基本介紹
- 中文名：地下水科學與工程
- 外文名：Groundwater science and Engineering
- 時間：21世紀前20年
- 影響：地下水、地震地質、城市地質
- 培養：套用型人才
- 授予學位：工學學位
發展背景,戰略變化,研究目標,中長期目標,近期目標,發展挑戰,研究方向,基礎研究,套用研究,科學工程,開設院校,專業內容,培養目標,基本要求,專業主幹課,實踐性教學,畢業去向,
發展背景
21世紀前20年，全面建設小康社會、加快城市化進程、西部大開發、中東部崛起、振興東北老工業基地等國家重大社會經濟發展舉措，使“過去注意不夠的地下水、土壤水、城市地質等的重要性日益凸現出來”。地下水是制約中國長期發展戰略問題之一的水資源問題的重要組成部分，“從地下水的角度，思考和研究水資源的安全問題”顯得十分重要。在全民建設小康社會的進程中，需要從地下水與地質環境的角度，不斷研究供水安全、環境安全問題。地下水與地質環境科學研究工作在解決中國當前資源環境壓力加大，統籌城鄉、區域、經濟社會發展，人與自然和諧發展中，可以發揮重要作用，面臨日益強烈的國家和社會需求。
地下水科學與工程
地下水科學與工程地下水在中國水資源利用中占有重要地位，特別在北方地區具有戰略性重要作用。地下水約占中國水資源總量的1/3，在中國北方地區，地下水在許多地區或城市已經成為唯一水源。據統計，中國有310多個城市以開採地下水作為城市供水水源，約占中國城市的71%；中國70%的人口飲用地下水，北方城市生活和工業用水中地下水占90%左右，南方地區地下水資源利用量也在不斷增加。在可以預見的未來，地下水資源仍將是中國（特別是北方地區）經濟社會發展的重要支柱，近幾十年來，隨著中國地下水開發利用程度的增加以及自然和人類活動影響，區域水循環規律和地下水資源形成條件發生了顯著變化，導致地下水資源數量、質量和空間分布發生變化，因此，過去的評價工作已經難於適應未來國民經濟和社會發展對地下水評價工作的需求。然而，我們對區域地下水系統空間布局成因、演化過程和地下水更新性變化機理，以及人類活動對地下水系統劣變影響的動力學、地下水資源及其環境安全保障與危機識別理論的認識仍然十分有限，因此，急需研究區域地下水循環過程及可持續利用的相關理論問題，建立合理評價地下水資源及其可持續利用的方法和指標體系。沒有這些關鍵科學問題的全面攻關，難以支撐實現以水資源可持續利用支持社會經濟可持續發展的戰略目標。
戰略變化
地下水與地質環境研究必須服務於“實現地下水資源可持續利用的戰略轉變，包括：（1）調整地下水開發利用思路，實施以地下水資源的可持續利用支持中國經濟社會的可持續發展戰略；（2）按地下水資源賦存和分布規律，實施區域地下水資源開發與保護戰略；（3）加強地下水人工調蓄工程建設，從以地表調蓄為主向地表、地下聯合調蓄轉變；（4）加強地下水水源地儲備，從無序應急供水向有序應急供水轉變；（5）改善缺水地區民眾生產生活用水條件，實施扶貧找水工程；（6）建立地下水資源保護帶，有效防止地下水污染”。地下水與地質環境研究必須緊密結合這些戰略轉變的需要，並為其提供持續的科技支持。
地下水科學與工程
地下水科學與工程研究目標
地下水科學與工程中長期目標
充分認識地下水形成與區域水循環演化規律，深入揭示地下水開發對地質環境、地表生態系統的影響機制，實時把握地下水資源的數量、質量和分布規律，合理利用地下水的資源、環境、調蓄功能，基本實現地下水資源的可持續利用和自然演化—人為開採—生態環境的良性循環。
近期目標
