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水文地質(zhì)學(xué)范文第1篇

第一，分段線性插值；所謂分段線性插值是通過相鄰的兩個(gè)基點(diǎn)作為線性插值，其主要的優(yōu)點(diǎn)是可以克服拉格朗日（Lagrange）插值在計(jì)算過程中可能出現(xiàn)的數(shù)值不收斂性。使用該方法處理數(shù)據(jù)主要是增加了插值的基點(diǎn)，從而進(jìn)一步的提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。但是，通過幾何方法分析，分段插值法存在著基點(diǎn)處不光滑等缺點(diǎn)。盡管分段線性插值的精度可能會(huì)差一些，但是在實(shí)際中還是有著廣泛的應(yīng)用，比如在水文地質(zhì)學(xué)的計(jì)算中，就因其不會(huì)出現(xiàn)不收斂的現(xiàn)象而常常被使用。

第二，三次樣條插值；這種方法最大的特點(diǎn)就是客服了上述兩種方法存在的不足，即基點(diǎn)處的不光滑，以及插值的不收斂性。但是，使用三次樣條插值法必須要滿足下列條件：首先，y(x)在每個(gè)子區(qū)間上的次數(shù)都不能多于3；其次，y(x)、y'(x)以及y＂（x）在插值區(qū)間上必須是連續(xù)的等。使用三次樣條插值可以降低多項(xiàng)式的次數(shù)，從而使得計(jì)算的結(jié)果具有較高的光滑性。

第三，近點(diǎn)法；該方法是按近點(diǎn)距離加權(quán)平均法的簡稱，其主要的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算程序設(shè)計(jì)步驟簡單，而且計(jì)算的速度也相對(duì)較快，而且使用該方法得出的等線值圖的光滑性是比較令人滿意的。該方法的缺點(diǎn)就是其唯一性較差，計(jì)算結(jié)果和選擇點(diǎn)的數(shù)量有直接的關(guān)系，如果選擇的點(diǎn)數(shù)不同，那么得到的數(shù)值就會(huì)不同。而且該方法的使用范圍也受到一定的限制。

第四，方位法；這種方法的全稱是四方位按距離加權(quán)平均法。該方法的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算速度快，但是在計(jì)算不均勻的數(shù)據(jù)時(shí)，獲得的插值效果較差。如果用該方法在水文地質(zhì)中的含水層厚度空白區(qū)插值計(jì)算，則會(huì)出現(xiàn)去全局趨勢(shì)不吻合的現(xiàn)象。分析其原因，主要是因?yàn)榉轿环ǐ@得插值是由一個(gè)插值點(diǎn)上的四個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)來決定的，當(dāng)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)分布較為稀疏的時(shí)候，這種方法則不能包含所有的信息。所以，在實(shí)際的應(yīng)用中要根據(jù)具體的情況來決定是否使用該方法。

第五，雙三次多項(xiàng)式曲面片擬合法（曲面法）；該方法適用于按規(guī)律分布的數(shù)據(jù)，在這種條件下，該方法可以發(fā)揮其擬合度高的優(yōu)點(diǎn)。而且我們可以利用相鄰結(jié)點(diǎn)的導(dǎo)數(shù)值，將整個(gè)區(qū)域組合成一個(gè)連續(xù)的大曲面。但是，不足的是該方法只能用于規(guī)則的數(shù)據(jù)，這使其使用價(jià)值顯著降低。而且其程序設(shè)計(jì)也相對(duì)復(fù)雜。

第六，加權(quán)二乘法；雖然該方法需要考慮的因素較多，但是使用該方法所得到的圖形可以較好的反應(yīng)一定的變化趨勢(shì)，而且圖形的平滑性相對(duì)較好，也有較好的唯一性。但是，由于計(jì)算每一個(gè)插值都需要解一個(gè)一次方程組，所以影響了計(jì)算速度。

2在水文地質(zhì)學(xué)中使用數(shù)學(xué)插值法應(yīng)該注意的問題以及改進(jìn)方法

首先，有效的處理好方位因素的影響；對(duì)插值方法影響較大的是出現(xiàn)數(shù)據(jù)分布不均勻的時(shí)候。當(dāng)數(shù)據(jù)分布不均勻時(shí)，對(duì)加權(quán)二乘法的影響最為顯著，主要是因?yàn)楫?dāng)數(shù)據(jù)點(diǎn)的選擇不當(dāng)，會(huì)使去面片發(fā)生異位。對(duì)于該問題，筆者認(rèn)為可以采取以下兩種措施來盡可能的避免誤差的出現(xiàn)：第一，用方向性對(duì)數(shù)據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償；第二，以插值點(diǎn)為中心，進(jìn)行角限選值，主要是將平面分成n等分，然后在每一個(gè)角限域內(nèi)選擇合適的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。其次，科學(xué)的選擇權(quán)函數(shù)；主要是針對(duì)近點(diǎn)法以及加權(quán)二乘法。所以，筆者認(rèn)為根據(jù)不同條件下水文地質(zhì)學(xué)計(jì)算的要求，我們選擇不同的權(quán)函數(shù)。第三，斷層問題的處理；在水文地質(zhì)學(xué)中經(jīng)常會(huì)遇到斷層問題的計(jì)算。但是，從實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)看來，如果使用斷層兩側(cè)的數(shù)據(jù)來計(jì)算插值是不符合邏輯的。筆者認(rèn)為，在遇到斷層需要計(jì)算時(shí)，可以在程序的設(shè)計(jì)中將斷層假定為簡單的直線或是曲線f（x）。這樣在計(jì)算時(shí)，可以將斷層分成幾段不連續(xù)的曲面，在計(jì)算的過程中就可以對(duì)其進(jìn)行有效的控制。但是，如果用將斷層用直線表示，則可以用：（fx,y）=y-(b+bx)。第四，數(shù)據(jù)點(diǎn)的選擇；當(dāng)需要處理的數(shù)據(jù)很多的時(shí)候，選擇有效的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)成為計(jì)算效率和準(zhǔn)確率的關(guān)鍵。如果選擇的點(diǎn)過多，則會(huì)導(dǎo)致計(jì)算量加大，相反，如果選的點(diǎn)不夠則會(huì)影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。通過實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)，在距離Z點(diǎn)近的數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)的影響是最大的，而較遠(yuǎn)的點(diǎn)影響相對(duì)較小，所以，選擇近點(diǎn)的4到8個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算就可以達(dá)到一定的精準(zhǔn)度。

3結(jié)束語

水文地質(zhì)學(xué)范文第2篇

論文關(guān)鍵詞：高職院校；水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)；課程建設(shè)；教學(xué)方法改革

《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》是高職院校金屬礦產(chǎn)地質(zhì)與勘查技術(shù)專業(yè)、水文地質(zhì)與勘查技術(shù)專業(yè)，金屬礦開采技術(shù)專業(yè)、礦山地質(zhì)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。水文地質(zhì)學(xué)是研究地下水的科學(xué)，主要研究在巖石圈、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，并研究如何運(yùn)用這些規(guī)律興利除害，為人類服務(wù)。通過該課程的學(xué)習(xí)，可以掌握水文地質(zhì)學(xué)的基本概念、理論和方法，為以上4個(gè)專業(yè)的專業(yè)課程學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)，為學(xué)生在實(shí)際工作中參與地下水的觀測(cè)、進(jìn)行地下涌水的處理等提供理論依據(jù)，因此，搞好這門課的教學(xué)顯得尤為重要。

《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)存在的問題

據(jù)統(tǒng)計(jì)，云南省有5所高職院校開設(shè)了資源開發(fā)與測(cè)繪大類專業(yè)。筆者所在的學(xué)校自2005級(jí)開始在金屬礦產(chǎn)地質(zhì)與勘查技術(shù)專業(yè)、金屬礦開采技術(shù)專業(yè)、礦山地質(zhì)專業(yè)中招收高職全日制脫產(chǎn)和函授大專學(xué)生，到2010年已有三屆畢業(yè)生、三屆在校生。先后有10個(gè)教學(xué)班開設(shè)了《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》課程，筆者一直承擔(dān)該課程的教學(xué)工作。結(jié)合教學(xué)實(shí)際，筆者認(rèn)為，在高職院?！端牡刭|(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)中普遍存在以下問題。

對(duì)《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》課程的性質(zhì)和地位認(rèn)識(shí)不足在高職教育中，資源與測(cè)繪大類的專業(yè)少，開設(shè)《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》課程的專業(yè)更少，學(xué)習(xí)本門課程的人數(shù)少，課程在專業(yè)以外的認(rèn)知度低。在筆者所在的學(xué)校，制定高職人才培養(yǎng)方案時(shí)，《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》應(yīng)作為金屬礦產(chǎn)地質(zhì)與勘查技術(shù)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課還是專業(yè)主干課，曾在相關(guān)教師中發(fā)生了激烈的爭論，最終根據(jù)教育部教育司2005年版的《高職高專專業(yè)概覽》才塵埃落定。

使用的教材多為高等學(xué)校教材，與高職教育的要求不相匹配高職教育主要培養(yǎng)具有一定理論知識(shí)和較強(qiáng)實(shí)踐能力，面向生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)第一線的高素質(zhì)技能型專門人才。要求學(xué)生具有夠用的理論知識(shí)，較強(qiáng)的動(dòng)手能力和工作適應(yīng)性，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在實(shí)際工作中要“素質(zhì)高，上手快，技能強(qiáng)”。高職教育與高等教育培養(yǎng)高級(jí)專門人才的目標(biāo)是不同的。培養(yǎng)目標(biāo)的不同決定了教學(xué)內(nèi)容的不同，但是，在高職實(shí)際教學(xué)中，《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》主要選用的大多是高等院校的教材，學(xué)科理論介紹多，實(shí)際應(yīng)用介紹少。

