發(fā)布時間：2023-03-22 17:39:40
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的工程概論論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
一、傳統(tǒng)灌溉工程類型在現(xiàn)今的傳承
中國國土廣袤，地形地貌多樣，氣候變化萬千。既有逶迤起伏的丘陵山地，又有一望無際的平原；既有壯闊的高原，又有緩坦的盆地；既有西部內(nèi)陸干旱半干旱區(qū)，又有東部季風(fēng)濕潤區(qū)。為適應(yīng)各地水文、地理等自然條件的復(fù)雜性，古代人民創(chuàng)制了多種多樣的灌溉工程類型，如引水渠道、陂塘堰壩、陂渠串聯(lián)、圩垸、井泉、坎兒井、御咸蓄淡等工程類型，這些工程類型在現(xiàn)今皆得到了繼承?？梢哉f，我國當(dāng)今的灌溉工程類型基本是古代創(chuàng)造而傳承下來的。
引水渠道主要修建于北方平原地區(qū)。北方平原面積廣大，因干旱少雨，河流密度不大，古代往往修建長距離的引用河水的灌渠工程。渠首處如河中水位過低不能滿足自流入渠流量要求，則建攔河壩抬高水位引水；如河中水位和流量能滿足灌區(qū)要求，則采用無壩引水型式。有壩引水最早的有戰(zhàn)國初在今山西太原晉水上筑壩建的智伯渠，及在今河北臨漳建的漳水十二渠。無壩引水有公元前256—251年間在今四川灌縣建的都江堰等。又因北方含沙量大的河流多，我國很早就引多沙河流進(jìn)行淤灌和放淤，做到同時利用水、沙資源，既灌溉作物，又改良鹽堿地。漳水十二渠和公元前246年興建的關(guān)中鄭國渠皆引渾水灌溉，把大片鹽堿地改良成了沃田。建國以后，有壩引水和無壩引水灌渠發(fā)展很快，如陜西省，截至2000年底，全省有效灌溉面積達(dá)144.93萬公頃（主要為渠灌），新疆省干、支、斗、農(nóng)四級渠道長30多萬公里[1]。在利用多泥沙河流的水沙資源方面，建國以后成就很大，還打破了自明清以后不敢引用黃河下游水的“”，進(jìn)行引黃淤灌和放淤。目前，黃河下游已建成各類引黃灌區(qū)100多處，灌溉面積達(dá)到3000萬畝，每年引用黃河水量100多億立方米，利用黃河水沙放淤改土300多萬畝，發(fā)展水稻田120多萬畝，使鹽堿沙荒地變成了良田[2]。
陂塘堰壩主要建于南方山丘區(qū)。南方丘陵山區(qū)，雨量充沛，但水流容易流失，干旱是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要解決的主要問題。為此，古代勞動人民因地制宜，創(chuàng)造了多種類型的陂塘堰壩蓄水工程，起到滯洪蓄水的目的。有在溪流上筑壩攔蓄水流的灌溉工程，稱之為“堰”、“壩”、“陂”、“堨”等；有在平地鑿池，或在谷口及高地水所匯歸處筑堤，就地潴蓄雨水的，稱之為“塘”或“蕩”。又平原地帶筑壩攔蓄水的工程現(xiàn)稱為平原水庫，利用天然山丘間的溝谷洼地蓄水的工程現(xiàn)稱為山谷水庫。大型陂塘工程以公元前600年左右楚國在淮南修建的芍陂為最早，兩漢時漢中、南陽、汝南地區(qū)陂塘工程很是發(fā)達(dá)，著名的山谷水庫有馬仁陂，平原水庫有六門陂、鴻隙陂等。東漢時進(jìn)一步向南方發(fā)展，浙江紹興的鑒湖、余杭的南湖工程規(guī)模都很大。之后三國孫吳在江蘇句容興修赤山湖，西晉建丹陽練湖和新豐塘等。當(dāng)時能因地制宜規(guī)劃布置陂塘，巧妙地利用地形興建平原水庫或山谷水庫，布設(shè)堤壩、水門和溢流設(shè)施，形成完整的蓄水工程體系。還創(chuàng)造了陂渠串聯(lián)工程類型，以對水資源更充分地加以調(diào)節(jié)利用，增加灌溉面積，提高灌溉保證率。建國后南方山丘地區(qū)大量興建陂塘堰壩工程。如1952年僅四川內(nèi)江地區(qū)就累計新修和整修堰塘5萬多口。因平塘占地多，工程量大，總蓄水量不多，為此當(dāng)?shù)胤e極想法改進(jìn)技術(shù)。1953年9月西南水利局組織基點工作組前往長壽縣，經(jīng)查勘，在葛蘭場不遠(yuǎn)名叫“鎖口丘”的地方，修建了當(dāng)?shù)氐谝豢凇吧綖程痢?。該地形肚子大，出口小，上面有較大集雨面積，下面耕地可自流灌溉。于是利用三面高一面低的地形，在低的一面修筑土壩，長40米，高3米，形成堰塘。此土方與蓄水的比例為1：10，比平塘1：1提高10倍效益。此后四川省水利廳將長壽縣修筑山灣塘的經(jīng)驗向全省介紹。到1954年底，全省共建成各級“示范塘”1293口。1955年，“示范塘”迅速發(fā)展到17796口。到1985年，全省已有山灣塘61.11萬口，可蓄水261769萬立方米，有效灌溉面積715.48萬畝[3]。
陂渠串聯(lián)工程古代多建于淮河、漢水流域，工程布置多樣[4]。這種工程類型建國后稱之為長藤結(jié)瓜式灌溉系統(tǒng)。工程主要在南方丘陵山區(qū)修建，規(guī)模從小型發(fā)展到大型，從小網(wǎng)聯(lián)成大網(wǎng)，從開發(fā)小河流到利用大河流，從一個河系發(fā)展到與幾個河系相連。如安徽淠史杭灌區(qū)，自1958年至1982年，在淮河水系的淠河、史河及長江水系的杭埠河的上游建成佛子嶺、響洪甸、磨子潭、梅山、龍河口5座大型水庫，這些水庫成為多首制渠首，又沿崗巒起伏的分水嶺修建總干渠2條，干渠13條，以及分干渠和支渠358條，溝通了數(shù)條大河，灌區(qū)內(nèi)修建中型水庫23座，小型水庫1100多座，連同塘壩21萬多口，以控制灌區(qū)內(nèi)的地面徑流，灌區(qū)內(nèi)流域之間水資源通過庫塘和渠道可得到調(diào)配，使安徽的六安、霍丘、壽縣、舒城、合肥等11縣市和河南的固始、商城等縣的廣闊丘陵和平原900多萬畝農(nóng)田受益[5]。
圩垸水利工程主要分布在南方沿江平原、湖區(qū)、下游三角洲及濱海地區(qū)。這些地區(qū)地勢平衍，河湖密布，土地肥沃，水土資源豐裕，但易被水淹，沮洳下濕，極大地影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)行。唐宋后，大力開河筑圩，排水御洪，興建獨具一格的水網(wǎng)圩田工程，把卑濕的“涂泥”之地，建成富饒的魚米之鄉(xiāng)。如太湖平原唐后期至五代時已建成規(guī)整的塘浦圩田水利系統(tǒng)。鄱陽湖區(qū)唐代已興修較大規(guī)模的防洪堤防工程，至清光緒六年（1880），鄱陽湖濱南昌、新建、星子、九江、都昌、波陽、余干、進(jìn)賢八縣共有圩堤591所。建國以來，太湖平原繼續(xù)加強(qiáng)浚河筑圩工作，完善水網(wǎng)圩田系統(tǒng)。鄱陽湖區(qū)新建和整修了圩堤501座，堤線長2500公里，保障農(nóng)田500萬畝，能抗御21.71米（1983年最高湖水位）的湖泊洪水位；湖區(qū)原有易澇面積330萬畝，經(jīng)治理，使200多萬畝農(nóng)田達(dá)到五年一遇以上的抗?jié)硺?biāo)準(zhǔn)；還初步形成了一個大中小，蓄引提相結(jié)合的水利灌溉系統(tǒng)，使湖區(qū)農(nóng)田的有效灌溉率達(dá)到80%以上[6]。
鑿井提取地下水灌溉，在地表水缺乏的北方地區(qū)很是重要。我國新石器時期已開始浚泉鑿井，春秋戰(zhàn)國時在園圃中鑿井灌溉已較普遍，之后不斷發(fā)展，到明清時期華北平原已形成大范圍的井灌區(qū)，水井型式多樣。20世紀(jì)50年代，廣大農(nóng)村用于灌溉的水井大部分仍為土井，如華北平原建國初期有各種土井200多萬眼。20世紀(jì)60年代以后，灌溉土井漸被機(jī)井所代替。進(jìn)入80年代以來，個體戶承包和聯(lián)戶經(jīng)營責(zé)任制的發(fā)展，使得各種土井又發(fā)展起來。據(jù)1982年調(diào)查，僅天津、河北滄州、衡水等地區(qū)就有各種土井幾十萬眼。如滄州青縣，1982年有真空井6100眼，人工手壓井2000眼，各種大口土磚井5000眼；南皮縣有手壓真空井4500眼，機(jī)帶真空井4054眼，磚井358眼[7]。土井主要開發(fā)淺層潛水，潛水埋藏淺，雨水易滲入補(bǔ)給。而機(jī)井開采的是深層地下水，靠自然補(bǔ)給時間長。目前華北地區(qū)的京、津、河北省、河南省北部、山西省中東部已形成聯(lián)成一片的大范圍的地下水漏斗區(qū)，這是過量開采深層地下水，補(bǔ)給不易產(chǎn)生的重大問題。而開采淺層潛水一般不會引起地下水漏斗區(qū)。又淺井開采潛水后，降低了地下水位，有利于防止土壤返鹽，改良鹽堿地的效果顯著。開采潛水井淺，技術(shù)較為簡易，所費(fèi)資金不多，農(nóng)戶可自行管理應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)上支出節(jié)省，適于小農(nóng)經(jīng)營。
此外，古代新疆吐魯番、哈密等地開鑿獨特的引取地下潛水的坎兒井，東南沿海防御海潮襲擊的海塘工程，及其他御咸蓄淡工程類型在現(xiàn)今也都得到了繼承和發(fā)展。二、傳統(tǒng)灌渠工程技術(shù)的繼承和發(fā)展
我國古代灌溉工程技術(shù)是我國人民在實踐中自行創(chuàng)造的，適應(yīng)了各地的自然地理條件，因地制宜，類型多樣，內(nèi)容非常豐富，不少工程技術(shù)在現(xiàn)今得到了繼承和發(fā)展。
傳統(tǒng)灌渠工程技術(shù)的繼承和發(fā)展主要體現(xiàn)在以下一些方面：如建國后都江堰灌區(qū)認(rèn)真總結(jié)了興建無壩引水灌渠的傳統(tǒng)技術(shù)和傳統(tǒng)施工技術(shù)經(jīng)驗，使這些技術(shù)更加發(fā)揚(yáng)光大。水利部和水利水電科學(xué)研究院曾組織人員對溢流過水土壩的傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行研究和推廣，取得實質(zhì)性的突破。又渠道防滲技術(shù)各地多利用當(dāng)?shù)夭牧习l(fā)展傳統(tǒng)技術(shù)。傳統(tǒng)淤灌和放淤技術(shù)在繼承的基礎(chǔ)上也得到很大提高。成都平原的都江堰，建于戰(zhàn)國后期，是聞名于世的渠首為無壩引水的工程，在長期的歲修管理中，積累了豐富的引水、防洪和排沙技術(shù)經(jīng)驗[8]。而防御洪水和清除泥沙是世界水利學(xué)界公認(rèn)的兩大技術(shù)難題，都江堰卻破解了這些難題，創(chuàng)造了世界水利史上的奇跡。其技術(shù)經(jīng)驗在多方面得到了繼承。一是灌區(qū)各分水口廣泛利用魚嘴分水分沙，布置旁側(cè)溢流堰（飛沙堰）泄洪排沙。如1962年修建的錦水河分水工程，在蒲陽河石壩子引水處，先在河中心修筑魚嘴，將蒲陽河分成左支清白江，右支錦水河，汛期蒲陽河洪水流量為800—1200米3/秒，錦水河可分洪300—400米3/秒，而錦水河分干渠只能進(jìn)50米3/秒，多余的水量則由設(shè)在魚嘴以下600米的溢流堰泄回清白江，其工程布局與都江堰渠首工程的格局很相似。二是利用彎道環(huán)流原理，把進(jìn)水口設(shè)在河道的凹岸，引取清水。都江堰渠首這種布置方式在灌區(qū)得到廣泛的應(yīng)用。如1962年所建蟇水河引水工程，引水比很小，采用無壩引水方式，修筑了弧形導(dǎo)水堤，形成較穩(wěn)定的凹岸，在凹岸頂點稍下游處建進(jìn)水閘，推移質(zhì)沿主河槽左側(cè)凸岸排往下游，進(jìn)水口一直沒有被淤。四川省當(dāng)今修建的無壩引水灌渠是很多的，其工程技術(shù)深受都江堰無壩引水工程技術(shù)的影響。如果河道的水位和水量不能滿足灌區(qū)引水要求，則需要建閘壩抬高水位或形成水庫取水。傳統(tǒng)技術(shù)所筑的壩一般為土石壩、堆石壩和砌石壩。1949年建國后，在水利水電事業(yè)建設(shè)中，壩工建設(shè)有很大發(fā)展，到1990年已經(jīng)修建82900多座水壩，在這些大壩中，土石壩占絕大多數(shù)。已建的2680多座30米以上的高、中壩（壩的用途包括引水、蓄水、發(fā)電等），土石壩約占80%，砌石壩約占14%，混凝土壩約占5%[9]。采用土石壩可以利用當(dāng)?shù)夭牧希?jié)省工程量，這是我國最早修建，并得到廣泛應(yīng)用的壩型，目前在中低壩中仍大量采用土石壩，說明傳統(tǒng)壩工得到較多的繼承和發(fā)展，特別是對過水土壩的研究和應(yīng)用，成績較大，體現(xiàn)出傳統(tǒng)壩工技術(shù)持久的生命力。