用5～10年左右時間，從整體把握區域地下水形成與循環演化過程，完成淺層地下水合理利用和保護、深層地下水可更新性以及岩溶地下水流系統分布與合理開發利用等專題性研究，建立地下水資源可持續利用科學評價方法和指標體系，系統評價地下水的資源、環境、調蓄功能，初步實現地下水資源的可持續利用；開展大型人類工程修建、資源開發、城市建設和土地利用過程中的地質環境效應與保護等專題性研究工作，實施水土污染現狀調查與運移機理研究，探索微生物對土壤和含水層修復技術，初步實現自然與人為作用下地質環境良性循環發展；探討脆弱生態地質環境類型分布及變化規律，研究地質生態破壞與地質環境之間的關係，尤其是水—土—生態特徵之間的關係，闡明形成生態系統破壞的環境地質因素和機理，定量半定量評估區域生態系統對干擾因素的負荷能力，提出脆弱生態系統調控與恢復的理論與技術措施。
發展挑戰
水資源的可持續利用，是經濟和社會可持續發展極為重要的保證。地下水資源是賦存於地下的寶貴自然資源，又是生態環境體系中的關鍵因素。我國北方地區，地下水用水量占總用水量的比重很大，部分地區達到90%以上，由於地下水開發利用方式不盡合理，導致部分地區出現比較嚴重的地質環境問題。近二十年以來，由於氣候波動明顯，河系補給量減少，平原區許多河流長期斷流或由常年性河流變成季節性河流，被迫大規模長期超采地下水，造成地下水位持續下降，地下水自然流場遭到破壞，地下水循環過程發生了顯著變化，原有的山前平原溢出帶泉水大部分乾涸。地下水資源數量、質量和空間分布發生了變化，而且地下水系統的水文地質參數也發生了很大變化。因此合理開發利用地下水資源是我國實現生態文明社會可持續發展的重大戰略問題之一。
社會普遍認為，水資源的問題是由於長期超采地下水造成的，許多城市已經採取了禁采措施。但根本原因只有從水循環系統觀點的角度才能說明，補給減少與排泄（開採）增加的影響、自然變化、人類活動對地下水補給條件的改變、補給減少後被迫加大地下水開發利用等原因都可能造成水資源的問題。地下水資源及其環境問題的研究將面臨更多挑戰。
社會普遍認為，水資源的問題是由於長期超采地下水造成的，許多城市已經採取了禁采措施。但根本原因只有從水循環系統觀點的角度才能說明，補給減少與排泄（開採）增加的影響、自然變化、人類活動對地下水補給條件的改變、補給減少後被迫加大地下水開發利用等原因都可能造成水資源的問題。地下水資源及其環境問題的研究將面臨更多挑戰。
研究方向
基礎研究
大陸水循環與地質環境演化研究
地下水是全球水循環的重要組成部分，其形成與演變受不同尺度的自然與人為因素的共同影響。地下水的形成與演變遵循自然的水循環規律，但是由於人類活動的影響，導致自然水循環條件發生顯著改變，引發一系列地質生態環境的變化，因此，保證地下水資源的可持續利用，首先要闡明水循環規律及人類活動對地下水循環過程的影響，建立我國大陸尺度水循環規律、區域地下水形成演化與更新動力學及其地質環境回響理論體系。
地下水科學與工程
地下水科學與工程套用研究
區域地下水可持續利用研究
城市及重大工程地質環境綜合評價研究
以經濟轉型城市、重要能源礦產城市、集中城市群、水資源緊缺城市、地質災害危害嚴重城市等類型城市為重點，研究城市化進程中地質環境脆弱性的評價及城市可持續發展的地質環境容量問題，探討城市地質環境質量和承載力評價理論、指標體系和方法，為實現城市的可持續發展服務。研究大江、大河興建水利樞紐工程產生的地質環境效應調查評價和預測問題，重點探討長江流域、黃河流域上中下游生態環境問題的發展趨勢和保護措施；研究跨流域調水、西氣東輸和青藏鐵路等重大人類工程活動對地質環境的干擾效應，研究人類工程活動與自然環境耦合作用下地質環境的演化規律和變化趨勢，提出控制人類工程活動產生的環境地質問題的對策；探討礦業開發環境地質效應形成機理，並開展礦業開發環境地質問題的危害性調查評價工作，提出治理這些環境地質問題的可行性方案。