適合課堂教學(xué)的電子課件少，教師多沿用傳統(tǒng)教學(xué)模式，教學(xué)方式單一《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》課程專業(yè)性強(qiáng)，盡管近年來多媒體電子課件在網(wǎng)絡(luò)上隨處可見，但關(guān)于《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》課程的課件少之又少。要做好一件成熟的實(shí)用的電子課件，需要大量的資料和圖片，但由于專業(yè)性較強(qiáng)，這方面的資料往往有一定的保密要求，一般人很難找到相關(guān)資料，再加上水文地質(zhì)工作目前主要是相關(guān)專業(yè)的工程技術(shù)人員在實(shí)施，高職教師參與很少，導(dǎo)致現(xiàn)在的課件以羅列教材中的內(nèi)容為主，質(zhì)量不高，適用性和吸引力不強(qiáng)。

教師大多沿用傳統(tǒng)教學(xué)模式，教學(xué)方式單一在實(shí)際教學(xué)中，《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》的任課教師大多采取單一的講授形式，教學(xué)仍然是以課堂為中心、以課本為中心、以教師為中心，整個(gè)教學(xué)過程都在教室里完成。學(xué)生沒有機(jī)會(huì)到實(shí)地考察，將理論與生產(chǎn)實(shí)際對(duì)應(yīng)，因此，學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性較差。學(xué)生的注意力主要集中在接受教師傳授的現(xiàn)成知識(shí)上，學(xué)習(xí)圍繞課本和考試，沿襲著“上課記筆記、下課抄筆記、考試背筆記”的傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式。講授方式單一，課程缺少吸引力，導(dǎo)致本門課程枯燥無味；學(xué)習(xí)方式單一，學(xué)得快，忘得快，導(dǎo)致課程學(xué)與不學(xué)一個(gè)樣；再加上有些學(xué)生本身對(duì)所學(xué)專業(yè)認(rèn)識(shí)不清，更是降低了課程學(xué)習(xí)的積極性。

《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)體會(huì)

筆者從2006年開始講授《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》課程，到2010年，已經(jīng)完成了10個(gè)教學(xué)班的教學(xué)工作。經(jīng)過在教學(xué)中不斷總結(jié)和完善教學(xué)方法，歸納起來主要有以下三點(diǎn)體會(huì)。

根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)，確定教學(xué)目標(biāo)高職院校金屬礦產(chǎn)地質(zhì)與勘查技術(shù)專業(yè)、水文地質(zhì)與勘查技術(shù)專業(yè)、金屬礦開采技術(shù)專業(yè)、礦山地質(zhì)專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》課程的目的，并不是要把他們培養(yǎng)成為水文地質(zhì)專家或?qū)ｉT從事水文地質(zhì)科學(xué)研究的專業(yè)人員，而是讓他們掌握水文地質(zhì)的基本概念和基本理論，能夠?qū)⑺牡刭|(zhì)理論和技術(shù)應(yīng)用于其今后的工作領(lǐng)域，成為既熟悉本專業(yè)業(yè)務(wù)，又掌握水文地質(zhì)基本概念和基本理論的技能型人才。對(duì)這些專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行水文地質(zhì)教育，應(yīng)該面向金屬礦產(chǎn)地質(zhì)與勘查、水文地質(zhì)與勘查、金屬礦開采、礦山地質(zhì)等工程領(lǐng)域的應(yīng)用，以掌握基本理論、突出實(shí)踐應(yīng)用為目的。因此，本門課程的教學(xué)目標(biāo)是講清《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》的基本概念、基本理論，重點(diǎn)抓好基本概念、基本理論的實(shí)踐性和實(shí)用性教學(xué)。

根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，增加課程的實(shí)踐性和實(shí)用性教學(xué)筆者所在學(xué)校屬于企業(yè)辦學(xué)，隸屬國有大型企業(yè)集團(tuán)，在學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)和企業(yè)工程技術(shù)人員到學(xué)院兼職講課等方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)和條件。結(jié)合集團(tuán)與學(xué)校的實(shí)際情況，筆者重新編寫了高職《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)大綱，突出了課程的實(shí)踐性和實(shí)用性。在實(shí)際教學(xué)中逐步嘗試進(jìn)行課程改革。首先是改變單一的教學(xué)方式。在2006、2007級(jí)金屬礦產(chǎn)地質(zhì)與勘查技術(shù)專業(yè)的《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》課程講授中，嘗試性地引入討論式教學(xué)和現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)。在講授“巖石中孔隙”時(shí)，先講清基本理論，然后通過布置課外作業(yè)的方式，讓學(xué)生通過互聯(lián)網(wǎng)或相關(guān)書籍查閱砂巖、泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r中孔隙的異同，最后讓學(xué)生結(jié)合《普通地質(zhì)學(xué)》、《巖石學(xué)》等課程展開討論，加深對(duì)理論知識(shí)的理解。在對(duì)2007級(jí)金屬礦產(chǎn)地質(zhì)與勘查技術(shù)專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)習(xí)動(dòng)員時(shí)，筆者結(jié)合實(shí)訓(xùn)基地的情況，向?qū)W生介紹了即將實(shí)習(xí)的工作區(qū)的水文地質(zhì)情況，并要求學(xué)生在實(shí)習(xí)過程中收集實(shí)習(xí)礦區(qū)的水文地質(zhì)資料。這一嘗試在學(xué)生一年后的畢業(yè)論文中收到了很好的效果，筆者參與評(píng)閱的12份畢業(yè)論文中，有多達(dá)11份介紹了實(shí)習(xí)礦區(qū)的水文地質(zhì)情況，有的還提出了礦山巷道涌水的處理方案。在給2008級(jí)金屬礦產(chǎn)地質(zhì)與勘查技術(shù)專業(yè)的學(xué)生講授“大氣降水入滲機(jī)制”時(shí)，恰逢降雨，筆者便直接將學(xué)生帶到一個(gè)建筑施工工地，通過地表的一個(gè)新鮮垂直剖面給學(xué)生介紹此部分內(nèi)容，極大地提高了教學(xué)效果和學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。其次是積極與實(shí)訓(xùn)基地的工程技術(shù)人員溝通，建議實(shí)訓(xùn)基地的工程技術(shù)人員在學(xué)生進(jìn)行認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、課程實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)及畢業(yè)實(shí)習(xí)的過程中注意介紹水文地質(zhì)的內(nèi)容，包括地下水量的計(jì)算、地下涌水的處理、礦山巷道水的處理等，增加課程對(duì)實(shí)際工作的參與性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。教學(xué)方式的改變和調(diào)整，大大增強(qiáng)了課程的吸引力，得到了學(xué)生的一致好評(píng)。

制作PPT演示文稿，增加課程講授的直觀性和吸引力從2008年開始，筆者將教學(xué)講義的部分章節(jié)做成PPT演示文稿，利用多媒體將枯燥的教學(xué)內(nèi)容通過圖片和動(dòng)畫展示出來，大大提高了課程講授的直觀性和吸引力。

《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)方法改革思路

高職教育作為高等教育的一個(gè)類型，肩負(fù)著培養(yǎng)面向生產(chǎn)、建設(shè)、管理和服務(wù)第一線需要的高技能人才的使命，在我國加快推進(jìn)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中具有不可替代的作用。隨著我國走新型工業(yè)化道路、建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村和創(chuàng)新型國家對(duì)高技能人才要求的不斷提高，高職教育必須向培養(yǎng)大量高素質(zhì)技能型專門人才轉(zhuǎn)變和發(fā)展。高職教育的人才培養(yǎng)模式必須強(qiáng)調(diào)實(shí)用性和技能性，這就要求在高職課程建設(shè)中充分考慮課程的實(shí)踐性環(huán)節(jié)。

應(yīng)進(jìn)一步明確高職院?！端牡刭|(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》課程的實(shí)踐性教學(xué)目標(biāo)高職院校開設(shè)《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》課程的目的是學(xué)習(xí)水文地質(zhì)的基本概念、基本理論及其應(yīng)用。課程建設(shè)與改革是提高教學(xué)質(zhì)量的核心，也是教學(xué)改革的重點(diǎn)和難點(diǎn)。高職院校要積極與行業(yè)企業(yè)合作開發(fā)課程，根據(jù)技術(shù)領(lǐng)域和職業(yè)崗位（群）的任職要求，參照相關(guān)的職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)，改革課程體系和教學(xué)內(nèi)容，要根據(jù)現(xiàn)在和將來的實(shí)際應(yīng)用及需要確定教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容。近年來，各種地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，不斷地提醒人們必須加強(qiáng)對(duì)自然科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，才能增強(qiáng)人類改造自然的能力?！端牡刭|(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》作為一門自然科學(xué)類課程，有責(zé)任在人類改造自然的進(jìn)程中對(duì)其研究領(lǐng)域的知識(shí)進(jìn)行普及和介紹，讓更多的人了解其學(xué)科性質(zhì)和內(nèi)容，因此，在教學(xué)目標(biāo)中突出實(shí)踐性和實(shí)用性至關(guān)重要。

應(yīng)充分發(fā)揮多媒體教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，增加課程的直觀性和吸引力《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》課程的應(yīng)用性和實(shí)踐性較強(qiáng)，如果沿用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，與學(xué)生學(xué)習(xí)的心理相違背，教學(xué)效果肯定不理想。多媒體技術(shù)的迅速發(fā)展為教學(xué)提供了很大的方便，在《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)中必須使用現(xiàn)代化的教學(xué)手段，將枯燥的理論形象地展示出來，增加課程的直觀性和吸引力，提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。在教學(xué)過程中，針對(duì)水文地質(zhì)的具體教學(xué)內(nèi)容、（地球上的水及其循環(huán)、巖石中的孔隙與水分、地下水的賦存、地下水運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律、毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動(dòng)、地下水的化學(xué)成分及其形成作用、地下水的補(bǔ)給與排泄、地下水系統(tǒng)、地下水的動(dòng)態(tài)與均衡、孔隙水、裂隙水、巖溶水、地下水資源、地下水與環(huán)境）學(xué)習(xí)目標(biāo)及學(xué)生特點(diǎn)等具體情況，采用不同的多媒體形式進(jìn)行教學(xué)。例如，在講流網(wǎng)時(shí)，可引入如何判斷礦區(qū)的潛水含水層和地表水的補(bǔ)給關(guān)系的內(nèi)容，利用動(dòng)畫模擬地下水的流動(dòng)方向，從而判斷它們之間的補(bǔ)給關(guān)系。這些直觀的演示可以加深學(xué)生對(duì)流網(wǎng)的認(rèn)識(shí)，并可以充分發(fā)揮學(xué)生的視覺、聽覺、觸覺等器官的功能，使學(xué)生在輕松愉快的環(huán)境中，用有限的時(shí)間獲得更多的信息和知識(shí)。若能結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)以及課程內(nèi)容設(shè)計(jì)一些課件，會(huì)使教學(xué)活動(dòng)更加豐富多彩。

