水文地质学论文精选(九篇)

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第1篇：水文地质学论文范文

1.1水文地质学科涵义与研究对象

地下水即是赋存于地面以下岩石空隙中的水。地下水的功能主要包括：资源、生态环境因子、灾害因子、地质营力与信息载体。地下水及赋存地下水的介质还具有一些另外的功能。水文地质学在国民经济发展中的作用是与地下水及其赋存介质的功能相联系的。

1.2水文地质学的定义

地下水这一名词有广义与狭义之分。广义的地下水是指赋存于地面以下岩土空隙中的水；包气带及饱水带中所有含于岩石空隙中的水均属之。狭义的地下水仅指赋存于饱水带岩土空隙中的水。

水文地质学（hydrogeology）是研究地下水的数量和质量随空间和时间变化的规律，以及合理利用地下水或防治其危害的学科。它研究在与岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相互作用下地下水水量和水质的时空变化规律以及如何运用这些规律兴利除害。

1.3水文地质学研究的范畴及任务

水文地质学是研究地下水的科学，主要研究地下水的分布、运动和形成规律，地下水的物理性质和化学成分，地下水资源评价、开发及其合理利用，地下水对工程建设和矿山开采的不利影响及其防治等。在不同环境中，地下水的埋藏、分布、运动和组成成分均不相同。查明上述各方面状况，可为科学地利用或防治地下水提供根据。水文地质学对地下水的研究，着重自然历史和地质环境的影响，同主要用水文循环和水量平衡原理研究地下水的地下水水文学关系密切，只是研究的侧重点稍有不同。

1.4水文地质学及分支

随着科学的发展和生产建设的需要，水文地质学又分为区域水文地质学、地下水动力学、水文地球化学、供水水文地质学、矿床水文地质学、土壤改良水文地质学等分支学科。近年来，水文地质学与地热、地震、环境地质等方面的研究相互渗透，又形成了若干新领域，如环境水文地质学、地下水资源管理、同位素水文地质学等。随着生产力和科学技术的高速发展，人类对生态环境的影响到了举足轻重的地步，与环境生态有关的水文地质问题迅速增长。

水文地质学是从寻找和利用地下水源开始发展的，围绕实际应用，逐渐开展了理论研究，目前已形成了一系列分支。

1.4.1地下水动力学

地下水动力学是研究地下水的运动规律，探讨地下水量、水质和温度传输的计算方法，进行水文地质定量模拟。这是水文地质学的重要基础。

1.4.2水文地球化学

水文地球化学是水文地质学的另一个重要基础。研究各种元素在地下水中的迁移和富集规律，利用这些规律探讨地下水的形成和起源、地下水污染形成的机制和污染物在地下水中的迁移和变化、地下水与矿产形成和分布的关系，寻找金属矿床、放射性矿床、石油和天然气，研究矿水的形成和分布等。

1.4.3供水水文地质学

供水水文地质学是为了确定供水水源而寻找地下水，通过勘察，查明含水层的分布规律、埋藏条件，进行水质与水量评价。合理开发利用并保护地下水资源，按含水系统进行科学管理。

1.4.4矿床水文地质学

矿床水文地质学是研究采矿时地下水涌入矿坑的条件，预测矿坑涌水量以及其它与采矿有关的水文地质问题。

1.4.5农业水文地质学

农业水文地质学的内容主要包括两方面，一是为农田提供灌溉水源进行水文地质研究；二是为沼泽地和盐碱地的土壤改良，防治次生土壤盐碱化等问题进行水文地质论证。

1.4.6水文地热学

地热是一种新的能源，如何利用由地下热水或热蒸汽携至地表的地热能，用来取暖、温室栽培或地热发电等，以及地下热水的形成、分布规律，以及勘察与开发方法等，是水文地热学的研究内容。

1.4.7区域水文地质学

区域水文地质学是研究地下水区域性分布和形成规律，以指导进一步水文地质勘察研究，为各种目的的经济区划提供水文地质依据。

1.4.8古水文地质学

古水文地质学是研究地质历史时期地下水的形成、埋藏分布、循环和化学成分的变化等。据此，可以分析古代地下水的起源与形成机制，阐明与地下水有关的各种矿产的形成、保存与破坏条件。

地下水的形成和分布与地质环境有密切联系。水文地质学以地质学为基础，同时又与岩石学、构造地质学、地史学、地貌学、第四纪地质学、地球化学等学科关系密切。工程地质学是与水文地质学是同时相应发展起来的，因此两者有不少内容相互交叉。

地下水积极参与水文循环，一个地区水循环的强度与频率，往往决定着地下水的补给状况。因此，水文地质学与水文学、气象学、气候学有密切关系，水文学的许多方法也可应用于水文地质学。地下水运动的研究，是以水力学、流体力学理论为基础的，并应用各种数学方法和计算技术。

2 水文地质学演化历史与发展现状

2.1水文地质学发展简史

人们早在远古时代就已打井取水。中国已知最古老的水井是距今约5700年的浙江余姚河姆渡古文化遗址水井。古波斯时期在德黑兰附近修建了坎儿井，最长达26公里，最深达150米。约公元前250年，在中国四川，为采地下卤水开凿了深达百米以上的自流井。中国汉代凿龙首渠，是一种井、渠结合的取水建筑物。在利用井泉的过程中，人们也探索了地下水的来源。法国帕利西、中国徐光启和法国马略特，先后指出了井泉水来源于大气降水或河水入渗。马略特还提出了含水层与隔水层的概念。

1855年，法国水力工程师达西，进行了水通过砂的渗透试验，得出线性渗透定律，即著名的达西定律，奠定了水文地质学的基础。1863年，法国裘布依以达西定律为基础，提出计算潜水流的假设和地下水流向井的稳定流公式。1885年。英国的张伯伦确定了自流井出现的地质条件。奥地利福希海默在1885年制出了流网图并开始应用映射法。

19世纪末20世纪初，对地下水起源又提出了一些新的学说。奥地利修斯于1902年提出了初生说。美国莱恩、戈登和俄国安德鲁索夫在1908年分别提出在自然界中存在与沉积岩同时生成的沉积水。1912年，德国凯尔哈克提出地下水和泉的分类，总结了地下水的埋藏特征和排泄条件。美国迈因策尔于1928年提出了承压含水层的压缩性和弹性。他们为水文地质学的形成作出了重要贡献。

泰斯于1935年利用地下水非稳定流与热传导的相似性，得出了地下水流向水井的非稳定流公式即泰斯公式，把地下水定量计算推进到了一个新阶段。20世纪中叶，苏联奥弗琴尼科夫和美国的怀特在水文地球化学方面作出了许多贡献。到第二次世界大战结束时，在地下水的赋存、运动、补给、排泄、起源以至化学成分变化、水量评价等方面，均有了较为系统的理论和研究方法。水文地质学已经发展成为一门成熟的学科。

20世纪中叶以来，合理开发、科学管理与保护地下水资源的迫切性和有关的环境问题，越来越引起人们的重视。同时，人们对某些地下水运动过程有了新的认识。1946年起，雅可布和汉图什等论述了孔隙承压含水层的越流现象。英国博尔顿和美国的纽曼分别导出了潜水完整井非稳定流方程。

由于预测地下水运动过程的需要，促进了水文地质模拟技术的发展，20世纪30年代开展了实验室物理模拟，40年代末发展起来的电网络模拟，到50—60年代在解决水文地质问题中得到应用。

由于电子计算机技术的发展，70～80年代，地下水数学模拟成为处理复杂水文地质问题的主要手段。同时，同位素方法在确定地下水平均贮留时间，追踪地下水流动等研究中得到应用。遥感技术及数学地质方法也被引进，用以解决水文地质问题。对于地下水中污染物的运移和开采地下水引起的环境变化，引起广泛的重视。20世纪60年代以来，加拿大的托特提出了地下水流动系统理论，为水文地质学的发展开拓了新的发展前景。

2.2国外水文地质学发展现状

水文地质学是一门年轻的学科，它是基于地下水在地质单元内运移时所发生的物理和化学变化而发展起来的，水文地质学是研究地下水的数量和质量随空间和时间变化的规律，以及合理利用地下水或防治其危害的学科。水文地质学诞生于19世纪中期，在20世纪初，依据法国水文地质学理论原则（A.Hazen，C.Slichter，F.King，O.Mainzer等），美国水文地质科学家发展了实用水文地质学的应用。与此同时，德国和奥地利的水文地质学家（F.Forchheimer，A.Thiem，O.Smreker，J.Kozeny等）详细解释了水文地质，尤其是关于地下水流域和水力工程方面调查的方法。俄国人对水文地质学发展有着重大的贡献（W.Dokutchaev，A.F.Lebedev等）。水文地质学成为地质科学中一门比较完整、系统的独立学科，是在20世纪30—40年代。水文地质学已被公认为是地球科学的一个分支，是跨越于地质科学和水文学之问的一门独立科学。水文地质学在二战以后有了深入的发展，特别是在地下水动力学、水文地质编图、水文地质采矿、模型和同位素方法、水文地球化学和地下水监控这些领域。人类活动对包括地下水在内的自然环境的改造异常强烈，产生了一系列生态环境问题，当代水文地质学进入了生态环境水文地质学的新阶段。

在过去的几十年中，国际水文地质学发生了翻天覆地的变化，从专业期刊的发展中就可以看出。1963年，《地下水》（Ground Water）和《水文学杂志》（Journal of Hydrology）创刊；1965年，开始出版《水资源研究》。此后，陆续创刊的欧美主流学术期刊有：1976年，《水资源进展》（Advances in Water Resources）和《污染水文学杂志》（Joumalof Contaminant Hydrology）；1986年，《水文过程》（Hydrologic Processes）；1993年，《水文地质学杂志》；1995年，《水文工程学杂志》（Joumalof Hydrologic Engineering）。期刊的数目大幅增加的同时，每种期刊上论文的数量和内容也显著增加。

国际水文地质大会是公认的比较权威的世界级水文地质会议，至今已经召开了39届（2011年在泰国举行）。其中2006年10月9日在我国北京举行的第34届国际水文地质大会是继1988年在广西桂林举办的第21届国际水文地质大会之后，再次在中国举办。此次大会又恰逢国际水文地质学家协会成立50周年庆典，是国际水文地质发展史上的重要里程碑。此次会议以“地下水的现状与未来”为主题，围绕全球地下水问题与需求、中国地下水的现状与未来等开展交流与研讨，展示全球、亚洲和中国水文地质成果及新一轮国土资源大调查的水文地质工作进展。

在国际上，美国水文地质调查研究经历了100多年的发展，在该领域长期居于国际领先地位，影响和引导了国际水文地质学的发展方向。从20世纪80年代开始，美国地质调查局启动了多个项目，开始对有害物质水文过程和地质隔离技术进行深入研究。其水文地质资料有90%向普通大众公布，实现了水文地质调查成果全国共享；在法国，各种公共管理部门、盆地基金机构和地质调查部门，通过各种媒介向公众宣传有关水资源的重要情况，回答提出的特殊技术问题。目的是让大家了解各种生产活动给自然资源带来的严重影响，提高对地下水和当前共同利益的认识，解释那些按公众意愿制定的政策和收费规定。在总体研究结果基础上对地下水变化情况进行监测和计算，以有利于管理机构的决策。日本的东京湾将地下温度场应用于研究地下水循环，而这是我国学者地下水循环研究中一直忽视的一个主要因素。在欧洲，生态水文学的研究已经形成一个网络，各国之间的联系及对比研究较多。冰岛是世界上地热资源开发利用率较高的国家之一，地热发电站装机容量总计200 MWe，排名世界第8位，87%的家庭使用地热取暖。由于经济发展所处的阶段不同，国外目前研究矿山水文地质工作的比较少。

