安徽巢湖水文地質測繪實習教學方法探討

鄭麗萍，劉志新，于宗仁，徐智敏，董貴明，劉博，杭遠

（中國礦業大學資源與地球科學學院，江蘇徐州 221116）

“加強基礎、拓寬專業、強化實踐、培養素質”是21世紀高等教育改革的重要目標之一。水文地質教學中首要的野外實踐教學環節就是水文地質測繪實習，它對提升人才的綜合素質實踐能力、創業創新精神有重要意義。在“陸地水文學”“普通地質學”“構造地質學”“水文地質學基礎A”“地下水動力學A”等課程理論學習基礎上，教師帶領和指導學生過對巢湖北地區基本地質及水文地質現象進行分析，然后又走出去到實地野外進行現場實踐和現場考察，從而讓學生了解并知悉野外水文的地質測繪、調查，以及解剖實地測試并填圖方面的基本方法，認識野外地質、水文地質及地下水形成、埋藏與分布條件的重要手段，培養學生利用水文地質學的基本知識解決野外復雜水文地質問題的基本能力和綜合分析能力。

一、巢湖地區水文地質條件概況

實習區屬揚子地層區，下揚子地層分區，六合—巢縣地層小區。位于安徽省巢湖市市區北部山區，三面環山一面傍水，南鄰我國五大淡水湖泊之一的巢湖之濱，北依江淮丘陵區南緣，西北距合肥市約65km，南距蕪湖市80km，東距南京市約120km，是二級水文地質單元，水文地質結構清晰，水文地質現象小而全。

巢湖地區志留系——三疊系地層發育連續，實習區內地層總厚度達3485～4397m。沉積構造多樣，覆蓋少，加之大量采場、路基坡，露頭極好，也是進行科研、教學、地質旅游的良好地區。在構造控制下，呈現M形分布。在平頂山西南側有一處地層，層序穩定，沉積環境標志明顯，地層保存完好，被譽為是一個“天然的地質博物館”[1]。

巢湖主要入湖河流有三河、派河、南肥河、柘泉河、烔煬河、蔣口河等。出湖河流為裕溪河，湖水由此注入長江，巢縣以上流域面積為9270 km2。巢湖形如菱角，湖盆平淺，環湖分布有岸濱淺灘，湖中有姥山、孤山二島。湖長為54.5km，最大寬度為21.0km，平均寬度為15.1km，當最高水面為13m時，湖水面積為825 km2，岸線長為181.0km，岸線彎曲系數為1.76，補給系數為11.2，湖泊容積為55.6億m3。巢湖湖流基本上以吞吐流為主，并受風力作用影響的混合流。湖流總的趨勢是由西向東，與入流出流狀況一致[2]。

二、水文地質測繪實習主要內容

（一）實習任務

中國礦業大學資源與地球科學學院水文與水資源工程專業根據教學計劃，結合技能考核項目制訂了五周實習任務，其中兩周為野外實習。主要掌握對地質、地貌、水文地質點進行觀測、描述和測量的基本方法，加深對地球科學基本理論及基本概念的理解，培養學生野外實踐能力。

巢湖實習區氣候溫和濕潤，屬季風副熱濕潤氣候，降雨豐富，本區水源主要來源于大氣降水，因此匯水條件主要取決于地層巖性以及褶曲，斷層等構造。本區較明顯的水文地質是金銀洞的幸福泉、王喬洞、紫薇洞等一系列溶洞。以紫薇洞為例，該洞發育在棲霞組灰巖段，含燧石結核，形成的“龍脊長廊”非常壯觀。洞長1500m，有兩處溶蝕至地表，又稱為雙井洞。洞內裂隙發育，有多處方解石充填，洞高最高可達10m，溶蝕規模大，有陷落柱。

通過野外調查與搜集有關資料，初步查明：地下水的基本類型及各類型地下水的分布狀態，地下水的補給條件、徑流條件和排泄條件；主要含水層、含水帶及其埋藏條件，包括產狀、地層、巖性、厚度、分布范圍、埋藏深度、水位、進水量和水的化學成分，以及含水層之間的水力聯系、含水層的特征和分布、泉水的類型和分布，包括礦泉的調查，初步確定其實際價值和發展前景區域地下水資源、水化學特征及其動態變化。水文地質各種結構的特點對地下水資源及其開發前景進行了初步評估，并大致了解了沉積物的充水條件和灌溉區的排水條件，論證與地下水有關的環境地質問題[3]。