應(yīng)增加《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》課程的實(shí)踐性、開放性教學(xué)針對(duì)《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》課程應(yīng)用性、實(shí)踐性較強(qiáng)的特點(diǎn)，增加實(shí)踐性、開放性教學(xué)環(huán)節(jié)是該課程改革的重點(diǎn)。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，僅靠高職院校自身力量是不夠的，高職院校要緊密聯(lián)系行業(yè)企業(yè)，實(shí)施校企合作，與企業(yè)實(shí)現(xiàn)資源共享，聘請(qǐng)行業(yè)企業(yè)的工程技術(shù)人員和能工巧匠到學(xué)校擔(dān)任兼職教師，將工程技術(shù)人員和能工巧匠多年在生產(chǎn)一線積累的水文地質(zhì)理論和經(jīng)驗(yàn)帶進(jìn)課堂，將水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)理論和方法應(yīng)用于實(shí)際工作的事例帶進(jìn)課堂，增加教學(xué)的針對(duì)性和實(shí)踐性。若能在學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)時(shí)，請(qǐng)帶實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)的工程技術(shù)人員針對(duì)具體工作面對(duì)水文地質(zhì)學(xué)基本理論和方法進(jìn)行講解，整個(gè)課程的教學(xué)就會(huì)更上一層樓。

水文地質(zhì)學(xué)范文第3篇

關(guān)鍵詞:工程地質(zhì)；水文地質(zhì)；關(guān)系

1．工程地質(zhì)概述

工程地質(zhì)是調(diào)查、研究、解決與人類活動(dòng)及各類工程建筑有關(guān)的地質(zhì)問題的科學(xué)。工程地質(zhì)勘查的目的是為了查明各類工程場(chǎng)區(qū)的地質(zhì)條件,對(duì)場(chǎng)區(qū)及其有關(guān)的各種地質(zhì)問題進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)、分析、預(yù)測(cè)在工程建筑作用下,地質(zhì)條件可能出現(xiàn)的變化和作用。選擇最優(yōu)場(chǎng)地，并提出解決不良地質(zhì)問題的工程措施,為保證工程的合理設(shè)計(jì)、順利施工及正常使用,提供可靠的科學(xué)依據(jù)。工程地質(zhì)研究的主內(nèi)容有:確定巖土組分、組織結(jié)構(gòu)、物理、化學(xué)與力學(xué)性質(zhì)及其對(duì)建筑工程穩(wěn)定性的影響,進(jìn)行巖土工程地質(zhì)分類,提出改良巖土的建筑性能的方法。研究由于人類工程活動(dòng)的影響而破壞的自然環(huán)境的平衡以及自然發(fā)生的崩塌、滑坡、泥石流及地震等物理地質(zhì)作用對(duì)工程建筑的危害及其預(yù)測(cè)、評(píng)估和防治措施。研究解決各類工程建筑中的地基穩(wěn)定性,如邊坡、路基、壩基、橋墩、硐室以及黃土的濕陷、巖石的裂隙破壞等,制定一套科學(xué)的勘察程序、方法和手段,直接為各類工程的設(shè)計(jì)、施工提供地質(zhì)依據(jù)。研究建筑場(chǎng)區(qū)地下水運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其對(duì)工程建筑的影響,制定必要的利用和防護(hù)方案。研究區(qū)域工程地質(zhì)條件的特征,預(yù)測(cè)人類工程活動(dòng)對(duì)其影響而產(chǎn)生的變化,作出區(qū)域穩(wěn)定性評(píng)價(jià),進(jìn)行工程地質(zhì)分區(qū)和繪圖。

隨著大規(guī)模工程建設(shè)的發(fā)展,其研究領(lǐng)域日益擴(kuò)大。除了巖土學(xué)和工程動(dòng)力地質(zhì)學(xué)、專門工程地質(zhì)學(xué)和區(qū)域工程地質(zhì)學(xué)外,一些新的分支學(xué)科正在逐漸形成,如礦山工程地質(zhì)學(xué)、海洋工程地質(zhì)學(xué)、城市工程地質(zhì)及環(huán)境工程地質(zhì)學(xué)、工程地震學(xué)等。

2．水文地質(zhì)概述

水文地質(zhì)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。

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)帷⒌卣?、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。

3．工程地質(zhì)與水文地質(zhì)密切相關(guān)

實(shí)踐證明,在工程勘察、設(shè)計(jì)和施工過程中,水文地質(zhì)問題始終是一個(gè)極為重要但也是一個(gè)易于被忽視的問題。之所以重要,是因?yàn)樗牡刭|(zhì)和工程地質(zhì)二者關(guān)系極為密切,互相聯(lián)系和互相作用。地下水既是巖土體的組成部分,直接影響巖土體工程特性,又是基礎(chǔ)工程的環(huán)境,影響建筑物的穩(wěn)定性和耐久性。至于容易被忽視,是在實(shí)際的地質(zhì)勘察工作中,在勘探成果內(nèi)因?yàn)楹苌僦苯由婕八膮?shù)的利用,水文地質(zhì)問題往往只被認(rèn)為是象征性的工作,在勘察中大多只是簡單地對(duì)天然狀態(tài)下的水文地質(zhì)條件作一般性評(píng)價(jià)。在一些水文地質(zhì)條件較復(fù)雜的地區(qū),由于工程勘察中對(duì)水文地質(zhì)問題研究不深入,設(shè)計(jì)中又忽視了水文地質(zhì)問題,經(jīng)常發(fā)生由地下水引發(fā)的各種巖土工程危害問題,令勘察和設(shè)計(jì)處于難堪的境地。

為提高工程勘察質(zhì)量,在勘察中加強(qiáng)水文地質(zhì)問題的研究是十分必要的,在工程勘察中不僅要求查明與巖土工程有關(guān)的水文地質(zhì)問題,評(píng)價(jià)地下水對(duì)巖土體和建筑物的作用及其影響,更要提出預(yù)防及治理措施的建議,為設(shè)計(jì)和施工提供必要的水文地質(zhì)資料,以消除或減少地下水對(duì)巖土工程的危害。

3.1工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)評(píng)價(jià)內(nèi)容

3.1.1應(yīng)重點(diǎn)評(píng)價(jià)地下水對(duì)巖土體和建筑物的作用和影響,預(yù)測(cè)可能產(chǎn)生的巖土工程危害,提出防治措施。

3.1.2工程勘察中還應(yīng)密切結(jié)合建筑物地基基礎(chǔ)類型的需要,查明有關(guān)水文地質(zhì)問題,提供選型所需的水文地質(zhì)資料。

3.1.3不僅要查明地下水的天然狀態(tài)和天然條件下的影響,更重要的是分析預(yù)測(cè)在人為工程活動(dòng)中地下水的變化情況及對(duì)巖土體和建筑物的反作用。

3.1.4應(yīng)從工程角度,按地下水對(duì)工程的作用與影響,提出不同條件下應(yīng)當(dāng)著重評(píng)價(jià)的地質(zhì)問題。

3.2巖土水理性質(zhì)的測(cè)試和研究。

巖土水理性質(zhì)是指巖土與地下水相互作用時(shí)顯示出來的各種性質(zhì)。巖土水理性質(zhì)與巖土的物理性質(zhì)都是巖土重要的工程地質(zhì)性質(zhì)。巖土的水理性質(zhì)不僅影響巖土的強(qiáng)度和變形,而且有些性質(zhì)還直接影響到建筑物的穩(wěn)定性。以往在勘察中對(duì)巖土的物理力學(xué)性質(zhì)的測(cè)試比較重視,對(duì)巖土的水理性質(zhì)卻有所忽視,因而對(duì)巖土工程地質(zhì)性質(zhì)的評(píng)價(jià)是不夠全面的。結(jié)合水是地下水在粘性土中的主要賦存形式,在砂土中含量甚微。結(jié)合水尤其是弱結(jié)合水與粘性土相互作用時(shí)顯示出來的性質(zhì)如可塑性、膨脹性、收縮性等歸為粘性土的物理力學(xué)性質(zhì),因其受強(qiáng)力束縛,活動(dòng)范圍極為有限,對(duì)巖土的動(dòng)態(tài)水理性質(zhì)影響較小。

3.3由水文地質(zhì)引起的工程地質(zhì)危害。

3.3.1地下水升降變化引起的巖土工程危害

在巖土工程勘察中，要注意調(diào)查了解地下水位條件及其升降變化。在天然條件下地下水位一般是季節(jié)性變化的，雨季水位水位上升旱季水位下降，其天然變化是區(qū)域性漸變的，而且變幅較小。但是,人為因素引起的局部性地下水位升降變化的幅度往往大于天然變化所引起的巖土工程危害更為嚴(yán)重。

3.3.1.1水位上升引起的巖土工程危害

潛水水位上升的原因是多種多樣的,其主要受地質(zhì)因素如含水層結(jié)構(gòu)、總體巖性產(chǎn)狀；水文氣象因素如降雨量、氣溫等及人為因素如灌溉、施工等的影響,有時(shí)往往是幾種因素的綜合結(jié)果。由于潛水面上升對(duì)巖土工程可能造成如下影響：土壤沼澤化、鹽漬化,巖土及地下水對(duì)建筑物腐蝕性增強(qiáng)；斜坡、河岸塌陷等巖土體產(chǎn)生滑移、崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象；一些具特殊性的巖土體結(jié)構(gòu)破壞、強(qiáng)度降低、軟化；引起粉細(xì)砂及粉土飽和液化、出現(xiàn)流砂、管涌等現(xiàn)象；地下硐室充水淹沒,基礎(chǔ)上浮、建筑物失穩(wěn)。