在今湖北省荊門市北部的仙居河上，有一座建于同治十三年（1874）的趙家閘灰土護(hù)面過水土壩[10]。該壩由當(dāng)?shù)剜l(xiāng)民修建，建成100多年來，經(jīng)歷無數(shù)次洪水過流，1935年壩頂過流水深達(dá)3.9米，竟未被沖毀，大壩至今依然完好，能使兩岸3000畝農(nóng)田受益。趙家閘壩高8米，壩頂長47米，基礎(chǔ)為板狀砂巖，壩身由粘土夯筑，外包1米厚灰土夯筑層。這種由夯實粘土外包灰土保護(hù)層作為河道滾水壩的獨特建筑方式，國外從未見有報導(dǎo)。除趙家閘外，百余年前興修的過水土壩還有湖北荊門黃鮑閘，此閘建于1859年，壩高5米，1935年大水堰頂水深達(dá)3.9米，未沖毀，至今仍安全運(yùn)行。此外，山西平遙梅槐頭、黎基壩等也是過水土壩，這些壩都較低，只有5—10米高。
受古老過水土壩的啟示，1958年，清華大學(xué)應(yīng)屆畢業(yè)生組成過水土壩設(shè)計組，對過水土壩進(jìn)行不透水面板的試驗，肯定了這種壩型的優(yōu)點，還提出修建時要注意的技術(shù)要求。1975年8月，河南發(fā)生暴雨，使50年代治淮工程建成的兩座水庫——板橋和石漫灘土壩漫頂。于是土壩過水問題被再度提起。水利水電科學(xué)研究院對許多省市進(jìn)行土壩過水的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)1958年后不少地方按清華大學(xué)的辦法修建的過水土壩，經(jīng)多年洪水考驗，運(yùn)用良好。從1975年起，吉林、安徽還修建了瀝青材料護(hù)面的過水土壩。1980年10月，水利部委托吉林省召開土壩過水經(jīng)驗交流會，將各地經(jīng)驗進(jìn)行交流。1983年水利水電科學(xué)院在室內(nèi)試驗的基礎(chǔ)上，先后在山西省嵐縣上明水庫和內(nèi)蒙古東勝市武家溝建成兩處灰土水泥土過水土壩，經(jīng)歷數(shù)年風(fēng)化凍融和幾次較大洪水的考驗，工程完好無損，節(jié)省工程造價1/3以上?？梢?，我們祖先創(chuàng)造的灰土溢流壩具有很大的現(xiàn)實意義。據(jù)了解，國內(nèi)已建成的各類壩中，90%以上是土壩，而其中66%沒有泄洪建筑物。因此，讓土壩的一部分過水，或在已建成土壩上加修溢洪道，也是很現(xiàn)實的課題。故而傳統(tǒng)的過水土壩工程技術(shù)仍有發(fā)揚(yáng)之必要。
傳統(tǒng)施工技術(shù)以寧夏引黃灌區(qū)的草土工程（俗稱“埽壩”、“卷?！保┖投冀叩臉q槎、竹籠、干砌卵石等工程最具特色。寧夏引黃灌區(qū)，在1960年青銅峽樞紐建成以前，均為無壩引水，灌區(qū)普遍使用草土筑壩。如春季歲修，用草土封堵渠口，再進(jìn)行修浚；用草土修筑渠河護(hù)岸，及橋、涵、閘、斗和護(hù)坡；修筑臨時性的攔水壩等工程。元代寧夏水工修筑埽工已很出名[11]。灌區(qū)千百年來，草土工程一直應(yīng)用于各種渠道工程。它具有就地取材，造價低，技術(shù)簡便，施工快，穩(wěn)定和防滲漏性好，抗震性強(qiáng)，對基礎(chǔ)清理要求不高，及拆除容易等優(yōu)點。建國以來，寧夏引黃灌區(qū)的草土工程，在各地大型水利水電圍堰工程上相繼使用。如1956年修筑甘肅省蘭州市供水廠，其進(jìn)水口黃河圍堰工程首次使用草土工。之后，劉家峽、鹽鍋峽、青銅峽、三盛公、陜西省石泉石門電廠漢江進(jìn)水口圍堰、浙江省黃壇口電站護(hù)坦圍堰，1979年援非洲建馬里電站護(hù)坦圍堰等，都取得了成功，且費(fèi)用省，進(jìn)度快。之后，人們對這一傳統(tǒng)技術(shù)經(jīng)驗系統(tǒng)地進(jìn)行了總結(jié)[12]。
都江堰灌區(qū)歷年維修管理都采用傳統(tǒng)的榪槎[13]、竹籠[14]、干砌卵石、樁工[15]、羊圈[16]等施工技術(shù)。它們的優(yōu)點主要能就地取材，技術(shù)簡易，施工方便，投資節(jié)省。一般應(yīng)用于截流分水、筑堰護(hù)岸、搶險堵口、整治河道、維修渠道、保護(hù)橋閘堤堰等工程[17]。目前都江堰灌區(qū)歲修截流工程仍用傳統(tǒng)的截流方法，用的是榪槎、竹籠、卵石和黃泥。歲修時內(nèi)江架設(shè)榪槎后，截流合龍只需40多分鐘。這種截流方法人們認(rèn)為是一種生態(tài)型的截流技術(shù)，無機(jī)械的噪雜聲，體現(xiàn)了人與自然的和諧相處，而且經(jīng)濟(jì)、合理、安全。
渠道加以防滲措施可減少渠水的滲漏損失，提高渠道有效利用系數(shù)，這在水資源缺乏的北方尤其重要。傳統(tǒng)渠道防滲技術(shù)措施主要有夯土、砌石、砌磚、鋪灰土、鋪草皮等，這些防滲措施就地取材，施工簡便，經(jīng)濟(jì)實用（比混凝土、塑料薄膜、瀝青材料襯砌省費(fèi)用），防滲效果也顯著[18]，各地多有應(yīng)用，并不斷改進(jìn)技術(shù)。
灌渠還采用地下輸水管道，這種設(shè)施具有節(jié)水和省地的優(yōu)點。早在3000多年前的殷商時代，城市中已鋪設(shè)地下陶水管道，這在安陽殷墟、鄭州洛達(dá)廟商代遺址中皆有發(fā)現(xiàn)。元代《王禎農(nóng)書·農(nóng)器圖譜集之十三》所載陰溝，即行水暗渠也，是一種用磚砌的暗渠。山西省一些城鎮(zhèn)幾百年前的陶管下水道一直使用至今。20世紀(jì)60年代，山西翼城縣利民灌區(qū)試驗用陶管修建灌溉輸水工程，但未能成功運(yùn)行。1974年山西臨汾市屯里井灌區(qū)試驗陶管灌溉輸水，獲得成功，多年運(yùn)行狀況良好，使用年限可達(dá)40年。在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析后，認(rèn)為這種工程還是比較經(jīng)濟(jì)的[19]。又河南省偃師縣東寺莊1957年就修建了地下瓦管渠道灌溉網(wǎng)[20]。之后，傳統(tǒng)地下輸水管道技術(shù)不斷發(fā)展。現(xiàn)在將低壓管道輸水灌溉，簡稱為“管灌”，這一技術(shù)已成為目前我國北方地區(qū)一種很好的節(jié)水灌溉措施。80年代末，水利部將“管灌”作為北方農(nóng)田全面節(jié)水的基礎(chǔ)設(shè)施來抓。據(jù)統(tǒng)計，目前我國“管灌”面積有4500萬畝，其中河北、山東、河南、北京、天津等省市的“管灌”技術(shù)發(fā)展很好，僅山東、河北、河南三省的“管灌”面積就達(dá)266.67多萬畝[21]。這項技術(shù)具有省水、省地、省工、節(jié)能、省投資等優(yōu)點，值得進(jìn)一步發(fā)展推廣。此外，江蘇無錫縣人多地少，為了節(jié)省土地，20世紀(jì)60年代以后發(fā)展“三暗”工程11?！叭怠惫こ淌枪嗨登?、排水暗溝、滲水暗管三者的簡稱，這些暗渠溝皆用灰土筑成，采用的是傳統(tǒng)施工技術(shù)。1965年冬無錫埝喬公社劉巷大隊建成第一條灰土暗渠，至1978年春全縣已建成暗渠2588公里，灌溉面積50余萬畝，占農(nóng)田總數(shù)的62%。從1973年開始又進(jìn)行暗溝、暗管的建設(shè)，與暗渠配套使用，形成灌、降、排、調(diào)、控綜合運(yùn)用的立體水利系統(tǒng)，為建設(shè)噸糧田創(chuàng)造了條件?！叭怠惫こ膛c明渠、明溝、明墑相比，具有提高土地利用率，灌水快，排水暢，降水效果好，減少滲漏，農(nóng)機(jī)操作方便安全，減少歲修，取材易，造價低，節(jié)省水旱田開明溝用工多等許多優(yōu)點。“三暗”工程在農(nóng)田水利建設(shè)中的運(yùn)用，實是在傳統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)上的創(chuàng)新，這為高速發(fā)展農(nóng)業(yè)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化邁出了新的一步。
又石質(zhì)倒虹管道可視為特殊的地下輸水管道。清代嘉慶十四年（1809），四川合江縣鎖口鄉(xiāng)劉士朝主持修建了一條引水過河灌溉的渠堰，渠道過河處設(shè)置了石質(zhì)倒虹管，全長266米，水頭26米，進(jìn)出口高差僅0.407米。管道用堅石預(yù)先鑿成63.5×40×40厘米的承插式管節(jié)，內(nèi)徑13.5厘米，用糯米粥拌石灰作為管與管間膠結(jié)材料，并用這種材料抹平管內(nèi)壁，以減少摩擦阻力。石質(zhì)倒虹管能承受較大強(qiáng)度的水壓力，這一倒虹管至今保存完好。解放后此種石質(zhì)倒虹管在合江縣得到了推廣應(yīng)用[22]。
我國北方含沙量高的河流多，我國人民早在2000多年前已進(jìn)行引洪灌溉和淤地活動，發(fā)明了淤灌和放淤技術(shù)，以利用河流中的水沙資源。在長期的歷史實踐中，積累了豐富的技術(shù)經(jīng)驗，尤其在宋代熙寧年間，政府曾組織空前規(guī)模的大放淤活動，取得選擇適時放淤水情，做好淤田工程，預(yù)籌退水出路，正確處理放淤與防洪，放淤與航運(yùn)等許多技術(shù)經(jīng)驗。這些技術(shù)在現(xiàn)代進(jìn)一步得到繼承和發(fā)展。如陜西省傳統(tǒng)引洛灌區(qū)，現(xiàn)已突破了引水含沙量不得超過15%（重量比，相當(dāng)于166公斤/立米）的規(guī)定，引進(jìn)含沙量高達(dá)60%（965公斤/立米）的渾水進(jìn)行淤灌，基本解決了灌區(qū)汛期水量供需之間的矛盾，并改良了大片鹽堿地。當(dāng)今引洪漫地（放淤）已作為水土保持和農(nóng)田基建的一項內(nèi)容被得到重視。如關(guān)中趙老峪流域是古老的放淤區(qū)，下游富平縣境內(nèi)有引洪漫地34000多畝，是將上游銅川市境內(nèi)來的洪水泥沙，全部引入地中淤漫。漫過的地，每畝畝產(chǎn)400斤，有的甚至超過千斤，多年來，發(fā)生大暴雨，下游都不發(fā)洪水，原來的河床，現(xiàn)在變成了農(nóng)耕地。河北省張家口地區(qū)通橋河引洪灌區(qū)，面積11萬畝，上游河道流域面積3060平方公里，引洪能力每秒450立米，多年來河道上游洪水基本上全部不出灌區(qū)，保護(hù)了下游的農(nóng)田和村鎮(zhèn)。萬全縣在五道沙河沿岸共建大小引洪渠道800多道，總引洪能力達(dá)863米3/秒，一般年引洪水總量為2000萬立方米以上，初步達(dá)到大水不出縣的水平。由于一般洪水已不流入洋河，從而減輕了下游河道和水庫的泥沙淤積[23]。可見引洪漫地能起到良好的水土保持作用，這也可認(rèn)為是傳統(tǒng)技術(shù)在今天的發(fā)揚(yáng)。三、傳統(tǒng)塘堰和開發(fā)地下水工程技術(shù)的繼承和發(fā)展
