第一篇：分布式水文模擬模型在流域水資源管理中的應用

1分布式地下水模擬模型模的種類及特點常用的地下水文模擬模型包括解析模型、數值模型、水均衡模型及物理模型等。目前國際上較為流行的地下水數值模擬模型主要包括ModFlow和FeFlow，下面對其分別進行介紹和比較。1.1ModFlow模型是一套專門用于孔隙介質中三維地下水流數值模擬的模型。自ModFlow問世以來,它已經在全美甚至在全世界范圍內,在科研、生產、環境保護、城鄉發展規劃、水資源利用等許多行業和部門得到了廣泛的應用,成為最為普及的地下水運動數值模擬的計算軟件.ModFlow主要采用三維有限差分方法進行模擬。其基本原理是：在不考慮水的密度變化的條件下，孔隙介質中地下水在三維空間的流動可以用下面的偏微分方程來表示.1.2Feflow模型它采用有限元法進行復雜二維和三維穩定/非穩定水流和污染物運移模擬。Feflow的有限元方法允許用戶快速構建模型來精確地進行復雜三維地質體的地下水流及運移分析，在這方面其功能要強于ModFlow。2流域生態水文過程與分布式水文模型有限的淡水資源已經成為社會經濟可持續發展和生態系統健康的重要限制因子，現有的水利工程技術難以有效解決這一矛盾，需要探索新的方法和機制以解決水資源短缺、水質惡化和生物多樣性減少等環境問題，生態水文學（Ecohydrology）正是在這種背景下發展成為水文學研究的一個重要分支。3建模的關鍵技術3.1遙感與GIS技術遙感作為信息采集的重要手段，已經為水文建模提供了豐富的空間屬性數據資料，并且為模型驗證提供了新的方法，而GIS技術為水文模型的數據管理和模型應用帶來了較大的便利，遙感數據和GIS技術成為水文建模研究的重要方向由于流域下墊面高度的空間異質性，大多數遙感數據獲取的水文屬性參數與物理觀測值之間并沒有很好的相關關系，給模型的驗證帶來很大的難度，遙感數據參數化和特征值提取還有很多問題亟待進一步研究。3.2流域水循環綜合模擬模型隨著計算機技術、系統科學和大量水文模型方法研究的進展，使得進行整個流域整體水循環模擬成為可能。流域內水循環過程從大氣降水開始、到坡面流，隨后在不飽和土壤帶內運動，繼續匯流進入下游河網，同時部分下滲進入地下飽和帶參與地下水滲流運動。參考文獻： [1] 許繼軍，長江上游大尺度分布式水文模型的構建及應用.水利學報，2007(2)． [2] 代俊峰，模型構建的原理與方法.水利學報，2004(9)． [3] 胡和平，田富強.，物理性流域水文模型研究新進展.水利學報，2006

第二篇：RTD在水文測量中的應用

RTD在水文測量中的應用

Trimble DSM212L 和海達軟件聯合作水文測量可以廣泛地用于水文測量中，如水下地形、斷面測量、挖泥等等。

Trimble DSM212L是集成的GPS和雙通道MSK信標接收機。采用了Trimble 最先進的的技術以提供亞米級的精度，優良的硬件設計和先進的技術保證了接收機在任何工作環境下的表現。12通道的衛星接收，提供了捕捉足夠衛星的可能。而雙通道低噪聲的MSK信標接收機能夠捕獲極其微弱的信標信號，可接收來自遠方基準站的差分信息，也可在惡劣的天氣下接收差分信息，雙通道功能允許在信標臺之間進行智能和無縫切換。可通過串行接口接收來自外部的RTCM SC-104信號，加上Trimble Everest專利技術，在其他無線電信號可能阻塞GPS信號的港口、石油平臺和建筑基地等，有更加突出的表現。能方便地與其他船載設備相連接，通過串口輸出標準的NMEA-0183信息（包括位置、速度和狀態信息）。同時可通過串口輸出1pps信號，提供優于0.1節的速度信息。

目前國內市場上用戶量最多的海達水上測量軟件，為用戶提供了一個簡單易用的水上測量操作平臺。而且對特殊用戶的具體要求更能方便靈活的補充，如計劃線的文本調入、圖幅圖廓的定義、各種傳感器的自定義驅程安裝等等。集成化的程序結構設計，體現了以下幾點特點：

