水文与水资源工程

水文与水资源工程 潘国营教授河南理工大学资源环境学院水文水资源专业首席指导教师 2008年6月6日

自我介绍 • 1963年出生于河北衡水 • 1980—1984年在河北地质学院读大学，水文地质工程地质专业 • 1988—1991年在中国地质大学读硕士 • 1996年—1999年在中国矿业大学（北京）博士 • 2003.11—2005.3在新乡水利局担任副局长（兼） • 2005.5—2007.5任资源环境学院副院长

科研成果 • 专著：裂隙水运动理论与渗流模拟实践 • 基岩裂隙水渗流理论与矿井防治水研究，2004年中国煤炭工业协会科技术一等奖 • 焦作高新区开挖地下水面建设山水园林城水资源条件研究，2004年河南省科技进步三等奖 • 基岩矿坑突水条件及突水量，1994年获河南省科技进步三等奖 • 裂隙水壁间运动理论研究，1996年煤炭部科技三等奖 • 小浪底水库蓄水后区域水文地质条件演变机理及矿井充水条件研究，2002获河南省教育厅科技进步二等奖。 • 濮阳市环境水文地质与水资源保护研究，2002年获濮阳市科技进步二等奖 • 基于同位素技术的新乡市环境水文研究，2007年获河南省教育厅科技进步二等奖

正在进行的项目 国家项目：滨河湿地生态系统服务功能机制及恢复理论基岩裂隙形态研究及其在基岩裂隙网络模型中的应用河南省重点科技攻关项目：开采太原组煤层的水害防治技术研究企业合作项目（2008年—2007年水文地质与水害防治研究）义马常村矿 30万平煤11矿 40万平煤13矿 40万平煤朝川矿 30万郑煤金龙矿 35万郑煤登封矿 18万鹤煤寺弯矿 20万鹤煤荥阳矿 60万

一、专业基本情况介绍 二、专业培养目标及要求三、专业教学计划四、专业学习与选课五、就业问题与学习要求

一、专业基本情况介绍 水文学—研究水体的形成、循环和分布，水体的化学成分，生物、物理性质以及它们对环境的效应等水资源—研究水资源的合理开发、利用和保护等地表水—河流、湖泊、沼泽、冰川地下水土壤水大气水海洋水研究对象

水文学是研究地球上水的性质、分布、循环、运动变化规律及其与人类环境之间相互关系的科学，它所涉及的研究范围是地球上的整个水圈，包括大气圈、生物圈及岩层圈，核心内容是水文循环。水文学是研究地球上水的性质、分布、循环、运动变化规律及其与人类环境之间相互关系的科学，它所涉及的研究范围是地球上的整个水圈，包括大气圈、生物圈及岩层圈，核心内容是水文循环。 • 水文学属于地理学的范畴，是地理学的分支学科，所以水文学具有理科属性，水文学被界定于自然科学之中。 • 人类活动对水文循环、水环境的反馈效应，也已成为现代水文学研究的重要内容。

水文学及分支 水体应用方法内容河流水文学湖泊水文学沼泽水文学冰川水文学海洋水文学地下水文学土壤水文学大气水文学水文学原理水文预报水文分析计算水文地理学河流动力学工程水文学农业水文学土壤水文学森林水文学城市水文学水文测验学水文调查水文实验新技术和新方法随机水文学模糊水文学灰色系统水文学遥感水文学同位素水文学

水资源工程学是一门技术科学，属工科范畴，研究范围相当广泛，包括水情实时预报、水文中长期预报、水文计算、水利计算、水文信息技术、水资源评价、水资源规划、水务管理及水污染治理等。水资源工程学是一门技术科学，属工科范畴，研究范围相当广泛，包括水情实时预报、水文中长期预报、水文计算、水利计算、水文信息技术、水资源评价、水资源规划、水务管理及水污染治理等。 • 有别于水利水电工程。它为水资源的开发利用、洪涝防治及水资源的管理提供水文信息和基本设计数据，以及对水资源实施有效保护的应用型科学。

水文学与水资源工程专业 • 水文学与水资源工程（学）的有机结合，研究地球上水的分布和运动规律，以及水资源的开发利用与管理保护的科学。 • 研究主要内容包括水文循环、水旱灾害预测与防治、水资源利用与规划、水环境保护、水利工程的规划设计、水利工程的运行管理及水务等各种涉水领域中的基本理论、方法与技术。