歷史上山丘區(qū)的攔蓄水工程統(tǒng)稱為塘堰、塘壩，有“堰”和“塘”之分，又有山塘（山灣塘）和平塘之分。建國后大力修筑山灣塘，一些南方省區(qū)山灣塘已達(dá)數(shù)十萬座。有些地區(qū)對老式塘壩加以改造，以增加其蓄水量。如安徽省肥西縣對丘陵區(qū)沖洼里的攔沖塘，將原有塘底挖平，挖出的土墊高塘埂，增加了塘的蓄水深度；或把攔河壩加長增高，成四面筑埂式；在較大沖洼里，根據(jù)地形，或在“水深”處建塘，加高塘埂，“水淺”處不建塘，仍為田，或上下沖兩面筑埂成塘；或建成層遞式，高處蓄水灌高地，低處蓄水灌低地，頭層塘的放水渠兼作第二層塘的引洪溝，第二層塘的放水渠，兼作第三層塘的引洪溝，做到有層遞的引蓄，有層遞的灌溉。通過改造，蓄水深增加，老式塘壩蓄水面積與其灌區(qū)耕地面積比為1：4.6，改造后為1：9，滿足了淺丘區(qū)農(nóng)田灌溉的需要[24]。
我國北方地區(qū)，在地面挖掘或在洼地筑埂形成的攔蓄徑流的工程叫澇池、坑塘等。建國后，北方地區(qū)群眾繼承以往的傳統(tǒng)做法，繼續(xù)修筑澇池，澇池數(shù)量發(fā)展很快。如陜西省黃河流域內(nèi)在1956年有澇池1240座，1985年達(dá)8940座，30年增加6.21倍，總?cè)萘?588萬立方米。北方陜、甘、晉、內(nèi)蒙、青、寧、豫七?。▍^(qū)）1985年黃河流域共有澇池19.8萬座，總?cè)萘?343萬立方米[25]。華北平原滄州地區(qū)通過開挖坑塘，攔蓄降雨徑流，滯瀝、除澇、灌溉，取得了治理旱、澇、堿的經(jīng)驗[26]。原來在20世紀(jì)50年代末，華北平原大搞地上蓄水灌溉，不重視排水，造成了土地的次生鹽堿化。進(jìn)入60年代，只排不蓄，大量水資源白白流失。70年代，大力發(fā)展井灌開發(fā)利用地下水，但由于深機(jī)井布局不合理，使得地下水位普遍大幅度下降，出現(xiàn)了大面積的漏斗區(qū)。淺井區(qū)多年只采不補(bǔ)，地下水位也普遍下降，使許多淺井報廢，而轉(zhuǎn)向打深機(jī)井。地表水由于連年的干旱和上游節(jié)節(jié)攔截，河道全年斷流。通過多年的實踐，人們逐漸認(rèn)識到，要利用傳統(tǒng)的坑塘設(shè)施，攔蓄降雨徑流，散蓄散排，解決抗旱灌溉水，雨時將澇水排入其中，只要注意把坑塘蓄水位控制在返鹽臨界水深以下，并與溝渠連通，就不會引起鹽堿化?？犹辽疃炔灰松儆?—4米，一般應(yīng)深5—7米，面積15—30畝，最大不超過40畝。這樣就解決了長期存在的“旱、澇對立”，“排灌矛盾”，使瀝水轉(zhuǎn)化為灌溉水源，還能利用坑塘采補(bǔ)地下水。歷史上黃淮平原因為年際、年內(nèi)的降雨量分布極不均衡，出現(xiàn)水少時強(qiáng)調(diào)修筑陂塘蓄水灌溉，水多時強(qiáng)調(diào)開挖河溝以排除洪澇和防止土壤返鹽。旱澇堿問題，排灌矛盾得不到妥善解決。而滄州地區(qū)在近30年來，通過改進(jìn)傳統(tǒng)的坑塘技術(shù)，積極開挖和改進(jìn)坑塘，將坑塘與井、渠聯(lián)合調(diào)控，較好地解決了旱、澇、堿問題，這一方法亦成為治水改土的一條重要途徑。
我國古代在開發(fā)利用地表水的同時，也很重視開發(fā)利用地下水，主要通過挖泉鑿井加以利用。建國以后，傳統(tǒng)的打井方法和提水機(jī)具繼續(xù)使用，并加以改良，尤其是開鑿?fù)补芫募夹g(shù)進(jìn)展較大。筒管井的雛形在清代已經(jīng)出現(xiàn)，清代郭云升《救荒簡易書》卷三已載有增加新、舊井出水量的方法：旱年將兩根已打通各節(jié)的長竹竿插入井底數(shù)丈，則“井水泉”。此方法簡便，又能增加出水量?，F(xiàn)代稱由上部直徑較大的筒井和下部的管井聯(lián)合而成的井為筒管井。在筒井的井底加鑿管井，可增加出水量；又筒井開挖過深施工不易或不經(jīng)濟(jì)，筒管井則比同樣深的筒井更經(jīng)濟(jì)些。1956年河南省創(chuàng)制了一種鑿井方法，稱為“56”打井法。其井結(jié)構(gòu)上部為8塊扇形磚砌筑，形成直徑為0.5米的小磚筒井，下部為木管管井。這種井取用幾層含水層，出水量大增。之后，筒管井又發(fā)展為水柜，即將筒井部分用大的集水坑代替，坑底再加鑿幾個管井。單個井又發(fā)展為井群，各井互相通聯(lián)，統(tǒng)一集中管理。
開鑿傳統(tǒng)土井的好處是很多的。土井主要開發(fā)淺層潛水，埋藏淺，雨水當(dāng)年即能補(bǔ)給，一般不會產(chǎn)生地下水漏斗區(qū)。開采潛水后降低了地下水位，能防止土壤返鹽，達(dá)到改良鹽堿土的目的。目前采取井、渠結(jié)合，或井與渠、坑塘結(jié)合，河道節(jié)制閘、深渠與淺井結(jié)合等方式。如在枯水季節(jié)利用淺井，提取地下水灌溉農(nóng)田，降低地下水位，騰空“地下水庫”庫容；汛期豐水季節(jié)，通過渠道引水灌溉和蓄水側(cè)滲，補(bǔ)給“地下水庫”水量。人們已認(rèn)識到解決華北平原土壤鹽堿化的主要途徑是井渠結(jié)合的方法，該地區(qū)的灌溉抗旱，也形成以井灌為主，井渠結(jié)合的方式。
關(guān)于提取井水的工具，群眾也運(yùn)用傳統(tǒng)汲水工具的工作原理，演化和革新出一些簡易的汲具。如拉水井，其原理與古代渴烏利用筒內(nèi)形成真空，產(chǎn)生壓強(qiáng)差汲水相同。其制作簡易靈巧：用一根長約八、九米的八號鐵絲，一端接一小小的活塞，塞入一直徑約30毫米的塑料管內(nèi)，管的下端塞一木制進(jìn)水活門，上端將露在管外的鐵絲彎成鉤形，然后將塑料管裝入打入地下的外井管里，一個拉水井就做成了。制成一眼拉水井全部費(fèi)用僅50元（1993年價）左右[27]。由于打井簡便，取水方便，不花水錢，所以拉水井在一些地區(qū)推廣開來，幾乎達(dá)到每戶一井，甚至一戶數(shù)井的程序，有些菜園、瓜地也建造了這種井。
四、傳統(tǒng)圩田水利和海塘工程技術(shù)的繼承和發(fā)展唐后期至五代吳越時期，太湖平原已形成縱橫塘浦交加圩圩相接的水網(wǎng)圩田系統(tǒng)，皖南沿江平原亦建成一些大圩。宋代以后，圩田建設(shè)更加興盛，并發(fā)展至長江中游兩湖平原、鄱陽湖平原和珠江三角洲等地區(qū)，更加講究圩田修筑方法，提出“筑堤、浚河、置閘”是筑圩的三項基本技術(shù)要素，“缺一不可”[28]。又出現(xiàn)了分區(qū)分級控制和聯(lián)圩并圩等圩區(qū)治理技術(shù)。這些卓越的技術(shù)經(jīng)驗在當(dāng)今得到進(jìn)一步的繼承和發(fā)揚(yáng)。
太湖下游蘇州地區(qū)地勢低洼，歷史上修筑了大量的圩田。建國后，蘇州地區(qū)在繼承前人技術(shù)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，總結(jié)出圩區(qū)治理的“四分開，兩控制”原則，即內(nèi)外分開、高低分開、排灌分開、水旱分開，控制溝港水位、控制地下水位，以全面解決洪、澇、旱、漬各方面的問題。許多圩子和圩區(qū)治理時皆遵循這一技術(shù)原則。如蘇州地區(qū)昆山縣同心圩由低洼低產(chǎn)圩田改變成高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)農(nóng)田，重要的就是正確實行了“四分開，兩控制”的水利技術(shù)原則。同心圩圩形長方，南北長3.5公里，東西平均寬1.8公里，總面積6.3平方公里（9380畝），其中耕地面積6300畝。該圩是1958年由許多零散小圩聯(lián)并而成，聯(lián)并前的各個小圩圩岸單薄，河網(wǎng)零亂，田塊碎小，土壤板結(jié)，抗洪澇能力低。聯(lián)圩時，加高培厚圩堤，同時開挖了一條長3.5公里的中心河。之后又整治圩內(nèi)水系，發(fā)展機(jī)電排灌，田間深埋排水暗管，按“四分開，兩控制”原則進(jìn)行整治[29]，提高了抗洪排澇能力，特別是地下排水技術(shù)，突破了傳統(tǒng)圩田水利技術(shù)，具有很大的創(chuàng)造性。這項技術(shù)70年代被江蘇省水利廳加以推廣。到90年代，低洼圩區(qū)治理從聯(lián)圩并圩，利用老河網(wǎng)，已發(fā)展到以治理澇漬為主，實行高筑圩，雙配套（閘站），四分開（內(nèi)外分開、高低分開、灌排分開、水旱分開），三控制（控制內(nèi)河水位、控制地下水位、控制土壤適宜含水量）。一些條件好的圩區(qū)，發(fā)展田間“三暗”工程，進(jìn)行暗灌、暗排、暗降，為農(nóng)業(yè)的高產(chǎn)創(chuàng)造了基本條件。于是“四分開，三控制”也成為其他圩區(qū)治理的基本技術(shù)原則。我國東南沿海很早就修筑海塘工程，以防御海潮的侵襲，保護(hù)農(nóng)田和城鎮(zhèn)的安全，江浙海塘是修筑的重點地段。東漢時已在錢唐縣建防海大塘，三國時孫吳在金山筑咸潮塘，唐代時已在江浙沿海建成系統(tǒng)海塘工程，五代至明清頻繁地興修海塘，不斷改進(jìn)海塘結(jié)構(gòu)。五代以前所筑海塘都是土塘，之后海塘結(jié)構(gòu)從土塘逐步發(fā)展到竹籠木樁塘、柴塘、斜坡式石塘、直立式石塘、魚鱗石塘等，每一類海塘結(jié)構(gòu)又有多種型式，以適應(yīng)不同的潮勢和土質(zhì)，同時還修筑了護(hù)塘、護(hù)灘和挑溜工程。
目前江浙海塘，仍有土塘、各種柴塘和石塘，有些是清代一直沿用到現(xiàn)在，清代修建的條塊石塘和魚鱗石塘，“到目前浙西海塘尚有約80公里，仍屹立海濱”[30]。建國后繼承了“魚鱗石塘”這種型式，在材料等方面加以改進(jìn)，建成“新魚鱗石塘”。如1955年在海寧縣建筑的“新魚鱗石塘”，塘身上部采用水泥沙漿砌條石，下部采用水泥沙漿混凝土塊，塘頂蓋面石和塘底蓋樁石均為混凝土塊，基樁采用鋼筋混凝土樁，這樣的海塘工程更能抵御洶涌的海潮沖激。在海鹽、海寧、平湖、紹興等地也修筑了一些不同型式的“新魚鱗石塘”[31]?？梢娊Y(jié)構(gòu)堅固、耐久的“魚鱗石塘”，今后仍是一種可繼續(xù)采用的較好的海塘結(jié)構(gòu)型式。此外，還可借鑒傳統(tǒng)的海塘工程設(shè)計技術(shù)思想，如根據(jù)不同的海岸地質(zhì)和動力條件，因地制宜采用各種不同的海塘工程結(jié)構(gòu)，使海塘工程更加牢固耐久。
