環(huán)境學(xué)科背景下水文與水資源工程專業(yè)教學(xué)改革與實(shí)踐論文
[摘 要]隨著我國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的開(kāi)展，水資源呈現(xiàn)出水質(zhì)性缺水問(wèn)題，水文與水資源工程專業(yè)的培育目的也發(fā)作了相應(yīng)的調(diào)整。文章討論了在水文與水資源工程專業(yè)增強(qiáng)環(huán)境類(lèi)課程的教學(xué)，提出在水文與水資源工程專業(yè)中應(yīng)展開(kāi)水質(zhì)剖析、水生態(tài)系統(tǒng)、水質(zhì)模型和水環(huán)境經(jīng)濟(jì)四個(gè)方面的環(huán)境類(lèi)內(nèi)容的教學(xué)，在教學(xué)理論環(huán)節(jié)增加相應(yīng)的實(shí)習(xí)內(nèi)容，以順應(yīng)我國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)開(kāi)展的需求。
[關(guān)鍵詞]水文與水資源工程專業(yè) 環(huán)境類(lèi)課程 教學(xué)
一、前言
水文與水資源工程專業(yè)是以地球科學(xué)根本理論為根底，以水資源為主要研討對(duì)象，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)學(xué)習(xí)水資源的散布、構(gòu)成、遷移和轉(zhuǎn)化等方面的專業(yè)學(xué)問(wèn)和技藝，為人類(lèi)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)開(kāi)展效勞的一個(gè)新興專業(yè)。水文與水資源工程專業(yè)在我國(guó)大致閱歷了三個(gè)開(kāi)展階段：陸地水文階段、水文及水資源應(yīng)用階段和水文與水資源工程階段[2]。水文與水資源工程專業(yè)開(kāi)展的總趨向是，越來(lái)越注重水環(huán)境問(wèn)題的教學(xué)與研討。
我國(guó)當(dāng)前面臨的主要水資源問(wèn)題可歸結(jié)為：水多、水少和水臟。由于我國(guó)所處的天文位置，決議了我國(guó)的水資源存在南方多、北方少的空間散布不均問(wèn)題；由于受季習(xí)尚候的影響招致我國(guó)水資源存在年內(nèi)分配不均的問(wèn)題，即夏秋季多、冬春季少的特性，大局部地域70%～80%的降雨集在3～4個(gè)月內(nèi)，從而形成水資源的時(shí)間上分配不平均。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的開(kāi)展，水污染問(wèn)題也越來(lái)越突出，許多水資源豐厚的地域呈現(xiàn)了水質(zhì)性缺水的問(wèn)題。
依據(jù)當(dāng)前我國(guó)的水資源情況和水污染的形勢(shì)，在水文與水資源工程專業(yè)中增強(qiáng)環(huán)境類(lèi)課程的教學(xué)和理論已獲得根本的共識(shí)，但關(guān)于增強(qiáng)哪些學(xué)問(wèn)的學(xué)習(xí)和才能的培育還需求進(jìn)一步討論。由于各學(xué)校的辦學(xué)條件和辦學(xué)根底不同，對(duì)水文與水資源工程專業(yè)的課程設(shè)計(jì)目前還存在比擬大的差別，以至局部學(xué)校還存在依據(jù)師資條件設(shè)置課程的現(xiàn)象。在這樣的狀況下，討論并逐漸明白在水文與水資源工程專業(yè)中增加哪方面的環(huán)境類(lèi)課程的教學(xué)和理論是非常必要的。
二、水文與水資源工程專業(yè)具備的環(huán)境科學(xué)學(xué)問(wèn)
環(huán)境科學(xué)專業(yè)所觸及的內(nèi)容非常普遍，關(guān)于水文與水資源工程專業(yè)的學(xué)生而言應(yīng)具備以下四方面的學(xué)問(wèn)。
�。ㄒ唬┧|(zhì)監(jiān)測(cè)剖析方面的學(xué)問(wèn)
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的開(kāi)展，水污染現(xiàn)象日益凸顯。水文與水資源工程專業(yè)的學(xué)生應(yīng)具備水質(zhì)剖析、水環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的相關(guān)學(xué)問(wèn)。理解每項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的意義及其剖析原理辦法。水質(zhì)指標(biāo)大致可分為：物理指標(biāo)、化學(xué)指標(biāo)、生物指標(biāo)和放射性指標(biāo)。關(guān)于每一類(lèi)指標(biāo)所包含的內(nèi)容及其剖析辦法應(yīng)有所理解，熟習(xí)我國(guó)對(duì)水環(huán)境的分類(lèi)和不同類(lèi)型水體的適用范圍。
（二）水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的學(xué)問(wèn)