脆弱生態系統調控與修復研究
以中國南方岩溶石山地區、北方黃土地區和荒漠化嚴重發展地區為重點。分析黃土高原生態系統脆弱性區域差異的地質環境背景和自然地理要素，剖析人類活動對黃土高原生態系統演化的影響，建立黃土高原脆弱生態系統地質環境指標體系，提出服務於黃土高原生態建設布局和土地利用規劃需要的套用地學成果；解決西南岩溶石山地區石漠化綜合治理形成及問題，確立石漠化脆弱性評價的指標體系，選擇主要標誌性參數或綜合參數建立描述指標體系，構造石漠化預測預警系統，研究岩溶石漠化形成、演化過程中的地質環境因素、人為因素，探討岩溶石漠化的演化與岩溶生態系統脆弱性之間的定量關係，建立不同類型石漠化綜合治理示範區，開展石漠化綜合治理工程；研究經濟活動產生的綠洲退縮、水土污染、耕地次生鹽漬化等生態環境破壞問題，探討其環境容量評價等理論問題，提出保護綠洲帶、河谷平原和山地草原地區的水土資源和生態環境的對策，解決綠洲帶社會、經濟持續發展與生態保護建設問題；研究制定具有鄂爾多斯能源基地特色的生態環境評價指標體系和生態環境保護的技術標準，制定能源開發與生態環境承載力相適應的生態環境保護建設方案，實現環境擾動最小化和生態恢復最最佳化，為建立“生態能源”示範基地提供科學依據。
科學工程
中國含水層探測科學工程
實現從巨觀尺度的地下水資源評價向中觀尺度的含水層管理-可再生性維持的轉變，促進地下水研究的跨越式發展，為地下水可持續利用提供基礎依據。重點控制黃淮海平原、長江三角洲、山西六大盆地、松嫩平原、遼河平原、三江平原、塔里木盆地周邊、河西走廊、柴達木盆地、準噶爾盆地、銀川平原、呼包平原、關中平原、鄂爾多斯（黃土）高原、四川盆地、珠江三角洲、江漢平原等平原與盆地。
中國地下水水質與污染評價科學工程
開設院校
院校名稱 | 隸屬單位 | 是否211 | 是否985 | 招生批次 |
中國地震局 | 否 | 否 | 二批 | |
河北地質大學（石家莊經濟學院） | 河北省教育廳 | 否 | 否 | 二批 |
教育部 | 是 | 是 | 一批 | |
教育部 | 是 | 是 | 一批 | |
教育部 | 是 | 否 | 一批 | |
教育部 | 是 | 否 | 一批 | |
四川省教育廳 | 否 | 否 | 一批 | |
合肥工業大學 | 教育部 | 是 | 否 | 一批 |
桂林理工大學 | 廣西壯族自治區教育廳 | 否 | 否 | 二批 |
專業內容
培養目標
本專業培養適應社會主義現代化建設需要，德、智、體、美等方面全面發展，具備基本的高等數學、大學物理知識和紮實的化學、地質學學科基礎，系統掌握地下水科學與工程的基礎知識和專業理論，能夠運用水文地質學及工程地質學、環境地質學技術和方法，在國土資源調查、環境保護、基礎設施建設、防災減災等領域或部門從事水資源開發利用、評價、管理與保護、水環境和地質環境監測、水文地質與工程地質勘察等方面工作的高級套用型人才。
基本要求
（一）具備大學生的基本素養
通過對思想道德修養、文學、歷史、公共關係、哲學、經濟學、法律學等課程的學習，使學生具有基本的人文社科理論知識和素養、高尚的愛國主義情操，有道德，有思想，對社會有較強的適應能力。
（二）具備工科大學生的理論知識結構
掌握高等數學、機率論與數理統計、線性代數、數學物理方法、大學物理、大學化學、計算機套用技術等基礎知識，了解當代科學技術發展的主要方向、套用領域和前景。