總之，我國在數(shù)千年修建灌溉工程的實踐中，創(chuàng)造了眾多的水利工程類型和卓越的灌溉工程技術(shù)經(jīng)驗，體現(xiàn)了我國勞動人民杰出的智慧。這些傳統(tǒng)的工程和技術(shù)是適合我國各地的自然、地理條件的，體現(xiàn)了因地制宜的原則，所以具有很強(qiáng)的繼承性。從工程類型來看，大致北方多興修引渠灌溉工程；南方的山丘區(qū)以蓄水塘壩為主，低洼平原以水網(wǎng)圩田為主，沿海則修筑海塘、堰閘等拒咸蓄淡工程；江淮地區(qū)位于南北過渡地帶，多修建陂渠串聯(lián)工程。北方還發(fā)展井灌，新疆修筑坎兒井等。這些多樣的灌溉工程類型經(jīng)歷了數(shù)千年的實踐檢驗，具有強(qiáng)盛持久的生命力。又傳統(tǒng)灌溉工程多利用當(dāng)?shù)鼐哂械耐?、石、木等建筑材料，這些材料經(jīng)濟(jì)適用，施工技術(shù)群眾易于掌握，現(xiàn)今各地在修建灌溉工程時仍較多采用。不少傳統(tǒng)灌溉工程技術(shù)內(nèi)涵豐富，具有合理性和科學(xué)性，在現(xiàn)今仍能吸收利用，有的甚至能解決技術(shù)難題。自古以來工程技術(shù)隨著社會的發(fā)展不斷進(jìn)步，同一個技術(shù)在以往的基礎(chǔ)上逐步提高，應(yīng)用范圍擴(kuò)大，還常出現(xiàn)創(chuàng)新技術(shù)。我們要總結(jié)工程技術(shù)發(fā)展的規(guī)跡，尤其要重視探討傳統(tǒng)工程技術(shù)思想，如灌溉工程規(guī)劃思想、設(shè)計思想、水利家的治水思想，水利著作中的水利理論認(rèn)識，及人們對技術(shù)發(fā)展內(nèi)部規(guī)律的認(rèn)識等，這些思想往往能給我們以重要的啟迪和借鑒作用。例如都江堰的系統(tǒng)工程規(guī)劃設(shè)計思想，北方多沙河水土資源利用的設(shè)計思想，區(qū)域治水規(guī)劃思想等都是前人給我們留下的珍貴遺產(chǎn)，需要繼續(xù)發(fā)揚(yáng)光大。此外，傳統(tǒng)工程技術(shù)具有簡便、經(jīng)濟(jì)、實用等諸多優(yōu)點，我們應(yīng)吸取其精華，用現(xiàn)代技術(shù)改造其不足的方面。如新疆坎兒井，具有能自流灌溉，不用提水工具；水質(zhì)優(yōu)良，水流穩(wěn)定；冬季不封凍，可供全年灌溉和飲用；施工設(shè)備簡單，農(nóng)戶易于操作；水行地下，能減少蒸發(fā)和避免風(fēng)沙的侵襲等優(yōu)點。但其開挖和維修工程量大，工作環(huán)境艱苦，費(fèi)時費(fèi)人力，目前掌握此技術(shù)的人員已經(jīng)很少了。所以要改進(jìn)坎兒井的挖掘技術(shù)，采用機(jī)械挖進(jìn)提升設(shè)備，改善勞動條件，加強(qiáng)對坎兒井的管理和維護(hù)，使之發(fā)揮更大的作用。建國初期，吐魯番地區(qū)的吐、鄯、托三縣幾乎全靠坎兒井及泉水灌溉，后來修建了防滲渠道、小型水庫和機(jī)井等水利工程。目前吐魯番地區(qū)利用地表水3.88億立米，利用地下水9.94億立米，總的用水量增了幾億立米，但坎兒井水和泉水的水量都顯著減少了，代替它們的是每年用機(jī)井提取利用地下水四至五億立米，原來不花錢的泉水和坎兒井水，現(xiàn)在變成了要支付電費(fèi)和油費(fèi)的機(jī)井水。故有人主張要大搞坎兒井的維修和改建工程，并把它作為今后該地區(qū)水利建設(shè)的主攻方向[32]。所以我們要認(rèn)真地總結(jié)傳統(tǒng)灌溉工程技術(shù)，使之與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合，從而在水利建設(shè)中發(fā)揮更大的作用。
（1）課程對象的知識儲備。環(huán)境工程實驗作為一門環(huán)境工程專業(yè)基礎(chǔ)實驗課，是環(huán)境工程概論和環(huán)境工程原理等環(huán)境工程專業(yè)基礎(chǔ)課的配套課程，一般是在大學(xué)3年級開設(shè)。此時的學(xué)生均已修過了環(huán)境科學(xué)入門實驗、環(huán)境科學(xué)基礎(chǔ)實驗I、環(huán)境科學(xué)基礎(chǔ)實驗II、環(huán)境科學(xué)綜合實驗、儀器分析實驗等環(huán)境科學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)內(nèi)容，已基本掌握進(jìn)行分析化學(xué)，儀器分析、環(huán)境監(jiān)測等實驗工作的基礎(chǔ)，作為開展環(huán)境工程方向?qū)嶒灥那捌跍?zhǔn)備，為開設(shè)環(huán)境工程實驗課程創(chuàng)造了良好的可行性條件。
（2）課程建設(shè)的硬件基礎(chǔ)。實驗課程改革之前，因?qū)嶒炘O(shè)備不足，同一套裝置往往應(yīng)用于幾個不同實驗，如過濾實驗和離子交換實驗，故此，需要經(jīng)常拆裝柱子更換填料。如此不僅耗時耗力、浪費(fèi)填料，且裝置經(jīng)多次拆裝后，容易損壞和漏水。又由于蠕動泵等設(shè)備的套數(shù)不足，每個實驗組的學(xué)生數(shù)較多，學(xué)生的動手機(jī)會較少，老師也無法親自指導(dǎo)。實驗課程改革后，學(xué)校與學(xué)院共同為環(huán)境工程實驗室投入了近50萬元的建設(shè)資金，增加了多套實驗裝置，如厭氧生物濾池、膜生物反應(yīng)器、活性炭吸附柱、離子交換柱和蠕動泵等。這些設(shè)備均由廈門大學(xué)環(huán)境工程的教師自主設(shè)計，委托加工，符合實驗的實際需求，具有易清洗，易拆裝的特點。但因環(huán)境工程實驗設(shè)備體積較大，實驗室空間有限，房間內(nèi)不可能擺放很多套實驗裝置，我們采取了將學(xué)生分組，同時進(jìn)行多個不同內(nèi)容的實驗，如：2組（4～5人/組）進(jìn)行曝氣生物濾池實驗，2組進(jìn)行活性炭吸附實驗，2組進(jìn)行過濾實驗等，盡可能保證每個學(xué)生都有充足的實驗操作時間，為他們創(chuàng)造更多的動手機(jī)會，對總體實驗教學(xué)效果具有顯著的作用。
2課程設(shè)置與內(nèi)容安排
本課程設(shè)置的內(nèi)容根據(jù)國家環(huán)境工程類教學(xué)指針要求，根據(jù)本學(xué)院人才培養(yǎng)方向的具體特點，實驗教學(xué)主要是針對環(huán)境與生態(tài)工程專業(yè)人才培養(yǎng)。實驗內(nèi)容參考了國內(nèi)外最新的研究與應(yīng)用成果并結(jié)合多年的科研和教學(xué)實踐，以水污染控制工藝為主，共開設(shè)了9個實驗項目，以下是每個項目的具體內(nèi)容：
（1）實驗1，混凝處理實驗。要求認(rèn)識幾種混凝劑，掌握其配制方法。觀察混凝現(xiàn)象，從而加深對混凝理論的理解。
（2）實驗2，過濾處理實驗。觀察過濾及反沖洗現(xiàn)象，加深理解過濾及反沖洗原理。了解過濾及反沖洗模型試驗設(shè)備的組成與構(gòu)造。了解進(jìn)行過濾及反沖洗模型試驗的方法。測定濾池工作的主要技術(shù)參數(shù)并掌握觀測方法。
（3）實驗3，活性炭吸附處理實驗。了解活性炭吸附印染廢水的基本原理；通過考察不同實驗條件下，脫色率的變化情況，初步探討影響活性炭處理染料廢水的主要因素，并確定最優(yōu)的吸附條件。
（4）實驗4，離子交換處理實驗。了解用離子交換法處理硬水原理和方法；了解離子交換樹脂的一般使用方法；掌握測定水的硬度的方法。
（5）實驗5，電解處理實驗。了解電解法處理印染廢水的基本原理。學(xué)會組裝電解法處理裝置及其操作。通過考察不同電解電壓及電極板間的距離條件下，電解池中的色度變化情況，初步探討影響電解法處理效果的因素。
（6）實驗6，厭氧生物濾池處理實驗。了解厭氧生物濾池處理有機(jī)廢水的基本原理，并通過考察水力停留時間與有機(jī)物去除效果的關(guān)系。
（7）實驗7，好氧生物濾池處理實驗。了解曝氣生物濾池的處理特性，并通過考察貝殼填料在硝化反應(yīng)中所起的使用，同時掌握納氏試劑分析水中氨氮的方法。
（8）實驗8，膜生物反應(yīng)器處理實驗。了解生物法降解染料反應(yīng)過程的基本原理，掌握膜生物反應(yīng)器處理印染廢水工藝的特點及流程。
（9）實驗9，固定化小球吸附染料實驗。了解固定化PVA小球?qū)θ玖系奈皆?，掌握固定化PVA小球?qū)ι氐奈叫阅?。這些實驗項目既涵蓋了代表性的傳統(tǒng)水處理工藝，如混凝、沉淀和吸附等物理處理工藝，又涵蓋了近年來國內(nèi)外流行的新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備，如好氧生物濾池、厭氧生物濾池、膜生物反應(yīng)器等新型污水處理工藝。通過這些實驗課程，學(xué)生可以加深對水污染控制工程實驗技術(shù)的基本原理、工藝的了解，有助于學(xué)生對工程實踐經(jīng)驗的培養(yǎng)。本課程設(shè)置的特色：①強(qiáng)調(diào)實驗選題與科研實踐相結(jié)合；實驗選題注重實驗內(nèi)容的先進(jìn)性和實用性，將科研成果引入本科生實驗。比如采用南方海濱常見的海產(chǎn)廢料牡蠣殼作為曝氣生物濾池的填料，設(shè)計出生物濾池處理氨氮廢水實驗；此外，還采用平板膜生物反應(yīng)器設(shè)計污水處理實驗，脫色菌接種生物濾池處理印染廢水實驗，固定化小球吸附脫色實驗等。這些實驗內(nèi)容以我院在環(huán)境工程領(lǐng)域中的新成果為素材而設(shè)計，具有工藝新穎，操作簡捷，實用性強(qiáng)等優(yōu)點。通過幾屆的教學(xué)實踐，發(fā)現(xiàn)所設(shè)計的實驗項目確實能夠大大激發(fā)了學(xué)生對工程實驗興趣，學(xué)生在實驗過程中親身感受到污水在不同的處理工藝條件下得到了凈化，通過自己的雙手付諸于實踐，從而學(xué)到了如何運(yùn)用所學(xué)的理論知識，深刻領(lǐng)會到從理論到實際應(yīng)用還需要做大量的實踐工作，從中積累更多的經(jīng)驗，學(xué)到更多的只有在實驗室才能學(xué)到的知識。②強(qiáng)調(diào)教學(xué)過程突出科研素質(zhì)的培養(yǎng)。教學(xué)過程避免簡單地參觀儀器或觀摩演示過程，每個實驗項目的流程都涵蓋了課前相關(guān)資料預(yù)習(xí)、課內(nèi)理論指導(dǎo)、實驗方案討論、現(xiàn)場實驗操作、課后數(shù)據(jù)整理及實驗總結(jié)分析。在實驗過程中，避免填鴨式的教學(xué)方法，積極采用啟發(fā)、引導(dǎo)、互動式的教學(xué)方法，啟發(fā)學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)問題，通過與帶課老師的交流進(jìn)而解決問題，這樣才有利于學(xué)生理解實驗過程，能夠自覺、能動地完成實驗。
3考核方法
水源是節(jié)水灌溉工程中首要考慮的問題。對具體工程來講，水源條件對工程類型選擇影響很大，如山區(qū)中的一些果樹種植區(qū)，大部分為微型水源工程，水資源量非常有限，若推廣地面灌溉成大水漫灌，水量嚴(yán)重不足，控制面積很小，因此，推廣果樹噴灌、滴灌、水量出流灌等灌溉技術(shù)，盡量投入較大，但效益高，農(nóng)民積極性高，應(yīng)用就很成功。
2灌區(qū)的經(jīng)濟(jì)條件，農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)承受能力