水资源认识上的一次大的飞跃，水资源统一管理水资源认识上的一次大的飞跃，水资源统一管理 • 水文学是水资源工程学的学科基础。对某个区域进行水资源评价，要涉及到水文、气象、地质等基础资料的搜集、分析、整理与计算等，这些就是属于水文学的研究范围。 • 水资源工程学推动水文学的发展。在实践过程中，特别是水资源问题日益突出，时常出现一些新情况和新问题，要从技术上解决和完善它们，需要水文学为理论基础。水资源工程学也就不断地向水文学提出新的和更高的要求。 • 两者的有机结合，既可推动水资源工程学在技术上的逐渐完善，也可促进水文科学的发展。

1、专业发展历程 • 其前身为陆地水文专业 • 1998年教育部颁布的全国普通高等院校专业目录中，更名为水文与水资源工程专业 • 不是简单的专业名称的变更，而是在适应时代背景条件下扩充了专业内涵，使专业的定名更加合理化、科学化和规范化。 • 设置水文与水资源工程本科专业的高校已超过32所。

2、该专业国内外发展现状 • 本专业属于水利类工科，开设专业高校32所，各有特色 • 水利类高校—专业性强 • 综合性大学—偏重于地理及教育方面 • 地质类高校—偏重于水文地质（地质类、矿业类高校）

水利类（河海大学、华北水利水电、武汉大学—武汉水电学院水利类（河海大学、华北水利水电、武汉大学—武汉水电学院河海大学：211工程重点建设学校，设有水文水资源学院，1952年水文学家刘光文教授等创建了我国第一个水文专业，1955年招收研究生，我国第一批培养研究生的学科点。1981年首批获得学士、硕士和博士学位授予权。1988年被评为国家重点学科。 2001年设立水资源开发教育部重点实验室。现有专职教师48名，其中具有博士学位的占65%，具有国外留学经历的占62%，具有高级职称的占85%，45岁以下占54%。 “水力学”、“水文统计”、“工程水文学”三门课程被评为国家精品课程

武汉大学（武汉水利水电学院）——水文学及水资源工程专业设于水利水电学院，1954年由著名的水文学家叶守泽先生和冯尚友先生创建,1978年、1981年分别被国家首批批准为硕士点和博士点；1996年被批准为省（部）级重点学科， “211工程”重点建设学科；2001年12月被批准为国家重点学科。专职教师：25人；教师中正副教授18人，其中博士生导师9人，17人具有博士学位。具有博士、硕士授予权。

华北水利水电学院：设在水利学院，办学基础扎实，师资力量充实。为我国乃至世界的水电行业培养了大批的优秀人才，在我国水利水电教育事业中享有很高的知名度华北水利水电学院：设在水利学院，办学基础扎实，师资力量充实。为我国乃至世界的水电行业培养了大批的优秀人才，在我国水利水电教育事业中享有很高的知名度五个本科专业—水利水电工程、农业水利工程、工程管理、水文水资源、港口航道与海洋工程专业二个国家级本科专业——水利水电工程和农业水利工程五个硕士点——水工结构、水力学及河流动力学、水文水资源、农业水土工程、管理科学与工程三个省级重点学科——水工结构、水力学及河流动力学、水文学与水资源工程

华水水利学院培养的部级干部 许多省的水利厅、特别是河南省水利厅主要领导及技术骨干多来自华北水利水电学院

综合性大学和农业大学 设有该专业的综合性大学：兰州大学、浙江大学、四川大学、扬州大学、清华大学水利系——多设置在地理或水利专业设有该专业的农业大学——东北农大、山东农大、西北农林大学、内蒙农大等——农水相关郑州大学——水文与水资源工程专业设在水利与环境学院，2007年新增。其前身为郑州工学院水利系,成立于1959年。设有水利工程一级学科博（硕）士授权点，包括水文学及水资源在内的9个二级学科授权点、水工结构和岩土工程为河南省重点学科。

地质类和矿业地质类大学 中国地质大学中国矿业大学河南理工大学吉林大学昆明理工大学成都理工大学西安理工大学长安大学长沙理工大学

3、我校水文与水资源专业现状 • 1984—1994年：水文地质工程地质专业 • 1995—2008年：地质工程（五年：侧重水文地质工程地质，后五年：侧重煤田地质勘探） • 2004—2008年：水文与水资源工程，2008年首届毕业生（2004级、2005级） • 特色之一：地质工程 • 特色之二：煤矿地质灾害