3.3.1.2地下水位下降引起的巖土工程危害

地下水位的降低多是由于人為因素造成的,如集中大量抽取地下水、采礦活動(dòng)中的礦床疏干以及上游筑壩、修建水庫截奪下游地下水的補(bǔ)給等。地下水的過大下降,常常誘發(fā)地裂、地面沉降、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害以及地下水源枯竭、水質(zhì)惡化等環(huán)境問題，對(duì)巖土體、建筑物的穩(wěn)定性和人類自身的居住環(huán)境造成很大威脅。

3.3.2地下水位對(duì)巖土物理力學(xué)性質(zhì)的影響

地下水的升降變化能引起膨脹性巖土產(chǎn)生不均勻的脹縮變形,嚴(yán)重時(shí)形成地裂,引起建筑物特別是低層或輕型建筑物的破壞。當(dāng)?shù)叵滤殿l繁時(shí)或變化幅度大時(shí)，不僅使巖土的膨脹收縮變形往復(fù),而且會(huì)導(dǎo)致巖土的膨脹收縮幅度加大。因此,在膨脹性巖土地區(qū)進(jìn)行工程勘察時(shí)應(yīng)特別注意對(duì)場(chǎng)地水文地質(zhì)條件的研究,特別是地下水升降變化高度和變化規(guī)律，這對(duì)地基基礎(chǔ)深度的選擇(宜選在地下水位以上或地下水位以下,不宜選在地下水位變動(dòng)帶內(nèi))有主要的參考價(jià)值。

在建筑工程的地基內(nèi),當(dāng)?shù)叵滤辉诨A(chǔ)底面以下壓縮層范圍內(nèi)發(fā)生變化時(shí),就能直接影響建筑物的穩(wěn)定性。若水位在壓縮層范圍以上時(shí),軟化地基土,使其強(qiáng)度降低、壓縮性增大,建筑物可能產(chǎn)生較大的沉降變形。若水位在壓縮層范圍以下時(shí),巖土的自重應(yīng)力增加,可能引起地基基礎(chǔ)的附加沉降,如果土質(zhì)不均勻或地下水位的突然下降也可能使建筑物發(fā)生變形破壞。在地下水位以上、地下水位變動(dòng)帶和地下水位以下,具有明顯的變化規(guī)律。土體從上到下,天然含水量、孔隙比由小一大一小,壓縮模量、承載力由大一小一大的變化規(guī)律。這是由于地下水位以上部位,經(jīng)長期淋濾作用,鐵鋁富集,并對(duì)土顆粒起膠結(jié)和充填作用,增大了土粒間連接力,往往形成“硬殼層”,因而含水量、孔隙比小而壓縮模和承載力高。而位于地下水位變動(dòng)帶的土層,由于地下水積極交替,土中的鐵鋁成分流失,土質(zhì)變松,因而含水量、孔隙比增大,壓縮模量、承載力降低。位于地下水位以下的土層,由于地下水交替緩慢, 氧化、水解作用減弱,加之上覆土層的自重壓力作用,土質(zhì)比較密實(shí),因而含水量、孔隙比減小,壓縮模量、承載力增高。巖土特別是各類軟質(zhì)巖石、風(fēng)化殘積土、不同成因的粘性土等,其物理力學(xué)性質(zhì)的變化規(guī)律,與地下水位有著密切的聯(lián)系。因此,在分析研究巖土物理力學(xué)的變化規(guī)律時(shí),應(yīng)充分重視地下水位這一重要影響因素。

4．結(jié)語

工程地質(zhì)問題中,水文地質(zhì)在建筑物持力層選擇、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、工程地質(zhì)災(zāi)害防治等方面都起著重要的作用,準(zhǔn)確合理地查明地下水位,不僅使資料的可靠程度更高,而且可更好地發(fā)揮巖土體的潛在能力。因此,為提高工程勘察質(zhì)量,在工程勘察中要求查明與巖土工程有關(guān)的水文地質(zhì)問題,以消除地下水對(duì)巖工程的危害。隨著工程地質(zhì)勘察的發(fā)展,水文地質(zhì)必將受到越來越廣泛的重視,切實(shí)做好水文地質(zhì)工作，將對(duì)工程地質(zhì)勘察水平的提高起極大的推動(dòng)作用。

參考文獻(xiàn)：

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[4] 肖長來,梁秀娟 ,王彪,水文地質(zhì)學(xué), 清華大學(xué)出版社。2010年03月.

水文地質(zhì)學(xué)范文第4篇

提要：

礦區(qū)水資源保護(hù)和礦山防治水這兩個(gè)互相矛盾又緊密聯(lián)系的問題給傳統(tǒng)的礦山水文地質(zhì)學(xué)帶來了更多的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，迫切需要新理論、新技術(shù)的發(fā)展。為了更好的實(shí)現(xiàn)礦區(qū)未來地下水資源的開采、利用與保護(hù)以及采煤安全和區(qū)域水資源可持續(xù)利用，本文選擇長治盆地為重點(diǎn)研究區(qū)，從采動(dòng)引起的覆巖移動(dòng)入手，在資料分析的基礎(chǔ)上，采用相似材料模擬、綜合物探、野外監(jiān)測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)注（壓）水試驗(yàn)的方法，運(yùn)用水文地質(zhì)學(xué)原理研究了采煤引起含水層結(jié)構(gòu)變異厚度及其滲透性變化特征；在此基礎(chǔ)上，以長治盆地集中開采區(qū)水文地質(zhì)條件和野外監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立了區(qū)域地下水流場(chǎng)三維動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)臺(tái)，為研究含水層結(jié)構(gòu)變異后的地下水循環(huán)機(jī)理和水資源重新分布提供技術(shù)支撐；本文同時(shí)指出了我國礦山水文地質(zhì)研究目前存在的問題和面臨的挑戰(zhàn)，分析了礦山水文地質(zhì)學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)，展望了未來相關(guān)分支學(xué)科和關(guān)鍵核心技術(shù)的發(fā)展方向與前景。

關(guān)鍵詞：

礦區(qū)；采煤驅(qū)動(dòng)；水文地質(zhì)；研究進(jìn)展；發(fā)展方向

煤炭是我國可持續(xù)發(fā)展最可靠的能源支柱，由于特定的國情和條件，未來幾十年內(nèi)能源結(jié)構(gòu)不會(huì)有根本的改變，預(yù)計(jì)高峰產(chǎn)量38～40億噸，同時(shí)伴隨大量的資源枯竭礦井閉坑。特殊的地理地質(zhì)環(huán)境，決定了我國煤礦水文地質(zhì)條件與世界其他國家相比，是極其復(fù)雜的，我國煤炭資源的開采受水害的威脅嚴(yán)重，尤其是隨著開采深度、開采強(qiáng)度、開采速度、開采規(guī)模的增加，以及新的大型能源基地的建設(shè)，水害威脅愈來愈嚴(yán)重，礦山水文地質(zhì)問題越來越復(fù)雜據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國重點(diǎn)煤礦已有上百億噸受水害威脅的儲(chǔ)量，給煤礦防治水工作和實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)造成了更大的困難和更為艱巨的任務(wù)。我國礦山水文地質(zhì)學(xué)科經(jīng)過多年發(fā)展，出現(xiàn)了眾多成績斐然的學(xué)者和一系列的研究成果，尤其是在煤層頂板巖移、采區(qū)應(yīng)力分布及演化、突水風(fēng)險(xiǎn)判別、導(dǎo)水裂隙發(fā)育、涌水量計(jì)算、礦井水保護(hù)與利用等方面取得了較為突出的成就，為礦區(qū)建設(shè)和區(qū)域發(fā)展起到了及其重要的作用。值得注意的是，礦井水文地質(zhì)學(xué)科仍然存在許多問題急需我們投入更多的精力和時(shí)間展開研究。礦區(qū)水資源保護(hù)和礦山防治水這兩個(gè)互相矛盾又緊密聯(lián)系的問題給傳統(tǒng)的煤田水文地質(zhì)學(xué)帶來了更多的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，迫切需要新理論、新技術(shù)的發(fā)展。本文以長治盆地煤礦集中開采區(qū)為核心研究區(qū)，針對(duì)采煤條件下的頂板含水層結(jié)構(gòu)變異與地下水流場(chǎng)演化開展了系列研究。

1研究區(qū)概況

長治盆地是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的水文地質(zhì)單元，奧陶系中統(tǒng)石灰?guī)r巖溶裂隙含水層組為盆地內(nèi)主要含水層，位于煤層以下。而兩個(gè)主采煤層之間及以上依次展布著石炭系太原組裂隙巖溶含水層組，下二疊統(tǒng)山西組及上、下石盒子組砂巖裂隙含水層組，基巖風(fēng)化帶與第四系松散含水層組等三個(gè)主要含水層組。其中基巖風(fēng)化帶含水層由粗－細(xì)粒砂巖組成，富水性因地而異，第四系松散含水層主要由中－細(xì)砂組成，厚度一般為60～130m，富水性較好，具有重要的供水價(jià)值。在這種水、煤資源共生的特定水文地質(zhì)條件下，大規(guī)模采煤就成為地下水資源破壞的主要原因。長治盆地煤炭資源蘊(yùn)藏豐富，含煤面積占到盆地總面積的2／3（圖1），煤礦開采完全改變了天然狀態(tài)下的水文地質(zhì)條件，原有的含水層空間結(jié)構(gòu)已經(jīng)嚴(yán)重變異，地下水循環(huán)演化模式發(fā)生根本性的變化。本文選擇長治盆地為整體研究對(duì)象，同時(shí)選擇文王山斷裂和二崗山斷裂之間這塊相對(duì)獨(dú)立且煤礦開采劇烈的區(qū)域?yàn)楹诵难芯繀^(qū)，有利于研究問題的系統(tǒng)解決。