按照“誰受益，誰負(fù)擔(dān)”的原則，節(jié)水灌溉工程應(yīng)由政府和農(nóng)民共同投資，但國家和地方政府的投入是有限的，投資和受益的主體是農(nóng)民，因此，要通過示范推廣，提高農(nóng)民的認(rèn)識水平。政府要引導(dǎo)農(nóng)民推廣節(jié)水灌溉新技術(shù)，在選擇工程形式時，要考慮農(nóng)民的收入水平，投資方面，不能在大面積推廣中片面追求投資的工程形式。比如秀嶼區(qū)丘峻地帶，農(nóng)作物多采用渠道防滲技術(shù)結(jié)合應(yīng)用灌或溝灌技術(shù)，推廣節(jié)水灌制度，按照規(guī)范要求確定防滲工程和田間工程標(biāo)準(zhǔn)，灌溉水的利用率和水分生產(chǎn)率會有大的提高，投資低，農(nóng)民容易接受。但農(nóng)村勞動力，又能使其他行業(yè)創(chuàng)造更高的效益。莆田市的節(jié)水灌溉工程形式的選擇，不應(yīng)當(dāng)超越歷史發(fā)展階段和當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)條件，在沒有進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件論證的情況下，不能簡單地把兩種不同的工程類型進(jìn)行比較。
3與當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)方式和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程相適應(yīng)
進(jìn)行九十年代以來，灌溉工程建設(shè)已引起了各級政府和廣大農(nóng)民的高度重視，水利投入的加大，水資源的供需矛盾尖銳化，促進(jìn)了節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)械化、現(xiàn)代化進(jìn)程加快。為了保證農(nóng)民的利益，中央制定了土地承包30年不變的政策，這為節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展提出了新的課題，如何使節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式相適應(yīng)？同時又要和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)相協(xié)調(diào)？比如大田噴灌技術(shù)，如果不解決種植多樣化的問題，不形成規(guī)模經(jīng)營和社會化服務(wù)的條件，是難以大面積推廣的。要解決種植多樣化的問題的方法是統(tǒng)一規(guī)劃，適度規(guī)劃經(jīng)營和建立社會化服務(wù)體系或供水公司進(jìn)行管理，解決了某些類型的節(jié)水灌溉技術(shù)與生產(chǎn)方式和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)不適應(yīng)的問題。
4必須搞好效益分析
在我國社會主義市場經(jīng)濟(jì)體制逐步完善的過程中，經(jīng)濟(jì)效益成為建設(shè)節(jié)水灌溉工程的敏感性問題，農(nóng)民注重的是自身的經(jīng)濟(jì)效益，灌區(qū)注意的是管理單位的整體效益，國家在重視經(jīng)濟(jì)效益的同時，更重視社會效益、生態(tài)環(huán)境效益。在節(jié)水潛力最大的糧食作物中推廣節(jié)水灌溉技術(shù)，由于水價低、糧食作物的對比效益低，選擇灌溉工程形式應(yīng)慎重。同時，節(jié)水灌溉工程的建設(shè)，必須多方籌集資金，實在經(jīng)濟(jì)，社會效益和生態(tài)環(huán)境的統(tǒng)一。
5參考成功的經(jīng)驗，考慮技術(shù)的成熟程度
不管哪一種節(jié)水灌溉工程形式，都有其工程技術(shù)特點，也有其使用范圍，對于類似條件的地區(qū)應(yīng)優(yōu)先采用應(yīng)用成功的技術(shù)，對于應(yīng)用不成功的技術(shù)，要分析總結(jié)原因，慎重采用。同時，在選擇工程形式時，要重視設(shè)備水平，技術(shù)成熟程度，有些不太成熟的技術(shù)如嘇灌技術(shù)等要先試驗，后推廣應(yīng)用。
6非工程節(jié)水措施和農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)
節(jié)水灌溉的目的是提高水的利用率扣水分生產(chǎn)率，但僅靠節(jié)水灌溉工程提高水分生產(chǎn)率是很有限的，灌溉和農(nóng)業(yè)措施的結(jié)合，不僅是提高水分生產(chǎn)率的需要，也是農(nóng)民增收增效的需要。除滴灌和地下灌溉形式外，其余節(jié)水灌溉形式都難以減少作物的棵間蒸發(fā)，特別在作物生產(chǎn)前期，作物的遮陰率低，棵間蒸發(fā)量大。通過農(nóng)業(yè)節(jié)水措施減少這部分蒸發(fā)，在相同產(chǎn)量水平下水分生產(chǎn)率會大有提高。通常推廣的農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)有：耕作保滴技術(shù)，如“虛實并存”耕作技術(shù)。吉稈、地膜覆蓋技術(shù)。不同的農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)，要采取不同的節(jié)水措施，同時要考慮扣非工程措施的結(jié)合。
7如何管理
節(jié)水灌溉重建輕管的問題，已經(jīng)引起人們的高度重視，特別是社會主義市場經(jīng)濟(jì)條件下和現(xiàn)有的生產(chǎn)方式下顯得尤為重要。國內(nèi)外的有關(guān)專家認(rèn)為，節(jié)水灌溉工程的管理占總效益的50%，由此可見管理工作的重要。事實上，工程建設(shè)好，因管理不善使工程效益難以發(fā)揮的例子并不鮮見，哪里工程管理好，其效益就高。
水源是節(jié)水灌溉工程中首要考慮的問題。對具體工程來講，水源條件對工程類型選擇影響很大，如山區(qū)中的一些果樹種植區(qū)，大部分為微型水源工程，水資源量非常有限，若推廣地面灌溉成大水漫灌，水量嚴(yán)重不足，控制面積很小，因此，推廣果樹噴灌、滴灌、水量出流灌等灌溉技術(shù)，盡量投入較大，但效益高，農(nóng)民積極性高，應(yīng)用就很成功。
2灌區(qū)的經(jīng)濟(jì)條件，農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)承受能力
按照“誰受益，誰負(fù)擔(dān)”的原則，節(jié)水灌溉工程應(yīng)由政府和農(nóng)民共同投資，但國家和地方政府的投入是有限的，投資和受益的主體是農(nóng)民，因此，要通過示范推廣，提高農(nóng)民的認(rèn)識水平。政府要引導(dǎo)農(nóng)民推廣節(jié)水灌溉新技術(shù)，在選擇工程形式時，要考慮農(nóng)民的收入水平，投資方面，不能在大面積推廣中片面追求投資的工程形式。比如秀嶼區(qū)丘峻地帶，農(nóng)作物多采用渠道防滲技術(shù)結(jié)合應(yīng)用灌或溝灌技術(shù)，推廣節(jié)水灌制度，按照規(guī)范要求確定防滲工程和田間工程標(biāo)準(zhǔn)，灌溉水的利用率和水分生產(chǎn)率會有大的提高，投資低，農(nóng)民容易接受。但農(nóng)村勞動力，又能使其他行業(yè)創(chuàng)造更高的效益。莆田市的節(jié)水灌溉工程形式的選擇，不應(yīng)當(dāng)超越歷史發(fā)展階段和當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)條件，在沒有進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件論證的情況下，不能簡單地把兩種不同的工程類型進(jìn)行比較。
3與當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)方式和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程相適應(yīng)
進(jìn)行九十年代以來，灌溉工程建設(shè)已引起了各級政府和廣大農(nóng)民的高度重視，水利投入的加大，水資源的供需矛盾尖銳化，促進(jìn)了節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)械化、現(xiàn)代化進(jìn)程加快。為了保證農(nóng)民的利益，中央制定了土地承包30年不變的政策，這為節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展提出了新的課題，如何使節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式相適應(yīng)？同時又要和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)相協(xié)調(diào)？比如大田噴灌技術(shù)，如果不解決種植多樣化的問題，不形成規(guī)模經(jīng)營和社會化服務(wù)的條件，是難以大面積推廣的。要解決種植多樣化的問題的方法是統(tǒng)一規(guī)劃，適度規(guī)劃經(jīng)營和建立社會化服務(wù)體系或供水公司進(jìn)行管理，解決了某些類型的節(jié)水灌溉技術(shù)與生產(chǎn)方式和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)不適應(yīng)的問題。
4必須搞好效益分析
在我國社會主義市場經(jīng)濟(jì)體制逐步完善的過程中，經(jīng)濟(jì)效益成為建設(shè)節(jié)水灌溉工程的敏感性問題，農(nóng)民注重的是自身的經(jīng)濟(jì)效益，灌區(qū)注意的是管理單位的整體效益，國家在重視經(jīng)濟(jì)效益的同時，更重視社會效益、生態(tài)環(huán)境效益。在節(jié)水潛力最大的糧食作物中推廣節(jié)水灌溉技術(shù)，由于水價低、糧食作物的對比效益低，選擇灌溉工程形式應(yīng)慎重。同時，節(jié)水灌溉工程的建設(shè)，必須多方籌集資金，實在經(jīng)濟(jì)，社會效益和生態(tài)環(huán)境的統(tǒng)一。
5參考成功的經(jīng)驗，考慮技術(shù)的成熟程度
不管哪一種節(jié)水灌溉工程形式，都有其工程技術(shù)特點，也有其使用范圍，對于類似條件的地區(qū)應(yīng)優(yōu)先采用應(yīng)用成功的技術(shù)，對于應(yīng)用不成功的技術(shù)，要分析總結(jié)原因，慎重采用。同時，在選擇工程形式時，要重視設(shè)備水平，技術(shù)成熟程度，有些不太成熟的技術(shù)如嘇灌技術(shù)等要先試驗，后推廣應(yīng)用。轉(zhuǎn)6非工程節(jié)水措施和農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)