总之，目前水文地质在各个不同的领域都有发展，例如地下水文学、土壤力学、经济地质、石油采钻工程、构造地质学、地球化学、地球物理学、海洋地质学和生态学。这个领域由于以上所有领域研究人员的杰出贡献而丰富起来。目前，水文地质处于转折时期，由发现并最大程度的开发利用新资源转变为合理地管理它们，这对于人类和其它生物来说是至关重要的。

2.3国内水文地质学发展现状

我国人民早在4000年前的龙山文化时期就已经凿井开发利用地下水了，但直到建国前，从事水文地质工作的人员极少，几乎没有设备，只零星地进行一些地下水调查工作。直到建国后，水文地质事业才得到了较大发展。

我国水文地质事业的发展经历了坎坷曲折的道路。20世纪50年代，是我国水文地质事业创建、发展的重要年代，而后的“”，曾使正处在兴旺发达的水文地质工程地质事业受到挫折。60年代前期，经过重新调整，水文地质工程地质战线再次出现大好形势。可1966年开始的10年动乱再次使水文地质工作受到了损害，到70年代前期，水文地质工程地质工作逐步有了好转，并组建了基建工程兵水文地质部队，加强了水文地质普查工作。直到1978年12月党的以后，水文地质工程地质事业才走向了健康发展的道路，进入了振兴开拓的新时期。

解放前，在水文地质方面，地质人员最先介入的是城市供水水文地质勘查。上海、北京、天津等大城市由于需要开凿深井取用地下水。地质学家谢家荣，曾在《地理杂志》第二卷第一期上发表过《钟山地质与南京井水供给的关系》一文，这是我国早期的重要水文地质文献之一。同时。西安、兰州等城市也相继完成了部分水文地质调查报告。济南、福建等地完成了泉水水文地质调查等工作。

解放后，中华人民共和国的成立，为水文地质工程地质事业开辟了广阔的前景。1956年3月，地质部召开了第一届全国水文地质工程地质协作会议。50年代的中后期，地质部已在各地区建立了23个水文地质工程地质队，职工已达11000人，包括地质、钻探、化验等各个兵种，并开始应用物探手段。在此期间基本完成了我国主要平原地区1：20万水文地质普查近100×104km2；编制了一些全国性水文地质图件；进行了30多个城市和工业基地的供水水文地质勘探；建立了40多个地下长期观测站；在近1000个矿区开展了水文地质工作，并在北京、山东、河北、福建等省市进行了矿泉水勘察。20世纪60年代前期，由于自然灾害和“”所造成的后果，使我国国民经济陷入严重困难境地，整个地质工作的发展，也同样受到严重影响。地质部门专业队伍经过调整，重新组建了个直属大队，分别承担北京市城市建设、上海地面沉降、长江三峡、湖北丹江口、黄河治理、西南铁路及岩溶研究等方面的任务。但1966年编制出版了黄淮海平原和松辽平原的水文地质图系，是我国第一批正式出版的跨省图系，在编图技术和编图方法等方面，都有所创新。20世纪70年代，我国水文地质在地热、农业水文地质等方面都取得了较大进展。70年代后期，在一些重要城市开展了环境水文地质工作。各省广泛开展区域地下水资源的评价，比较普遍地应用了电子计算机，并推广数值法建立数学模型。工程地质向定量评价方向发展，逐步采用先进的测试技术，在岩、土体特性，区域稳定性的岩体力学研究等方面，初步形成了自己的理论体系和技术系统。物探、遥感及同位素技术在水文地质工程地质工作中得到了初步应用，取得了较好的效果。同期举办了若干次全国性的水文地质工作会议，且国际交流日益增多。

1978年，党的胜利召开，从此我国的水文地质事业发展迈入了一个崭新的时期。至1996年，我国以1/20万为主的区域水文地质普查工作全面完成。据不完全统计，从1978年以来，中国地质学会、中国建筑学会、中国水利学会、中国地理学会等部门，先后组织召开了“地下水资源概念和评价方法”、“全国地下水资源评价学术会议”、“西北干旱地区地下水资源学术讨论会”、“全国水文专业会议”等会议。重点讨论了地下水资源的概念、分类、评价方法、开发利用及其它水文地质问题，并出版了相应的学术会议论文集。基岩山区裂隙水与岩溶水的开发利用，也日益受到重视。在全国性的岩溶水和裂隙水学术会议上，着重讨论了岩溶地区岩溶发育规律，岩溶水和裂隙水的运移机制及其评价方法。在环境地质方面，召开了全国性的环境水文地质经验交流会、水文地球化学学术讨论会、地质灾害研究与防治学术讨论会等。探讨了我国不同地区地下水污染现状、评价方法，地质灾害的成因、特征及防治措施，出版了相应的学术会议论文集。此外，还召开了地下水人工补给、地面沉降学术研讨会。所有这些不仅反映了我国水文地质研究的新方向，同时也可看出水文地质研究已进入一个新的发展阶段。

2.4福建省水文地质学发展现状

福建省的水文地质基础调查资料虽然较全面，但局限于当时的技术方法和条件，调查深度及广度有限，而且随着国民经济与社会发展及人类经济工程活动的不断加强，水文地质条件已发生了较大的变化，新的情况未能及时查清。

环境地质调查资料相当欠缺。环境地质调查评价工作，滞后于国民经济建设和社会发展的需要。如在生态环境保护、城市规划、土地综合利用、土壤改良、地质环境的合理开发利用、地质灾害防治等方面，有的已开展工作、但还很不全面，有的则刚刚起步。

水文地质环境地质调查的技术与思路，基本上仍依托传统思路和技术为主，在跨学科聚集、综合和开发研究，在应用高新技术于调查上，同先进省区相比，存在一些差距。如以往水文地质工作重点放在地下水资源较丰富的地区，以找到多少地下水资源储量为荣，而忽视了贫水地区水文地质调查工作的重要性。

水文地质环境地质调查成果的信息化、网络化、社会化程度低，不能满足政府和社会性公益成果的实用性、时效性需求，改变成果表达形式，改革服务方式并提供社会化服务已是一个重要问题。

3 福建省水文地质学为国民经济发展服务的内容及主要成果

3.1背景材料

3.1.1上世纪60年代及以前完成的全省性水文地质方面的工作主要成果

（1）提交1/20万区域性地质—水文地质综合测量中间报告及普查报告和农田供水水文地质勘察中间报告；

（2）各地市城镇供水、水文地质地质勘查报告（上世纪60年代及以前具体项目的工作）：1960年1月，福建省地质局水文地质工程地质队童永福、程登科《福建省永安宁洋旧城幅综合水文地质测量普查报告书》等10余份城市水文地质测量普查报告。

3.1.2上世纪70年代

（1）1970年～1979年提交《福建省沿海地区1/20万水文地质工程地质调查报告》等；

（2）提交完成了1/20万福州、福安、三沙、浮鹰岛、福清幅、泉州幅、南日岛、厦门、漳州、东山等区域水文地质普查报告；

（3）各地市城镇供水、水文地质地质勘查报告（上世纪70年代具体项目的工作）：1974年1月，福建省地质局水文工程地质队《漳州幅、东山幅1/20万区域地质报告：地貌、第四系地质、水文地质部分》等10余份城市1/20万区域地质报告（包括水文地质调查部分）。

3.1.3上世纪80年代

（1）1980年一1989年，完成1/50万福建省水文地质图、福建省1/50万农业水文地质区划图说明书岛屿水文地质调查项目；

（2）分别完成了福建省多幅1/20万和1/5万区域水文地质工程地质调查报告；

（3）各地市城镇供水、水文地质地质勘查报告：1980年10月，福建省水文工程地质队童永福《福建省水文地质图1/50万》；1980年8月，江西省地质局水文地质大队万益民、邓健如、赵维良等《广昌幅G-50-9 1/20万区域水文地质普查报告》；福建省水文地质工程地质队完成《连城盆地水文地质勘探报告》；福建省第一水文队完成《漳州盆地水文地质勘探报告》；1985年9月，福建省第二水文工程地质队福州综合地质组李文曲、黄宏沣、赵钦铭等完成《福建省福州市福州盆地水文地质勘探报告》等20余份1/20万区域水文地质普查报告，尚有单点供水简报672份。

3.1.4上世纪90年代

（1）1990年一1999年，提交了闽东、闽南沿海缺水地区供水水文地质调查报告；

（2）提交1/2.5万同安县新店埔园—刘五店规划区水文地质工程地质调查报告；

（3）各地市城镇供水、水文地质地质勘查报告：1990年8月，福建省厦门水文地质工程地质公司林恢亮、陈强、郑英才等《福建省同安县新店埔园—刘五店规划区水文地质工程地质调查报告1/2.5万》等近30份水文地质调查报告，尚有单点供水简报495份。

3.1.5 2000年以来地市城镇供水、水文地质地质勘查

三明地区：2000年3月，闽西地质矿产开发公司林昌威、林昭丽、吴开化等《福建省大田县区域水文地质调查报告》；

龙岩地区：2000年8月，福建省水文地质工程地质勘察研究院李文祥、郑艺贞、白振炎《福建省长汀县区域水文地质调查报告》等各地区均有展开；

厦门地质工程勘察院进行厦门地下热水调查。

3.2已进行和正在进行为社会服务方面的专门水文地质工作

福建省主要对地热、矿泉水等资源进行了专项保护和为社会服务工作，并专门发文。如：闽地发[1999]85号《关于委托地（市）、县地矿主管部门对部分地热、矿泉水采矿权进行审批、发证的通知》等。

3.2.1福建省矿泉水水源保护

至2004年统计，福建省经省或原地矿部全国储委评审鉴定和储量审批的饮用天然矿泉水水源地勘探报告235处，批准允许开采资源量（B级或C级）28990m3/d。矿泉水类型主要为偏硅酸型233处，其中偏硅酸锶复合型45处，碳酸偏硅酸型4处，到目前为止尚未发现锂、硒、溴、碘、锌等类型矿泉水。矿泉水点勘探报告211项，其中，单矿泉水点专项的勘探报告209项。

至2008年，我省现同时具有采矿许可证和注册登记证的矿泉水水源有40处，包括福州市6处、莆田市1处、泉州市7处、厦门市7处、漳州市7处、龙岩市3处、三明市4处、南平市2处、宁德市3处；仅有注册登记证的矿泉水水源7处；仅有采矿许可证的矿泉水水源6处。尚有10余处有开采未申报或正在申报等工作。