比例尺是實際的地形情況在圖上縮小的程度。可行性研究階段一般為1∶200 000～1∶50 000；初步勘察階段為1∶50 000～1∶25 000；詳細勘察階段為1∶10 000或更大的比例尺。為保證不同比例尺的測繪精度，分別以每km2中平均應有觀測點數和觀測路線長度進行控制，比例尺愈大，觀測點愈密，觀測線路愈長。觀測點選在地貌單元邊界、巖層邊界、斷層、井、泉等處，觀測路線應盡可能垂直于巖層和構造線的走向以及山谷沿線的地下水露頭。在測繪過程中，將點和線放置在地圖上，以連接由不同點和線劃定的地質和水文地質邊界，并繪制水文地質底圖。小比例尺測繪觀測點的位置，用地物定點或用地質羅盤以地物交會定點；大比例尺觀測點的位置用經緯儀施測。測繪中有時為弄清巖層和構造的結構形態，在覆蓋層較薄時，可布置少量的坑探、槽探和鉆探工作，以揭露地質、水文地質特征；當覆蓋層較厚時，或在巖溶地區，為探測某些特殊現象，可適當布置工程地球物理勘探工作。測繪中重視應用遙感技術，以節省野外工作量和提高成圖精度。

（二）實習主要內容

觀測巢湖鳳凰山實習區自然露頭及人工揭露的地質點、水文地質點，研究地層巖性組合及巖相特征。進行地形地質圖判讀，定點（巖性點、界線點、構造點、井點、泉點等）；繪制實習區相應的地質剖面圖、水文地質圖、綜合水文地質柱狀圖、地質素描圖等；地下水天然和人工露頭點的觀察、描述和分析，室內水樣分析；分析區域構造單元及匯水、導水、控水條件等；編寫野外實習報告。

地貌觀測：確定地貌單元的形態、成因類型、邊界和相互關系、地貌特征和含水層的分布以及地下水補給、徑流和排水之間的關系，并確定新構造運動的特征以及作用強度對地貌和區域水文地質條件的影響。

地層巖性觀測：對于沉積巖，確定巖石名稱、序列，描述成分和結構，劃分地質年齡，確定產狀和厚度，并劃定范圍。當遇到可溶性巖層時，應注意調查巖溶的發育程度和規律。除了命名火成巖和變質巖外，我們還應查明其成因類型、產狀和規模。對于第四紀地層，應確定其名稱、來源、成分、顏色和結構。

地質構造觀測：重點觀察斷裂構造、褶皺構造、節理裂隙發育規律。確定斷層走向，繪制平面形狀，劃分類型，觀察斷層破碎帶的充填和膠結程度，確定褶皺位置、軸向平面和傾斜方向，繪制平面痕跡。統計裂縫和節理，確定主要方向。

地下水露頭觀測：包括自然露頭和人工露頭。典型的水點應位于地圖上，以確定地質結構和地下水流出層，測量流量、水位和水溫，調查環境污染，取樣進行物理和化學分析，確定水的化學類型，根據精度要求為井和鉆孔制作簡單的水文地質試驗儀，確定含水層的基本參數，并判斷富水的程度。

（三）主要成果

在野外進行水文地質測繪實習必須掌握地質、地貌和水文地質點的觀測、描述和測量的基本方法，繪制水文地質圖，編制水文地質測繪工作報告，管理各種地下水點和地表水體的調查數據。繪制綜合水文地質圖，全面、系統、清晰地反映工作區的水文地質規律，明確地下水的類型和埋藏條件，反映地下水的形成特征、水巖組的水量、水質、水量變化規律以及地下水資源的分布，為水文地質未來的工作和地下水資源開發提供可靠的數據和依據。測繪實踐完成后，指導教師教授地質圖的成果規范、方法和要求，并介紹地質報告編制的內容和要求。每個實習團隊整理現場記錄簿和手圖等原始數據，繪制實際材料圖和清理地質圖，并編制實習報告。

三、發揮教師的主導作用，做好實習的指導工作

（一）深化實習教學改革

要提高實踐教學質量，必須改革實踐體系，突出水文地質測繪實踐內容，改進實踐教學方法，對實踐教學內容進行更新和調整。通過幾年的團隊領導實踐經驗，我們認識到所使用的實踐指南在實踐方法和內容方面存在一些不足，使用的資料需要更新，應規范水文地質填圖，豐富教學實習內容，完善《安徽巢湖北地區水文地質測繪實習指導書》。