節(jié)水灌溉的目的是提高水的利用率扣水分生產(chǎn)率，但僅靠節(jié)水灌溉工程提高水分生產(chǎn)率是很有限的，灌溉和農(nóng)業(yè)措施的結(jié)合，不僅是提高水分生產(chǎn)率的需要，也是農(nóng)民增收增效的需要。除滴灌和地下灌溉形式外，其余節(jié)水灌溉形式都難以減少作物的棵間蒸發(fā)，特別在作物生產(chǎn)前期，作物的遮陰率低，棵間蒸發(fā)量大。通過農(nóng)業(yè)節(jié)水措施減少這部分蒸發(fā)，在相同產(chǎn)量水平下水分生產(chǎn)率會大有提高。通常推廣的農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)有：耕作保滴技術(shù)，如“虛實并存”耕作技術(shù)。吉稈、地膜覆蓋技術(shù)。不同的農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)，要采取不同的節(jié)水措施，同時要考慮扣非工程措施的結(jié)合。
7如何管理
節(jié)水灌溉重建輕管的問題，已經(jīng)引起人們的高度重視，特別是社會主義市場經(jīng)濟(jì)條件下和現(xiàn)有的生產(chǎn)方式下顯得尤為重要。國內(nèi)外的有關(guān)專家認(rèn)為，節(jié)水灌溉工程的管理占總效益的50%，由此可見管理工作的重要。事實上，工程建設(shè)好，因管理不善使工程效益難以發(fā)揮的例子并不鮮見，哪里工程管理好，其效益就高。
上文提到，土木工程概預(yù)算工作面臨諸多挑戰(zhàn)，理念的落后、動態(tài)元素考慮不周、預(yù)算操作流程繁雜、編制管理失效等問題，嚴(yán)重制約了土木工程提高概預(yù)算工作質(zhì)量水平。為此，筆者結(jié)合多年工作經(jīng)驗，圍繞上述問題，提出相應(yīng)的解決辦法。
1.1強(qiáng)化意識影響，重視監(jiān)督與校審
正確理解、認(rèn)識土木工程中的概預(yù)算工作，并將其看做工程監(jiān)督、校審的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，核心任務(wù)，從理念、意識上，糾正在制定生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)計劃、預(yù)算管理中存在的認(rèn)識問題。一方面，堅定“三公”原則，不偏向于“計劃經(jīng)濟(jì)”，時刻以工程質(zhì)量額定指標(biāo)為原則，開展工作，如有特殊要求，工程預(yù)算人員應(yīng)與工程負(fù)責(zé)人及時取得聯(lián)系，并針對實際問題，展開討論，盡可能削弱意識影響。另一方面，加強(qiáng)土木工程預(yù)概算工作的監(jiān)督與校審工作，圍繞國家制定的“財經(jīng)紀(jì)律”，制定生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)計劃，開展預(yù)算管理工作，讓工程概預(yù)算工作起到完善體制、改革建設(shè)行為的作用，使其能夠正確控制、管理土木工程的流通資金，最大限度降低“經(jīng)濟(jì)意識”的負(fù)面影響。
1.2完善編制工程預(yù)算的額定體系
針對土木工程不確定干擾因素太多這一問題，土木工程應(yīng)予以高度重視，并采用一系列改革措施，完善編制工程預(yù)算的額定體系，具體實施步驟如下：
1.2.1充分考慮“動態(tài)因素”在土木工程預(yù)概算、規(guī)劃，擬定管理方案之初，預(yù)算人員需結(jié)合以往工作經(jīng)驗，按地域分布、經(jīng)濟(jì)影響程度，把土木工程中的相關(guān)經(jīng)濟(jì)元素分類，并確定它們的“風(fēng)險類型”、“風(fēng)險度”，為土木工程預(yù)算提供可靠的規(guī)劃、計算、統(tǒng)籌依據(jù)。
1.2.2逐步完善額定機(jī)制按照預(yù)先設(shè)定好的土木工程定額，靈活調(diào)整各動態(tài)因素的分布和影響范圍，結(jié)合實際情況，按照工程的施工難度差異、工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì)影響作用大小、工程預(yù)算風(fēng)險程度的深淺，確定額定標(biāo)準(zhǔn)的最低限額，以及額定標(biāo)準(zhǔn)的變化浮動范圍，從而最大限度的提高工程額定機(jī)制的經(jīng)濟(jì)效益影響。
1.3制定標(biāo)準(zhǔn)、加強(qiáng)工程概預(yù)算的制度建設(shè)
土木工程建設(shè)的相關(guān)要素固然很難搜集，很給預(yù)概算工作帶來諸多困擾，但為了要規(guī)劃工程成本、宏觀調(diào)控工程的經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨向，工程必須學(xué)會正確處理無法確定、驗證困難的“工程量”。
1.3.1確立預(yù)算科目體系將工程所需的“工程量”羅列出來，根據(jù)勘測、考量的復(fù)雜程度、難易程度進(jìn)行編輯管理，制定計算周期，按照定額周期，開展預(yù)算工作。如發(fā)現(xiàn)工程量存在誤差，則需明確標(biāo)記出來，并記錄誤差方向，當(dāng)計算周期到來時，將存疑工程量統(tǒng)一列入計算體系中，如此，可大大降低預(yù)概算工作量。
1.3.2逐步改革預(yù)算管理制度在標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行過程中，不斷改進(jìn)、完善，逐步形成企業(yè)自身的成本、費(fèi)用定額標(biāo)準(zhǔn)。同時針對企業(yè)預(yù)算管理中的難題，完善明確責(zé)任中心的權(quán)責(zé)，界定預(yù)算目標(biāo)，編制預(yù)算、匯總、復(fù)核與審批、預(yù)算執(zhí)行與控制管理、業(yè)績報告及差異分析、預(yù)算指標(biāo)考核等一系列全面預(yù)算管理制度。
1.4完善土木工程概預(yù)算相關(guān)技術(shù)研發(fā)、人力資源培養(yǎng)工作
依靠網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)優(yōu)勢，改編、整頓土木工程的概預(yù)算工作模式，采用數(shù)字化、智能化、自動化的信息平臺，并與土木工程各施工、管理部門創(chuàng)建信息溝通渠道，讓工程變量信息及時傳送到預(yù)算人員手中。除技術(shù)革新之外，土木工程還有計劃、有目的的開展人力資源培養(yǎng)活動。一方面，利用技術(shù)培訓(xùn)、能力培養(yǎng)，提高預(yù)算人員解決復(fù)雜經(jīng)濟(jì)問題、工程技術(shù)問題的能力，讓他們擁有預(yù)控投資的行為意識。同時，引入資質(zhì)考核機(jī)制，切實落實持證上崗，所有工程預(yù)算人員都要參加資格審查。另一方面，讓預(yù)算人員進(jìn)入現(xiàn)代化的概預(yù)算工作體系，鼓勵他們主動改變、完善自身的概預(yù)算編制理念與行為模式，當(dāng)發(fā)現(xiàn)管理工作有不足、漏洞時，應(yīng)及時與工程負(fù)責(zé)人聯(lián)系，協(xié)同解決問題。
2結(jié)論
通過互聯(lián)網(wǎng)以及信函咨詢的方式，對國內(nèi)同濟(jì)大學(xué)、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中南大學(xué)和湖南大學(xué)6所高校的土木工程地質(zhì)教學(xué)課程內(nèi)容設(shè)置進(jìn)行了調(diào)查，通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，以上學(xué)校主要存在以下幾個共同點：
1、強(qiáng)調(diào)對工程地質(zhì)基本概念的學(xué)習(xí)。在課堂學(xué)習(xí)過程中，主要課時都集中于學(xué)習(xí)在工程實踐中經(jīng)常用到的專業(yè)術(shù)語，強(qiáng)調(diào)概念的厘清。課堂學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容主要包括以下幾個方面：(a)地質(zhì)作用與地質(zhì)構(gòu)造的基本知識，包括地質(zhì)年代的識別、地質(zhì)圖的識圖、常見地質(zhì)結(jié)構(gòu)的概念（褶皺、節(jié)理、斷層等）；(b)三大巖石（巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖）的成因、歸類和鑒別；(c)第四紀(jì)地質(zhì)的基本知識，包括殘積土、沉積土、沖積土、坡積土等概念、成因及對工程的影響；(d)地下水的基本知識，包括地下水的分類、運(yùn)動基本規(guī)律、補(bǔ)給與排泄方式、對工程的影響等；(e)工程地質(zhì)勘察與分析在具體工程的應(yīng)用，包括在隧道工程、邊坡工程等方面的應(yīng)用。
2、強(qiáng)調(diào)室內(nèi)實驗是課堂書本學(xué)習(xí)的延伸。室內(nèi)實驗主要目的是為野外地質(zhì)實習(xí)做準(zhǔn)備，學(xué)習(xí)地質(zhì)羅盤等地質(zhì)考察工具的使用，同時亦學(xué)習(xí)通過巖石標(biāo)本來鑒別各類巖石，還要學(xué)習(xí)地質(zhì)圖的填圖和閱讀等。
3、強(qiáng)調(diào)課堂學(xué)習(xí)與室外地質(zhì)調(diào)查相結(jié)合的學(xué)習(xí)方式。從書本上學(xué)習(xí)到的知識僅僅停留在理論階段，書本上對地質(zhì)相關(guān)概念的描述仍比較抽象，因此，各所高校皆強(qiáng)調(diào)野外地質(zhì)實習(xí)對學(xué)習(xí)該門課程的重要性，把課堂上學(xué)習(xí)到的基本概念與現(xiàn)實工程中的真實地質(zhì)條件一一對應(yīng)起來，加深對基本知識的理解和掌握。一般而言，野外地質(zhì)實習(xí)內(nèi)容常包括野外巖石的識別、地質(zhì)構(gòu)造和地質(zhì)年代的識別、巖層、節(jié)理等產(chǎn)狀的測定和描述等。各所大學(xué)對以上工程地質(zhì)基本知識的學(xué)同小異，其目的是對工程地質(zhì)這門課程有一個基礎(chǔ)的認(rèn)識和感知，但是，同時，各所高校之間在這門課程內(nèi)容設(shè)置方面有各有所側(cè)重。清華大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)增加了現(xiàn)代先進(jìn)的地質(zhì)勘查技術(shù)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，介紹了地質(zhì)超前預(yù)報的相關(guān)方法、原理及應(yīng)用，比如介紹了地質(zhì)雷達(dá)、紅外線探水、TSP等先進(jìn)手段在隧道工程建設(shè)的應(yīng)用。中南大學(xué)、湖南大學(xué)對野外地質(zhì)實習(xí)極為注重，實習(xí)內(nèi)容包括地質(zhì)認(rèn)識實習(xí)和工程實踐實習(xí)兩個階段，實習(xí)實踐時間長達(dá)20~30天，考察湖南西部地區(qū)在建或已建項目所處較為復(fù)雜的地質(zhì)條件，以一個工程建設(shè)者的角度參與到實際項目的建設(shè)中去認(rèn)識地質(zhì)現(xiàn)象。石家莊鐵道大學(xué)地質(zhì)教研室現(xiàn)有8名教師，教授2名，副教授3名，講師3名，其中具有博士學(xué)位的4人，碩士學(xué)位的4名。獲得的獎項包括校級講課比賽特等獎1名，二等獎1名，校級優(yōu)秀教師1人，今年主持或參研的省部級及以上科研項目10余項，并承擔(dān)省級精品課程1項。雖然教研室在老師們的努力下取得了不錯的教學(xué)和研究成果，但是，和兄弟院校的工程地質(zhì)教研相比，我們?nèi)匀淮嬖谥T多不足之處。首先就是教師隊伍建設(shè)的不足，工程地質(zhì)是一門經(jīng)驗型極強(qiáng)的專業(yè)，需要足夠豐富的現(xiàn)場工程經(jīng)驗，因此需要老中青傳幫帶，讓青年老師盡快熟悉和掌握工程地質(zhì)教學(xué)的技巧和方法。其次，對工程地質(zhì)教學(xué)的重視程度不夠，課時設(shè)置偏少。最后，教學(xué)內(nèi)容更新不夠及時，工程地質(zhì)中先進(jìn)的技術(shù)方法在教學(xué)中介紹的內(nèi)容不夠多。因此，為了跟上國內(nèi)兄弟院校土木工程地質(zhì)教學(xué)的步伐，教學(xué)改革刻不容緩。