3.2.2福建省地热水资源保护

地热是一种宝贵的能源矿产，开发利用地热资源首先是从开发温泉起始的，根据志书记载，福建温泉利用已有1000多年历史，进入20世纪70年代以后，福建省开始进入有计划的勘查开发。在此之前仅对温泉点进行零星记载和研究。1971年，福建省水文地质工程地质队开展了南靖汤坑的地热勘探工作。1982年，童永福等编制1：50万福建省地热区划图时，统计各类温泉点190余处（其中包括部分20℃的）。至2000年为止，福建省已查明的地下热水分布共196处。

由于趋利原因，近些年地热工作调查和水源地的勘查有了长足的开展，但进行系统研究的极少。

已在多个领域运用地热资源，如城镇地下热水集中供热、水产养殖与研究、农业利用与研究、温泉医疗保健、地震观测等。

3.3福建省矿区水文地质调查工作

矿区水文地质工作始于上世纪50年代，主要是为矿山开采设计提供水文工程地质依据。如：1960年4月，福建省地质局第一地质大队郭树春完成《福建邵武枫林硫铁矿区水文地质初步普查报告》；1959年3月。1962年3月，福建省地质局第五地质大队五〇七分队提交了《福建省龙岩马坑铁矿地质勘探中间报告》；1971年1月～1976年3月，福建省地质一团三中队提交了《福建省龙岩马坑铁矿详细勘探报告》；1979年12月，冶金工业部冶金地质会战指挥部第五地质勘探桂世芳完成《福建省德化县阳山铁矿西矿段矿床水文地质勘探报告》等，矿山多数已经或正在进行水文地质调查工作。

3.4福建省地下水水源地工作

全省已探明C级地下水可开采资源量1万m3/d以上的水源地有：龙岩盆地岩溶水水源地、连城城郊盆地岩溶水水源地、永安市大湖—虾蛤水源地、长汀盆地岩溶水水源地、东山岛松散岩类孔隙水水源地、平潭岛松散岩类孔隙水水源地。

4 水文地质学发展趋势及预测

对于地下水的区域研究，可以扩展到整个流域或完整水文地质单元来研究。进一步研究典型生态环境区域的地下水动力学特征，如荒漠、岩溶和黄土高原区域地下水运动规律，特别是浅层地下水变化的地表生态效应及深层地下水赋存规律，可为地下水合理利用提供新的途径。并且在已积累大量实际资料基础上，做好对资料的二次开发，编制相应成果，以供生产部门应用。在我国，由于地域面积较大，生态水文学研究也必需实行区际间的配合与协作，同时也必须与国际研究相同步，谋求更大范围内的合作。我国应加强地下水的监测，掌握地下水的动态，在已有监测站网监测的基础上，逐步完善地下水监测技术、方法和新的监测网站的建设，提高全国地下水动态变化监测水平和预测能力。

地下水资源评价方面，在地表水、地下水综合考虑的原则下，按照地下水系统进行评价。

地下水动力学与计算技术方面，要加强基本理论的研究，研究建立在各种复杂条件下的水文地质模型及其相对应的数学模型，研究建立水文地质数据库及相应的储存系统，运用计算机技术进行地下水评价、预测、预报等。

对裂隙介质、岩溶介质中地下水系统数值模拟的关键技术尚未解决，地下水水质模拟的可靠性问题有待深入分析，地下水系统不同模拟方法的结合应用具有更大的价值。

对环境水文地质问题的研究、人工补给的理论和方法的研究、遥感技术、同位素技术的应用、裂隙水和岩溶水的研究以及目前所存在的城市供水不足、地面沉降、海水入浸、水质污染等各种复杂的水文地质问题都是水文地质工作者当前或将来所面临的重要研究课题。

我国矿山研究得较多，油田的水文地质问题仅是泛泛而谈，未深入讨论，还涉及一些关于隧道、高速公路等的工程地质问题；且国内对工程中的水文地质问题和水岩相互作用造成的地质灾害问题研究较少。今后要加强矿山环境问题的研究工作，水文地质专业学者要与采矿人员合作。进行多学科多方法研究；水资源与矿产资源要综合开发利用，例如把水资源作为伴生的矿产资源，建立煤水双资源矿井。在涵养、保护地下水资源方面，需要加强与生态建设相协调的应用基础研究，挖掘潜力，节约用水、探索深层承压地下水如何科学利用，有关地下水形成、运动等基础性问题的科学研究也应成为重要的战略措施。

人类活动对地下水资源的影响亦需要进一步深入探索。土壤水研究理论及检测技术尚需发展，尤其在溶质运移方面的研究欠缺很多。地热的研究基本上都属于区域现状的评价，目前基本无实际创新性成果，如地热弃水回灌技术、沉积盆地地热资源勘探技术、地热资源综合利用技术、热储工程等的研究。其它特殊类型水，如矿泉水、凝结水、微咸水、咸水、卤水等亦需进一步研究。

纵观水文地质学的发展，初期实质上是找水水文地质学，到本世纪70年代，资源成为水文地质学的主要课题，现在与环境生态有关的水文地质问题迅速增多。从某种意义上讲，环境水文地质已成为水文地质学研究的核心课题。

5 福建省水文地质学科发展中存在的问题及研究对策

5.1福建省水文地质学科发展中存在的一些问题

历史的原因，福建省在上世纪90年代后，水文地质学科的发展基本开始处于停滞状态，一方面，供水多依赖于地表水，仅局部地区是地下水为主（如福建龙岩地区），另一方面，国家投入减少，使得水文地质学科的发展研究也没有大的进展。2010年后，国家已经开始重视水文地质学科的发展。

工程引发的地下水问题。如：（1）矿山开采过程因为地下水造成矿山涌水、突水；（2）隧道掘进过程造成问题。龙厦铁路象山隧道；（3）地下水超采引起的地面沉降等。

岩溶塌陷：三明、龙岩等覆盖型岩溶区。

采空塌陷：主要发生于矿山地下开采范围大、持续历史长的区域。

地面沉降：东部沿海港湾河口平原区（福州温泉开采区）。

突发性、季节性特大雨造成地质灾害，地表水和地下水互相沟通、连成一体，水源地成为一项迫切要去解决的问题。

这些问题的出现都会造成人民生命、财产的重大损失，国家也开始进行水文地质学科与相关学科结合的发展。

5.2水文地质学的发展趋势

由主要研究天然状态下的地下水，转向更重视研究人类活动影响下的地下水；由局限于饱水带的含水层，扩展到包气带及“隔水层”；由只研究地壳表层地下水，扩展到地球深层的水。

预计今后的水文地质研究，在下列方面将有突破：裂隙水与岩溶水运动机制和计算方法；地下水中污染物和温度运移机制和计算方法；粘性土的渗透机制；包气带水盐运移机制；水文地球化学和同位素水文地质学，地下水数学模型；地球深层水文地质。

5.3福建省水文地质学科发展趋势

近年来，水文地质学科迎来了发展契机。2011年6月1日，中华人民共和国国家环境保护标准《环境影响评价技术导则地下水环境》（HJ610-2011）在全国范围内实施。导则的实施对地下水工作者是一个新的开端，特别是对于一级项目的地下水评价工作有了更高的要求，也使得社会发展环境中开始重视地下水的工作，地下水成为社会发展中环境的一个不可或缺的重要因素。福建省在这个大环境下也从2011年开始进行了多流域、地区项目的地下水评价工作。

随着人民生活水平的提高，社会开始关注和参与地热开发租研究工作。一方面，民间投资者的热情，使得原有地热资源开发利用不断提升；另一方面，当前我国正在努力实现节能减排的工作目标，发展低碳经济。福建省在地热利用、开发已有逾百年的历史，开发利用地热特别是浅层地热资源不仅对于缓解我省能源紧张的形势，对实现节能减排的工作目标将起到积极的推进作用，依靠科技进步，提高地热资源勘查开发利用水平；加强地热资源特别是浅层地热资源的规划工作，同时也能提供福建独特的旅游资源和民生资源。

5.4福建省水文地质学科发展的对策建设

地下水是水资源的组成部分，是生态与环境的重要要素，是我国经济社会发展的重要水源之一。在我省大部特别是沿海平原和海岛地区，地下水在生活饮水、农田灌溉、工业生产、城市发展和维系良好生态与环境方面发挥了重要作用。近年来，一些地区由于过量开采地下水，导致地下水水位持续下降，地下含水层被疏干，引发了地面沉降、海水入侵、土地沙化；一些地区由于废污水过量排放和面源污染的不断加剧，造成地下水水质恶化，地下水资源开发利用中存在的诸多问题已严重危及水资源的可持续利用，对经济社会可持续发展和生态安全构成威胁，加强对地下水资源的管理和保护刻不容缓。

水资源属国家所有，加强水资源的合理分配、管理和保护事关国家经济安全与公共安全。根据地下水的资源与环境属性，经济社会发展以及生态与环境保护对地下水的要求，统筹考虑水资源的合理配置和公共资源的使用和保护准则，合理划分地下水功能区，协调地下水不同使用功能之间的关系，是政府加强公共管理和社会服务的重要体现，是履行《水法》赋予水行政主管部门依法管理地下水资源职责的客观要求。

地下水赋存于地质介质中，具有运动缓慢、补给周期长、循环更新慢、自我修复能力差、地下水系统遭到破坏后难以治理和修复等特点，必须采取严格的措施加以有效保护。以水文地质单元为基础、结合区域地下水主导功能划分地下水功能区，制订开发利用和保护目标及标准，为地下水合理开发、保护、治理与管理提供科学依据，以保障供水安全、生态与环境安全和地下水资源的可持续利用。

针对福建省的上述特点和福建省现状：最好按区域性（1：50万、1：20万、1：5万）、城镇供水（如龙岩市、永安市……）、农业供水（如连城）、工矿供水（洪宽工业区、永安造纸厂……）、专题性研究（如福建省地下水污染调查……）、地下水治理（如航站楼工程降水、铁矿采空区降水）、地方病、地下热水等。将有地下水可作为供水水源地区，以及沿海半岛、岛屿缺水地区，进行多手段、全方位地下水找水的工作；同时应对地下水水源地进行划分，利于不同层级的保护；将地下水作为福建省水源地的应急水源和储备资源。

1999年，福建省地表水资源总量1215.39×108m3，多年平均值为1201×108m3。全省水资源总量1216.11×108m3，约占全国水资源总量的4.2%；人均水资源3665m3，高于全国平均水平，但其空间分配不均。缺水地区主要为沿海岛屿、半岛岬角区及红土台地区。沿海四地市人口和工业产值占全省总量的70%，而水资源只占全省水资源的36%。特别是近年开发港湾岛屿为开发区、投资区，水资源供需矛盾突出。缺水者主要为农灌用水和重点投资开发区用水。这就需要福建省应对沿海半岛、岛屿缺水地区进行多手段、全方位地下水找水的工作。

福建省地貌最大特点是平原分散，分水岭分割面积小，地下水的汇水面积普遍较小。地貌形态受构造控制，分水岭及主干河谷常以北东、北西及北北东方向为主，海岸线总体方向和主要干河呈交叉状分布。这就要求按流域进行系统性水文地质、环境污染等综合调查与研究。同时城市周边1/5万区域水文地质调查较欠缺，应尽快完善该部分的工作。