水是生態(tài)系統(tǒng)的組成局部和物質(zhì)根底。生態(tài)系統(tǒng)有其根本的組成：消費(fèi)者、消費(fèi)者、合成者及無(wú)機(jī)物質(zhì)和能量。在水生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)消費(fèi)者主要是水中的植物、浮游的藻類(lèi)等自養(yǎng)型生物；消費(fèi)者主要為各種底棲動(dòng)物、浮游動(dòng)物等；合成者為各種細(xì)菌等微生物；無(wú)機(jī)物質(zhì)則包括氮、磷、硫、碳、氫和氧等組成生物體的各種宏量元素和微量元素；水生態(tài)系統(tǒng)中的能量主要來(lái)自于太陽(yáng)能。水是生態(tài)系統(tǒng)中非常重要的組成物質(zhì)，它是生物所需物質(zhì)的載體，同時(shí)也是生物體的重要組成局部。
關(guān)于水資源必需從生態(tài)系統(tǒng)的角度停止認(rèn)識(shí)，將水資源的演化過(guò)程與生態(tài)系統(tǒng)的開(kāi)展演化過(guò)程相分離起來(lái)。隨著生態(tài)系統(tǒng)的開(kāi)展、演替，其相應(yīng)的水環(huán)境條件會(huì)發(fā)作變化。如在水體中隨著各種植物的增加，水體中的各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)會(huì)發(fā)作變化，進(jìn)而影響水中動(dòng)物、微生物的變化；由于人類(lèi)城市生態(tài)系統(tǒng)的開(kāi)展，還會(huì)形成城市河段水體的水質(zhì)惡化等。
�。ㄈ┧|(zhì)模型方面的學(xué)問(wèn)
水質(zhì)模型是依據(jù)質(zhì)量守恒原理運(yùn)用數(shù)學(xué)言語(yǔ)和辦法描繪參與水循環(huán)的水質(zhì)組分所發(fā)作的物理、化學(xué)、生物化學(xué)和生態(tài)學(xué)等方面的變化規(guī)律、互相關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。水質(zhì)模型是研討水環(huán)境的重要辦法之一，經(jīng)過(guò)模型模仿水質(zhì)變化過(guò)程能夠進(jìn)一步認(rèn)識(shí)污染物在水體中的演化規(guī)律。水質(zhì)模型能夠?yàn)榉郑毫憔S模型、一維模型、二維模型和三維模型。依據(jù)不同的水體選擇相應(yīng)的模型停止模仿，一維和二維模型在實(shí)踐中采用得比擬多。隨著散布式水文模型的開(kāi)展，具有散布式特征的水質(zhì)模型也得到了快速開(kāi)展。
水質(zhì)模型的樹(shù)立可分為：模型概化、模型性質(zhì)研討、模型參數(shù)估量、模型的考證和模型應(yīng)用等步驟。水質(zhì)模型的計(jì)算通常需求求解高階的動(dòng)力方程。水文與水資源工程專業(yè)的學(xué)生可在學(xué)習(xí)水力學(xué)、數(shù)值法等課程根底上開(kāi)設(shè)相關(guān)課程。
（四）水環(huán)境經(jīng)濟(jì)方面的學(xué)問(wèn)
隨著水資源問(wèn)題的越來(lái)越突出，流域內(nèi)水資源爭(zhēng)端也愈加劇烈。如何均衡好流域內(nèi)水資源的利益問(wèn)題顯得非常重要。普通而言，經(jīng)濟(jì)比擬興旺的地域都位于一條流域的下游地域。同時(shí)，也需求更多的水資源來(lái)支撐經(jīng)濟(jì)的開(kāi)展。上游地域?yàn)榱司S護(hù)水資源而不能鼎力開(kāi)展污染比擬大的工業(yè)，這樣便形成了流域內(nèi)地域經(jīng)濟(jì)開(kāi)展的不均衡。如何補(bǔ)償上游地域?yàn)榫S護(hù)水資源而作出的犧牲，需求運(yùn)用環(huán)境經(jīng)濟(jì)方面的學(xué)問(wèn)。因而，水文與水資源工程專業(yè)的學(xué)生應(yīng)具備水環(huán)境經(jīng)濟(jì)方面的學(xué)問(wèn)，以便在處置水爭(zhēng)端時(shí)，能充沛思索各方面的利益。
三、增強(qiáng)理論，進(jìn)步水文與水資源專業(yè)學(xué)生運(yùn)用環(huán)境科學(xué)學(xué)問(wèn)的才能
針對(duì)當(dāng)前水文與水資源工程專業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)問(wèn)理論內(nèi)容較少的理想，有必要在課程設(shè)計(jì)上增加相關(guān)內(nèi)容，同時(shí)在理論環(huán)節(jié)中增強(qiáng)對(duì)環(huán)境科學(xué)學(xué)問(wèn)的運(yùn)用。
（一）恰當(dāng)開(kāi)設(shè)水環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
依據(jù)水環(huán)境監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容，在水環(huán)境化學(xué)課程或水環(huán)境維護(hù)概論課程中有針對(duì)性地增加水環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容主要為水質(zhì)剖析中的常規(guī)指標(biāo)的剖析，如水中溶解氧（DO）、pH、COD、氮、磷、葉綠素等指標(biāo)的剖析。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)培育學(xué)生的實(shí)踐操作才能。
