環(huán)境學(xué)科背景下水文與水資源工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革與實(shí)踐論文
[摘 要]隨著(zhù)我國社會(huì )和經(jīng)濟的開(kāi)展，水資源呈現出水質(zhì)性缺水問(wèn)題，水文與水資源工程專(zhuān)業(yè)的培育目的也發(fā)作了相應的調整。文章討論了在水文與水資源工程專(zhuān)業(yè)增強環(huán)境類(lèi)課程的教學(xué)，提出在水文與水資源工程專(zhuān)業(yè)中應展開(kāi)水質(zhì)剖析、水生態(tài)系統、水質(zhì)模型和水環(huán)境經(jīng)濟四個(gè)方面的環(huán)境類(lèi)內容的教學(xué)，在教學(xué)理論環(huán)節增加相應的實(shí)習內容，以順應我國社會(huì )和經(jīng)濟開(kāi)展的需求。
[關(guān)鍵詞]水文與水資源工程專(zhuān)業(yè) 環(huán)境類(lèi)課程 教學(xué)
一、前言
水文與水資源工程專(zhuān)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象，經(jīng)過(guò)系統學(xué)習水資源的散布、構成、遷移和轉化等方面的專(zhuān)業(yè)學(xué)問(wèn)和技藝，為人類(lèi)社會(huì )和經(jīng)濟開(kāi)展效勞的一個(gè)新興專(zhuān)業(yè)。水文與水資源工程專(zhuān)業(yè)在我國大致閱歷了三個(gè)開(kāi)展階段：陸地水文階段、水文及水資源應用階段和水文與水資源工程階段[2]。水文與水資源工程專(zhuān)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。
我國當前面臨的主要水資源問(wèn)題可歸結為：水多、水少和水臟。由于我國所處的天文位置，決議了我國的水資源存在南方多、北方少的空間散布不均問(wèn)題；由于受季習尚候的影響招致我國水資源存在年內分配不均的問(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，從而形成水資源的時(shí)間上分配不平均。隨著(zhù)我國社會(huì )經(jīng)濟的開(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了水質(zhì)性缺水的問(wèn)題。
依據當前我國的水資源情況和水污染的形勢，在水文與水資源工程專(zhuān)業(yè)中增強環(huán)境類(lèi)課程的教學(xué)和理論已獲得根本的共識，但關(guān)于增強哪些學(xué)問(wèn)的學(xué)習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，對水文與水資源工程專(zhuān)業(yè)的課程設計目前還存在比擬大的差別，以至局部學(xué)校還存在依據師資條件設置課程的現象。在這樣的狀況下，討論并逐漸明白在水文與水資源工程專(zhuān)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(zhuān)業(yè)具備的環(huán)境科學(xué)學(xué)問(wèn)
環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)所觸及的內容非常普遍，關(guān)于水文與水資源工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生而言應具備以下四方面的學(xué)問(wèn)。
�。ㄒ唬┧|(zhì)監測剖析方面的學(xué)問(wèn)
隨著(zhù)我國經(jīng)濟的開(kāi)展，水污染現象日益凸顯。水文與水資源工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生應具備水質(zhì)剖析、水環(huán)境監測方面的相關(guān)學(xué)問(wèn)。理解每項水質(zhì)指標的意義及其剖析原理辦法。水質(zhì)指標大致可分為：物理指標、化學(xué)指標、生物指標和放射性指標。關(guān)于每一類(lèi)指標所包含的內容及其剖析辦法應有所理解，熟習我國對水環(huán)境的分類(lèi)和不同類(lèi)型水體的適用范圍。
�。ǘ┧h(huán)境生態(tài)系統的學(xué)問(wèn)
水是生態(tài)系統的組成局部和物質(zhì)根底。生態(tài)系統有其根本的組成：消費者、消費者、合成者及無(wú)機物質(zhì)和能量。在水生態(tài)系統內消費者主要是水中的植物、浮游的藻類(lèi)等自養型生物；消費者主要為各種底棲動(dòng)物、浮游動(dòng)物等；合成者為各種細菌等微生物；無(wú)機物質(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)系統中的能量主要來(lái)自于太陽(yáng)能。水是生態(tài)系統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)系統的角度停止認識，將水資源的演化過(guò)程與生態(tài)系統的開(kāi)展演化過(guò)程相分離起來(lái)。隨著(zhù)生態(tài)系統的開(kāi)展、演替，其相應的水環(huán)境條件會(huì )發(fā)作變化。如在水體中隨著(zhù)各種植物的增加，水體中的各種營(yíng)養物質(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)模型是依據質(zhì)量守恒原理運用數學(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)等方面的變化規律、互相關(guān)系的數學(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)一步認識污染物在水體中的演化規律。水質(zhì)模型能夠為分：零維模型、一維模型、二維模型和三維模型。依據不同的水體選擇相應的模型停止模仿，一維和二維模型在實(shí)踐中采用得比擬多。隨著(zhù)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、模型參數估量、模型的考證和模型應用等步驟。水質(zhì)模型的計算通常需求求解高階的動(dòng)力方程。水文與水資源工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生可在學(xué)習水力學(xué)、數值法等課程根底上開(kāi)設相關(guān)課程。