加强地热资源勘查评价，同时勘查新的地热水源区、评价不同地区地热资源开发利用的适宜性、科学统一管理全省地下热水资源、研究开发新的地热资源形式等，提供一个成熟的技术流程、坚实的科学基础和可靠的工作示范。

5.5今后工作建议

（1）开展县市范围内的主要地下水供水地域调查，以应对极端气象条件下的工程取水目标。

（2）开展地下水分散供水的水文地质条件研究，解决广大分散居住生活工作人员的地下水水源地。

第2篇：水文地质学论文范文

教学方法改革

本课程教学改革的任务要求能够实现小课时、大容量、重点突出，强化应用能力及创新能力培养。首先，借助多媒体教学手段，精心制作内容丰富、知识点凝炼、逻辑过程合理的多媒体课件，课件形式上文字精炼、以图表为主，形象直观、主题突出。水文地质学十分强调实践性，许多概念描述现实地质存在，许多理论紧贴实际生活，因此在课堂讲授中大量采用“概念联想实际”、“理论联系实际”以及“启发式”、“引导式”方式，与学生互动讨论，活跃课堂、深入理解问题。以第二章地下水赋存中的潜水部分为例，将对潜水的描述，凝练为地下水面－隔水底板－潜水－地下水埋深－含水层厚度－等水位线图概念串。前5个概念以一张图清晰展示，启发学生联想生活中的实际，思考这些概念对应什么实际问题，比如地下水埋深，会对应取水井最小深度，井中水位会上下变化。等水位线图也以一张幻灯展示，启发学生思考，这样一个水位场的情况下，设置水源井选择什么位置，这个水源位置各有什么优点和缺点。在“引导式”教学中，结合教学重点设计了两个“工程问题引导式”补充教学内容，以锻炼学生的“解决问题式”而非“解题式”工程思考能力，培养理论联系的思维习惯，提高应用能力。如在第四章中，以“矿井涌水量预计”问题为引导，阐述达西定律的应用，并使学生掌握含水层划分求参、井流计算的方法，认识涌水量预计的工作流程与内容，教学引导流程如图1。

解决问题的“工程问题引导”较之于简化了的“解题式”引导，能更综合、多方面融合知识与理论，极大地激励了学生们主动思考问题的主观愿望，培养了学生们的地质思维和空间想象能力，使课本上抽象的理论变为活生生的知识，使孤立的知识变成了一个有机的整体。活跃了课堂气氛，学习也由任务变成了乐趣，由被动变成了主动。现行应试教育模式影响下，国内大学生自主学习的热情与能力上受到限制，与国外相比专业课课外延展不足、有难度，但课堂外延展是课堂教学重要的补充，能极大扩展学生学识容量，更有利实现小学时大课堂。在教学中我们设计了多种形式配合指令、建议与激励，加强课堂外拓展。(1)组织学生课下观看有益的影像资料，如山西襄汾县“9．8”特别重大尾矿库溃坝事故动画模拟演示、开滦赵各庄矿九东F3断层滞后突水多媒体演示、开滦东欢坨矿水害案例多媒体演示等;(2)设计学生感兴趣的问题，以调查报告、研究论文为作业方式，指令学生分组进行课下资料查询、问题研究与总结，老师跟进阶段，进行过程控制，避免没有工作只有结果的抄袭;(3)当前资源勘查行业外向化快速发展，对学生外向能力有了更高和更紧迫的要求，水文地质学基础为导论性课程，内容丰富，理论上不复杂难懂，很适合配合进行专业英语训练，因此整理并选择出内容适当的水文地质英文资料，建议并激励学生进行翻译，提高学生外向能力。(4)应用学术报告、工程师讲堂等方式进行课堂外拓展。

考核方式改革

在课程教学中，考核方式具备检验和激励双重功能。一方面要实现全面、客观、公平的检验学生的学习情况，另一方面要充分利用它的激励功能，特别是在课外拓展学习中的激励性。在该课程的考核方式改革中，细化了考核因子，采取成绩一(C1)、成绩二(C2)和成绩三(C3)三种成绩计算方法，如图2所示。图中上一级指标等于下一级指标乘以百分比权重的加和，如C1=P*30%+K*70%。为使考核更具激励性，最终成绩取三种成绩中的最大值。考核方式更加灵活、全面、可操作性好。

第3篇：水文地质学论文范文

关键词：渗透系数；饱和黏性；土室内测试；现场测试；达西定律；太沙基固结理论；水文地质参数

中图分类号：P642 文献标志码：A 文章编号：1672-1683（2015）06-1162-06

Abstract：Permeability coefficient of saturated clay is an important parameter in hydrogeology，and its testing methods include laboratory and in-situ methods according to different testing sites.Darcy′s Law and Terzaghi consolidation theory are main theories applied in the testing methods.However，there is not a complete test system，and current testing methods and instruments have their own deficiencies and irrationality. In this paper，the history of measurement methods of permeability coefficient in the saturated clay is reviewed，the mechanism of the seepage in the saturated soil is discussed，and the laboratory and in-situ testing methods are summarized.Besides the traditional testing methods，the new test methods to determine permeability coefficient，such as tracer method and consolidation curve，are introduced.Finally，the paper discusses how to determine permeability coefficient in the saturated soil.

Key words：permeability coefficient；saturated clay；laboratory test；in-situ test；Darcy′s Law；Terzaghi consolidation theory；hydrogeological parameters

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

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

1 渗流机理

1.1 渗流理论

1.1.1 达西定律

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

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

1.1.2 太沙基固结理论

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

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

1.2 微观结构

1.2.1 土体中的孔隙

黏性土发生渗流的介质主要是分布其中的大小不一的孔隙。

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

黏性土中的孔隙包括大孔隙、中孔隙、微孔隙和超微孔隙。不同孔隙中自由水和结合水所占比重不同。其中，微孔隙数量最多，对土的性质起决定作用，微孔隙孔径变化范围大，又可以进一步分为一级微孔隙、二级微孔隙和三级微孔隙[2]。

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

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

1.2.2 土体中的孔隙水

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

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

宿青山等[3]认为大孔隙中以重力水、毛细水为主，微孔隙中充满了结合水。

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

1.3 渗流发生的机制

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

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

2 测试方法

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

2.1 室内测试方法

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

2.1.1 变水头渗透试验

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

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

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

2.1.2 太沙基固结试验

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

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

2.1.3 三轴渗透试验

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

2.1.4 溶质示踪方法

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

2.2 现场测试方法

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

2.2.1 钻孔注水试验

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

（1）钻孔常水头注水试验。

下面简要介绍两种常水头注水试验。

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

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

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

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

2.2.2 钻孔抽水试验

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

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

2.2.3 孔压静力触探

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

式中：K为土体的渗透系数（m/s）；α为锥头角度（0°

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

2.3 其它测试方法

除常规的测试方法外，下面介绍另外两种间接测定渗透系数的方法。

2.3.1 从固结曲线上确定渗透系数

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

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

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

2.3.2 渗透模型

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

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

在以后的研究工作中，进行模拟可以在以下两方面做进一步的研究。

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

（2） 在渗流过程中，发生隐渗或是显渗时弱结合水向自由水的转化程度。

3 讨论与结论

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

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

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

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

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

参考文献（References）：

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第4篇：水文地质学论文范文

关键词：普通地质学；野外认识实习；教学改革

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）08-0099-03

《普通地质学》课程是各高校地质类专业大学一年级所面对的一门专业基础课程，作为与其配套的野外认识实习课程，不仅是一门必修课程，而且因其很强的实践性和授课对象的普遍性而受到高校和大学生的普遍重视。南京大学《普通地质学》野外教学实习课程更是面向地学类所有专业，包括地质学、矿物岩石矿床学、地球化学、工程地质学、水文地质学以及地理学等，每年有近300名学生参加，学校投入30多人次的师资，在南京湖山地区、六合方山、苏州、宜兴和连云港等地，根据不同专业的要求，进行为期1～3周的野外实习。作为大学一年级的新生，第一次用专业的角度去观察野外岩石露头，他们对体验地质工作的方法和过程充满了好奇。因此，野外教学质量的高低不仅关系到学生能否在野外复习和巩固课堂学习的专业知识，更直接影响了学生能否获得更高的兴趣进一步学习地质学专业知识，以及他们将来的就业取向。根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》，南京大学创新性地提出了“三三制”培养方案。为了让学生打下宽广的基础，得到全面发展和拓宽就业渠道，该方案将大学一年级作为“通识教育”阶段，要求在一年级的教学中给学生提供更宽广的平台、更丰富的专业信息和更自由的选择空间。这一方案的提出和实施，正在引发一些列相关的教学改革，包括专业、课程设置的调整，培养目标的转变等。《普通地质学》及野外认识实习课程作为一年级专业基础课，在课程改革中首当其冲。如何结合地质学专业的特点，调整教学思路和教学方法，是适应和配合新的教学改革方案及其成功与否的关键。本文将根据作者近年来在《普通地质学》野外认识实习教学中的体会，分析在教改新形势下该课程教学所面临的新情况、新挑战和新机遇，提出如何提高野外教学质量的几点思考，以供与同行进行交流与探讨。

一、新教改带来的主要变化

1.适应社会需求，适合学生发展的教学模式。在以往的教育模式中，大学和教师的职责和目标是给学生传授好专业基础知识。然而，随着时代的发展，全面型和创新型人才越来越为社会所需要。从高校走向社会的毕业生不仅需要有扎实的专业基础，更需要有宽广的知识面，很强的学习和融会贯通能力。这需要在教学中利用启发式教育，不仅教会学生基础的专业知识，更要教会他们如何去思考，让学生知道自己需要什么样的知识，朝哪个方向发展，培养学生的自学能力和分析问题、解决问题的能力。在新的教学模式中，突出以学生为本，遵循教育与人才成长规律，走适合学生发展的道路。在教学和人才培养中，要充分考虑到学生的感受，不是给他们带来烦恼和压力，而是让学生在快乐中学习知识，在快乐中成长。只有这样，才能培养学生的专业兴趣，调动他们学习的积极性和主动性，挖掘学生创造性学习的潜力。

2.调整课程设置以增加通识教育阶段专业基础知识。南京大学此次“三三制”教学改革的特点之一是将课程选择、专业选择和发展路径选择的权利交给学生。为此，一些公共课程和专业基础课程主要集中安排在一年级通识教育阶段。以往在大学一年级只有《普通地质学》一门专业课，在新教改方案执行以后，《构造地质学》也放到了一年级进行。这一变化，一方面能够使学生在一年级结束后对自己的专业进行再次选择前，对自己所学的专业有更深入的了解，可以进一步培养一年级学生对专业的兴趣；另一方面，《构造地质学》课程的基础理论也是《普通地质学》野外认识实习中必须的专业知识，这有助于学生在野外认识实习中更加深刻地理解有关地质概念，增加野外教学的效果。

二、适应教改形势，提高野外教学质量

新的教学改革，引发了大学教育在培养目标、教学模式、课程与专业设置等各方面的改变，给专业基础课程的教学工作带来了新的挑战，但同时也提供了新的机遇。作为地质类专业大学一年级通识教育阶段的公修、必修课程的《普通地质学》野外认识实习，有效地提高野外教学的质量，既要让学生复习、巩固《普通地质学》课程中学习到的基本概念，领会和掌握野外地质工作的基本方法，更要在野外体验中培养学生的专业兴趣，引领他们在娱乐中了解地球，理解地球，并探索地球，为国家培养未来的地质人才。