2礦區(qū)水文地質(zhì)研究方法及數(shù)據(jù)采集

采煤過程中覆巖有規(guī)律的垮落、破裂、下沉，形成導(dǎo)水裂隙帶，含水層結(jié)構(gòu)發(fā)生變異。研究含水層圖1長治盆地水文地質(zhì)簡圖Fig．1SimplehydrogeologicalmapofChangzhiBasin結(jié)構(gòu)變異的方法較多，國內(nèi)外專家采用的方法包括物理模擬試驗(yàn)法、地球物理勘測(cè)法、現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)法、鉆孔漏漿觀測(cè)、抽（壓）水試驗(yàn)、理論推算法和經(jīng)驗(yàn)公式法等。本文根據(jù)長治盆地地質(zhì)背景和開采情況，選擇了室內(nèi)模擬試驗(yàn)、綜合鉆探、地球物理勘測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、抽水試驗(yàn)等多種方法有機(jī)結(jié)合，對(duì)長治盆地煤礦開采條件下覆巖含水層結(jié)構(gòu)變異情況進(jìn)行了研究。

2．1覆巖含水層結(jié)構(gòu)變異物理模擬試驗(yàn)

本模擬試驗(yàn)的地質(zhì)原型是山西余吾煤礦，主要模擬S1202工作面，工作面對(duì)應(yīng)的地面標(biāo)高為＋932m，工作面標(biāo)高為298m。工作面走向長1400m，工作面寬度為295m，煤層平均厚度為6m，主要開采3＃煤層，平均埋藏深550～600m，最大埋深超過800m。位于山西組下部，上距K8砂巖19．80～37．41m，平均31．85m，上距K10砂巖100m。工作面煤層傾角為3°～5°，試驗(yàn)采取高密集點(diǎn)陣法進(jìn)行覆巖變化精細(xì)化研究，見圖2。

2．2地球物理勘測(cè)

地球物理勘測(cè)區(qū)域選擇在S1202工作面及相鄰S1204工作面區(qū)域，主要目的是通過瞬變電磁高密集布點(diǎn)提高分辨率方法，宏觀掌握礦區(qū)采煤條件下含水層分布范圍、發(fā)育規(guī)模、埋深以及賦水狀態(tài)等基本信息，查明含水層結(jié)構(gòu)垂向變異特征和組合關(guān)系等。物探測(cè)線布置見圖3。

2．3井下仰孔鉆探及注水試驗(yàn)

井下鉆探采用一個(gè)原巖孔注水試驗(yàn)（在未采動(dòng)區(qū)域打孔）和兩個(gè)采動(dòng)孔注水試驗(yàn)（在采動(dòng)后區(qū)域打孔）對(duì)比方式進(jìn)行。注水試驗(yàn)場(chǎng)地選在王莊礦區(qū)某工作面進(jìn)風(fēng)巷道內(nèi)布置。鉆孔布置圖如圖4所示。仰孔鉆探注水試驗(yàn)結(jié)果顯示（見圖5），開采前后上覆巖層變異范圍內(nèi)兩端巖體透水能力有明顯變化，首先壓水量從變異微弱區(qū)進(jìn)入嚴(yán)重變異區(qū)時(shí)壓水量迅速增大，之后壓水量有明顯開始下降，當(dāng)工作面推進(jìn)到Z2－4、Z3－4區(qū)段范圍時(shí)壓水量明顯區(qū)別于之前區(qū)段，但仍大于原巖狀態(tài)鉆孔所測(cè)數(shù)值，此時(shí)鉆孔推進(jìn)垂向高度約85m，當(dāng)推進(jìn)進(jìn)尺超過Z2－4、Z3－4區(qū)段范圍時(shí)，壓水量又有了明顯下降，接近原巖鉆孔Z1所測(cè)數(shù)值，認(rèn)為這部分巖層不屬于巖層變異區(qū)。由此，可以確定試驗(yàn)工作面上方變異含水層厚度約90m。

2．4地下水位野外監(jiān)測(cè)

含水層結(jié)構(gòu)的變異必然引起區(qū)域地下水流場(chǎng)的變化，野外監(jiān)測(cè)包括采區(qū)沉降及水位動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)。采區(qū)水位動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)主要布置了一眼潛水位動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)井和20個(gè)地表沉陷動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其中5號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)與水井監(jiān)測(cè)點(diǎn)連線垂直走向，二者相距13m。共監(jiān)測(cè)了15個(gè)月，頻度為每天一次。采區(qū)水位動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置如圖6所示。抽水試驗(yàn)準(zhǔn)備工作總共調(diào)查了研究區(qū)內(nèi)的水位波動(dòng)帶中的186口水井，經(jīng)過綜合分析選擇了其中19口水井作為抽水試驗(yàn)水井。具體試驗(yàn)水井分布位置見圖7。

2．5區(qū)域地下水流場(chǎng)三維動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)

覆巖結(jié)構(gòu)變異引起了含水層流場(chǎng)的變化，頂板含水層一旦受到導(dǎo)水裂隙破壞，水位將急劇下降，引起大面積的地下水疏干，但具體疏干邊界很難界定，本文針對(duì)這一問題專門研發(fā)了區(qū)域地下水流場(chǎng)三維動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了物理模擬試驗(yàn)研究。試驗(yàn)裝置見圖8。

3煤層頂板含水層結(jié)構(gòu)變異規(guī)律

3．1煤層頂板含水層結(jié)構(gòu)變異物理模擬分析

利用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)10條測(cè)線210個(gè)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析，得到圖9聚類分析樹形圖。結(jié)合試驗(yàn)過程中觀測(cè)到的巖層破壞程度，測(cè)線2和測(cè)線3位于模擬工作面垮落帶中，因此工作面上覆巖層的垮落帶高度大于30m。測(cè)線4、測(cè)線5、測(cè)線6和測(cè)線7位于模擬工作面裂隙帶中，其中的巖層破壞與下伏垮落帶中的破壞巖層雜亂無章，具有明顯的規(guī)律性，尤其在其頂部測(cè)線7附近具有明顯的層理性，這是裂隙帶頂部列些成層狀的明顯特征。因此確定模擬工作面的裂隙帶高度為94m，即上覆巖層變異高度為94m。測(cè)線8、測(cè)線9和測(cè)線10，其中的巖層位移量與前述兩帶中的巖層位移量有明顯差別，且其中巖層破壞不甚明顯，裂隙發(fā)育與采動(dòng)前沒有明顯的差異性，規(guī)律具有明顯的相似性，這是彎沉帶明顯特征。結(jié)合模擬工作面水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征，煤層上覆K8含水層距煤層約為30m，K8含水層位于垮落帶之中，采動(dòng)過程中該含水層完全破壞。模擬工作面上部K10含水層距離煤層頂板約為90m，巖層變異帶高度大約為94m，該層位地下水會(huì)被疏干或半疏干，從而確定該含水層也發(fā)生了變異。

3．2煤層頂板含水層結(jié)構(gòu)變異物探分析

對(duì)比礦區(qū)水文地質(zhì)條件和煤層開采進(jìn)度分析物探結(jié)果，從垂向來看，煤礦開采對(duì)煤層頂板覆巖破壞和影響范圍一般為250m～300m，影響范圍從下到上逐漸變小，影響強(qiáng)度從下到上逐漸變?nèi)酢Ｊ艿絼×矣绊懙捻敯甯矌r厚度約為整體影響范圍的1／3，厚度約為90～120m，基本與裂隙帶發(fā)育高度吻合。物探結(jié)果顯示，高阻異常區(qū)（即裂隙帶）分布有約150～200m厚的次高阻異常區(qū)，該區(qū)域完全位于采空區(qū)上方，從下往上呈現(xiàn)逐漸減小趨勢(shì)。分析認(rèn)為該區(qū)域?yàn)榱严稁獠康姆沁B續(xù)裂隙變化區(qū)或裂隙微小變異區(qū)（圖10）。

3．3頂板含水層結(jié)構(gòu)變異厚度的確定

錢鳴高等人研究認(rèn)為關(guān)鍵層位置對(duì)于導(dǎo)水裂隙帶高度影響十分明顯。通常認(rèn)為堅(jiān)硬巖層是剛性的，而軟巖具有塑性。如果工作面推進(jìn)長度較大時(shí)，堅(jiān)硬巖層多沿垂直層面方向斷裂；而于軟巖層多數(shù)只發(fā)生塑性變化，不會(huì)產(chǎn)生裂隙，故軟巖頂板不易發(fā)生突水。當(dāng)關(guān)鍵層的懸露距離小于其極限跨度時(shí)，導(dǎo)水裂隙帶不會(huì)向上進(jìn)一步發(fā)展；而軟巖層的下部自由空間高度小于其最大撓度時(shí)，軟巖層能夠保持塑性狀態(tài)不發(fā)生破壞，此時(shí)導(dǎo)水裂隙帶不向上繼續(xù)發(fā)展，即變異含水層高度得以確定，由此我們提出關(guān)鍵隔水層的概念。即當(dāng)某一隔水層滿足公式υwmax≥Δi時(shí)（υwmax覆巖最大撓度；Δi自由空間高度），該隔水層即為關(guān)鍵隔水層，煤層至該隔水層的距離即為變異含水層厚度。以關(guān)鍵隔水層為界，可以劃分為水位波動(dòng)帶和水位驟降帶。水位波動(dòng)帶特征：水位波動(dòng)，水資源未明顯漏失，巖層彎曲；水位驟降帶特征：水位驟降，水資源明顯漏失，巖層發(fā)生冒落、裂隙發(fā)育。