目前的野外教學實習，讓學生動手參與的內容太少，學生野外獨立工作能力有所下降。為解決這一問題，應增加學生野外獨立觀察、測量時間，強化學生獨立工作能力。在野外實習過程中，我們可以根據不同的水文地質現象提出問題作為知識興趣點，培養學生獨立思考的能力和團隊精神，增強學生實際動手、野外觀察和獨立解決實際問題的能力，只有這樣，才能實現從驗證到全面創新的轉變，逐步形成新的教學體系。積極開展思想教育，嚴明紀律。以黨和團支部為核心，發揚團隊精神，扎實細致地做好思想工作。結合實踐基地的特點，開展國情民情教育，從思想和組織上確保野外實習的順利完成[4-5]。

（二）實習過程中教師認真指導

實習前教師按班級人數把學生分成幾個實習小組，每位指導教師所帶學生不超過15人。每組選一名組長，組長負責組內的一切工作，組內成員必須明確任務，互相配合進行實地測量、圖件的繪制。因在實習區需重新認識水文地質，在野外實習前，教師應提前進行3～4天的地質調查，精心準備教學和預習，以掌握實習區地層層序中常見礦物的巖性特征、構造、斷層性質、地層接觸關系、地形和主要測量方法，了解區域地質和水文地質。教師耐心細致地指導學生識別地質現象和實際操作，使學生學會識別和描述各種地質現象，掌握地質素描、得心應手的剖面測量、剖面綜合地層直方圖、地質填圖GPS、數字制圖等野外工作和技能。實習期間，教師帶領團隊進行調查，系統講解實習內容，深入淺出，指導學生掌握實習目的、內容和具體操作方法，及時要求學生拿出指南針，測量地層、節理和斷層的產狀，并了解各種結構表面的特征和識別標記繪制信手剖面圖、地質素描圖等；對實習區地下水天然和人工露頭點進行觀察、描述和分析。要求學生仔細觀察，如實測量，認真記錄，準確取樣以及對某一水文現象進行詳盡追蹤以全面把握。

在巢湖北地區，向學生講述地層的空間分布特征、產狀、巖石類型和成分，并進行地質剖面實踐。教師指導，學生實地測量，完成利用地形地質圖確定觀測點的位置；根據巖性及組合特征結合層理、構造等認識各巖層的富水性，分析溫泉形成的必要條件及特征；分析地層中沉積地質現象及其他水文地質問題。教師要不斷巡視，隨時解答學生提出的問題。學生分組水文地質調查、分組實測剖面、分組水文地質填圖、野外成果總結匯報、野外考察、室內資料整編等環節，充分發揮教師指導、學生自主的作用。

實習完成后，負責實習教師應仔細總結和討論實習情況，包括實習計劃的完成是否符合要求和期望，目的的新發展和新進展是什么，以及對未來實習的建議。

四、嚴格考核辦法，做好成果總結工作

以前的實習成績評定是依據學生的實習報告、圖件的匯編，沒有對學生進行全面調查。為此，我們對實踐結果評價進行了改革，采取了過程評價與成果評價相結合的方法。實習考核注重過程考核，包括野外實習表現與記錄、野外總結匯報與考察、室內報告編寫與圖件等幾個方面。各實習小組上交的成果有區域綜合水文地質圖、水文地質柱狀圖；學生個人上交的成果有野外地質記錄、實習報告。

最終實習成績分為五個等級，即優秀、良好、中等、及格與不及格。實習總評成績100分。成績構成比例主要包括野外實習表現占20%，手寫總結匯報與考察占30%，實習報告占50%。實習報告全面、分析和總結了實習期間看到的各種地質現象，是對實習內容的系統化、鞏固和提高，是進行地質思維的訓練。報告要求以現場收集的地質資料為基礎，主題鮮明，邏輯嚴密，圖文并茂，評估學生對實習內容的了解、掌握程度。如能對實習區野外水文地質現象提出自己的獨特見解并撰寫專題報告及小論文，可適當加分。

五、結束語

水文地質測繪實習是水文與水資源工程、水文地質與工程地質專業極為重要的實踐教學環節。通過對基本水文地質現象的野外實地考察和現場實踐，使學生獲得感性知識并加深對課堂理論教學相關內容的理解，掌握野外水文地質測繪、調查以及填圖的工作方法，培養學生理論與實踐相結合，意味著將書本上的知識與現場的各種水文地質現象聯系起來，培養和提高學生的實踐能力，分析問題解決問題的能力，學習典型水文地質現象的觀測、描述和綜合分析的基本方法，以及水文地質地圖和實踐報告的編制方法。這樣才能為學生順利開展畢業生產實習、畢業設計（論文）的編寫及走上工作崗位打下扎實的專業基礎。