1.改进教学方式和方法，提高学生的好奇心。要提高学生的求知欲，让他们对教学内容感到好奇，就必须改变灌输式、传输式的教学方式，让学生在教学中从新获得主动权。这包括两层含义：一方面，学生在野外从被动接受转变到主动获取讯息。这需要一个过程，学生往往一开始对野外现象没有专业的认知能力，需要教师带到地质露头，在听教师的讲解中获得信息。随着对野外工作方法的熟悉和掌握，学生应在教与学的过程中占据主动地位，思考接下来教师将要讲解的内容，带着好奇的心态去接受教师传授的信息。这需要教师充分利用学生已经掌握的专业知识，先介绍当前露头所观察到的现象，然后根据地层新老过度关系、构造接触关系等，推测路线前方可能出现的地质现象，然后鼓励学生到下一个观察点去验证。当观察与推测一致时，如何将不同观察点看到的地质现象联系起来，讲述实习地的地质概况以及地质构造演化。如果所观察到的现象与推测的不同，则要利用所学的知识解释原因。应该注意的是，在教学中，需要给学生留有足够的想象空间，强调从观察到的地质现象到地质解释之间的推理过程，解释可能有多解性，教会学生如何用所观察到的现象得到各种不同的解释，以及每种可能的解释所需要的支持证据。这样的方式方法，相对于单一的说教式讲解，或者将观察与解释混杂的讲解，可以让学生更能体会科学的严谨性，以及教师实事求是的作风，也有助于学生对地质过程产生更浓厚的兴趣。另一方面，鼓励学生提出各种各样的问题，并客观地、实事求是地回答，必要的时候对学生的问题进行科学的分析。相比以前的学生，现在的大学生在高中及其之前的学习中，越来越多地接触到课外的一些知识，其中包括有关地球地质方面的知识。他们有时提出的问题可能有一定的挑战性，也有的可能是比较初级的“外行问题”。无论是哪一种问题，都应该从鼓励学生提问的精神出发，耐心解答学生的疑问，对于不能解答的问题，可以与其进行平等的讨论，或者留下来作进一步的资料调查，以待后续解答。在讲解和回答问题时，尽量避免命题式的方法，而是用客观推理的方法，特别是对一些不能确定的问题。这样才能使学生的学习积极性得到最大程度地调动，也能激发他们对专业知识的好奇心。

2.教学与科研相结合，加强教学实习基地建设。选择好实习基地，是野外地质实习成功与否的重要因素。实习基地的建设，是不断提高野外实习教学质量的保障。南京大学《普通地质学》野外认识实习主要基地位于宁镇山脉西段湖山地区和苏州、连云港地区，也是国内众多兄弟院校的实习地点，具有近半个世纪的教学实践的悠久历史。尽管如此，该实习基地的建设仍然不能放松，原因有两个：（1）虽然该基地发育的地层、岩石、构造和古生物等地质现象比较典型、简单，但仍有很多学术问题需要进一步探讨，不断更新并提高以往的认识，从而帮助学生清楚、完整、合理地理解实习区的构造、古地理演化简史；（2）由于开山采石等人类经济活动，使得以往典型的地质剖面遭到破坏，同时又开辟出新的剖面。这需要实习队不断去寻找、选择合适的教学剖面，并首先对剖面进行研究，制定教学方案。

3.稳定野外教学队伍与吸收新鲜血液相结合。野外教学不同于课堂教学，它具有很强的实践性，需要教会学生如何观察野外地质现象，做到“腿勤、眼勤、手勤、嘴勤”，不仅需要说教式的教学，更需要教师身先士卒，做好示范作用。这就需要有一些喜欢、愿意和善于进行野外工作和教学的教师，投身于《普通地质学》野外认识实习的教学工作中来，用他们在野外的工作热情，带动学生学习的积极性；以他们的工作方法和工作态度，教会学生如何在野外进行观察，并如何将观察到的地质现象提升到认识和理解地质过程中。只有在这样的教学中，野外地质工作才不会被片面地认为艰辛和枯燥无味，而是在娱乐中探索自然的奥秘，实现人生工作与兴趣的统一。保持野外教学队伍的稳定性，让熟悉教学基地地质情况的有经验的教师承担《普通地质学》野外认识实习的教学，是不断提高教学质量的重要保障。同时，在教学过程中，也应该不断有来自不同专业的教师加入或者轮替，这样有助于野外教学在教学内容和教学方法等方面进行不断改进，也有助于适应学生和后继教学工作的需要。

4.坚持小论文写作，起航从学习到学术的转型。实习小论文的写作，是南京大学《普通地质学》野外认识实习教学近年来的一项创新举措。通过鼓励学生进行学术小论文的写作，让学生对实习中学到的知识，通过学术论文写作进一步深化和加强，并有一次从选题、文献搜集、实验和论文写作的全程学术性过程，能够帮助他们体会基础知识学习与学术研究的差别，并开始对如何开展学术研究有了一定了解。南京大学本科教育改革的“三三制”方案力求引导大学生在通识教育阶段以后实现从学习型到学术型或职业型的转变。对那些有志于在专业方面进一步深造并投身于科学研究的学生来说，《普通地质学》野外认识实习小论文的写作，一般是在实习结束以后，从大学二年级开始的一年内完成，这完全符合“三三制”教改方案的目标。在近几年的实习中，大学生参加小论文写作的积极性越来越高，形式从独立完成和小组合作完成不断革新，小论文质量也不断提高，收效甚好。参加过小论文写作的同学，参加“大学生创新项目”论文研究的热情更高，也明显更加专业。这说明，小论文的写作实习是成功的，在今后的野外教学中仍应该坚持。与此同时，还应该在小论文选题、组织形式、辅导方式等方面进一步改进，在经费支持和实验资源等方面得到更多的重视和支持。

《普通地质学》野外认识实习作为地质类专业大学一年级的必修课程，是检验课堂知识学习效果的考场，更是提高和深化理论基础知识，学习野外地质工作方法，培养专业兴趣的重要一环。在新的教学改革环境下，该课程的教学遇到了新的挑战，同时也得到了难得的机遇。野外教学中应本着适应学生和社会的需求，转变教学理念，改进教学方法，加强实习基地建设，完善和稳定教学队伍，坚持教学创新，努力提高野外教学质量，为国家选拔未来的地质人才。

参考文献：

第5篇：水文地质学论文范文

1、水资源管理学内涵

加强水资源管理成为有关水资源领域出现最为频繁的词汇。但究竟什么是水资源管理，目前学术界尚未统一，《中国大百科全书》在不同的卷中，对水资源管理有不同的解释。综观传统的水资源管理概念，有以下特点：首先，从整体上来看，他们都是以水资源开发作为主线，“保护”处于被动的地位；其次，视野相对狭窄，大多数概念只局限于水资源本身，缺乏复合系统下对水资源的综合认识，以水论水；第三，缺乏生态环境的和水资源高效利用的内涵。基于此，作者认为，水资源管理就是为了满足人类水资源需求及维护良好的生态环境所采取的一系列措施的总和。

水资源管理学是从学科角度对水资源管理进行系统研究的科学，是水资源管理知识体系，是建立在水文学、水资源学、管理学等诸多学科基础之上的新的交叉性综合性学科。通过水资源管理学的研究，可以为提高水资源利用率和利用效率，保障水资源安全，通过水资源可持续利用支撑国民经济健康发展提供理论和实践基础。

2、水资源管理学研究内容

水资源管理学研究对象很明确，就是围绕水资源持续高效利用的而展开的一系列管理活动。目前，水资源危机在世界范围内蔓延，水资源危机的出现和加剧与人类在经济活动中缺乏对水资源的有效保护和管理有着重要的关系。水资源是社会经济发展的重要自然资源，人类的绝大多数经济活动都要涉及水资源。可持续发展是当前和未来人类社会与经济发展的基本战略目标。关于可持续发展的定义和解释多种多样，但都基本围绕着“满足目前需要但不破坏未来发展需求的能力”这一核心思想。实现社会的可持续发展的一个重要内容就是实现水资源等自然资源的可持续利用。在人类追求可持续发展目标的前提下，实现水资源的可持续利用要求人类必须正视干旱洪涝灾害、水资源短缺、水环境污染等诸多与水资源相关的问题，这给水资源管理学提出了新挑战和难得的机遇。传统的水资源管理活动无法应对挑战。实现可持续的水资源利用目标必须改变传统的水资源管理活动，必须以可持续发展的、系统的和综合的观点构建全新的现代水资源管理体系，这成为水资源管理学研究的主要研究内容。

具体地说，水资源管理学的研究内容至少应包括以下几个方面：水资源数量管理和质量管理、水资源法律管理、水资源权属管理、水资源行政管理、水资源规划管理、水资源配置管理、水资源经济管理、水资源投资管理、水资源风险管理、水资源利用技术管理、水资源工程管理、水资源数字化管理、国际水资源管理、水资源综合管理、水资源安全管理和水资源数字化管理等等。

3、国内外水资源管理学研究进展

3.1国际水资源管理学研究进展

到目前为止，明确提出水资源管理学的文献极为有限。根据人类开发利用水资源面临的新的问题和挑战以及实际水资源管理活动的特点，国际上也对新形势下的水资源管理理论和体系进行了一系列的探讨和研究，并就一些问题达成了某种程度的共识。他们主要围绕着“可持续发展条件下水资源可持续利用目标对水资源管理活动的要求”而展开。这些研究活动为水资源管理学作为一门新兴学科的诞生和发展起到了十分重要的推动作用。

在1992年爱尔兰召开的“国际水和环境大会—21世纪的发展与展望”上提出了水资源系统及可持续研究的问题。1993年“第二届国际实验与网络资料水流情势学术大会”上探讨了水资源管理的水文学基础和信息资料问题。1994年，联合国教科文主持，国际水资源协会与国际水文科学协办召开了“变化世界中的水资源管理研究规划国际学术研讨会”，探讨了可持续发展水资源管理研究展望、水资源开发中的风险和不确定性、水资源可持续管理的决策支持系统和水资源开发与环境保护协调四个专题。

1996年在日本京都召开了“国际水资源及环境研究大会：面向21世纪新的挑战”，讨论了流域尺度的可持续水资源系统管理的应用实例等问题。联合国教科文组织（UNESCO）国际水文计划工作组1996年将“可持续水资源管理”其定义为“支承从现在到未来社会及其福利要求，而不破坏他们赖以生存的水文循环及生态系统完整性的水的管理和使用”。[1][1]水资源可持续管理要求在水资源规划、开发和管理中，寻求经济发展、环境保护和人类社会福利之间的最佳联系与协调。与传统的水资源管理相比，可持续水资源强调了未来变化、社会福利、水文循环、生态系统保护这样完整性的水的管理，使“未来遗憾可能性达到最小的水的管理决策”。世界银行将水资源管理定义为一系列水资源相关领域（如水电、水资源供给与供给设施，灌溉与排水等）一体化管理。综合水资源管理的观点应该在水资源管理和利用方面确保考虑社会、经济、环境和技术等多方面因素[2][2]。

