1OMPa，在强压下，其密度接近普通水的两倍，具有极大粘滞性和弹性，可以抗剪切，但不受重力作用，也不能传递静水压力。弱结合水，又称弱薄膜水，它处于吸着水之外，厚度大于吸着水。弱结合水所受的吸附力小于强结合水，可以在颗粒水膜之间作缓慢的移动，薄膜水在外界压力下可以变形，但同样不受重力影响，且不能传递静水压力。结合水是地下水在粘性土中的主要赋存形式，在砂土中含量甚微。结合水尤其是弱结合水与粘性土相互作用时显示出来的性质如可塑性、膨胀性、收缩性等归为粘性土的物理力学性质，因其受强力束缚，活动范围极为有限，对岩土的动态水理性质影响较小。

② 毛细管水，是指由毛细管作用保持在岩土毛细管空隙中的地下水，可细分为孤立毛细管水、悬挂毛细管水、真正毛细管水。它同时受毛细管力和重力的作用，当毛细管力大于重力时，毛细管水就上升，因此地下水潜水面以上的普遍形式是一个与保水带有水力联系的含水量较高的湿水层。毛细管水能传递静水压力，并能在空隙中垂直上下运动，对岩土体能起到软化的作用，有时会引起对建筑材料的腐蚀性。毛细管水在砂土和粉土中含量较高，在砂砾层含量较少，在粘土中含量很少。

③ 重力水，是指在重力作用下能在岩土孔隙、裂隙中自由运动的水，即我们通常所称的狭义“地下水”。它不受分子力的影响，不能抗剪切，可以传递静水压力。由于重力水在天然和人为因素的影响下，在岩土中的渗流活动非常活跃，对岩土的水理性质有显著的影响。重力水是我们研究岩土水理性质的重点关注对象。

(2)岩土的主要的水理性质及其测试办法：

① 软化性，是指岩土体浸水后，力学强度降低的特性，一般用软化系数表示，即岩石在浸水饱和状态下与风干状态下极限抗压强度之比，它是判断岩石耐风化、耐水浸能力的指标。在岩石层中存在易软化岩层时，在地下水的作用下往往会形成软弱夹层。各类成因的粘性土层、泥岩、页岩、泥质砂岩等均普遍存在软化特性。

② 透水性，是指水在重力作用下，岩土容许水透过自身的性能。岩土的渗透性的强弱首先决定于岩土空隙的大小和连通性，其次是空隙度的多少。松散岩土的颗粒愈细、愈不均匀，其透水性便愈弱。坚硬岩石的裂隙或岩溶愈发育，其透水性就愈强。透水性一般可用渗透系数表示，岩土体的渗透系数可通过抽水试验求取。

③ 崩解性，是指岩土浸水湿化后，由于土粒连接被削弱、破坏，使土体崩散、解体的特性。岩土体的崩解特性包括崩解所需时间、崩解量、崩解方式等。岩土的崩解性与土的颗粒成分、矿物成分、结构等关系极大，以普洱景东地区的残积土为例，一般崩解时间5～24h，崩解量1.79％一34％ ，以蒙脱石、水云母、高岭土为主的残积土以散开方式崩解，而以石英为主的残积土多以裂开状崩解为主。

④ 给水性，是指在重力作用下饱水岩土能从孔隙、裂隙中自由流出一定水量的性能，以给水度表示。给水度是含水层的一个重要水文地质参数，它不但影响基坑涌水量大小，同时也影响场地疏干时问。给水度一般采用实验室方法测定。

⑤ 胀缩性，是指岩土吸水后体积增大，失水后体积减小的特性，岩土的胀缩性是由于颗粒表面结合水膜吸水变厚，失水变薄造成的。岩土的胀缩性往往是产生地裂缝、基坑隆起的重要原因之一，对地基变形和土坡表层稳定性有重要影响。标定岩土胀缩性的指标有：膨胀率、自由膨胀率、体缩率、收缩系数等。岩土的水理性质尚有持水性、容水性、毛细管性、可塑性等等，在这里不再一一叙述。

3 全面了解地下水引起的岩土工程危害

地下水引起的岩土工程危害，主要是由于地下水位升降变化和地下水动水压力作用两个方面的原因造成的。

3．1 地下水升降变化引起的岩土工程危害

地下水位变化可由天然因素或人为因素引起，但不管什么原因，当地下水位的变化达到一定程度时，都会对岩土工程造成危害，地下水位变化引起危害又可分为3种方式：

水位上升引起的岩土工程危害。

潜水位上升的原因是多种多样的，其主要受地质因素如含水层结构、总体岩性产状；水文气象因素如降雨量、气温等及人为因素如灌溉、施工等的影响，有时往往是几种因素的综合结果。由于潜水面上升对岩土工程可能造成：

① 土壤沼泽化、盐渍化，岩土及地下水对建筑物腐蚀性增强。

② 斜坡、河岸等岩土体岩产生滑移、崩塌等不良地质现象。

③ 一些具特殊性的岩土体结构破坏、强度降低、软化。

④ 引起粉细砂及粉土饱和液化、出现流砂、管涌等现象。

⑤ 地下洞室充水淹没，基础上浮、建筑物失稳。

(2)地下水位下降引起的岩土工程危害。

地下水位的降低多是由于人为因素造成的，如集中大量抽取地下水、采矿活动中的矿床疏干以及上游筑坝、修建水库截夺下游地下水的补给等。地下水的过大下降，常常诱发地裂、地面沉降、地面塌陷等地质灾害以及地下水源枯竭、水质恶化等环境问题，对岩土体、建筑物的稳定性和人类自身的居住环境造成很大威胁。

(3)地下水频繁升降对岩土工程造成的危害。

地下水的升降变化能引起膨胀性岩土产生不均匀的胀缩变形，当地下水升降频繁时，不仅使岩土的膨胀收缩变形往复，而且会导致岩土的膨胀收缩幅度不断加大，进而形成地裂引起建筑物特别是轻型建筑物的破坏。地下水升降变动带内由于地下水的积极交替，会将土层中的胶结物――铁、铝成分淋失，土层失去胶结物将造成土质变松、含水量孔隙比增大，压缩模量、承载力降低，给岩土工程基础选择、处理带来较大的麻烦。

3．2 地下水动压力作用引起岩土工程危害