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水文地质实习点的选择与教学效果评价——以安徽理工大学水文与水资源工程专业为例

2013-08-15赵志根许光泉

淮南职业技术学院学报 2013年1期
关键词:公山淮南水文地质

黄 河,赵志根,许光泉

(安徽理工大学地球与环境学院, 安徽 淮南232001)

一 引言

安徽理工大学水文与水资源工程专业于2008年经教育部批准开办,该专业继承了我校原水文地质工程地质专业的特点,侧重于地下水资源研究,突出地下水资源的赋存特点、运移规律、矿井水害防治等,同时又兼顾当前我国水利工作的迫切需要及水资源矛盾的日益突出,加强了水资源开发与管理、水文预测与预报、水资源勘探、水资源评价与水污染防治等学习内容,培养能适应社会发展和现代经济建设需要的复合应用型人才,形成本专业特色。

我校水文与水资源工程专业注重培养应用型人才,从而决定了实践教学对于本专业的重要性。目前本专业开设的实践教学主要包括水文地质认识实习、水利工程实习、水文地质填图实习、水文勘探实习、毕业实习等几个重要环节,其中水文地质实习是在修完《普通地质学》、《水文地质学基础》、《地貌学与第四纪地质学》等课程后安排的一次基础性实践教学,目的是增强学生对水文地质学、地貌学等教学内容的理解与掌握。目前许多高校都很重视水文地质实践教学,从教学方式和教学内容等方面进行了积极探索[1-3]。本文介绍了我校水文地质实习点的选取、教学内容及教学效果,为水文地质实践教学提供一定参考。

二 淮南地区实习条件

淮南地处安徽省中北部,淮河中游,处在我国南北地理、地质分界线上。淮南因煤炭资源丰富、豆腐发源地及“淮南虫”化石而蜚声海内外。淮南煤炭已有一百多年开采历史,地质研究程度高,资料丰富;淮南地处华北板块,但又有其特殊的地方,地层出露齐全,化石丰富;淮南水资源丰富,淮河自西向东穿过,发育了多种河流地貌,同时湖泊众多,塌陷积水区广布,丰富的地质、地理现象为水文地质实习提供了良好的条件。

基础地质方面:淮南区域地层从震旦系到第四系均有发育(志留、泥盆系缺失),其中寒武系猴家山组、震旦系凤台组、四顶山组和寿县组为淮南地区所特有;地层出露较好,尤以寒武系、奥陶系下统地层完整(舜耕山单斜),分布稳定,出露岩石主要为碳酸盐岩、粘土岩、砂岩等,其中碳酸盐岩种类较齐全;地质现象丰富,有典型的地质构造—舜耕山断层及单斜构造、八公山石林、溶洞(老佛洞)、三叶虫化石等。

水文地质方面:淮河是淮南地区最大水系,自西向东流过。淮南南傍舜耕山、北滨淮河,特殊的地理位置造成了河漫滩、一级阶地、二级阶地、山前斜地、丘陵等多种地貌单元发育;淮河由于冲刷、堆积作用形成了冲蚀峡谷(峡山口)、边滩(茅仙洞南岸)、沙洲(二道河)等河流地貌;此外,焦岗湖、十涧湖、高塘湖等众多湖泊镶嵌在淮南大地上,更增添了淮南水文地质实习内容。

环境地质方面:淮南因长期采煤活动及抽排地下水,地质环境破坏严重,采空塌陷、地面沉降、岩溶塌陷、水污染等现象频发。地质环境破坏一方面对经济发展和人们生活水平造成负面效应,另一方面给我们水文地质实习提供了大量素材。

三 实习点选择及实习内容

我校水文地质认识实习本着“观察思考、提高认识”的目的,侧重于各种水文地质现象的观察,分析其形成原因,增强对水文地质知识的理解与掌握。我校水文地质认识实习时间一周,主要在淮南及周边地区安排五条路线,即洞山-八公山路线、茅仙洞-峡山口-二道河路线、淮西湖-十涧湖路线、潘三矿-大通水泥厂路线、韭山洞路线。

(一)洞山-八公山路线

本条路线主要观察淮南地区地层、构造、岩性,了解和掌握岩石成分、结构及赋水性。实习点选择洞山(弹药库)及八公山(地质公园)岩层出露处。通过实地踏勘,向学生介绍淮南地区地层情况和出露岩石(碳酸盐岩、页岩、砂岩)的成份、结构、赋水性等。重点介绍几处典型地质现象及成因,如在老佛洞(洞山)介绍什么是岩溶作用、在地质公园石林(八公山)介绍典型岩溶地貌、在珍珠泉(八公山)介绍泉的形成及泉水的水质特点(要求学生取水样进行分析)、在三叶虫化石标志点(八公山)介绍化石的形成过程及地质意义。

(二)茅仙洞-峡山口-二道河路线

本条路线主要观察各种河流地貌。实习点选择茅仙洞、峡山口、二道河三处。淮河自西向东流入淮南,在西部凤台县城附近由于受到八公山的阻挡河曲发育,河道狭窄,水深流急,河流以侵蚀作用为主。在茅仙洞附近,位于河流凹岸的八公山由于快速的侧蚀作用形成了悬崖峭壁,而在凸岸由于水流较缓,形成边滩;淮水东流,遇八公山阻挡,强大的水流侵蚀将硖石劈为两半,形成淮河第一峡—峡山口;绕过八公山,河流进入淮北平原,地势平坦,河道变宽,河水流速减缓,沉积作用增强,特别是流经八公山侵蚀、搬运的大量泥沙在此淤积,逐渐形成河心滩,导致河流分叉,形成所谓的“二道河”。