（三）掌握地質學的基本知識、理論及工作方法
通過學習普通地質學、岩石學、構造地質學、地貌與第四紀地質學等基本知識，使學生具備牢固的地質學基礎，並通過野外地質教學實習掌握野外地質工作方法與技能，建立地學思維觀。
（四）掌握水文學與環境科學的基本理論體系
具備水文學、環境科學相關知識基礎，掌握水力學、水文學、污水處理、環境學概論、環境影響評價的基本知識，培養水文及環境監測評價的基本能力。
（五）系統掌握水文地質學、工程地質學、環境地質學的理論及工作方法
系統掌握水文地質學基礎、水文地球化學、地下水動力學、地下水污染原理及防治、專門水文地質學及土力學與土質學、工程地質學概論、岩土工程勘察、環境地質學等基本理論和工作方法，具備水文地質工程地質勘察、設計與評價的基本能力。
（六）具備綜合防災減災意識及能力
了解全球自然災害現狀及防災減災體系研究發展趨勢，掌握地震水文學基本理論知識，增強綜合防災減災意識，具備開展地震地下流體觀測及數據處理的基本能力。
專業主幹課
水文地質學基礎、工程地質學基礎、地下水水動力學、水文地球化學、地下水污染與防治、水文學原理及水文測驗；
普通地質學、構造地質學、第四紀地質與地貌、礦物岩石學、地質災害防治工程
土力學、岩石力學、工程力學、水力學
地下水資源評價與開發利用、水文與工程地質勘查技術、地下水水質模擬基礎及套用地質災害與防治、GIS原理與套用（專業選修）
實踐性教學
地下水科學與工程專業認識實習：是本專業的必修集中實踐課，對學生進行專業啟蒙教育的一個重要環節，該實習在了解北京市區域地層形成演化的基礎上，以周邊歷史地震與斷裂、地下水之間的關係為線索，通過認識了解斷裂帶、河床、河漫灘、河流階地基本特徵；山前傾斜平原蓄水地貌等地質、水文地質現象；調水蓄水、取水工程及地震地下流體觀測項目、設備、觀測環境，達到培養學生專業興趣、拓寬學生專業思路、培養嚴謹的科學態度及初步建立學生地學思維觀、方法論的目的。
野外地質教學實習：是本專業的必修集中實踐課，實習主要內容為認識三大岩類及其區分方法，認識常見的岩石類型和主要礦物成分、結構、構造及其產出狀態與分布特徵；初步建立地層層序、地層系統及地質年代的概念；認識褶皺、斷裂構造現象及其特徵；掌握一般野外地質現象的觀察記錄、描述方法與要求，熟練使用羅盤測定方位與測量地層產狀要素的方法；通過野外地質實測剖面、野外填圖等手段學會野外地質測繪，以達到系統掌握野外地質工作方法，夯實地質基礎的目的。
地下水科學與工程專業生產實習：是本專業的必修集中實踐課，主要內容包括校內抽水試驗及秦皇島生產實習兩部分。抽水試驗部分要求完成統測地下水位、進行抽水試驗，觀測流量、水位、水溫，現場記錄整理數據，熟練掌握抽水試驗步驟及確定水文地質參數的方法。秦皇島生產實習由水文地質路線實習及水文地質調查和填圖兩部分內容組成，目的是使學生掌握不同地形地貌條件下孔隙水、裂隙水、岩溶水的形成、賦存及變化特徵、地表水主要水文特徵及其計算方法及野外水文地質現場調查的方法、地下水資源調查的主要工作方法和工作手段，獨立完成水文地質填圖、水資源及水環境調查工作。
地下水科學與工程專業畢業設計（論文）與畢業實習：是本專業的必修集中實踐課，是對學生所學知識進行歸納、運用、提煉並提高綜合素質的重要環節。實習的方式包括生產單位集中實習或校內參與教師的科研課題，通過實習進一步加深對水文地質工作方法與原理的理解，學會採用相應的數學方法進行地下水資源的評價、管理與保護，學會對環境水文地質問題的分析與防治方法，學會地震地下流體前兆觀測數據的分析與綜合處理等地下水科學與工程的工作方法，全面提高學生的實際工作能力。