4含水層結(jié)構(gòu)變異滲透性分析

4．1水位波動(dòng)帶含水層滲透性分析

試驗(yàn)結(jié)果顯示，采煤前抽水井ZL－01測(cè)得滲透系數(shù)為0．58m／d，采煤過后（CZ－06）的滲透系數(shù)為3．14m／d，是采前的5．41倍；另一組抽水井相距稍遠(yuǎn)，ZL－02井抽水試驗(yàn)測(cè)定滲透系數(shù)為0．58m／d，CZ－14井抽水試驗(yàn)測(cè)定滲透系數(shù)為4．69m／d，采后的滲透系數(shù)是采前的8．09倍。由此可知，采煤在改變地面形態(tài)的同時(shí)也使得潛水含水層的滲透性增大。采掘工作面推進(jìn)過后使得采空區(qū)含水層滲透性明顯增大現(xiàn)象，且采空區(qū)上方距開采邊界20～70m范圍內(nèi)的永久裂隙區(qū)滲透性最大，其次是采空區(qū)中部裂隙閉合區(qū)，總體而言采動(dòng)過后使得滲透性比采前增大約5～15倍。這對(duì)于礦區(qū)潛水循環(huán)將會(huì)產(chǎn)生積極意義（JiangHui，2011）。見表1。

4．2水位驟降帶含水層滲透性分析

采煤后頂板水層結(jié)構(gòu)性分布差異導(dǎo)致了滲透系數(shù)的變異不均衡性，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可將煤層覆巖含水層變異帶劃分為4個(gè)區(qū)，見圖11。①垮落儲(chǔ)水區(qū)：該區(qū)域巖塊大小不一，排列無序，巖塊間縫隙多且寬，連通性好，研究區(qū)內(nèi)一般厚20～30m，在煤壁附近垮落儲(chǔ)水區(qū)發(fā)育較高，采空區(qū)中部垮落儲(chǔ)水區(qū)發(fā)育較低。②裂隙滲透區(qū)：位于垮落帶之上，與垮落帶直接連通，垂向裂隙和層間裂隙發(fā)育，研究區(qū)內(nèi)一般發(fā)育到煤層頂板以上90m，試驗(yàn)時(shí)注水量約為原巖注水量的10～20倍。③裂隙強(qiáng)徑流區(qū)：靠近煤柱部位的裂隙滲透區(qū)兩端是大角度張開裂隙發(fā)育密集區(qū)。從注水試驗(yàn)中可明顯看到這部分區(qū)域發(fā)育上緣距煤層頂板約115m，裂隙強(qiáng)徑流區(qū)的注水量約為原巖注水量的20～100倍，本區(qū)對(duì)地下水將會(huì)起到導(dǎo)通作用，是發(fā)育高度范圍內(nèi)的含水層相互連通，水量交換的良好通道。④離層管流區(qū)：離層主要發(fā)育在裂隙帶以上部分巖體中，它數(shù)量不多，順層展布，連通性極好，具有時(shí)效性，隨煤層開采往往經(jīng)歷開裂發(fā)育閉合消失的過程。離層裂隙對(duì)地下水的意義主要表現(xiàn)為順層輸水。煤層的開采是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，應(yīng)力場(chǎng)會(huì)隨煤層的開挖而不斷發(fā)展變化，因此動(dòng)覆巖滲透特性也不是一成不變的。當(dāng)工作面推進(jìn)一定距離時(shí)，覆巖被當(dāng)時(shí)的應(yīng)力場(chǎng)改造，此時(shí)的滲透特性適應(yīng)當(dāng)時(shí)應(yīng)力作用下的覆巖結(jié)構(gòu)。隨著工作面的繼續(xù)推進(jìn)，應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生了改變，覆巖結(jié)構(gòu)層隨之變化，原有的張開裂隙變?yōu)殚]合，原來的完整覆巖開裂。覆巖的滲透特性隨之而變，原本滲透特性好的張開裂隙變化導(dǎo)水性質(zhì)較差的閉合裂隙，原不透水的原巖轉(zhuǎn)化為導(dǎo)水巖體的一部分。

5煤礦開采區(qū)地下水流場(chǎng)演化特征

5．1伴隨煤層開采地下水動(dòng)態(tài)變化特征

5．1．1水位波動(dòng)帶地下水動(dòng)態(tài)變化特征

根據(jù)野外監(jiān)測(cè)結(jié)果，煤層采動(dòng)過程中，潛水位下降與地表沉陷不完全一致，潛水位下降略滯后，采煤影響初期，地表沉降速度較小，沉降緩慢，監(jiān)測(cè)井內(nèi)水位未有變化。這是因?yàn)榈叵滤哂刑烊徽{(diào)節(jié)能力，當(dāng)?shù)孛娉两邓俣刃∮谥車畬訉?duì)沉陷區(qū)補(bǔ)給速度時(shí)，就觀測(cè)不到水位變化。在地面沉降的活躍期內(nèi)，觀測(cè)井水位變幅速度的趨勢(shì)與地面沉降速度的變幅趨勢(shì)相同。當(dāng)?shù)孛娉料葸M(jìn)入衰退期，沉降速度明顯放緩，潛水開始恢復(fù)，潛水水位動(dòng)態(tài)曲線與地面沉陷動(dòng)態(tài)曲線開始呈現(xiàn)完全不同的變化趨勢(shì)。監(jiān)測(cè)200d后，監(jiān)測(cè)井水位趨于穩(wěn)定，但是水位沒有恢復(fù)到采煤前位置，這說明含水層雖然受到采煤擾動(dòng)，但是含水層結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生變異；水位未恢復(fù)到采煤前位置，分析認(rèn)為采動(dòng)后黃土受到擾動(dòng)與下伏含水層越流增大（圖12）。綜上所述，伴隨采煤活動(dòng)推進(jìn)，地表沉陷盆地逐漸形成，沉陷區(qū)內(nèi)的潛水位出現(xiàn)下降，而沉陷盆地以外潛水位沒有明顯變化，兩者之間形成水力梯度，使得盆地內(nèi)潛水位逐漸恢復(fù)，使得沉陷盆地內(nèi)水位形成了先下降后上升的波動(dòng)現(xiàn)象。

5．1．2水位驟降帶地下水位變化特征

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)工作面距離監(jiān)測(cè)井35m左右時(shí)監(jiān)測(cè)井中的水位尚未發(fā)生明顯變化，繼續(xù)推進(jìn)水位開始出現(xiàn)明顯的下降，此時(shí)下降幅度較??；當(dāng)工作面推進(jìn)到監(jiān)測(cè)井上方時(shí)水位繼續(xù)下降，下降幅度未有發(fā)生明顯變化；當(dāng)工作面推進(jìn)超過監(jiān)測(cè)井約24m時(shí)，水位發(fā)生了明顯的變化，水位埋深變?yōu)?37．1m，繼續(xù)推進(jìn)水位發(fā)生了不同程度的驟降。當(dāng)工作面推過44．4m時(shí)，水位降至－147．52m；當(dāng)工作面推過監(jiān)測(cè)井50．3m時(shí)，水位降至－150．3m；當(dāng)工作面推過監(jiān)測(cè)井57．9m時(shí)，監(jiān)測(cè)井水位降至孔底－213m，孔內(nèi)地下水完全漏失。繼續(xù)監(jiān)測(cè)到工作面距離監(jiān)測(cè)井200m，仍未見到水位（圖13）。從上述水位變化過程來看，采動(dòng)過程上覆巖層變異帶內(nèi)的含水層水位隨工作面的推進(jìn)水位發(fā)生了緩變到驟降到消失的過程，水位的變化實(shí)際上反映了上覆巖層變異過程。水位的緩變過程反映了采動(dòng)過程中上覆巖層裂隙逐漸增大，但是巖層尚未發(fā)生破斷。工作面推進(jìn)到距離監(jiān)測(cè)井35m，水位開始發(fā)生緩變，說明采動(dòng)對(duì)上覆巖層側(cè)向影響邊界范圍大約35m。工作面推過監(jiān)測(cè)井24m，水位發(fā)生了驟降，說明上覆巖層發(fā)生了破斷，同時(shí)由此可以推斷當(dāng)?shù)夭擅褐芷趤韷撼^59m．從水位發(fā)生緩變開始，水資源漏失到礦坑內(nèi)，含水層近于疏干，完全反應(yīng)了采動(dòng)過程中上覆巖層的變異過程，也反應(yīng)了變異帶內(nèi)水位動(dòng)態(tài)特征：緩變—驟降—消失。

5．2覆巖含水層流場(chǎng)影響范圍的確定

通過區(qū)域地下水流場(chǎng)三維動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)，可以得出煤層開采后地下水水位變化與地下水影響邊界時(shí)空變化的規(guī)律（圖14），直觀的再現(xiàn)了地下水流場(chǎng)的變化情況，其變化規(guī)律主要有以下幾個(gè)方面：①從流場(chǎng)變化顯著性來看，開采區(qū)的上游、下游及兩翼都表現(xiàn)出了隨著開采長度和面積的增長，地下水位和降深變化曲線曲率變化由小變大，最終趨于穩(wěn)定值。②從不同開采模式流場(chǎng)穩(wěn)定后呈現(xiàn)形狀來看，開采工作面中心處都呈現(xiàn)出了“水滴”型，但隨著工作面面積增長會(huì)演變?yōu)椤胺派洹毙?。③長治地區(qū)3號(hào)煤開采區(qū)上游地下水影響邊界最大值為929m，兩翼地下水影響邊界逐漸增大，從929m逐步增長至約1200m。④、煤礦開采覆巖含水層疏干半徑與地下水流向密切相關(guān)，上游影響半徑最小，側(cè)向影響半徑由上至下逐漸增大，下游影響半徑最大。

6礦區(qū)水文地質(zhì)研究發(fā)展方向

6．1深部礦區(qū)水文地質(zhì)研究亟待加強(qiáng)