1，對每一次的測量作業都可以設置為單獨的任務，任務的設定包含了任務的所有

設置如：定位儀設置、測聲儀設置、比例尺、坐標系統等。可結合測量和出圖

動態的進行有關參數設置。

2，定位和測深接口一次設定完成，一套系統只需設定一次，無須更改。可接多種

測深儀。

3，具有多種改正參數，可改正由于系統或安裝造成的誤差，及定位和測量的不同

步誤差改正。

4，具有大大縮短操作時間的快捷工具欄，所有命令都可以從工具欄找到。若需獲

得該工具欄的信息只需把鼠標放在該工具按鈕一會即可彈出相關信息。

對于該軟件用在地形、航道、湖泊等測量中，優越性更加突出，因為計劃線的圖上定義及文本調入，使得折線及任意計劃線的定義更加方便。同時軟件集設置和編輯于一體，還有很多的計算功能選項，如庫容、土方量計算等等，縱橫斷面圖測量。用RTK時還可進行無驗潮測量。

第三篇：信息技術在水文勘測中的應用

信息技術在水文勘測中的應用

【摘要】隨著現代化信息技術的不斷發展，直接影響著水文建設的發展。近幾年來，現代化先進的信息技術在水文勘測中的使用時越來越多，不管是在水文勘測中的工程領域還是技術領域的應用都非常的廣泛，隨著世界經濟全球化的發展日趨加快，各種各樣的現代化信息技術在水文工作領域中的應用也在快速的發展，所以信息技術在水文勘測工作中能夠相比之前更加好的應用是當前研究者研究的關鍵所在。正因如此，本文從三個方面探究了信息技術在水文勘測工作中的使用。第一，說明了RS、GPS、ANN等技術在水文勘測中的使用情況；第二，通過使用情況的探究，找到現代化信息技術在水文勘測應用中存在的問題；第三，依據探究發現的問題提出了解決問題的三個措施。

【關鍵詞】：信息技術；水文勘測；應用

0.引言

由于當前現代化的信息技術發展特別快，現代化信息技術的發展直接使得我國水文勘測工作中技術的發展。而我國水文勘測工作的有效發展和科學進步，這是一點直接關系到我國水電行業的發展。近年來，我國的計算機技術、衛星技術和信息技術的飛快的發展和應用，這直接給了我國的水利工程的發展提供了技術上的支持。可是就現在看來，我國的水文工程勘測還存在著很多缺點的。1）使用電子信息技術和自動化控制的手段，對水文工程的影響范圍較水文勘測地區，從而找到相對更加好的辦法去改善水文工程的勘測前提。2）對我國

[1]現有的技術進行創新，然后去尋找解決河道控制沖擊的水文勘測問題。目前而言，國內在面臨這些問題的時候，只有改善我國水文工程中信息技術的應用，才能夠使得水文工程更加有效的發展。

1.遙感（RS）、定位（GPS）、網絡（ANN）等技術在水文勘測中的應用

1.1RS技術在水文勘測中的應用

RS技術是一個比較綜合性的遙感技術，遙感在勘測中有著非常重要的作用，隨著近代的物理學、計算機技術的不斷發展，遙感技術也隨著誕生。遙感技術在勘測工作中主要是經過一種不是直接接觸的方式來對距離的勘測目標展開規律勘測。比如在對旱情的評估或者是進行檢測的時候，遙感技術也一步一步的隨著社會的發展而廣泛的在水文工作中得到非常大的應用，水文勘測工作由于應用了遙感技術，不管是對土壤侵蝕的評價還是洪水產生的原因等等各方面都有較好的應用。

1.2GPS技術在水文勘測中的應用

GPS技術是全球衛星定位系統，GPS不僅僅有著自動化、高效和準確度高等優點，并且在水文方面、航空的攝影方面、資源的勘測方面等等已經可以成功的應用了，這一技術的應用，直接使得經濟效益和社會效益都有了很大的提高。在GPS技術應用之后，水利勘測的空間信息可以有比較好的定位，并且還可以對發生自然災害的地區進行準確的定位，甚至還可以實現雙向的無線通話，在人與人溝通方面做出了巨大的貢獻。

比如，在2010年我國首次普查也就是上海市的第二次水資源普查全面開展，松江區水文工作站是這一次普查的主要技術單位，在這次測量調查中，松江區工作站直接使用DPS-RTK技術對水文實行了準確的定位和進行了區域性的高程模擬功能，直接解決了斷面起