河南理工大学水文与水资源专业特色 标志物—地球科学馆

师资队伍：水文地质方向 第一代：孙峰根、李东臣四位老教师，已退第二代：潘国营、王心义（西校区）、罗绍河（国际处）第三代：刘小满、郑继东、李东艳（科技处）新教师：符勇、王万军、候广顺新教师：补充陆地水文专业

科研特色 • 贫水地区找水：密县、太原东山 • 基岩裂隙水运动机理研究—三项科研项目，获河南省和煤炭部科技三等奖 • 基岩水非线性运动与数值模拟 • 环境水文地质研究 • 地下热水资源研究 • 矿井水文地质与防治水研究 • 地下水污染与污水治理

代表性的研究成果—之一 《黄河流域水资源演化规律与可再生性维持机理》——国家科技部“973”项目《宁夏银川平原地下水可再生能力变化规律》《河南省平原区深部热储开发模式研究》《塘沽地热田开发方案优化研究》《开封市区地下热流系统及开发工程配置》《焦作矿区煤层底板含水层注浆改造技术》—河南省科技进步二等奖《生产矿井煤层底板注浆改造技术》《跃进煤矿顶板砂岩水分布规律研究》

代表性的研究成果—之二 • 专著：裂隙水运动理论与渗流模拟实践 • 基岩裂隙水渗流理论与矿井防治水研究，2004年中国煤炭工业协会科技术一等奖 • 焦作高新区开挖地下水面建设山水园林城水资源条件研究，2004年河南省科技进步三等奖 • 基岩矿坑突水条件及突水量，1994年获河南省科技进步三等奖 • 裂隙水壁间运动理论研究，1996年煤炭部科技三等奖

主要专业教师 • 潘国营—教授，博士、专业首席指导教师、全国注册岩土工程师，主讲地下水动力学 • 郑继东—副教授，博士，水文系主任 • 符勇—教授，博士，水文系副主任，主讲气象学、水文地质学，出版有《膨胀土的工程性质及危害防治》、《地下水与油气成藏》。 • 赵彦琦—讲师，中科院攻读博士 • 刘小满—讲师，硕士，主讲水文学原理 • 候广顺—副教授，博士 • 王万军—副教授，博士

二、专业培养目标及要求 培养目标：培养适应21世纪社会经济发展的需要，德、智、体全面发展，具有扎实的自然科学知识和较好的人文科学基础，具备较强的计算机、外语、管理等方面应用能力，掌握水文与水资源方面专业基础知识与技能，能力强，素质高，能够在水利、能源、地质、城市建设、农林、环境保护等部门从事水资源勘测、评价、开发利用、水利工程规划、设计、施工与管理、水环境监测、评价与保护等工作的高级工程技术人才。

二、专业培养目标及要求 培养目标的理解：（1）面向未来—适应国家建设和未来社会发展的需要（2）品德高尚—立志为国家富强、民族振兴和人类文明进步而奋斗（3）高素质人才—德智体美全面发展、健康个性和谐统一、富有创新精神和实践能力高级技术人才。（4）专业要求：具有扎实的自然科学知识和较好的人文科学基础；具备较强的计算机、外语、管理等方面应用能力；掌握水文与水资源方面专业基础知识与技能。

二、专业培养目标及要求 培养要求： 1、掌握数学、物理、化学、水力学、水文学等方面基础理论、基础知识； 2、掌握水文水资源、水环境有关的基础理论、基础知识和分析、设计方法； 3、具有从事工程规划、勘测、设计、科学研究和组织管理的基本技能； 4、熟悉国家的方针、政策和法规； 5、了解水文水资源及水环境领域的发展动态； 6、掌握文献检索、资料查询的基本方法，具有初步的科学研究和实际工作能力。

国家对水文水资源专业人才的需求 • 水资源的短缺已成为当今全球性的社会和经济发展的主要制约因素。 • 联合国水资源大会指出：“我们正进入一个新的水资源紧缺时代”。 • 1977年的联合国水事会议就曾向全世界发出警告：“水不久将成为一项严重的社会危机，石油危机之后的下一个危机就是水。”水资源紧缺还将成为国与国之间发生战争与冲突的重要因素。 • 合理利用水资源，维护水资源可持续利用是人类可持续发展的当务之急。

