环境学科背景下水文与水资源工程专业教学改革与实践论文

　　〔摘要〕随着我国社会和经济的开展，水资源呈现出水质性缺水问题，水文与水资源工程专业的培育目的也发作了相应的调整。文章讨论了在水文与水资源工程专业增强环境类课程的教学，提出在水文与水资源工程专业中应展开水质剖析、水生态系统、水质模型和水环境经济四个方面的环境类内容的教学，在教学理论环节增加相应的实习内容，以顺应我国社会和经济开展的需求。
　　〔关键词〕水文与水资源工程专业环境类课程教学
　　一、前言
　　水文与水资源工程专业是以地球科学根本理论为根底，以水资源为主要研讨对象，经过系统学习水资源的散布、构成、迁移和转化等方面的专业学问和技艺，为人类社会和经济开展效劳的一个新兴专业。水文与水资源工程专业在我国大致阅历了三个开展阶段：陆地水文阶段、水文及水资源应用阶段和水文与水资源工程阶段〔2〕。水文与水资源工程专业开展的总趋向是，越来越注重水环境问题的教学与研讨。
　　我国当前面临的主要水资源问题可归结为：水多、水少和水脏。由于我国所处的天文位置，决议了我国的水资源存在南方多、北方少的空间散布不均问题；由于受季习尚候的影响招致我国水资源存在年内分配不均的问题，即夏秋季多、冬春季少的特性，大局部地域7080的降雨集在34个月内，从而形成水资源的时间上分配不平均。随着我国社会经济的开展，水污染问题也越来越突出，许多水资源丰厚的地域呈现了水质性缺水的问题。
　　依据当前我国的水资源情况和水污染的形势，在水文与水资源工程专业中增强环境类课程的教学和理论已获得根本的共识，但关于增强哪些学问的学习和才能的培育还需求进一步讨论。由于各学校的办学条件和办学根底不同，对水文与水资源工程专业的课程设计目前还存在比拟大的差别，以至局部学校还存在依据师资条件设置课程的现象。在这样的状况下，讨论并逐渐明白在水文与水资源工程专业中增加哪方面的环境类课程的教学和理论是非常必要的。
　　二、水文与水资源工程专业具备的环境科学学问
　　环境科学专业所触及的内容非常普遍，关于水文与水资源工程专业的学生而言应具备以下四方面的学问。
　　（一）水质监测剖析方面的学问
　　随着我国经济的开展，水污染现象日益凸显。水文与水资源工程专业的学生应具备水质剖析、水环境监测方面的相关学问。理解每项水质指标的意义及其剖析原理办法。水质指标大致可分为：物理指标、化学指标、生物指标和放射性指标。关于每一类指标所包含的内容及其剖析办法应有所理解，熟习我国对水环境的分类和不同类型水体的适用范围。
　　（二）水环境生态系统的学问
　　水是生态系统的组成局部和物质根底。生态系统有其根本的组成：消费者、消费者、合成者及无机物质和能量。在水生态系统内消费者主要是水中的植物、浮游的藻类等自养型生物；消费者主要为各种底栖动物、浮游动物等；合成者为各种细菌等微生物；无机物质则包括氮、磷、硫、碳、氢和氧等组成生物体的各种宏量元素和微量元素；水生态系统中的能量主要来自于太阳能。水是生态系统中非常重要的组成物质，它是生物所需物质的载体，同时也是生物体的重要组成局部。
　　关于水资源必需从生态系统的角度停止认识，将水资源的演化过程与生态系统的开展演化过程相分离起来。随着生态系统的开展、演替，其相应的水环境条件会发作变化。如在水体中随着各种植物的增加，水体中的各种营养物质会发作变化，进而影响水中动物、微生物的变化；由于人类城市生态系统的开展，还会形成城市河段水体的水质恶化等。
　　（三）水质模型方面的学问
　　水质模型是依据质量守恒原理运用数学言语和办法描绘参与水循环的水质组分所发作的物理、化学、生物化学和生态学等方面的变化规律、互相关系的数学模型。水质模型是研讨水环境的重要办法之一，经过模型模仿水质变化过程能够进一步认识污染物在水体中的演化规律。水质模型能够为分：零维模型、一维模型、二维模型和三维模型。依据不同的水体选择相应的模型停止模仿，一维和二维模型在实践中采用得比拟多。随着散布式水文模型的开展，具有散布式特征的水质模型也得到了快速开展。