上世紀(jì)末與本世紀(jì)我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展促進(jìn)了礦產(chǎn)資源的劇烈開發(fā)，開采活動(dòng)大多集中在500m以內(nèi)的淺部，相應(yīng)的地質(zhì)和水文地質(zhì)研究工作也大多集中在500m以淺。近年來，我國淺部礦產(chǎn)資源逐漸枯竭，西部豐富礦產(chǎn)資源受到交通運(yùn)輸和脆弱生態(tài)環(huán)境約束等外部條件限制，加大中、東部礦區(qū)深部和下組煤煤炭資源開發(fā)和生產(chǎn)強(qiáng)度，是滿足我國國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展對(duì)能源需求的必然選擇。2008年國土資源部了《關(guān)于促進(jìn)深部找礦工作指導(dǎo)意見》，到2020年，發(fā)現(xiàn)一批具有宏觀影響的深部礦床，顯著增加已有礦山接續(xù)資源儲(chǔ)量，明顯延長礦山服務(wù)年限。開展主要成礦區(qū)帶地下500m至2000m的深部資源潛力評(píng)價(jià)，重要固體礦產(chǎn)工業(yè)礦體勘查深度推進(jìn)到1500m?？梢灶A(yù)計(jì)，在未來20年我國東部礦區(qū)許多礦井將逐步開采1000～1500m深度的礦產(chǎn)資源。目前，深部水文地質(zhì)研究的滯后已經(jīng)嚴(yán)重制約深部礦產(chǎn)的開發(fā)，急需加強(qiáng)：深部礦區(qū)水文地質(zhì)研究提供相應(yīng)的技術(shù)理論支撐（KangHongpuetal．，2007）。

6．2關(guān)閉礦山水文地質(zhì)研究將逐步興起

我國許多老煤炭基地，在經(jīng)歷30余年的高強(qiáng)度開采后，煤炭資源趨于枯竭，已經(jīng)進(jìn)入閉坑期。礦山開采過程中形成的地下水降落漏斗，其波及范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過礦井邊界，直接改變了區(qū)域的水循環(huán)與水動(dòng)力場(chǎng)；礦井關(guān)閉后，地下水位將快速上升，原有的礦區(qū)地下水運(yùn)動(dòng)、循環(huán)條件和賦存環(huán)境再次遭受破壞，采空區(qū)的水文地質(zhì)條件和水文地球化學(xué)環(huán)境將徹底改變，關(guān)閉礦井將成為重大污染源，不僅采礦活動(dòng)留下的各種污染物進(jìn)入地下水系統(tǒng)，同時(shí)，礦井、采場(chǎng)、含煤地層、相鄰含水層的有害物質(zhì)也將進(jìn)入地下水系統(tǒng)，嚴(yán)重污染和破壞地下水資源。伴隨我國煤炭產(chǎn)業(yè)開展的大規(guī)模資源整合，加之當(dāng)前去產(chǎn)能政策要求，加速了煤礦廢棄過程，廢棄煤礦帶來的地下水環(huán)境問題也將更加突出，成為了老礦區(qū)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。關(guān)閉礦山產(chǎn)生的一系列地質(zhì)環(huán)境問題與原生地質(zhì)條件下礦山地質(zhì)環(huán)境問題有較大差異，基本屬于一個(gè)全新的礦山水文地質(zhì)領(lǐng)域，急需開展深入系統(tǒng)的研究為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展解決難題，提供助力（SunXiaohua．2010）。

6．3礦區(qū)水文地質(zhì)與生態(tài)環(huán)境安全交叉是礦區(qū)水文地質(zhì)學(xué)的重要發(fā)展方向之一

從目前國內(nèi)外礦山開發(fā)來看，資源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境破環(huán)一對(duì)共生矛盾體，礦山開發(fā)無一例外地對(duì)礦區(qū)及周邊生態(tài)環(huán)境造成破壞。地下水作為礦區(qū)生態(tài)植被生長的基本要素，其動(dòng)態(tài)變化直接影響著生態(tài)植被的生長，與礦區(qū)生態(tài)環(huán)境安全緊密相關(guān)。研究礦區(qū)地下水與地表植被生態(tài)之間的相互作用過程和機(jī)制，是采前生態(tài)環(huán)境保護(hù)、采后生態(tài)環(huán)境重建的基礎(chǔ)性工作，是礦區(qū)生態(tài)環(huán)境安全保障必然要求，也是礦區(qū)水文地質(zhì)學(xué)的豐富和拓展。

6．4礦山水文地質(zhì)試驗(yàn)技術(shù)方法研究需要引起專家和學(xué)者的重視

我國水文地質(zhì)學(xué)者和相關(guān)技術(shù)人員針對(duì)礦山水資源保護(hù)和防治水等問題進(jìn)行了大量的研究，發(fā)表了一系列成果，或多或少都涉及部分礦山水文地質(zhì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的技術(shù)方法，但缺乏系統(tǒng)闡述和列舉實(shí)例，不夠通俗易懂，反倒是礦山技術(shù)人員由于具體問題倒逼走在了前面，對(duì)于礦山水文地質(zhì)物理模擬由于難度大更是較少涉及，礦山水文地質(zhì)數(shù)值模擬由于缺乏大量的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)支持無法逼真擬合失去了礦山工作人員的信任，讓本應(yīng)占據(jù)重要地位的礦山水文地質(zhì)試驗(yàn)陷入了尷尬的境地。目前的大型水文地質(zhì)模擬試驗(yàn)技術(shù)方法尤其落后，急需相關(guān)學(xué)者投入精力與時(shí)間開展相關(guān)研究。

6．5礦區(qū)水文地質(zhì)相關(guān)技術(shù)設(shè)備研發(fā)前景廣闊

相對(duì)于發(fā)達(dá)國家而言，由于起步較晚和政策導(dǎo)向等原因，我國在礦區(qū)水文地質(zhì)技術(shù)設(shè)備方面的研發(fā)差距較大。近年來，國家對(duì)高精尖裝備的研發(fā)政策導(dǎo)向越來越明顯，了一系列鼓勵(lì)發(fā)明創(chuàng)新的政策，而日益發(fā)展的礦山水文地質(zhì)問題和安全需求對(duì)相關(guān)技術(shù)設(shè)備也提出了更高的要求，可以預(yù)見，未來幾十年將是我國水文地質(zhì)相關(guān)技術(shù)裝備飛速發(fā)展的黃金時(shí)期，值得相關(guān)專業(yè)人才和團(tuán)隊(duì)投入精力，開發(fā)出屬于擁有世界先進(jìn)水平的國產(chǎn)裝備，把我國礦山水文地質(zhì)行業(yè)研發(fā)水平推向世界前列。

6．6全國礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境問題形成規(guī)律有待開展系統(tǒng)的研究

我國水文地質(zhì)學(xué)者根據(jù)問題性質(zhì)、礦種類型、礦山開發(fā)階段等對(duì)我國礦山地質(zhì)環(huán)境問題類型劃分，發(fā)表了一系列成果，但缺乏系統(tǒng)闡述、較為空泛，其提出的防治措施也沒有針對(duì)性。我國地域遼闊，各地區(qū)各類型礦山開發(fā)方式、所處的地質(zhì)環(huán)境等因素造就了我國礦山地質(zhì)環(huán)境問題的復(fù)雜性，急需開展深入系統(tǒng)的研究：結(jié)合我國不同地區(qū)、不同時(shí)代、不同類型礦種聚集規(guī)律，①分析不同礦種地質(zhì)環(huán)境問題特點(diǎn)，找出不同礦種之間地質(zhì)環(huán)境問題的差別；②分析各類礦種地質(zhì)環(huán)境問題在區(qū)域上的分布規(guī)律；③針對(duì)地質(zhì)環(huán)境問題聚集規(guī)律，提出有針對(duì)性的防治措施，編制不同地區(qū)不同類型礦山地質(zhì)環(huán)境防治區(qū)劃。

7討論

（1）本次研究過程中，研究水位驟降帶的滲透性、水位動(dòng)態(tài)和儲(chǔ)水能力時(shí)，仍然沿用傳統(tǒng)水文地質(zhì)學(xué)的原理，實(shí)際上它完全有別與以往的對(duì)未被破壞的原始地質(zhì)條件下地下水系統(tǒng)，也有別于由于人類過渡開采而引起的地下水系統(tǒng)改變，需要更新傳統(tǒng)水文地質(zhì)理論，甚至發(fā)現(xiàn)新的水文地質(zhì)理論才能全面闡釋水位驟降帶內(nèi)水文地質(zhì)學(xué)原理。

（2）礦區(qū)水文地質(zhì)監(jiān)測(cè)工作亟需加強(qiáng)，目前采動(dòng)過程中水資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)點(diǎn)少，監(jiān)測(cè)周期短，尤其采煤后水位驟降帶動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)幾乎空白。加強(qiáng)這項(xiàng)工作有利于準(zhǔn)確研究采動(dòng)過程及采煤結(jié)束后礦區(qū)水資源特征。

（3）項(xiàng)目研發(fā)的區(qū)域地下水流場(chǎng)三維動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)臺(tái)由于技術(shù)和資金等原因，處于初級(jí)研發(fā)階段，對(duì)復(fù)雜區(qū)域流場(chǎng)及群礦集采區(qū)流場(chǎng)等模擬尚具有一定的困難，需要進(jìn)一步的技術(shù)改造升級(jí)和完善，以滿足礦區(qū)水文地質(zhì)科研的現(xiàn)實(shí)需求。

（4）隨著我國礦業(yè)變革和后礦業(yè)時(shí)代的來臨，現(xiàn)行的礦山水文地質(zhì)學(xué)加快發(fā)展以適應(yīng)國家發(fā)展需要時(shí)代的需求，如深部礦山水文地質(zhì)、關(guān)閉礦山水文地質(zhì)、礦山水文地質(zhì)生態(tài)地質(zhì)交叉學(xué)科、水文地質(zhì)行業(yè)高精尖設(shè)備等相關(guān)分支學(xué)科將逐步興起，需要相關(guān)從業(yè)人員和學(xué)生引起足夠的重視。

8結(jié)論

本文從采動(dòng)引起的覆巖移動(dòng)入手，在資料分析的基礎(chǔ)上，采用相似材料模擬、地球物理勘測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)注（壓）水實(shí)驗(yàn)、野外觀測(cè)的方法，研究了采煤引起含水層結(jié)構(gòu)變異及其滲透性變化特征；在此基礎(chǔ)上，研究了采煤引起地下水流場(chǎng)演化特征，從水文地質(zhì)角度出發(fā)將采空區(qū)上覆含水層重新劃分為水位驟降帶和水位波動(dòng)帶，確定了不分層位含水層滲透系數(shù)的分布規(guī)律，掌握了煤礦群采區(qū)地下水流場(chǎng)的演化機(jī)理，為研究煤礦群采區(qū)含水層結(jié)構(gòu)變異后的地下水循環(huán)和水資源重新分布提供技術(shù)支撐，對(duì)礦區(qū)未來地下水資源的開采、利用與保護(hù)以及采煤安全和區(qū)域水資源可持續(xù)利用具有重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。

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水文地質(zhì)學(xué)范文第5篇

關(guān)鍵詞:水文地質(zhì); 地下水; 基坑工程

Abstract: with the engineering technology and the development of scientific research level of ascent, the engineering hydrogeology gradually become an independent discipline. The study of groundwater and the related problems are, this paper in understanding engineering survey hydrogeology related problems, and on the basis of classification of the groundwater and summarizes, then analyzes the foundation pit engineering control groundwater of several measures.