本路线重点介绍河流水动力特点、河床类型、河床地貌及沉积物特征等,同时积极引导学生思考河道变迁与演化、牛轭湖形成、水系组成及其功能等。

(三)淮西湖-十涧湖路线

本路线主要观察湖泊的水质、生态环境,了解和掌握湖泊成因、水质特点、功能等。

实习点选择淮西湖及十涧湖两处。淮西湖原名老鳖塘,为原淮南谢李井田采煤后形成的塌陷积水塘,目前是淮南市重要的水体。十涧湖系南部舜耕山汇水所自然形成的重要湿地,生物多样性较为集中。此路线主要介绍淮西湖、十涧湖的成因、水质特点、沉积物特征、生态功能等,结合目前淮南市规划建设淮西湖公园及十涧湖国家城市湿地公园,使学生了解湖泊的重要性及功能。

(四)潘三矿-大通水泥厂路线

本路线主要观察由于地下水的不合理开采导致的地面沉降、岩溶塌陷等地质环境问题及危害。实习点选择潘三矿区、大通水泥厂家属区二处。潘三矿区是淮南重要煤炭生产基地,基于安全生产角度考虑,以及解决当地居民生活用水,需大量抽汲松散层地下水,从而造成大面积地面沉降;大通水泥厂家属区由于采矿疏水降压,使地下水位大幅下降,加之特殊的地质条件及降水影响等,形成大范围岩溶塌陷,给当地居民的生命、财产造成严重影响。

本路线主要介绍地下水资源不合理的开发和利用造成的一系列地质环境问题,结合实习点水文地质条件、工程地质条件、地层结构、气候特点等,重点介绍地面沉降的形成机制及危害、岩溶塌陷的形成条件、影响因素及危害,提高学生学习兴趣及分析、解决问题的能力。

(五)韭山洞路线

本路线主要了解和掌握岩溶的形成条件、岩溶地貌及其开发利用价值。

韭山洞位于淮南市东南凤阳县宋集乡境内韭菜山。其原为隐于淮北平原下淮南复向斜北翼东延部分,因受北北东向武店正断层的影响,西部上盘下降,隐于淮北平原新生代松散层下,东部下盘上升得以出露,断层垂直落差约1 500m。区内出露下寒武统地层,为一单斜构造,岩层产状一般为180°∠20°。岩溶发育在毛庄组,灰岩与页岩互层,节理密集,为地下水活动提供了便利条件。在水蚀及重力作用下岩溶发育规模较大,同时伴随地下水的沉积作用形成了石钟乳、石笋、石帘、石幔等岩溶地貌。

本实习点主要使学生掌握地下水在岩溶发育中的作用及赋存特点,同时联系目前煤矿开采过程中地下水的防治与综合利用等,加强学生对水资源开发与管理的认识。

四 教学效果分析

经过近两年教学实践证明,水文地质实习对于促进学生对专业知识的理解与掌握、提高学习兴趣、增强动手能力等方面取得良好的教学效果。具体表现在以下几方面:

课堂与现场结合,更好地促进水文、地质理论知识的理解与掌握。岩石学、水文地质学、地貌学等需要掌握大量概念,理论教学显得较枯燥,通过现场观察与描述,使概念形象化、生动化,易于掌握。

促进知识结构的有机融合。对于一种地质现象引申出许多学科知识点,如在观察地面沉降的时候,围绕地面沉降成因介绍第四系松散沉积物分类、结构、赋水性、抽水效应、松散层变形性、地面沉降的危害及防治等,使学生能把所学到的知识融会贯通。

加深了对水资源与地质环境问题的思考。实习期间通过考察、采样分析,对水污染问题有了直观的认识,对岩溶塌陷、地面沉降等地质灾害成因及危害性有了更深的了解,增强了学生的责任感。

增强专业学习兴趣。通过现场考察,领略了大自然的风光和大量急需解决的水文、工程地质问题,体现出作为一名水文地质工作者的无限自豪感和成就感,增强了学习主动性和兴趣。

提高动手能力。在实习中学会了地质罗盘的使用、岩石及化石标本的制作、水样的采取及分析等专业技能,这些技能有利于今后学习、工作。

五 结语

水文地质实习是水文与水资源工程专业一次十分重要的实践教学内容,实习内容安排是否合理,不仅影响学生对专业理论知识的理解与掌握,同时也直接影响学生的专业兴趣。基于淮南地区水文地质条件,安徽理工大学水文与水资源工程专业水文地质实习尽可能选择有代表性的实习点,同时实习内容紧扣专业理论知识,增强对专业知识的理解和掌握;同时培养学生的学习兴趣和思考能力,为今后专业学习打下良好基础。

水文地质实习是基于我校在淮南地区多年实践教学基础上安排的,许多老前辈前期做了大量地质调查、研究工作,这些都为水文地质实习顺利开展奠定了重要基础,今后将在此基础上进一步完善充实。

[1]梁四海,周训,方斌,等.“水文地质学”实践教学改革点滴体会[J].中国地质教育,2005,(2):66-67.

[2]李铎,李方红,方晓峰.水文与水资源工程专业实践教学探索[J].石家庄经济学院学报,2008,31(4):127-129.

[3]武雄,胡伏生,刘明柱,等.秦皇岛柳江盆地水文地质专业教学实习改革初探[J].中国地质教育,2008,(4):164-166.

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