�。ǘ┰谙M(fèi)實(shí)習(xí)中增加水生態(tài)調(diào)查內(nèi)容
消費(fèi)實(shí)習(xí)是水文與水資源工程專業(yè)學(xué)習(xí)過(guò)程中非常重要的一次實(shí)習(xí)，其目的在于經(jīng)過(guò)實(shí)習(xí)，到達(dá)根本能綜合運(yùn)用相關(guān)學(xué)問(wèn)的才能。為了進(jìn)步水文與水資源工程專業(yè)運(yùn)用環(huán)境科學(xué)學(xué)問(wèn)的.才能，能夠在消費(fèi)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)增加水生態(tài)調(diào)查方面的內(nèi)容。如調(diào)查不同污染水平水體中底棲生物的品種、數(shù)量的變化，調(diào)查不同污染河段中浮游動(dòng)、植物的變化，水體中葉綠素的變化等，進(jìn)而認(rèn)識(shí)水環(huán)境污染對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)的影響。
（三）裝備高性能計(jì)算機(jī)，進(jìn)步學(xué)生運(yùn)用水質(zhì)模型的才能
隨著科學(xué)技術(shù)的開(kāi)展，關(guān)于水體中污染物的擴(kuò)散、遷移和轉(zhuǎn)化過(guò)程的模仿由零維和一維逐漸開(kāi)展到二維、三維；模型參數(shù)也由最初的DO、BOD參數(shù)開(kāi)展到更多參數(shù)，如N、P、葉綠素等參數(shù)；模仿的對(duì)象由以前單純模仿水中污染物質(zhì)的遷移、轉(zhuǎn)化開(kāi)展到大氣―水體、水體―堆積物等介質(zhì)中污染物的交流、擴(kuò)散等過(guò)程。隨著水質(zhì)模型維數(shù)、參數(shù)的增加和界面過(guò)程的參加，水環(huán)境模型的計(jì)算量也成倍地增加。采用高性能計(jì)算機(jī)來(lái)求解水質(zhì)模型是大勢(shì)所趨。水文與水資源工程專業(yè)的課程設(shè)置中應(yīng)有針對(duì)性地開(kāi)設(shè)水質(zhì)模型的樹(shù)立、求解的相關(guān)內(nèi)容。如能夠先讓學(xué)生學(xué)習(xí)如何樹(shù)立并求解較簡(jiǎn)單的零維水箱模型或一維BOD-DO模型，然后再逐漸引入其他參數(shù)。水環(huán)境模型的樹(shù)立和運(yùn)用還能夠交融到天文信息系統(tǒng)（GIS），使模仿結(jié)果可視化。經(jīng)過(guò)樹(shù)立和求解水環(huán)境模型，使學(xué)生初步具備運(yùn)用計(jì)算機(jī)處理水環(huán)境污染問(wèn)題的才能。
�。ㄋ模┬×饔蛘{(diào)查時(shí)增加水污染調(diào)查內(nèi)容，培育學(xué)生全流域管理理念
小流域調(diào)查是水文與水資源工程專業(yè)的比擬重要的一次實(shí)習(xí)。目的在于綜合運(yùn)用所學(xué)的水文與水資源學(xué)問(wèn)對(duì)一個(gè)流域停止剖析研討，其觸及的內(nèi)容較多。隨著水環(huán)境問(wèn)題的凸顯，在小流域調(diào)查過(guò)程中能夠恰當(dāng)增加水污染的調(diào)查，如流域內(nèi)點(diǎn)源、非點(diǎn)源的調(diào)查，上、下游水污染的關(guān)系。運(yùn)用環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)的觀念來(lái)剖析水環(huán)境污染的經(jīng)濟(jì)學(xué)關(guān)系，如剖析水環(huán)境污染的外部性、流域內(nèi)水環(huán)境污染的受益者和受害者及如何堅(jiān)持流域的可持續(xù)開(kāi)展等。
四、結(jié)論
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的開(kāi)展，水文與水資源工程專業(yè)的人才培育目的也發(fā)作了一定的變化。由于環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越突出，水文與水資源工程專業(yè)人才也必將面臨新的機(jī)遇和應(yīng)戰(zhàn)。作為培育水文與水資源工程高級(jí)特地人才的高校，應(yīng)順應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)開(kāi)展的需求，在水文與水資源工程專業(yè)教學(xué)內(nèi)容中恰當(dāng)增加環(huán)境科學(xué)的相關(guān)學(xué)問(wèn)，在理論環(huán)節(jié)中增強(qiáng)對(duì)環(huán)境科學(xué)相關(guān)學(xué)問(wèn)的運(yùn)用，使培育出的人才愈加能契合社會(huì)和經(jīng)濟(jì)開(kāi)展的需求。
[ 參 考 文 獻(xiàn) ]
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[義務(wù)編輯：雷 艷]
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