�。ㄋ模┧h(huán)境經(jīng)濟方面的學(xué)問(wèn)
隨著(zhù)水資源問(wèn)題的越來(lái)越突出，流域內水資源爭端也愈加劇烈。如何均衡好流域內水資源的利益問(wèn)題顯得非常重要。普通而言，經(jīng)濟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)濟的開(kāi)展。上游地域為了維護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地域經(jīng)濟開(kāi)展的不均衡。如何補償上游地域為維護水資源而作出的犧牲，需求運用環(huán)境經(jīng)濟方面的學(xué)問(wèn)。因而，水文與水資源工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生應具備水環(huán)境經(jīng)濟方面的學(xué)問(wèn)，以便在處置水爭端時(shí)，能充沛思索各方面的利益。
三、增強理論，進(jìn)步水文與水資源專(zhuān)業(yè)學(xué)生運用環(huán)境科學(xué)學(xué)問(wèn)的才能
針對當前水文與水資源工程專(zhuān)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)問(wèn)理論內容較少的理想，有必要在課程設計上增加相關(guān)內容，同時(shí)在理論環(huán)節中增強對環(huán)境科學(xué)學(xué)問(wèn)的運用。
�。ㄒ唬┣‘旈_(kāi)設水環(huán)境監測實(shí)驗內容
依據水環(huán)境監測的主要內容，在水環(huán)境化學(xué)課程或水環(huán)境維護概論課程中有針對性地增加水環(huán)境監測方面的實(shí)驗。實(shí)驗的內容主要為水質(zhì)剖析中的常規指標的剖析，如水中溶解氧（DO）、pH、COD、氮、磷、葉綠素等指標的剖析。經(jīng)過(guò)實(shí)驗培育學(xué)生的實(shí)踐操作才能。
�。ǘ┰谙M實(shí)習中增加水生態(tài)調查內容
消費實(shí)習是水文與水資源工程專(zhuān)業(yè)學(xué)習過(guò)程中非常重要的一次實(shí)習，其目的在于經(jīng)過(guò)實(shí)習，到達根本能綜合運用相關(guān)學(xué)問(wèn)的才能。為了進(jìn)步水文與水資源工程專(zhuān)業(yè)運用環(huán)境科學(xué)學(xué)問(wèn)的.才能，能夠在消費實(shí)習環(huán)節增加水生態(tài)調查方面的內容。如調查不同污染水平水體中底棲生物的品種、數量的變化，調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)而認識水環(huán)境污染對水生態(tài)系統的影響。
�。ㄈ┭b備高性能計算機，進(jìn)步學(xué)生運用水質(zhì)模型的才能
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的開(kāi)展，關(guān)于水體中污染物的擴散、遷移和轉化過(guò)程的模仿由零維和一維逐漸開(kāi)展到二維、三維；模型參數也由最初的DO、BOD參數開(kāi)展到更多參數，如N、P、葉綠素等參數；模仿的對象由以前單純模仿水中污染物質(zhì)的遷移、轉化開(kāi)展到大氣―水體、水體―堆積物等介質(zhì)中污染物的交流、擴散等過(guò)程。隨著(zhù)水質(zhì)模型維數、參數的增加和界面過(guò)程的參加，水環(huán)境模型的計算量也成倍地增加。采用高性能計算機來(lái)求解水質(zhì)模型是大勢所趨。水文與水資源工程專(zhuān)業(yè)的課程設置中應有針對性地開(kāi)設水質(zhì)模型的樹(shù)立、求解的相關(guān)內容。如能夠先讓學(xué)生學(xué)習如何樹(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。水環(huán)境模型的樹(shù)立和運用還能夠交融到天文信息系統（GIS），使模仿結果可視化。經(jīng)過(guò)樹(shù)立和求解水環(huán)境模型，使學(xué)生初步具備運用計算機處理水環(huán)境污染問(wèn)題的才能。
�。ㄋ模┬×饔蛘{查時(shí)增加水污染調查內容，培育學(xué)生全流域管理理念
小流域調查是水文與水資源工程專(zhuān)業(yè)的比擬重要的一次實(shí)習。目的在于綜合運用所學(xué)的水文與水資源學(xué)問(wèn)對一個(gè)流域停止剖析研討，其觸及的內容較多。隨著(zhù)水環(huán)境問(wèn)題的凸顯，在小流域調查過(guò)程中能夠恰當增加水污染的調查，如流域內點(diǎn)源、非點(diǎn)源的調查，上、下游水污染的關(guān)系。運用環(huán)境經(jīng)濟學(xué)的觀(guān)念來(lái)剖析水環(huán)境污染的經(jīng)濟學(xué)關(guān)系，如剖析水環(huán)境污染的外部性、流域內水環(huán)境污染的受益者和受害者及如何堅持流域的可持續開(kāi)展等。
四、結論
隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的開(kāi)展，水文與水資源工程專(zhuān)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(zhuān)業(yè)人才也必將面臨新的機遇和應戰。作為培育水文與水資源工程高級特地人才的高校，應順應社會(huì )經(jīng)濟開(kāi)展的需求，在水文與水資源工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)內容中恰當增加環(huán)境科學(xué)的相關(guān)學(xué)問(wèn)，在理論環(huán)節中增強對環(huán)境科學(xué)相關(guān)學(xué)問(wèn)的運用，使培育出的人才愈加能契合社會(huì )和經(jīng)濟開(kāi)展的需求。
[ 參 考 文 獻 ]
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[義務(wù)編輯：雷 艷]
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