二、當(dāng)前土木工程地質(zhì)教學(xué)存在的問題
通過以上詳細(xì)的調(diào)查和對比分析，目前土木工程地質(zhì)教學(xué)仍存在以下問題：
1、土木工程地質(zhì)教材的使用各自為政。目前各個高校使用的教材基本上是各自高校的老師根據(jù)自己的講義編排而成，缺乏一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，因而導(dǎo)致經(jīng)典精品教材較少。單從教材的題目上足可看出目前教材缺乏統(tǒng)一性和協(xié)調(diào)性。例如中南大學(xué)所用的教材為《土木工程地質(zhì)概論》，浙江大學(xué)的教材題名為《土力學(xué)與工程地質(zhì)》，石家莊鐵道大學(xué)所用教材題名為《工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》等。
2、在教學(xué)內(nèi)容上與其它課程交叉重復(fù)，無法突出本門課程的特色。工程地質(zhì)是一門基礎(chǔ)課程，是巖土工程、隧道工程等課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，因此，由于與其它學(xué)科老師交流不夠充分，往往存在重復(fù)講授的情況。比如，以有效應(yīng)力這個概念為例，在工程地質(zhì)、土力學(xué)、基礎(chǔ)工程等課程都涉及到，由于這個概念的重要性，各科老師為了追求各門學(xué)科的系統(tǒng)性和完整性，都會著重講解這個概念，雖然在一定程度可以加深學(xué)生對這個知識點的理解，但是從側(cè)面也可說明知識的重復(fù)交叉導(dǎo)致學(xué)業(yè)內(nèi)容的累贅。
3、課時安排過少。目前各所高校對土木工程地質(zhì)這門課的重視程度，課堂課設(shè)課時大多是32~48個學(xué)時，因此，老師在安排教學(xué)進(jìn)度時顯得極為緊張而緊湊。從實際教學(xué)安排來看，基本上講解完三大巖石、地下水、地質(zhì)構(gòu)造基本概念后，沒有足夠的時間深入來探討地質(zhì)條件對工程的影響，往往后面工程應(yīng)用的章節(jié)皆為學(xué)生自學(xué)。
4、知識學(xué)習(xí)與工程案例結(jié)合程度不夠。由于部分老師本身參與的工程項目不多，同時又由于課時的不夠，這兩部分原因?qū)е聦W(xué)習(xí)的主要內(nèi)容集中在枯燥的理論知識部分，學(xué)生容易產(chǎn)生枯燥情緒。
三、土木工程地質(zhì)教學(xué)改革措施
為了很好地解決當(dāng)前土木工程地質(zhì)教學(xué)中存在的問題，讓學(xué)生從這門課程中更多地學(xué)習(xí)到有助于工程實踐的知識，必須有針對性對當(dāng)前教學(xué)實踐中存在的問題進(jìn)行改革，具體改革措施如下所述：
1、建立和完善土木工地質(zhì)程精品課程精品課程建設(shè)既是壓力，又是動力。通過精品課程建設(shè)，可以找出當(dāng)前教學(xué)中存在的薄弱環(huán)節(jié)，精簡重復(fù)的教學(xué)內(nèi)容，突出本門課程的特色，使土木工程地質(zhì)這門課的教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)更加明確。精品課程建設(shè)首先就是教材建設(shè)，因此，有必要根據(jù)新時期土木工程培養(yǎng)目標(biāo)，并結(jié)合當(dāng)前土木工程建設(shè)中出現(xiàn)的新問題、新方法、新技術(shù)，編寫一本深入淺出的教材，教材中不僅包含傳統(tǒng)的知識要點和概念，還應(yīng)包含當(dāng)前新的地質(zhì)知識觀點、新的地質(zhì)勘查手段等，同時還應(yīng)包含工程實例，讓學(xué)生盡可能地更深入地建立起工程地質(zhì)與工程項目的聯(lián)系。精品課程建設(shè)中重要的一條就是教師隊伍的建設(shè)，因此，有必要加大對教師隊伍的培養(yǎng)力度，引進(jìn)和培養(yǎng)一批有新視野、新知識的老師，以此給課堂注入新的氣象。
2、注重教學(xué)手段和教學(xué)方法的革新注意授課的科學(xué)性與藝術(shù)性，在教學(xué)過程中，善于發(fā)揮學(xué)生的主導(dǎo)地位，采用“討論試”、“啟發(fā)式”教學(xué)模式。同時，要注重課前的準(zhǔn)備，精心備好每一節(jié)課，善于總結(jié)歸納每節(jié)課的重點，以“主線法”講授課程知識。
3、增強(qiáng)對工程地質(zhì)教學(xué)的重視對工程地質(zhì)教學(xué)的重視首先就體現(xiàn)在教學(xué)和學(xué)習(xí)的時間上。盡量安排更多的課時，讓老師有足夠充分的時間去講解基礎(chǔ)概念和工程實例。同時，老師也可以通過其它方式來增加學(xué)生們的學(xué)習(xí)時間，比如規(guī)定某個主題，要求學(xué)生自主獨立進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研，完成該主題相關(guān)文獻(xiàn)的歸納總結(jié)，并加大平時學(xué)習(xí)報告在總成績中的比例。另外，強(qiáng)化考試試題庫建設(shè)，完善考試規(guī)范和制度，強(qiáng)化對學(xué)生進(jìn)行專業(yè)知識訓(xùn)練。最后，要重視工程地質(zhì)實習(xí)在教學(xué)中的作用，因為該門課程的實踐性很強(qiáng)，需要從大自然中去認(rèn)識和掌握工程地質(zhì)現(xiàn)象，使學(xué)生鞏固在書本上學(xué)到的知識，有感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識，同時在野外地質(zhì)實習(xí)過程中，亦可鍛煉學(xué)生們的體魄和吃苦耐勞的能力。
4、緊密聯(lián)系工程實踐學(xué)習(xí)的目的最終是為解決實際工程的問題，在教學(xué)的過程中融入工程實例有助于學(xué)生在正式進(jìn)入工作崗位之前對其有初步的認(rèn)識和了解，因此，工程實例教學(xué)是一個非常重要的手段。比如，老師可以把自身主持或參與的工程項目作為案例，結(jié)合書本知識講解如何解決工程問題，分享在解決工程問題過程中的心得體會，這樣寓教于樂的方式既能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又能讓他們積累相應(yīng)的工程經(jīng)驗知識。
1.1教材
選擇合適的教材和處理好教學(xué)內(nèi)容是至關(guān)重要的，教材選擇始終以專業(yè)和行業(yè)需求為依據(jù)，注重理論與應(yīng)用相結(jié)合，基礎(chǔ)性與前瞻性兼顧的原則。現(xiàn)有測繪工程CAD教材往往偏重于基本圖形的繪制，實例不典型，往往與專業(yè)脫節(jié)，不便于學(xué)生對本專業(yè)的理解。因此在授課中將多種教材內(nèi)容相結(jié)合，制定適應(yīng)應(yīng)用型本科測繪CAD的教學(xué)大綱，并根據(jù)實際情況編制實習(xí)指導(dǎo)書與習(xí)題集，明確培養(yǎng)目標(biāo)，注重理論基礎(chǔ)與專業(yè)實踐相結(jié)合。
1.2教學(xué)內(nèi)容改革
雖然多個專業(yè)都開設(shè)CAD課程，但各專業(yè)有其自身特點和應(yīng)用范疇，行業(yè)中對CAD操作能力的要求也不同。以測繪工程專業(yè)為例，多涉及地形圖繪制，以此為中心，教學(xué)中應(yīng)強(qiáng)調(diào)地形圖中點線面等符號的繪制、圖框的制作及與南方CASS專業(yè)軟件的聯(lián)系，同時結(jié)合專業(yè)課的內(nèi)容，講授繪圖時的注意事項，鞏固相關(guān)專業(yè)知識。而對于房產(chǎn)專業(yè)就沒有必要學(xué)習(xí)地形圖知識，反而應(yīng)重視自身行業(yè)的需求及建筑行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。因此不同專業(yè)應(yīng)對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理更新。測繪CAD在目前以“二維圖形繪制與編輯”為主的前提下，引入二次開發(fā)理論方法及專業(yè)圖繪制內(nèi)容，并簡要介紹二次開發(fā)的測繪工程應(yīng)用軟件情況，彌補(bǔ)目前國內(nèi)測繪CAD教材稀缺等問題。
2教學(xué)方法和教學(xué)手段改革