[2]點的問題。

1.3ANN技術在水文勘測中的應用

ANN技術是一種網絡技術，又是一種人工神經網絡技術，這種技術是一種可以模擬人腦結構的信息處理問題的技術。在水文勘測工作中，ANN技術不單可以進行洪水的預知，而且可以對水的流量展開有用的預知。這種技術和別的技術相比其優點就是計算速度特別的快，而且還有著像人一樣的自主學習的功能。

2.信息技術在水文勘測應用中存在的問題

最近幾年來，信息技術在水文勘測工作的應用是越來越普遍了，我國的水文信息化建設探索額實踐包含了水文工作的很多個方面，并且對水文信息的采集、傳送、分析、處理、存儲、服務等等技術的應用都有著非常大的提高。可是，我國在水文信息化的建設中仍然還有許多問題：

2.1信息化建設的投入機制不健全

就目前而言，有絕大部分的企業以及政府相關部門很多都是把主要的經濟投入放在對水文信息勘測工作中，把水文勘測作為信息化建設的重點，但是對技術方面的投入往往不是很全面。近幾年來，盡管在投入機制方面有著很大的改變，但是投入機制相對國外來說還是相當不健全的。現在雖然把自動測報系統在其中進行了有效的應用，而且也把ADCP測流的新方法進行了有效的使用，但是在廣泛使用的程度上說，使用范圍還是比較小的。從計算機軟件的研究發展使用也有很大的落后，這些和投入的經費有著很大的聯系。高端的計算機技術使用對水文勘測建設有著很大的影響，經費的投入多少直接影響現代信息化技術在水文勘測工作中的使用，經濟投入太少，不利于水文勘測工作技術的使用，也不利于高端的信息技術在水文勘測中的應用。

2.2缺少專業的人才，培養機制不健全

隨著信息技術的不斷應用，這一現狀也直接導致這些技術需要更高端的人才，急切的需要技術人員有著很好的計算機能力、測繪的能力和水文專業技術的綜合能力。目前我國，水文工作站很多地方都有很大程度的專業人才缺失的現象，很多地區的技術人員對一些新的設備不會使用和維護，著直接影響著信息技術應用的程度。所以，管理部門應該要加強對專業技術人員的技術培養。

2.3技術引進不到位，創新能力低下

因為相關部門對技術的投入不到位，而且沒有及時的對先進的現代化技術引進，所以，這也很大程度上對水文勘測工作的展開以及進一步的建設有著很大的制約，同時對水文勘測工作的現實作業也有著不利的影響。就目前而言，國內對于水文勘測技術創新方面的技術相比較于國外發達國家是非常落后的，面對工作中出現的很多新問題和新情況的解決有著很大的技術欠缺，所以，在水文勘測工作中經常會出現落后的現象，這對水文勘測工作的完成情況有著有種的影響。

3.水文勘測信息化建設過程中應該采取的措施

水利的基礎是水文，在水文信息化的進程中，國內已經逐漸的對信息基礎網絡進行建立。但是，盡管如此，對面世界經濟、技術日益發展的現狀，我國還需要進一步去建設和完善國內的水文數據庫和對各種業務進行有效的開發，比如：信息的采集、信息的處理信息服務等等。為了水文勘測信息化建設要有著很好的發展提出以下建議措施。

3.1加大創新，促使水文勘測進入信息化時代

因地制宜，加大創新力度，促進水文勘測的信息化額現代化隨著信息技術的使用而普遍的使用。因為每個地區的環境各不相同，所以要解決的問題也大部分都是很復雜很繁瑣的，所以應該因地制宜，根據每個地區不同的情況而進行不同的技術投入，每個地區選擇自己合適的信息技術進行應用，使得當地的水文勘測技術得到更好的發展和水文勘測工作能夠有效科學的進行。在此基礎上，各個地區還應該加強對信息技術的創新力度，用來更好的服務水文勘測系統，從而從很大程度上促進水文勘測的信息化和現代化。

3.2加大對水文勘測專業性人才的培養

不管政策怎么好，技術多么的先進，都要有著懂技術的人來操作，人是科學技術發展的前提，也是水文勘測的前提，所以培養相關專業性的人才具有非常重要的作用。為了實現我國水文勘測信息化的建設，在國內很對地方的水文工程都展開了對水文工作者技術的培養，不管是知識的結構培養還是時間操作的培養都只有一個目的——更好的發展水文勘測工作，讓技術人員的技術更加的專業，讓國內的水文勘測更加的專業。只有建立一個具有扎實的水文勘測技術的人才，才能更上現代高速的信息化腳步，才能滿足現代信息化水文勘測工作的需要。