Keywords: hydrogeology; Groundwater; Foundation pit engineering

中圖分類號(hào)：P64文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

前言

工程水文地質(zhì)學(xué)是介于水文地質(zhì)學(xué)與巖土工程學(xué)之間的邊緣學(xué)科,它是應(yīng)用水文地質(zhì)學(xué)理論與知識(shí), 如何有效防止與消除地下水對(duì)巖土工程的各種災(zāi)害的一門學(xué)科。

實(shí)踐證明，在工程勘察、設(shè)計(jì)和施工過程中，水文地質(zhì)問題始終是一個(gè)極為重要但也是一個(gè)易于被忽視的問題。之所以重要，是因?yàn)樗牡刭|(zhì)和工程地質(zhì)二者關(guān)系極為密切，互相聯(lián)系和互相作用，地下水既是巖土體的組成部分，直接影響巖土體工程特性，又是基礎(chǔ)工程的環(huán)境，影響建筑物的穩(wěn)定性和耐久性。至于容易被忽視，是在實(shí)際的勘察工作中，在勘探成果內(nèi)因?yàn)楹苌僦苯由婕八膮?shù)的利用，水文地質(zhì)問題往往只被認(rèn)為是象征性的工作，在勘察中大多只是簡單地對(duì)天然狀態(tài)下的水文地質(zhì)條件作一般性評(píng)價(jià)。在一些水文地質(zhì)條件較復(fù)雜的地區(qū)，由于工程勘察中對(duì)水文地質(zhì)問題研究不深入，設(shè)計(jì)中又忽視了水文地質(zhì)問題，經(jīng)常發(fā)生由地下水引發(fā)的各種巖土工程危害問題，令勘察和設(shè)計(jì)處于難堪的境地。為提高工程勘察質(zhì)量，在勘察中加強(qiáng)水文地質(zhì)問題的研究是十分必要的，在工程勘察中不僅要求查明與巖土工程有關(guān)的水文地質(zhì)問題，評(píng)價(jià)地下水對(duì)巖土體和建筑物的作用及其影響，更要提出預(yù)防及治理措施的建議，為設(shè)計(jì)和施工提供必要的水文地質(zhì)資料，以消除或減少地下水對(duì)巖土工程的危害。

1工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)評(píng)價(jià)內(nèi)容

在以往的工程勘察報(bào)告中，由于缺少結(jié)合基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工需要評(píng)價(jià)地下水對(duì)巖土工程的作用和危害，總結(jié)以往的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，認(rèn)為今后在工程勘察中，對(duì)水文地質(zhì)問題的評(píng)價(jià)，主要應(yīng)考慮以下內(nèi)容：

1）應(yīng)重點(diǎn)評(píng)價(jià)地下水對(duì)巖土體和建筑物的作用和影響，預(yù)測(cè)可能產(chǎn)生的巖土工程危害，提出防治措施。

2）工程勘察中還應(yīng)密切結(jié)合建筑物地基基礎(chǔ)類型的需要，查明有關(guān)水文地質(zhì)問題，提供選型所需的水文地質(zhì)資料。

3）不僅要查明地下水的天然狀態(tài)和天然條件下的影響，更重要的是分析預(yù)測(cè)在人為工程活動(dòng)中地下水的變化情況，及對(duì)巖土體和建筑物的反作用。

4）應(yīng)從工程角度，按地下水對(duì)工程的作用與影響，提出不同條件下應(yīng)當(dāng)著重評(píng)價(jià)的地質(zhì)問題。

2 地下水的分類

地下水分類的方法有很多種,但歸納起來主要有兩種,其一是根據(jù)地下水的某一因素或某一特征進(jìn)行分類; 其二是根據(jù)地下水的若干特征綜合考慮進(jìn)行分類。如按照地下水的來源、水溫、化學(xué)成分等特征分類屬于前一種分類方法。這種分類方法有很大的局限性, 不能反映各特征間的內(nèi)在聯(lián)系。后一種分類方法即綜合分類,它是根據(jù)地下水的某一主要特征,同時(shí)也考慮到其他特征來進(jìn)行分類的。它能夠比較全面的反映出不同類型地下水的規(guī)律和特征。綜合分類主要考慮地下水的埋藏條件和含水介質(zhì)(空隙) 類型。

3 全面了解地下水引起的巖土工程危害

地下水引起的巖土工程危害，主要是由于地下水位升降變化和地下水動(dòng)水壓力作用兩個(gè)方面的原因造成的。

地下水位變化可由天然因素或人為因素引起，但不管什么原因，當(dāng)?shù)叵滤坏淖兓_(dá)到一定程度時(shí)，都會(huì)對(duì)巖土工程造成危害 ，地下水位變化引起危害又可分為三種方式：

1）水位上升引起的巖土工程危害。

潛水位上升的原因是多種多樣的，其主要受地質(zhì)因素如含水層結(jié)構(gòu)、總體巖性產(chǎn)狀；水文氣象因素如降雨量、氣溫等及人為因素如灌溉、施工等的影響，有時(shí)往往是幾種因素的綜合結(jié)果。

a．土壤沼澤化、鹽漬化，巖土及地下水對(duì)建筑物腐蝕性增強(qiáng)。

b．斜坡河岸等巖土產(chǎn)生滑移、崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象。

c．一些具特殊性的巖土體結(jié)構(gòu)破壞、強(qiáng)度降低、軟化。

d．引起粉細(xì)砂及粉土飽和液化、出現(xiàn)流砂、管涌等現(xiàn)象。

e．地下洞室充水淹沒，基礎(chǔ)上浮、建筑物失穩(wěn)。

2）地下水位下降引起的巖土工程危害。

地下水位的降低多是由于人為因素造成的，如集中大量抽取地下水、采礦活動(dòng)中的礦床疏干以及上游筑壩、修建水庫截奪下游地下水的補(bǔ)給等。地下水的過大下降，常常誘發(fā)地裂、 地面沉降、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害以及地下水源枯竭、水質(zhì)惡化等環(huán)境問題，對(duì)巖土體、建筑物的穩(wěn)定性和人類自身的居住環(huán)境造成很大威脅。

4 基坑工程地下水控制措施

4. 1 基坑地下水對(duì)工程的影響

基坑工程一般位于地下水位以下, 地下水問題突出, 地下水對(duì)基坑工程的主要影響有以下幾點(diǎn):

(1) 惡化基坑開挖施工的條件。地下水滲入基坑, 淹沒工作面, 將嚴(yán)重影響開挖施工的質(zhì)量和效率, 同時(shí)坑內(nèi)排水會(huì)造成基坑周圍地面沉降、變形, 導(dǎo)致周圍建( 構(gòu)) 筑物下沉、變形、開裂、傾斜等破壞;

(2) 造成流沙、管涌等不良現(xiàn)象。在顆粒細(xì)小的非粘性土中開挖基坑,由于坑內(nèi)外產(chǎn)生水頭差, 導(dǎo)致地下水向坑內(nèi)滲流, 甚至產(chǎn)生流沙、管涌等破壞作用, 嚴(yán)重影響基坑工程及周圍建(構(gòu)) 筑物的安全;

(3) 軟化基坑周圍的土質(zhì), 降低坑壁、坑低巖土體的強(qiáng)度,產(chǎn)生側(cè)壁變形、底鼓等。

(4) 增大支護(hù)結(jié)構(gòu)上的壓力。由于地下水的存在, 設(shè)計(jì)擋土止水結(jié)構(gòu)上的水土壓力增大, 相應(yīng)地增加基坑支護(hù)的費(fèi)用和施工困難。

4. 2 基坑工程地下水控制措施

基坑工程的地下水控制方法主要有明溝排水、降水和隔滲等幾種類型。

( 1) 明溝排水。明溝排水時(shí)在基坑內(nèi)設(shè)置拍( 截) 水溝和集水井, 用抽水設(shè)備將地下水從集水井內(nèi)排出, 達(dá)到坑內(nèi)無地下水的目的。明溝排水適用于潛挖基坑, 地下水位高出坑底不多,且坑壁土層不易產(chǎn)生流沙、管涌或坍塌。

( 2) 井點(diǎn)降水。井點(diǎn)降水是利用井(孔) 在基坑周圍同時(shí)抽水, 把地下水降低到基坑底面以下的降水方式。常用的井點(diǎn)降水方式主要有: 電滲法、輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)和深井井點(diǎn)。

( 3) 隔滲?；痈魸B方法包括側(cè)向隔滲和封底隔滲。側(cè)向隔滲方法非為截水墻、截水帷幕和凍結(jié)法等?；觽?cè)向隔滲設(shè)施應(yīng)穿過透水層底且應(yīng)進(jìn)入下臥隔水層一定深度。當(dāng)透水層埋藏深、厚度大, 側(cè)向隔滲設(shè)施穿過透水層難度大或不經(jīng)濟(jì)時(shí), 也可采用懸掛式側(cè)向隔滲(未穿透透水層)與基坑封底隔滲相結(jié)合的方法。

結(jié)語：水文地質(zhì)工作在建筑物持力層選擇、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、工程地質(zhì)災(zāi)害防治等方面都起著重要的作用，隨著工程勘察的發(fā)展，其必將受到越來越廣泛的重視，切實(shí)做好水文地質(zhì)工作將對(duì)勘察水平的提高起著極大的推動(dòng)作用。

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