采用合適的教學(xué)方法和教學(xué)手段是圓滿完成教學(xué)任務(wù)、提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。測繪工程專業(yè)CAD課時為48學(xué)時，學(xué)時較少，所以需充分利用現(xiàn)有教學(xué)資源完成教學(xué)任務(wù)。目前普遍采用的是多媒體演示教學(xué)與上機(jī)相結(jié)合，在一定程度上是不錯的教學(xué)方式。但缺點是在課程中過于獨立，有些學(xué)生在課堂上能夠理解的東西等到下次上機(jī)時卻無從下手，學(xué)生得不到立即訓(xùn)練的機(jī)會，不利于對知識的掌握。較為理想的方式是，在機(jī)房采用教學(xué)管理系統(tǒng)，教師機(jī)控制學(xué)生機(jī)，教師演示的過程既能讓學(xué)生見到又能進(jìn)行師生之間互動，同時配以板書進(jìn)行講解補(bǔ)充，之后學(xué)生親手操作。這樣能夠及時看到自己欠缺之處，并通過親自操作加深記憶，充分實現(xiàn)教與學(xué)并舉的目的。如葉愛銀所說，課程結(jié)束后再安排2周的實習(xí)專周作為強(qiáng)化效果更好。另外在實際教學(xué)中，引入多種教學(xué)方法和手段，如錄像教學(xué)：將命令操作步驟或圖形繪制方法進(jìn)行錄像，便于學(xué)生及時查看與回顧；生產(chǎn)項目案例教學(xué)：引入專業(yè)工程圖件，通過具體例子或?qū)嶋H上產(chǎn)項目，使學(xué)生體會并掌握CAD在專業(yè)中的應(yīng)用；網(wǎng)絡(luò)教學(xué)：讓學(xué)生上網(wǎng)查詢CAD軟件更新、應(yīng)用實例、專業(yè)應(yīng)用等最新進(jìn)展；引導(dǎo)教學(xué)：在教師的帶領(lǐng)下，學(xué)生通過思考與討論，匯總相同圖形的不同繪制思路，培養(yǎng)學(xué)生舉一反三的能力。
3考核內(nèi)容調(diào)整
關(guān)于CAD課程的考核方式，以往多采用筆試加上機(jī)，且強(qiáng)調(diào)的是要求學(xué)生會用基本命令畫簡單圖形，在這一點上忽略了測繪工程專業(yè)要求。所以考核時應(yīng)注意添加專業(yè)應(yīng)用，要求學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)完成專業(yè)工程圖的繪制，綜合平時成績、繪圖速度與準(zhǔn)確度考核學(xué)生對知識的掌握程度。
4師資隊伍建設(shè)
CAD課程的實踐性很強(qiáng)，在教師的安排上，最好是本專業(yè)教師講授本專業(yè)CAD課程。因為教師參與過實際生產(chǎn)項目，熟悉內(nèi)外業(yè)實踐經(jīng)驗與技巧，具有較好的操作和繪圖經(jīng)驗，這樣在講解一些命令時可以穿插專業(yè)實際工程圖紙練習(xí)，做到將“CAD”與“測繪工程”有機(jī)結(jié)合。否則一個專業(yè)教師教授多個專業(yè)的CAD課程，往往不能較好的了解各行業(yè)要求，也可能不知不覺地將自己專業(yè)的技術(shù)要求帶到教學(xué)中去，對其他專業(yè)學(xué)生可能是一種誤導(dǎo)。因此，教學(xué)改革必須重視專師專教的作用。除此之外，授課教師還應(yīng)該與專業(yè)課教師溝通和交流，了解后續(xù)課程需要用到哪些知識，做好將專業(yè)知識與CAD課程的進(jìn)一步結(jié)合。
5其他
教師在教學(xué)過程中應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識，增強(qiáng)創(chuàng)新能力。隨著網(wǎng)絡(luò)和計算機(jī)技術(shù)不斷更新，CAD軟件也在不斷升級，但在測繪工程專業(yè)中對CAD軟件更新要求不高，因為專業(yè)制圖軟件南方CASS是建立在CAD平臺基礎(chǔ)之上的。CASS軟件更新較慢，所以CAD使用較早版本即可滿足要求，但為了保證學(xué)生對新知識、新版本的了解與掌握，在授課過程中教師應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生掌握軟件的方法和要領(lǐng)，提高學(xué)生自學(xué)能力。
6結(jié)語
機(jī)械工程控制基礎(chǔ)課程是一門基于復(fù)變函數(shù)、微積分、力學(xué)、電工學(xué)定律等諸多數(shù)理知識、存在許多理論推導(dǎo)和計算公式的專業(yè)基礎(chǔ)課程。課程理論性強(qiáng)，系統(tǒng)性強(qiáng)，抽象難懂。本課程課時少，根據(jù)專業(yè)的不同，只有30~45學(xué)時，但課程覆蓋面非常廣，內(nèi)容繁多，教學(xué)內(nèi)容很難深入，部分前期基礎(chǔ)課程沒有開設(shè)，缺乏支撐，教與學(xué)都十分困難。教學(xué)內(nèi)容涉及眾多的控制數(shù)理公式的推導(dǎo)、相對實際問題存在著很多簡化，與實際問題有時差異大，造成學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不夠，對本課程的重要性認(rèn)識不夠，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，影響教學(xué)效果。該課程理論性強(qiáng)，怎么樣與實踐緊密結(jié)合，使學(xué)生更好更深入掌握本課程的教學(xué)內(nèi)容，一直是本課程教學(xué)中重點需要考慮的問題。課程教學(xué)改革前我們一直采用傳統(tǒng)的課堂教學(xué)加一、兩次實驗課的方式進(jìn)行，怎樣在此基礎(chǔ)上對實踐環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)整，更好地加深學(xué)生對課程內(nèi)容的理解，提高學(xué)生解決實際問題的能力，是課程教學(xué)改革的重點之一?；跈C(jī)械工程控制基礎(chǔ)課程的教學(xué)現(xiàn)況和特點，我們嘗試從教學(xué)內(nèi)容改革、教學(xué)方法改革和考核模式三方面進(jìn)行課程改革，取得了預(yù)期的教學(xué)效果。
二、教學(xué)內(nèi)容改革
現(xiàn)在使用教材是楊叔子主編的《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》，教材內(nèi)容系統(tǒng)性強(qiáng)、內(nèi)容詳實，但本學(xué)院該課程課時相對少，且本院機(jī)械類專業(yè)以應(yīng)用型專業(yè)為主，所以必須結(jié)合專業(yè)特點，與機(jī)械工程領(lǐng)域?qū)嶋H問題緊密結(jié)合，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化、簡化和整合。將復(fù)變函數(shù)和拉普拉斯變換等課程需要的主要數(shù)理內(nèi)容整合到教學(xué)內(nèi)容中，簡化了部分原理和公式的詳細(xì)敘述和推導(dǎo)，并刪除了拓展性的可自學(xué)的狀態(tài)空間模型、高階系統(tǒng)的時間響應(yīng)分析、非線性系統(tǒng)初步、線性離散系統(tǒng)初步和系統(tǒng)辨識初步部分，收集補(bǔ)充拓展了應(yīng)用實例的內(nèi)容以及關(guān)聯(lián)領(lǐng)域最新研究進(jìn)展。根據(jù)課程和專業(yè)特點，重新設(shè)計了機(jī)械工程控制基礎(chǔ)課程以下五個方面的教學(xué)內(nèi)容：1.機(jī)械工程控制基礎(chǔ)概述，主要介紹機(jī)械工程控制論、機(jī)械控制系統(tǒng)分類、模型、特點、要求、由來和發(fā)展、發(fā)展趨勢以及與機(jī)械制造及其自動化和機(jī)械電子工程專業(yè)的結(jié)合及應(yīng)用。2.機(jī)械工程控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，主要講述拉普拉斯變換、系統(tǒng)的微分方程數(shù)學(xué)模型、系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和方框圖及其在實際機(jī)械工程實際問題中的應(yīng)用。3.機(jī)械工程控制系統(tǒng)的時間響應(yīng)分析。主要講述時間相應(yīng)及其組成、典型輸入信號、一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)時間響應(yīng)分析及其在實際機(jī)械工程實際問題中的應(yīng)用。4.機(jī)械工程控制系統(tǒng)的頻率特性分析。主要講述頻率特性組成及圖示方法、頻率特性的特征量、頻率特性分析及其在實際機(jī)械工程實際問題中的應(yīng)用。5.機(jī)械工程控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。主要講述系統(tǒng)穩(wěn)定性特性、Routh穩(wěn)定判據(jù)、Nyquist穩(wěn)定判據(jù)、Bode穩(wěn)定判據(jù)及其在實際機(jī)械工程實際問題中的應(yīng)用。在每一章節(jié)中，我們都增加了機(jī)械工程領(lǐng)域內(nèi)實際的控制問題實例，并使用Matlab軟件進(jìn)行仿真，擴(kuò)充教學(xué)信息，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
三、教學(xué)方法改革
在教學(xué)方法上，我們圍繞應(yīng)用型機(jī)械工程專業(yè)的特點，重視實踐活動，理論緊密聯(lián)系實踐環(huán)節(jié)，提出了新的教學(xué)方法和教學(xué)模式。1.以機(jī)械工程控制系統(tǒng)為中心主線，運(yùn)用實例引出教學(xué)內(nèi)容。整個課程教學(xué)以一個典型的復(fù)雜機(jī)械工程控制系統(tǒng)實例為主線，導(dǎo)出講述系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型建立、傳遞函數(shù)、時間響應(yīng)分析、頻率響應(yīng)分析等內(nèi)容，理論與實踐相結(jié)合，可以使教學(xué)過程思路清晰，學(xué)生理解直觀具體，有助于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。2.多媒體技術(shù)廣泛應(yīng)用。重新制作多媒體課件，增加具體實例控制系統(tǒng)的視頻、動畫等多媒體資源，可使課堂教學(xué)更為生動；在課件中增加自學(xué)課堂部分，包含課程背景知識、前面刪除的課堂不進(jìn)行的教材拓展內(nèi)容、基礎(chǔ)數(shù)理知識和例題解析，學(xué)生可以自主學(xué)習(xí)；課件增加自我測試部分，學(xué)生可以自主測試，診斷學(xué)習(xí)中的問題并改進(jìn)。3.增加Matlab仿真環(huán)節(jié)。將Matlab及其提供的Simulink仿真軟件應(yīng)用到教學(xué)中去，可以使公式推導(dǎo)、概念講述更為生動。仿真平臺可更改系統(tǒng)的各項參數(shù)進(jìn)行演示，可對實驗環(huán)節(jié)進(jìn)行有效補(bǔ)充。既可降低教學(xué)成本，又可讓學(xué)生自己進(jìn)行實驗設(shè)計奠定基礎(chǔ)。4.實驗環(huán)節(jié)教學(xué)方法改革。實驗環(huán)節(jié)由教師演示向?qū)W生自主設(shè)計實驗環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)變，增加學(xué)生自主設(shè)計開放實驗環(huán)節(jié)，教師對學(xué)生選題進(jìn)行指導(dǎo)，選擇實際的機(jī)械工程控制系統(tǒng)問題作為實驗主題，由學(xué)生獨立提前設(shè)計方案，實驗課上進(jìn)行實驗驗證和修正的方式來進(jìn)行。
四、考核方法改革