1997年召开的第5届“不确定性增加下的水资源可持续管理学术大会”，洪水与干旱管理、水资源开发对环境的影响、水文与生态模拟和环境风险评价等成为重要议题。

1998年在武汉召开了“98年国际水资源量与质的可持续研讨会”，探讨了流域水量与水质的统一管理问题。1998年国际水文学会在荷兰召开了“区域水资源管理研讨会”，探讨了水资源管理的经验和教训、面对挑战的区域可持续水资源管理、水资源管理的研究方法。

2000国际水文科学学会（IAHS）年在美国召开了“水资源综合管理研讨会”。这次研讨会主要探讨了可持续发展条件下的水资源综合管理的内容和目标，以及交流水资源综合管理的经验。此次研讨会达成一个共识：未来水资源管理的一个基本原则就是流域的统一管理。流域统一管理是流域内土地资源和水资源的统一协作管理，其目的是防止土地退化、保护淡水资源、保护生物多样性、实现水资源可持续利用。流域水资源统一管理的基本框架是政府和社区公众的共同管理。会议认为，为了实现流域统一管理的目标，必须做到以下几点：①复杂的水资源管理活动必须建立在有效的科学规划基础之上；②必须显著提高预测各项管理活动结果的能力；③为了达到水资源管理的目的，持续的检测和评估工作十分必要；④水资源管理活动的管理过程必须是透明的和公开的。（MiguelA.Marino等，2001）2001年，国际水文科学学会在荷兰召开了“区域水资源管理研讨会”，会议针对区域范围内水资源管理的有关问题进行了研讨，包括：以往水资源管理活动的经验和教训；面对新挑战的区域可持续水资源管理；水资源管理的研究方法。

伴随着国际学术界对现代水资源管理活动的研究和讨论，近年来，国际学术界相继出版了多部论述“水资源管理活动”的专著，这些专著大多以论文集的形式出版，很少从学科的角度对水资源管理的理论体系进行系统的论述和研究。尽管如此，这些专著还是探讨和研究了大量有关现代水资源管理活动的主要内容，使我们能够大致了解目前国际学术界关于水资源活动的主要理论和具体内容。并且通过编著者对一些论述水资源管理活动的论文的整理和归类，我们可以从中基本上了解到当前国际学术界对水资源管理理论体系的划分。

MiguelA.Marino和SlobodanP.Simonovic在2001编著出版的《水资源综合管理》收录了国际水文科学学会（IAHS）2000年在美国召开的“水资源综合管理研讨会”的文章。MiguelA.Marino和SlobodanP.Simonovic认为，从20世纪80年代开始，人类从事水资源管理活动的目标和内容发生了根本性的变化。传统的不可持续的水资源管理方式已经不再适应新形势的要求，而新的管理方式仍在摸索中，水资源管理活动正处在探索过程中。作者认为，在传统的水资源管理活动中，僵化的管理体制（包括法律、政策和管理机构）是实现水资源有效管理的最大障碍。管理体制的官僚作风、不负责任以及缺乏战略性指导原则导致水管理体系效率低下，缺乏远见，并且拒绝与水资源利益相关者就水资源管理问题进行公开的交流和探讨。新的水资源管理最大的挑战是如何寻求实现长期可持续利用水资源的水资源管理方式，为此，他们认为体制改革和制度创新将是水资源管理活动改革的一个重要方面。新的水资源管理活动必须包含水环境治理和保护问题、水资源的可持续利用问题、水资源利益相关者之间的利益分配问题以及水资源管理决策中的公众参与问题。

由C.A.Brebbia和P.Anagnostopolos在2002年编著出版的《水资源管理》（Ⅰ和Ⅱ）收集了2000年和2001年两年间国际上一系列关于“水资源管理”国际会议上的文章。C.A.Brebbia和P.Anagnostopolos在本书的前言中指出，当前水资源管理问题在全球变得越来越复杂。水资源管理活动主要面临着的主要问题是：人口的增长和人均水需水的增加正在家具人类对水资源的需求；与此对应的是，水污染、水资源浪费以及气候变迁等因素却正在威胁着水资源的供给。这套书从10个方面论述了当代水资源管理活动的内容，他们是：水资源管理决策支持系统，灌溉水管理，流域管理，生活用水管理，水质管理和水活动管理，废水处置和管理，管道输水和渠道输水管理，水文模型，地下水管理，沿岸和港口水资源管理。（C.A.BrebbiaP.Anagnostopolos，2002）。值得注意的是C.A.Brebbia和P.Anagnostopolos在书中指出，现代水资源管理所涉及学科和领域已经超出了传统水文地质学中关于水资源管理的思考和限制。

由M.AL—Rashed、V.P.Singh和M.M.Sherif合作编著的《水资源发展与管理（Ⅳ）》中从7个方面论述了水资源管理的内容，这7个方面包括：水资源管理的目标、政策和原则，水资源稀缺和保护，用水管理，水资源管理、规划、水权分析和处置的决策支持系统，水电和灌溉的发展潜力，灌溉水管理，水资源稀缺管理。

其他一些比较著名的著作还包括B.DattaRay,R.P.Athparia的《水与水资源管理》（1999年）；A.FarooqKhan的《水资源管理：挑战与责任》（1998）；经济合作与发展组织出版的《水资源管理：综合政策》（1989）等。

值得注意的是，尽管学术界并未明确提出水资源管理学的概念，但在国际上许多大学中，都开设了以“水资源管理”为名称的课程，这些课程的开始以及对水资源管理活动的讲述在一定程度上也促进了水资源管理学的形成。例如在美国特拉华流域委员会计划和行动部部长Dr.KennethF.Najjar在VILLANOVA大学为水利工程学、水文地质学及相关专业的研究生开设的“水资源规划0与管理”课程介绍中，Dr.KennethF.Najjar认为，“水资源规划与管理”是对水资源规划、分析、设计、经济管理的理论和实际方法等综合型课程，主要包括水资源法律和规章条例，流域管理、水资源建模、地下水和地表水需求和共给分析、洪水管理、水资源质量管理、湿地保护。水资源供给规划包括水资源使用、需求项目，水资源配置、水容量扩充。该课程还包括水库运行等相关问题。水资源规划与管理是关于水资源的综合问题的考虑，这些问题来自于从静态的水资源法律和章程到动态的自然资源的应用[3][3]。

3.2国内水资源管学研究进展

我国关于水资源管理理论的研究开始与上个世纪80年代，早期的水资源管理研究主要是对实际水资源管理活动中的管理内容的简单罗列和堆加，并未从理论的高度来对水资源管理的体系和框架进行系统的阐述。随着我国水资源危机的不断加剧以及可持续发展对现代水资源管理的要求和挑战，学术界开始逐渐关注水资源管理理论的探讨和框架体系的构建。

赵保璋主编的《水资源管理》（1994年）是我国出版较早的专门论述水资源管理的专著之一。在这本书中，作者提出，大气降水、地表水、地下水、土壤水分以及废水、污水等水形态都不是独立存在的，而是有机的联系，统一而相互转化的整体。而现实中，长期以来我国水管理体制较为混乱，水权分散，形成了“多龙治水”的局面。该书认为，水资源管理应该以水的资源观点、水的系统观点、水的经济观点以及水的法制观点出发，对水资源的合理开发利用、规划布局与调配，以及水资源保护等方面建立统一的、系统的综合管理体制，按照相关法律由水行政部门实施管理。该书认为水资源管理活动主要包括规划管理、开发管理、用水管理和水环境管理（赵保璋，1994）。

冯尚友在《水资源持续利用与管理导论》一书中将水资源管理定位为支持实现可持续发展战略目标，在水资源及水环境的开发、治理、保护、利用过程中，所进行的统筹规划、政策指导、组织实施、协调控制、监督检查等一系列规范性活动的总称。统筹规划是合理利用有限水资源的整体布局、全面策划的关键；政策指导是进行水事活动决策的规则和指南；组织实施是通过立法、行政、经济、技术和教育等形式组织社会力量，实施水资源开发利用的一系列活动实践；协调控制是处理好资源、环境与经济、社会发展之间的协同关系和水事活动之间的矛盾关系，控制好社会用水与供水的平衡和减轻水旱灾害损失的各种措施；监督检查则是不断提高水的利用率和执行正确方针政策的必须手段。

吴季松在2000年和2002年先后出版了《水资源及其管理的研究与应用》和《现代水资源管理学概论》两本专著。前一部是作者多年来关于水资源管理问题的报告和讲话的汇编（吴季松，2002）。《现代水资源管理学概论》一书中，作者对水资源管理的指导思想、水资源管理工作的基本目标以及主要内容做了较为系统的论述。从整体来看，该书更多的是从水行政管理角度探讨了水资源管理的理论与实践。

左其亭和陈曦2003年合著并出版了《面向可持续发展的水资源规划与管理活动》。该书从可持续发展的观点出发，对水资源管理理论作了初步探讨。该书专门探讨了现代水资源管理工作的工作流程、管理目标和水资源管理基本内容，并且提出了面向可持续发展的水资源管理活动的主要内容，包括：加强教育、提高工作觉悟和参与意识；制定水资源合理利用措施、制定水资源管理政策、水资源统一管理以及实时进行水量分配和调度。根据信息技术发展的特点和现代水资源管理的要求，该书还专门探讨了水资源的信息化管理，介绍了电子信息技术和“3S”（GIS、GPS和RS）技术在水资源管理活动中的应用。

林洪孝在《水资源管理理论与实践》中界定水资源管理活动为：依据水资源环境承载能力，遵循水资源系统自然循环功能，按照经济社会规律和生态环境规律，运用法规、行政、经济、技术、教育等手段，通过全面系统的规划，优化水资源配置，对人们的涉水行为进行调整与控制，保障水资源开发利用与经济社会和谐持续发展。该书对水资源管理的理论和框架体系做了较为全面的探讨，论述了水资源管理活动的目标、原则和方法等内容，并构架了水资源管理活动的主要内容。值得注意的是，该书提出，随着人类水资源问题认识的发展深化，水资源管理逐渐形成了专门的技术和学科，其管理领域涉及自然、生态和经济、社会等许多方面，其管理活动的主要内容包括水资源权属管理、水资源政策管理、水资源综合评价与规划管理、水量分配与调度管理、水质控制与保护管理、节水管理、防汛与抗洪管理、水情监测与预报管理、水资源组织与协调管理以及其他水资源日常管理等十个方面。该书对水资源管理活动的概括和构架基本上包含了但前水资源管理活动的所有内容，是目前比较全面的水资源管理的概括和总结。

姜文来、唐曲等2004年出版了《水资源管理学导论》，本书是国内外首部系统论述水资源管理学的专著。本书在界定水资源管理学基本概念的基础上，对水资源管理学的基本理论进行探讨，然后专题阐述水资源管理的各个领域，最后展开案例研究。全书共分十九章，第一章，水资源管理学概述，界定了水资源管理学的内涵、研究内容、研究进展和与其他相关学科的关系；第二章，水资源管理学的理论基础，分别阐述了水资源可持续利用理论、水资源复合系统理论、生命周期理论和水资源管理学的管理学基础；第三章—第十七章，专题论述，论述了水资源的数量管理、质量管理、经济管理、权属管理、规划管理、工程管理、地下水资源管理、国际水资源管理、投资管理、行政管理、风险管理、安全管理、数字化管理和其他水资源相关管理；第十八章和第十九章，案例研究，以首都圈农业水资源、民勤水资源可持续利用展开研究。