主要国家人均水量（立方米/年） 从水资源总量上，中国列世界第6位，从人均水资源量上，排在第86位，是世界上13个贫水国家之一。

！中国水资源面临的10个问题。 1 、水资源总量和人均水资源量。可通过水循环更新的地表水和地下水多年平均水资源量为2.8万亿m3，人均2220m3。预测2030年人均1760m3，接近国际上水资源量紧张国家界限（1700m3，成为用水紧张国家之一。 2、水资源时间分布严重不均。我国受季风气候影响，降水主要发生在夏季。汛期4个月降水占全年降水的60%—80%。洪灾和旱灾同时存在，防洪与抗旱水利和农业部门两大核心任务。河流中2/3左右的水资源是洪水径流量，大量的水资源在汛期流入大海。用水时（枯水期）—河水甚少甚至干枯；用水少时—水多甚至洪灾

！中国水资源面临的10个问题。 3、水资源空间分布不均。黄河、海河、淮河流域：土地面积占全国的13.4%，耕地占39%，人口占35%，GDP占32%，而水资源只有全国的12%，属缺水区，人均水资源量500m3。长江流域及其以南耕地面积不到全国的40%，但河流的径流量占全国的80%以上。西北地区土地面积占35%，耕地占5.6%，人口占2.1%，GDP占1.8%，水资源量占5%，人均5200m3。 4、水土流失严重，江河泥砂含量高 “跳进黄河洗不清，同样，跳进长江也洗不清” 5、气候持续干旱，降水量呈逐年减少趋势

！中国水资源面临的10个问题。 6、防洪形势严峻。长江与黄河在三峡和小浪底工程完工后，主要堤防工程可以防御100年一遇的洪水，淮河、海河、辽河、松花江、珠江除少数重点城市外，大部分河段只能防御20-50年一遇的洪水。 98年洪水

！中国水资源面临的10个问题。 7、水资源紧缺与水资源浪费并存水资源供需矛盾严重。目前全国668个城市中，400多个城市缺水，100多个城市严重缺水，北方大城市普遍严重缺水。水？ • 农业灌溉水利用系数0.45，先进国家0.7-0.8； • 工业万元产值耗水量136m3，是先进国家的3-5倍； • 工业用水重复利用率只有30-40%，先进国家75%-85% • 城市用水浪费严重

！中国水资源面临的10个问题。 黄河1997年曾经断流12次

！中国水资源面临的10个问题。 8、超采地下水导致地面沉降、海水入侵等，水土流失严重、土壤砂化、沙尘暴，黄河断流等 9、水质污染.全国700余条约10万公里长河流已有46.5％的河长受到污染（相当于四、五类）；10.6％的河长严重污染（已超五类），水体已丧失使用价值；90％以上的城市水域污染严重。地表水污染严重—地表水丰富的淮河、长江、黄河等流域沿河城市乡村面临着“守着滔滔河水而无水吃的局面”。据《武汉晚报》报道，赤壁市陆水河遭受严重污染，倚河而居的7万百姓望水感叹，不得不靠消防车送水维持生活。北方地表水缺乏，地下水又面临着污染，40%城市地下水面临着严重污染。水污染已经成为中国最主要的水环境问题，水危机成为制约持续发展的最大障碍之一。

！中国水资源面临的10个问题。 河流污染严重，地表水丰富的淮河、长江流域出现水质性缺水，重庆、上海、武汉等，面临着“守着滔滔河水而无水吃的局面”。

！中国水资源面临的10个问题。 10、与水有关的地质灾害—— 地下水水位持续下降，大面积水位下降漏斗华北地区在50年代打井，井深10-20m有水，水位埋深2-3米，如今打井70、80米还不见水，一直要打到200、300米深才有水。水位持续下降，抽水泵换了又换，在华北地区形成水位下降漏斗。河北平原地下水严重超采，地下水位以年均１～２m速度下降，，形成水位降落漏斗。

！中国水资源面临的10个问题。 衡水漏斗和沧州漏斗最为突出。衡水地区漏斗面积由1981年的6175 km2增加到1997年达到1.11万km2，中心水位埋深已达75.7m。沧州漏斗面积达3000 km2，中心水位埋深已达到92.4米。河北省境内面积较大的下降漏斗23个，这些漏斗和天津市、北京市基本连成一片，称为“复合漏斗”。其范围以天津以南，德州以北，保定、石家庄、邢台以东，总面积已超过5万平方公里。