3.3加大引進先進技術的力度

不停的引進新技術，來對必要的軟件展開研發。信息技術在水文勘測中的有用使用有利于很大程度上推動水文勘測信息化的建設，而且對先進技術的引進，還可以給水文信息技術的發展供應有效的科學信息技術支持。水文信息化建設的重要組成部分是數據庫，因此如果想推動水文建設的發展，就必須要對水文數據庫展開有用科學的建設。水文不僅僅要實現跨越河流、流域的信息共享，還要實現跨越地區、跨越行業、跨數據部門進行共享。企業和政府也應該在水文勘測工程中加大技術經費的投入，只有有足夠的研究經費，才能對現代化技術不斷研究，才能研發出適合自己發展需要的軟件系統，才能夠促進水文的信息化更快更好的建設。

4.結束語

總而言之，現代化信息技術的應用對很多方面的發展都具有非常重要的作用，在水文勘測中的作用也不例外，我國水文勘測工程應用現代化的信息技術對其發展有著非常大意義

[3]。信息化技術在我國的大范圍的使用，促進了社會主義現代化進程的腳步，而且也促進了現代化信息技術的發展，而這些技術發展對我國水文勘測的發展有著非常重要的作用。

【參考文獻】

[1]葉軍.信息技術在新疆瑪納斯河流域的應用與實踐[J].水利科技與經濟,2010,6(07):12-13.[2]張曉宏,白石.數據庫在水文信息中的應用[J].內蒙古水利,2010,9(05):6-8.[3]王吉星,馬湛.氣泡式水位計在水文自動測報系統中的應用[J].水文,2009,12(06):21-22

第四篇：電法勘探方法在水文和工程地質中的應用

電法勘探方法在水文和工程地質中的應用

一、引言

電法勘探方法可以追溯到19世紀初P.Fox在硫化金屬礦上發現自然電場現象，至今已有100多年的歷史。我國電法勘探始于20世紀30年代，由當時北平研究院物理研究所的顧功敘先生所開創。經過70余年的發展，我國的電法勘探無論在基礎理論、方法技術和應用效果等方面都取得了巨大的進展，使電法成為應用地球物理學中方法種類最多、應用面最廣、適應性最強的一門分支學科。同時，經過廣大地球物理工作者不懈努力，在深部構造、礦產資源、水文及工程地質、考古、環保、地質災害、反恐等領域，電法已經和正在發揮著重要作用。限于篇幅，本文僅對其中幾種主要方法，如高密度電法、激發極化法、CSAMT、瞬變電磁法和地質雷達等作簡要介紹，并就這些方法在水文和工程地質中的應用進行闡述，供廣大水文和工程地質、工程物探人員參考。

二、高密度電法

高密度電法實際上是集中了電剖面法和電測深法，其原理與普通電阻率法相同，所不同的是在觀測中設置了高密度的觀測點，是一種陣列勘探方法。關于陣列電法勘探的思想源于20世紀70年代末期，英國人設計的電測深偏置系統就是高密度電法的最初模式，20世紀80年代中期日本借助電極轉換板實現了野外高密度電法的數據采集。我國是從20世紀末期開始研究高密度電法及其應用技術，從理論方歷年真題解析免費獲取盡在：http://www.tmdps.cn/jianzaoshi2/

法和實際應用的角度進行了探討并完善，現有中國地質大學、原長春地質學院、重慶的有關儀器廠家研制成了幾種類型的儀器。

高密度電法野外測量時將全部電極（幾十至上百根）置于剖面上，利用程控電極轉換開關和微機工程電測儀便可實現剖面中不同電極距、不同電極排列方式的數據快速自動采集。與常規電阻率法相比，高密度電法具有以下優點：

１電極布置一次性完成，不僅減少了因電極設置引起的故障和干擾，并且提高了效率；

２能夠選用多種電極排列方式進行測量，可以獲得豐富的有關地電斷面的信息；３。野外數據采集實現了自動化或半自動化，提高了數據采集速度，避免了手工誤操作。此外，隨著地球物理反演方法的發展，高密度電法資料的電阻率成像技術也從一維和二維發展到三維，極大地提高了地電資料的解釋精度。

