[摘 要]隨著我國社會和經(jīng)濟的發(fā)展，水資源呈現(xiàn)出水質(zhì)性缺水問題，水文與水資源工程專業(yè)的培養(yǎng)目標也發(fā)生了相應(yīng)的調(diào)整。文章探討了在水文與水資源工程專業(yè)加強環(huán)境類課程的教學(xué)，提出在水文與水資源工程專業(yè)中應(yīng)開展水質(zhì)分析、水生態(tài)系統(tǒng)、水質(zhì)模型和水環(huán)境經(jīng)濟四個方面的環(huán)境類內(nèi)容的教學(xué)，在教學(xué)實踐環(huán)節(jié)增加相應(yīng)的實習(xí)內(nèi)容，以適應(yīng)我國社會和經(jīng)濟發(fā)展的需要。

[關(guān)鍵詞]水文與水資源工程專業(yè) 環(huán)境類課程 教學(xué)

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）08-0061-02

一、前言

水文與水資源工程專業(yè)是以地球科學(xué)基本理論為基礎(chǔ)，以水資源為主要研究對象，通過系統(tǒng)學(xué)習(xí)水資源的分布、形成、遷移和轉(zhuǎn)化等方面的專業(yè)知識和技能，為人類社會和經(jīng)濟發(fā)展服務(wù)的一個新興專業(yè)。水文與水資源工程專業(yè)在我國大致經(jīng)歷了三個發(fā)展階段：陸地水文階段、水文及水資源利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)發(fā)展的總趨勢是，越來越注重水環(huán)境問題的教學(xué)與研究。

我國當前面臨的主要水資源問題可歸納為：水多、水少和水臟。由于我國所處的地理位置，決定了我國的水資源存在南方多、北方少的空間分布不均問題；由于受季風(fēng)氣候的影響導(dǎo)致我國水資源存在年內(nèi)分配不均的問題，即夏秋季多、冬春季少的特點，大部分地區(qū)70%～80%的降雨集在3～4個月內(nèi)，從而造成水資源的時間上分配不均勻。隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，水污染問題也越來越突出，許多水資源豐富的地區(qū)出現(xiàn)了水質(zhì)性缺水的問題。

根據(jù)當前我國的水資源狀況和水污染的形勢，在水文與水資源工程專業(yè)中加強環(huán)境類課程的教學(xué)和實踐已取得基本的共識，但對于加強哪些知識的學(xué)習(xí)和能力的培養(yǎng)還需要進一步探討。由于各學(xué)校的辦學(xué)條件和辦學(xué)基礎(chǔ)不同，對水文與水資源工程專業(yè)的課程設(shè)計目前還存在比較大的差異，甚至部分學(xué)校還存在根據(jù)師資條件設(shè)置課程的現(xiàn)象。在這樣的情況下，探討并逐步明確在水文與水資源工程專業(yè)中增加哪方面的環(huán)境類課程的教學(xué)和實踐是十分必要的。

二、水文與水資源工程專業(yè)具備的環(huán)境科學(xué)知識

環(huán)境科學(xué)專業(yè)所涉及的內(nèi)容十分廣泛，對于水文與水資源工程專業(yè)的學(xué)生而言應(yīng)具備以下四方面的知識。

（一）水質(zhì)監(jiān)測分析方面的知識

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)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)分析、水環(huán)境監(jiān)測方面的相關(guān)知識。了解每項水質(zhì)指標的意義及其分析原理方法。水質(zhì)指標大體可分為：物理指標、化學(xué)指標、生物指標和放射性指標。對于每一類指標所包含的內(nèi)容及其分析方法應(yīng)有所了解，熟悉我國對水環(huán)境的分類和不同類型水體的適用范圍。

（二）水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的知識

水是生態(tài)系統(tǒng)的組成部分和物質(zhì)基礎(chǔ)。生態(tài)系統(tǒng)有其基本的組成：生產(chǎn)者、消費者、分解者及無機物質(zhì)和能量。在水生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)生產(chǎn)者主要是水中的植物、浮游的藻類等自養(yǎng)型生物；消費者主要為各種底棲動物、浮游動物等；分解者為各種細菌等微生物；無機物質(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(tǒng)中的能量主要來自于太陽能。水是生態(tài)系統(tǒng)中十分重要的組成物質(zhì)，它是生物所需物質(zhì)的載體，同時也是生物體的重要組成部分。

對于水資源必須從生態(tài)系統(tǒng)的角度進行認識，將水資源的演化過程與生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展演化過程相結(jié)合起來。隨著生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展、演替，其相應(yīng)的水環(huán)境條件會發(fā)生變化。如在水體中隨著各種植物的增加，水體中的各種營養(yǎng)物質(zhì)會發(fā)生變化，進而影響水中動物、微生物的變化；由于人類城市生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展，還會造成城市河段水體的水質(zhì)惡化等。

（三）水質(zhì)模型方面的知識

水質(zhì)模型是根據(jù)質(zhì)量守恒原理運用數(shù)學(xué)語言和方法描述參加水循環(huán)的水質(zhì)組分所發(fā)生的物理、化學(xué)、生物化學(xué)和生態(tài)學(xué)等方面的變化規(guī)律、相互關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。水質(zhì)模型是研究水環(huán)境的重要方法之一，通過模型模擬水質(zhì)變化過程可以進一步認識污染物在水體中的演變規(guī)律。水質(zhì)模型可以為分：零維模型、一維模型、二維模型和三維模型。根據(jù)不同的水體選擇相應(yīng)的模型進行模擬，一維和二維模型在實際中采用得比較多。隨著分布式水文模型的發(fā)展，具有分布式特征的水質(zhì)模型也得到了快速發(fā)展。