！中国水资源面临的10个问题。 海水入侵，地下水变成海水、咸水

！中国水资源面临的10个问题。 地面沉降威尼斯城夜景世界上已有50多个国家和地区发生了不同程度的地面沉降，如墨西哥的墨西哥城，美国的洛杉矶、休斯敦，日本东京、大阪，泰国曼谷，意大利波河三角洲和威尼斯，英国柴郡，新西兰怀拉基，澳大利亚拉特罗布谷地等。一般沉降量达数米，有些地区已经超过了10米。意大利水城威尼斯城——地面标高仅1米左右，在过去的100年中，平均地面下沉达1米，而著名的市政府大楼罗内丹宫已累积下沉了3.81米。每当狂风骤起，海水便涌入市区，市内圣马可大广场一片汪洋意大利摩德纳市——12世纪古罗马大教堂因地面下沉已经开裂和倾斜。美国洛杉矶——洛杉矶地区的地表近几年一直在“沉沉浮浮”，每年的升降幅度最高可达11.43厘米。

！中国水资源面临的10个问题。 十三朝古都—西安地面沉降严重 • １３条东西走向的地裂缝 • 沉降量大于500mm面积已达30km2，最大累计沉降量达到1800mm。 • 钟楼下沉395毫米 • 大雁塔已沉降了1198mm，严重倾斜西安地裂缝及盆岭地貌平面图 (据张家明等，1991) 1——地裂缝／隐伏正断层；2—黄土墚；3—临潼—长安断裂带；4一黄土塬

不是月亮惹的祸而是抽水惹的祸 地面沉降—大雁塔严重倾斜，成为中国的“比萨斜塔”

过量开采地下水造成地面沉降 大同市地面裂缝地下水开采逐年增加，水位持续下降，形成大面积的地下水漏斗，并产生了7条地裂缝，总长度20．6km。据观测分析，地裂缝的垂直升降速率为10mm／a。成因上，水成因素占80%，构造因素占20%。灾害：跨地裂缝地面建筑几乎都遭受到到毁坏，地下管道开裂、铁路扭曲变形、公路变形开裂，站台、涵洞、人防工程受损。

过量开采地下水造成地面沉降 • 上海市---从1921年发现地面下沉开始，到1965年止，最大的累计沉降量达2.63米，影响范围达400平方公里。目前，市区地面沉降已基本上得到控制。从1966—1987年22年间，累计沉降量36.7毫米，年平均沉降量为1.7毫米 • 江苏省的苏州、无锡、常州地区---沉降面积已达5000km2，年沉降速率一般在60到100毫米，沉降总量0．5米至2米不等，其中锡山市部分地区的地面高程已接近海平面。 • 浙江杭嘉湖平原、宁（宁波）绍（绍兴）平原、温（温州）黄（黄岩）平原---三块平原地面下降１００毫米以上的区域已达２５２０平方公里。从１９６４年至２０００年，嘉兴沉降集中区域累计下降了８２７毫米，宁绍平原下降４６８毫米，温黄平原下降５００毫米。而浙江省地面下降的势头近年来呈愈来愈快之势，这几年每年的下降速度都在２０至３０毫米。

过量开采地下水造成地面沉降 • 河北平原---大范围地面下沉，沉降速率由７０年代５ｍｍ/ａ增加到９０年代８６ｍｍ/ａ。地面沉降量大于１００ｍｍ地区面积达到51250km ２。从山前到滨海平原逐渐加重，唐山汉沽农场累积沉降量达1000ｍｍ，唐海和南堡经济开发区两个沉降中心累积沉降量分别为８０３ｍｍ和８００ｍｍ，沧州～黄骅沿海地区累积地面沉降量超过４００ｍｍ地区面积达3517km2，沧州市区沉降中心累积地面沉降量达１９６１ｍｍ，黄骅港～大港油田海岸线累积沉降量为５００ｍｍ。邯郸出现地裂缝１３道，最大的一条长１８５０m，宽２０～１００mm • 太原市----沉降量大于200毫米的面积有254平方公里，大于1000毫米的沉降区面积达7.1平方公里。最严重的是吴家堡，到1987年累计沉降量达1380mm。

过量开采地下水造成地面沉降 地面沉降危害原本是门前晒场，雨后涉水而过。这屋后原是菜园，现在一下雨就是汪洋一片了。原来是旱地，现在竟成了“河”，可以通船了。 • 地表高程资源损失。 • 地面低洼变形、河道泄洪能力下降，工程设施毁坏。 • 地基不均匀沉降，导致建筑物变形、裂缝甚至破坏，铁路、公路、地下输油管、桥梁和陆堤将产生不同程度的破坏。 • 加重风暴潮灾害，沿海防潮能力降低。

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