4结束语

由于水资源是与人类生存和国民经济发展密切相关的自然资源，特别是近年来由于水资源短缺引发的各种问题，长期以来对有关专家学者对水资源管理极为关注，积累了大量的文献资料，水资源管理学产生与发展具有深厚的基础。水资源管理学是水资源管理的知识体系，是建立在众多学科之上的交叉性综合性学科。积极推进和发展水资源管理学，对于水资源可持续利用与管理具有深远的历史和现实意义。

参考文献

姜文来，唐曲，雷波，水资源管理学导论，北京：化学工业出版社，2004

姜文来，初论水资源管理学，中国水利，2004（3）；

赵宝璋，水资源管理，北京：水利电力出版社，1994；

吴季松，现代水资源管理概论，北京：中国水利水电出版社，2002；

林洪孝，水资源管理理论与实践，北京：中国水利水电出版社，2003；

第6篇：水文地质学论文范文

从专业结构看，国外发达国家大多专业方向丰富，专业设置呈现多元化发展的趋势;在我国，过去环境科学专业受母学科制约，专业方向划分过细。目前我国的环境专业本科生教育正在向宽口径、适应面广等方向发展，以改变过去那种在本科就开始培养“专业人才”，以至分配面窄，很难适应实际工作的状况。从办学要求看，无论在国内和国外，其办学导向都是与社会需求尽量取得一致。在培养目标上，各国普遍强调要对学生能够进行全面的文化素质培养，在“知识”“能力”和“做人”三方面做到有机统一和结合;在国外，比较重视“知识”和“能力”的培养;我国对本科生的培养目标多年以来强调培养“专家”和“专门人才”，着眼于毕业后的职业，要求毕业后能“专业对口”。因此，培养学生只重深度，不重广度，近年来虽已逐步扩大培养口径，但还不够。在由计划经济向市场经济转变的过程中，这种缺陷已经暴露出来，表现最突出的是毕业生工作适应面窄，适应能力差。致使毕业生就业困难。

在课程体系和学分制实施方面，国外设置的课程类别大致与我国相同，全部课程包括公共基础必修课、专业必修课和选修课。国外实施学分制与我国一个明显的不同点是，国外学生在选修上的自由度非常大。专业课数量众多、涉及面广，在指定选修课和必修课中也设置若干门课程让学生自由选择，甚至允许在校内其他系或学院选修其他领域的课程;在我国，学分制中规定的必修课学分多而选修课学分少，而且在选修课中，也只有本系开设的选修课程或一些全校性的选修课可供选择，而这些选修课少到若漏选一门则可能学分不够，使学生在近乎完全同一的模式中学习，这就造成了培养出的人才知识结构单一，难以应付实际工作中的各种问题。正是由于这个原因，导致国外不严格限制学习时间，学生只要修满学分即可毕业，而我国依然实行四年制本科教育。

二、环境科学专业教学改革发展方向

环境科学的独特性决定了高校环境类专业所需基础课内容广，专业课门类多。然而，学生在校时间有限，如何在课程设置充分体现以培养“综合型”人才为目标，制订出较为合理的教学计划，至关重要。

1．拓宽基础，文理渗透环境问题不仅仅是自然科学和技术工程范围内的问题，而且是一个社会经济问题。在解决具体的环境问题时，往往需要综合考虑环境、资源、技术、经济、市场等多方面的因素。因而，课程设置时应考虑多渗入经济、人文及行为科学的内容，加强文理渗透，提高人文修养，尤其是必须进行经济、管理、政策、法律等方面的教育。欧美发达国家高校环境类专业的课程设置无统一模式，但其共同的特点是具有宽厚的基础，几乎数理化、天文、地质、生物及社会科学等方面的内容都设有必修课或选修课。基础课主要集中在数学、化学、力学、经济、人文及行为科学等方面。美国佛罗里达大学环境类专业其文科课程约占总学分的13%，体现了文理渗透、加强素质教育的意图。美国杜克大学环境学院还开设职业写作、职业技能等多门职业素质教育课程。Brown大学环境科学中心执委会成员的职责之一就是指导学生根据各自的特点和爱好制订有效的和多样化的专修课程计划，使所选课程密切相关，并以一体化的论文为终点。这些做法都值得借鉴。

2．发挥特长，办出特色我国目前办环境类专业的院校不少。各高等院校应发挥各自特长，办出自身特色，不应强求统一模式。要注重专业课程的补充更新，通过开新课或在原有的课程中补充若干新章节来更新充实教学内容，使之能及时敏锐地反映学科的新进展以及当前环境决策和举措中的新观点和新动向，尽可能使学生能跟上时代的发展。

3．多设选修课，扩大选课自由度目前，我国高校选修课程占总学时比例小，可供学生选择的范围非常有限。这样的教学计划必然导致同校同专业的学生所学课程都相似，极大地制约了学生的个性发展与能力培养。国外高校这方面做得较好，如德国Stuttgrat大学选修课约占总学时的30%。英国的一些大学为解决因师资不足造成选修课缺乏现象，甚至可跨校、跨国选修课程。这些做法值得我们参考与借鉴。此外，可让学生自己选择毕业论文的研究方向与内容，并让他们在高年级阶段围绕该研究方向与内容选修相关的专业课。这样同一学校同一专业毕业的学生，所学的专业课可能差别较大，以避免知识结构单一。

4．加强实践性教学环节由于环境科学具有很强的实践性，培养学生从事科研和工程设计与实践的能力显得特别重要，因而不可忽视实践性教学环节，包括实验室工作、项目设计、野外实习等形式。对于实践性强的课程，讲课时间应少于实践课时间，精讲多练。通过实践性教学环节可以让学生了解环境科学专业的性质，加强培养学生的实际工作技能、实验能力、科研和工程设计能力，同时掌握科技论文写作方法，参与学术交流。让学生在大学阶段多参与一定的科研工作或参与完成实际工程，对提高就业率也是一个行之有效的途径。

三、环境科学专业教学模式探讨

1．环境科学专业课程模块和内容体系我国环境科学专业的课程模块大致如图3所示。环境科学专业的知识结构和体系应体现强化专业基础，拓宽专业方向，重视专业技能的改革的基本原则。其基本思路就是:第一，把环境科学的课程体系作为一个系统，按照课程体系的知识结构层次和认识规律的要求，确定各门课程的地位和作用，组织、选择和合理安排课程的教学内容及相应的教学要求。第二，按知识体系的功能与作用将课程体系分为理论基础、技术基础、工程原理基础和专业基础以及专业课五个基本模块，各模块所设基本课程见图4所示。这样的课程结构能更好的反映不同层次的课程所能提供的知识内容，更能反映社会发展对人才质量的要求。在具体办学当中，各大学依据自己的办学特色和对学生的不同要求对于专业课程的安排各有不同。如综合性大学的课程设置比较全面，涉及到了化学、环境管理学、环境工程学、环境伦理学、环境生态学等各个方面;工业类大学则侧重工业的特点，开设了一些偏重于环境工程方面的课程，如哈尔滨工业大学将大气污染控制工程、水污染控制工程、固体废物处理与资源化、环境影响评价与环境规划等作为其主干课程;地矿类大学将其专业课偏重于地质学方面的内容，如中国地质大学开设了水文地质学基础、环境地学等地质类的课程;师范类大学侧重环境管理和生态学方面的培养，主要开设了环境规划与管理，环境生理学、植被生态学、城市生态学、污染生态学等作为其主要专业课程;林业类大学主要开设了环境与资源保护法学、水土保持学、生态学等偏重于资源和水土保持方面的课程而体现出其专业特色;化工类大学主要开设了有机分析、现代生命科学导论、分子生物学、化工工艺学等偏重于生物和化学类的课程作为其基础课程，体现出其在化学工程和生物工程方面良好的专业基础;农业类大学则十分重视土壤、资源和生态方面的课程，主要有土壤学、植物营养学、土壤地理与调查、土壤－植物－环境分析、养分资源管理、资源环境信息技术、普通生态学，农业生态学等课程。

2．环境科学专业实践性教学环节改革目前，环境科学专业实践教学环节还仍然比较薄弱，还不能完全与课堂教学内容相适应，不能满足学生动手能力和创造能力培养的需要。因此，为培养合格的环境保护人才，全面提高环境科学专业学生的科学素质，加强环境科学实践性教学以提升教学质量和教学效果则显得尤为必要。针对环境科学专业的性质和培养目标提出环境科学专业实践教学环节应包括认识性环境实习、环境专业课程设计、生产实习和毕业论文等四个环节。认识性环境实习。主要包括:①一定区域内自然环境、人文环境的现状，如森林、灌木、草原的天然分带性，草原生态环境现状，干旱戈壁、沙漠环境现状，城市环境特征及现状;②环境演化及其环境效应，如河流源区的森林涵养水源效应，沙漠绿洲的形成演化及其环境效应;③生态环境问题和环境污染问题，如干旱内陆河流域的水环境问题，戈壁、沙漠生态环境及问题，矿山环境问题，城市环境问题等;④环境保护措施和污染防治技术，如生态环境保护措施，土地荒漠化及沙漠治理技术，“三废”污染防治技术等。(2)环境专业课程设计。环境专业所开设的专业课程都是实践性很强学科知识，这就决定了所有专业课程的教学都应包含有实践教学的内容。例如，《环境监测与评价》必须要有各种监测仪器使用操作的实践教学内容，也包括对取得的数据进行环境质量评价的过程;《水污染控制原理与技术》课程应有污水净化机理的实验和污水处理工艺流程等实践教学内容;《大气污染控制原理与技术》课程应安排大气颗粒污染物物理性能检测、大气污染物净化等试验和安排去火电厂参观烟气除尘装置;《固体废物处理处置及资源化》课程实践教学内容主要包括固废的收集、转运、分类贮存，压实、破碎、分选、固化，发酵堆肥，热解、焚烧，填埋处置及资源化利用等技术过程。(3)生产实习的内容。环境科学专业生产实习的内容既包括专业课程设置所涵盖的内容，也包括教科书中还没有反映的相关内容。主要有环境现象和环境问题调查分析方法，环境质量监测技术，环境影响评价方法，污染控制原理和治理技术方法，环境地质灾害预测评价，环境政策、法律和环境管理等。环境生产实习要求学生亲自参与环境保护实践工作，如参与区域生态环境现状调查分析，对大气、水、土壤污染状况进行监测，参加一项建设项目的环境影响评价工作等。(4)毕业论文的内容。毕业论文实行导师制，即由一名本专业讲师以上职称的老师或校外相关技术人员担任导师，指导3～5名学生进行毕业论文的写作。内容可涉及环境科学相关专业所有知识点。