　　水质模型的树立可分为：模型概化、模型性质研讨、模型参数估量、模型的考证和模型应用等步骤。水质模型的计算通常需求求解高阶的动力方程。水文与水资源工程专业的学生可在学习水力学、数值法等课程根底上开设相关课程。
　　（四）水环境经济方面的学问
　　随着水资源问题的越来越突出，流域内水资源争端也愈加剧烈。如何均衡好流域内水资源的利益问题显得非常重要。普通而言，经济比拟兴旺的地域都位于一条流域的下游地域。同时，也需求更多的水资源来支撑经济的开展。上游地域为了维护水资源而不能鼎力开展污染比拟大的工业，这样便形成了流域内地域经济开展的不均衡。如何补偿上游地域为维护水资源而作出的牺牲，需求运用环境经济方面的学问。因而，水文与水资源工程专业的学生应具备水环境经济方面的学问，以便在处置水争端时，能充沛思索各方面的利益。
　　三、增强理论，进步水文与水资源专业学生运用环境科学学问的才能
　　针对当前水文与水资源工程专业环境科学学问理论内容较少的理想，有必要在课程设计上增加相关内容，同时在理论环节中增强对环境科学学问的运用。
　　（一）恰当开设水环境监测实验内容
　　依据水环境监测的主要内容，在水环境化学课程或水环境维护概论课程中有针对性地增加水环境监测方面的实验。实验的内容主要为水质剖析中的常规指标的剖析，如水中溶解氧（DO）、pH、COD、氮、磷、叶绿素等指标的剖析。经过实验培育学生的实践操作才能。
　　（二）在消费实习中增加水生态调查内容
　　消费实习是水文与水资源工程专业学习过程中非常重要的一次实习，其目的在于经过实习，到达根本能综合运用相关学问的才能。为了进步水文与水资源工程专业运用环境科学学问的才能，能够在消费实习环节增加水生态调查方面的内容。如调查不同污染水平水体中底栖生物的品种、数量的变化，调查不同污染河段中浮游动、植物的变化，水体中叶绿素的变化等，进而认识水环境污染对水生态系统的影响。
　　（三）装备高性能计算机，进步学生运用水质模型的才能
　　随着科学技术的开展，关于水体中污染物的扩散、迁移和转化过程的模仿由零维和一维逐渐开展到二维、三维；模型参数也由最初的DO、BOD参数开展到更多参数，如N、P、叶绿素等参数；模仿的对象由以前单纯模仿水中污染物质的迁移、转化开展到大气水体、水体堆积物等介质中污染物的交流、扩散等过程。随着水质模型维数、参数的增加和界面过程的参加，水环境模型的计算量也成倍地增加。采用高性能计算机来求解水质模型是大势所趋。水文与水资源工程专业的课程设置中应有针对性地开设水质模型的树立、求解的相关内容。如能够先让学生学习如何树立并求解较简单的零维水箱模型或一维BODDO模型，然后再逐渐引入其他参数。水环境模型的树立和运用还能够交融到天文信息系统（GIS），使模仿结果可视化。经过树立和求解水环境模型，使学生初步具备运用计算机处理水环境污染问题的才能。
　　（四）小流域调查时增加水污染调查内容，培育学生全流域管理理念
　　小流域调查是水文与水资源工程专业的比拟重要的一次实习。目的在于综合运用所学的水文与水资源学问对一个流域停止剖析研讨，其触及的内容较多。随着水环境问题的凸显，在小流域调查过程中能够恰当增加水污染的调查，如流域内点源、非点源的调查，上、下游水污染的关系。运用环境经济学的观念来剖析水环境污染的经济学关系，如剖析水环境污染的外部性、流域内水环境污染的受益者和受害者及如何坚持流域的可持续开展等。
　　四、结论
　　随着社会经济的开展，水文与水资源工程专业的人才培育目的也发作了一定的变化。由于环境污染问题越来越突出，水文与水资源工程专业人才也必将面临新的机遇和应战。作为培育水文与水资源工程高级特地人才的高校，应顺应社会经济开展的需求，在水文与水资源工程专业教学内容中恰当增加环境科学的相关学问，在理论环节中增强对环境科学相关学问的运用，使培育出的人才愈加能契合社会和经济开展的需求。
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