水質(zhì)模型的建立可分為：模型概化、模型性質(zhì)研究、模型參數(shù)估計、模型的驗證和模型應(yīng)用等步驟。水質(zhì)模型的計算通常需要求解高階的動力方程。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)值法等課程基礎(chǔ)上開設(shè)相關(guān)課程。

（四）水環(huán)境經(jīng)濟方面的知識

隨著水資源問題的越來越突出，流域內(nèi)水資源爭端也更加激烈。如何平衡好流域內(nèi)水資源的利益問題顯得十分重要。一般而言，經(jīng)濟比較發(fā)達的地區(qū)都位于一條流域的下游地區(qū)。同時，也需要更多的水資源來支撐經(jīng)濟的發(fā)展。上游地區(qū)為了保護水資源而不能大力發(fā)展污染比較大的工業(yè)，這樣便造成了流域內(nèi)地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的不平衡。如何補償上游地區(qū)為保護水資源而作出的犧牲，需要運用環(huán)境經(jīng)濟方面的知識。因此，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)濟方面的知識，以便在處理水爭端時，能充分考慮各方面的利益。

三、加強實踐，提高水文與水資源專業(yè)學(xué)生運用環(huán)境科學(xué)知識的能力

針對當前水文與水資源工程專業(yè)環(huán)境科學(xué)知識實踐內(nèi)容較少的現(xiàn)實，有必要在課程設(shè)計上增加相關(guān)內(nèi)容，同時在實踐環(huán)節(jié)中加強對環(huán)境科學(xué)知識的運用。

（一）適當開設(shè)水環(huán)境監(jiān)測實驗內(nèi)容

根據(jù)水環(huán)境監(jiān)測的主要內(nèi)容，在水環(huán)境化學(xué)課程或水環(huán)境保護概論課程中有針對性地增加水環(huán)境監(jiān)測方面的實驗。實驗的內(nèi)容主要為水質(zhì)分析中的常規(guī)指標的分析，如水中溶解氧（DO）、pH、COD、氮、磷、葉綠素等指標的分析。通過實驗培養(yǎng)學(xué)生的實際操作能力。

（二）在生產(chǎn)實習(xí)中增加水生態(tài)調(diào)查內(nèi)容

生產(chǎn)實習(xí)是水文與水資源工程專業(yè)學(xué)習(xí)過程中十分重要的一次實習(xí)，其目的在于通過實習(xí)，達到基本能綜合運用相關(guān)知識的能力。為了提高水文與水資源工程專業(yè)運用環(huán)境科學(xué)知識的能力，可以在生產(chǎn)實習(xí)環(huán)節(jié)增加水生態(tài)調(diào)查方面的內(nèi)容。如調(diào)查不同污染程度水體中底棲生物的種類、數(shù)量的變化，調(diào)查不同污染河段中浮游動、植物的變化，水體中葉綠素的變化等，進而認識水環(huán)境污染對水生態(tài)系統(tǒng)的影響。

（三）配備高性能計算機，提高學(xué)生運用水質(zhì)模型的能力

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對于水體中污染物的擴散、遷移和轉(zhuǎn)化過程的模擬由零維和一維逐步發(fā)展到二維、三維；模型參數(shù)也由最初的DO、BOD參數(shù)發(fā)展到更多參數(shù)，如N、P、葉綠素等參數(shù)；模擬的對象由以前單純模擬水中污染物質(zhì)的遷移、轉(zhuǎn)化發(fā)展到大氣—水體、水體—沉積物等介質(zhì)中污染物的交換、擴散等過程。隨著水質(zhì)模型維數(shù)、參數(shù)的增加和界面過程的加入，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求解水質(zhì)模型是大勢所趨。水文與水資源工程專業(yè)的課程設(shè)置中應(yīng)有針對性地開設(shè)水質(zhì)模型的建立、求解的相關(guān)內(nèi)容。如可以先讓學(xué)生學(xué)習(xí)如何建立并求解較簡單的零維水箱模型或一維BOD-DO模型，然后再逐步引入其他參數(shù)。水環(huán)境模型的建立和運用還可以融合到地理信息系統(tǒng)（GIS），使模擬結(jié)果可視化。通過建立和求解水環(huán)境模型，使學(xué)生初步具備運用計算機解決水環(huán)境污染問題的能力。

（四）小流域調(diào)查時增加水污染調(diào)查內(nèi)容，培養(yǎng)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)的比較重要的一次實習(xí)。目的在于綜合運用所學(xué)的水文與水資源知識對一個流域進行分析研究，其涉及的內(nèi)容較多。隨著水環(huán)境問題的凸顯，在小流域調(diào)查過程中可以適當增加水污染的調(diào)查，如流域內(nèi)點源、非點源的調(diào)查，上、下游水污染的關(guān)系。運用環(huán)境經(jīng)濟學(xué)的觀點來分析水環(huán)境污染的經(jīng)濟學(xué)關(guān)系，如分析水環(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保持流域的可持續(xù)發(fā)展等。

四、結(jié)論

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，水文與水資源工程專業(yè)的人才培養(yǎng)目標也發(fā)生了一定的變化。由于環(huán)境污染問題越來越突出，水文與水資源工程專業(yè)人才也必將面臨新的機遇和挑戰(zhàn)。作為培養(yǎng)水文與水資源工程高級專門人才的高校，應(yīng)適應(yīng)社會經(jīng)濟發(fā)展的需求，在水文與水資源工程專業(yè)教學(xué)內(nèi)容中適當增加環(huán)境科學(xué)的相關(guān)知識，在實踐環(huán)節(jié)中加強對環(huán)境科學(xué)相關(guān)知識的運用，使培養(yǎng)出的人才更加能符合社會和經(jīng)濟發(fā)展的需求。

[ 參 考 文 獻 ]

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[責(zé)任編輯：雷 艷]