四、结语

第7篇：水文地质学论文范文

论文摘要：处于碱性环境（矿物质，无机盐类成分相对多，有机物成分相对少）中的红砖建筑，由于毛细作用，将地表的水分往上吸收，溶解在水中的盐类同时上升，沉积在离地面0.5m-1.5m的范围内，形成一个盐类富集区域，其中的红砖受到物理和化学腐蚀作用，再结合水分结冰膨胀，风化，雨淋等作用，日久会形成一个红砖粉化带，早于其他部位的失效。

1.引言

5.12四川大地震引起了我们对建筑物安全质量的关注，在8.0级地震面前，大部分的建筑物不堪一击，尤其是农村，医疗、交通等条件的落后，导致一旦出现大规模的地震，农村的死伤就会比城市惨重。在中国的农村，建筑物普遍采用红砖，其本身强度就比混凝土结构弱，导致农村的建筑更容易在地震中垮塌，但仅仅是因为红砖不如混凝土就可以导致这一切吗，其实不然，红砖本身的性能并没有发挥到极限也是一个重要的原因，换一种说法就是，少量的红砖拖了整个建筑的后腿，这部分红砖早早失去了它们在整个建筑中应该起到的作用。这篇论文中，我们从物理，化学等方面阐述红砖建筑粉化带的成因，并用实验模拟红砖粉化现象，以验证其成因，最后，找出解决这一现象的办法。

2红砖简介

红砖是以粘土，页岩，煤矸石等为原料，经粉碎，混合捏练后以人工或机械压制成型，经干燥后在900摄氏左右的温度下以氧化焰烧制而成的烧结型建筑砖块。烧结普通砖的外形为直角六面体，其公称尺寸为：长240mm、宽115mm、高53mm。我国传统的青砖制作工艺是在烧成高温阶段后期将全窑封闭从而使窑内供氧不足，砖坯内的铁离子被从呈红色的三价铁还原成青色的低价铁而成青砖。据有关专家的研究，青砖在抗氧化，水化，大气侵蚀等方面性能明显优于红砖，中国古代的“秦砖汉瓦”，能历经上千年仍保存完好可见青砖性能优良。但是因为青砖的烧成工艺复杂，能耗高，产量小，成本高，难以实现自动化和机械化生产，所以轮窑及挤砖机械等大规模工业化制砖设备问世后，红砖得到了突飞猛进的发展，而青砖除个别仿古建筑仍使用外，已基本退出历史的舞台，随着科学技术的发展和人们环保意识的加强，不断有新的各种免烧砖问世，但是专家们认为，迄今为止红砖依然是性能最优良，舒适感最好的建筑墙材。在农村和中小城市，由于其经济性，方便性以及诸如透气性等建筑性能，在今后相当长的时间红砖的地位，其他产品仍难以取代。

3粉化原理

红砖成分主要为硅酸盐，铁的氧化物和有机酸盐和无机酸盐，其中有机酸盐是红砖原料中的有机物经过不完全燃烧和其他物质发生复杂的化学反应生成。有两个原因导致红砖的粉化失效，共同的条件是红砖中要有水分：红砖中有很多弱酸盐，可以析出，而有机酸盐呈弱酸性，容易与发生反应，导致红砖本身结构成分发生变化，砖体体积发生变化，从而崩碎粉化，这属于化学腐蚀；溶解在水分中的部分可以结晶的盐类，如，等，在水分充足的时候，完全以离子的形式存在于溶液中，当水分从红砖体表蒸发，这些盐类先生成结晶水合物，如，，，，结晶的过程中，体积会膨胀，将红砖破坏，这属于物理腐蚀，其效果比化学腐蚀更为严重。这就是红砖容易被碱性物质腐蚀的原因。讲到这里我们就明白了为什么制造红砖用的泥土要在露天堆放很久了。红砖原料粘土堆在露天，经由日晒、雨淋，经过长久的时间才能使用，因为粘土中含有水溶性的碱、盐类或有机物及杂物等，这些成分在红砖的制造过程和使用过程中所发生的化学反应，不利用红砖的寿命，因此粘土最好经由日晒、雨淋。雨水可溶解粘土中之碱、盐类，日晒可风化、分解有机物及其他杂物，经长期之作用才可以供制造红砖之用。但是由于红砖制造周期短，生产粗放，量大占地多，故堆放过程只有几个月到几年的时间，相对于一些极品陶瓷的原料需要堆放几十年的时间来说，前者只是很短的时间，所以能起到一定程度上的作用，并不能解决红砖的弱酸怕碱特点，换一种说法就是，原料堆放过的红砖，只是比原料没有堆放过的红砖，质量好些而已。

4粉化带现象

这时候有人就说了，红砖容易粉化失效的原因都弄明白了，大不了在使用过程中注意就是了，给所有的红砖加上防护措施。这样认为的话，难免有些鲁莽，要想延长红砖的使用寿命，不仅要明白红砖本身的性能和缺陷，还要熟悉红砖的具体使用情况，否则，会造成浪费，因为并非给所有的红砖加上防护措施，才有最大的经济价值。

我们不妨在农村做一个观察，不难发现，年久的红砖建筑，确实出现了红砖粉化现象，以碱性土壤为地基的红砖建筑发生粉化现象相对更早更严重。而且，细心观察会发现一个有趣的现象，红砖粉化带既不位于环境最为复杂的地表，也不位于接受日光暴晒，风吹雨打最为严重的房檐附近，而是位于距离地表0.5m-1.5m的范围内（如图1）。任何一个整体的失效，取决于关键部分的最先失效。在红砖建筑其他部位，甚至木质房梁，檩条等尚且完好的情况下，粉化带的失效严重缩短了整个建筑的使用寿命，造成了建筑材料的浪费，甚至在某些特定条件下，红砖粉化带过早形成且粉化严重，极易在还未引起人们注意的时候引发事故，造成人员伤亡。所以说，粉化带的红砖，要给与特别处理，而其他部位的红砖若要同等待遇的话，显然会造成不必要的浪费。因此研究红砖粉化失效现象，对合理利用建筑材料，提升建筑质量，以及保障人民生命财产安全，有着十分重要的意义。

通过毛细作用到达粉化带的水分，有两个作用，一是溶解了各种可溶性的盐类，产生了各种离子，发生化学反应，加快化学腐蚀，二是这些水分中本身就有各种可溶性盐类，其中不乏能发生结晶反应的盐类，这些外来的盐类和红砖砖体本身含有（相对少量）盐类，被因为水分在红砖体表的蒸发形成的微小水流运至表面，随着水分的减少，先发生结晶反应，结晶水合物膨胀，使红砖体表粉化，此时物理腐蚀完毕。水分继续蒸发，结晶水和盐类分离，即风化，当结晶水也风化完毕的时候，红砖墙体上会留下一层白色的粉末，俗称“泛碱”，单纯的“泛碱”过程对红砖没有腐蚀作用。当然，在粉化失效的过程中，水分结冰膨胀，风吹，雨淋等作用，会起到加速红砖粉化的效果。

5.实验模拟

下面通过一个简单的实验来模拟一下红砖的粉化过程：

1.取一干净的矿泉水瓶A，按照一勺碱面兑一碗水的比例，配置溶液，然后倒入矿泉水瓶，溶液深度约为2cm。取两块红砖碎块，体积约为1cm，洗净，放入矿泉水瓶中，拧上盖子，密封，然后使碎块完全浸湿。此时溶液呈清澈状（如图2）。取一干净的矿泉水瓶B，然后倒入纯净水，深度约为2cm。取两块红砖碎块，体积约为1cm，洗净，放入矿泉水瓶中，拧上盖子，密封，然后使碎块完全浸湿。此时溶液呈清澈状。

（图2）

2将矿泉水瓶A和B平放，盖子一端稍微向下倾斜，使底部的碎块完全与溶液分离，置于阳光下，从8：10维持至20：00，这样做的作用是促进结晶膨胀。将矿泉水瓶A和B正放，使碎块完全浸湿，置于冰箱中，温度为零下10摄氏度，从20：10维持至8：00，这样做的作用是通过结冰膨胀使效果更明显，迅速。观察。

3.重复第2步骤，维持20天。如图3所示，从左到右分别为第5天和第15天的情况。

(图3)

4.对比矿泉水瓶A和B，得出观察结论。如图4所示，为第20天的情况。（其中左边为矿泉水瓶A，右边为矿泉水瓶B）

(图4)

结果很明显，矿泉水瓶A中红砖碎块的粉化情况比矿泉水瓶B中红砖碎块的粉化情况严重。这说明了化学腐蚀和物理腐蚀导致红砖粉化的结论，是正确的。当然，粉化现象并不是在浸没的时候发生的，让碎块浸没在溶液中拍照，是为了让红砖粉末悬浮在溶液中，能更清楚的看到两者粉化程度的对比。

6.总结及防护措施

明白了红砖粉化现象的原理，要防止这一现象的发生，关键是阻止毛细作用和结晶膨胀，可以从材料和建筑结构下手。广大的农民群众和土木工程师，在实践生产的过程中，总结出了几套比较有效的防护措施。

1.粉化带以及以下的墙体，使用抗粉化性能好的建材，如石材。石材，本身也具有孔隙，因此也会发生毛细现象，但是其抗粉化性能比红砖强很多，因此，尽管一系列的腐蚀作用也会发生，但是粉化现象比红砖墙体轻很多。这一措施没有彻底解决该问题的原因在于石材等的成本比红砖高很多，而且石材不能就地取材，尤其影响了其在平原地区的应用。

2.利用水泥，石灰等建材，做红砖墙体的墙裙，高度至少覆盖粉化带，这一措施的优点是可以避免风吹雨淋对红砖墙体的冲击，减缓风化作用，进而减缓粉化作用，缺点是不能避免粉化现象，只不过看不到罢了，日积月累，红砖粉末在夹层中积累，导致红砖墙体和墙裙之间断开粘结，墙裙脱落，这个时候观察红砖墙体，可以发现仍然会有粉化带存在，粉化带的失效依然早于墙体的其他部分。

3.地基注浆法。地基注浆是用液压，气压或者或者电化学原理，通过注浆管把浆液（如净水泥浆）均匀的注入土层中，填充，渗透和挤密土层，驱走土颗粒间的水分和气体，硬化后将土颗粒粘结成一个强度大，压缩性低，抗渗透性高和稳定性良好的整体。这种方法可以在很大程度上阻止毛细现象的发生，还可以使地基得到加固，防止沉降。但是对技术和设备要求较高，成本也较高，目前在农村没有推广开。

4.红砖建筑物开始建造的时候，在墙体与地表之间，铺一层防水材料，如塑料薄膜，油毡等，可以再一定程度上隔绝水分，但是由于防水材料不可能恰好位于地表与墙体的交界处，因此日久仍会有毛细现象，继而引发粉化现象。

由此可见，迄今为止并没有任何一种完全有效的防护措施被广泛应用，因此，对成本低，易操作，可以普遍采用并且切实有效的红砖建筑防粉化措施的探索，仍旧任重而道远。

参考文献

[1]李泉.水文地质学基础实验ppt.2008.7.7

[2]赵柱刚.地基注浆加固.春报./zhaozhuagang/blog/item/d2aec244db84184b500ffe45.html，2008.10.30

[3]佚名./ebook/2007/B10014391/4.html，2009.8.6

[4]佚名.红砖./view/1312274.htm，2009.8.5