高密度電法應用領域比較廣，尤其在水文和工程地質勘查方面，主要有：底青云（2002）、吳長盛（2001）、郭鐵柱（2001）、董浩斌（2001）等使用高密度電法在水庫大壩的壩體穩定性評價、壩基滲漏勘查、堤壩裂縫檢測上見到了好的應用效果；嚴文根（2002）將高密度電法用在電廠大壩的基巖面起伏及其強度特性評價上；王文州（2001）、王玉清（2001）、侯烈忠（1997）等將高密度電法用在高速公路高架橋、高層建筑選址、機場跑道的地基勘探中；郭秀軍（2001）采用高密度電法探測防空洞、涵洞、溶洞、地下局部不明障礙物等物歷年真題解析免費獲取盡在：http://www.tmdps.cn/jianzaoshi2/

理性質有別于周圍介質的地下有形體；楊湘生（2001）在湘西北巖溶石山區找水中應用高密度電法確定最佳井位方面取得了好的效果；解愛華（2003）采用高密度電法與瞬態瑞雷面波法完成了國際機場擴建工程中的巖土工程勘察問題，查明古河道、墓穴和洞穴的分布及埋深，利用土層的剪切波速劃分場地類別。此外，何門貴（2002）、劉曉東（2001）、王士鵬（2000）在尋找地下水、管線探測、查明采空區、調查巖溶及地質災害等工程物探中使用了高密度電法。

三、激發極化法

在電法勘探中，當電極排列向大地供入或切斷電流的瞬間，在測量電極之間總能觀測到隨時間緩慢變化的附加電場，稱為激發極化效應。激發極化法（或激電法）就是以巖、礦石激發極化效應的差異為基礎來解決地質問題的一類勘探方法。激電法是20世紀50年代末在我國開始研究和推廣的，早期是以直流（時間域）激電法為主，20世紀70年代初開始研究交流（頻率域）激電法——主要是變頻法，20世紀80年代初又開始對頻譜激電法進行研究，也就是研究復視電阻率隨頻率的變化——即復視電阻率的頻譜。由于該方法測量的是二次場，具有不受地形起伏和圍巖電性不均勻的影響、可測量的參數多等優點。

在實際地質應用方面，初期的激電法主要用于勘查硫化金屬礦床，后來發展到諸多領域，如氧化礦床、非金屬礦床、工程地質問題等。近年來，激電法找水效果十分顯著，被譽為“找水新法”。早在歷年真題解析免費獲取盡在：http://www.tmdps.cn/jianzaoshi2/

上世紀60年代，國外學者Victor Vacquier（1957）等提出了用激電二次場衰減速度找水的思想。在該思想的啟迪下，我國也開展了有關研究，并將激電場的衰減速度具體化為半衰時、衰減度、激化比等特征參數，這些參數不僅能較準確地找到各種類型的地下水資源，而且可以在同一水文地質單元內預測涌水量大小，把激電參數與地層的含水性聯系起來。目前，我國已有北京地質儀器廠、重慶地質儀器廠和山西平堯地質儀器廠生產出適合尋找地下水的儀器。

在找水方面的具體應用有：楊進（1997）用回歸系數的顯著性檢驗及回歸預測方法預報了地下涌水量；姜義生（2000）使用雙頻激電法不僅解決了居民飲用的地下水源，而且解決了干擾地下施工的漏水帶；龍凡（2002）使用激電法中視激化率和半衰時參數在砂頁巖地區、灰巖地區、花崗巖地區和玄武巖地區找到了地下水資源，并且用回歸直線法預測了單井涌水量；王聿軍（2001）使用激電法在貧水山區進行找水；王俊業（2000）用激電參數和電阻率參數對地層的富水性進行評價，取得了好的結果；李金銘（1993）、金學名（1993）使用激電法的偏離度參數尋找地下水資源；李茂塔（2001）、李金銘（1990、1994）對激電法找水的基礎理論進行了研究；周立功（2001）使用激電法在重力土壩穩定性檢測中查明最大下沉段堤下介質賦水情況。

值得一提的是，利用激電法找水或確定地層的含水性，最好與高密度電阻率法相結合，這樣可以降低地球物理解釋的多解性，提高找水的成功率。高密度電阻率法在確定高阻或低阻地質體具有優越性，歷年真題解析免費獲取盡在：http://www.tmdps.cn/jianzaoshi2/

但低阻地質體并不代表富含地下水，可能是由于泥巖引起地層的電阻率下降。這時，可以通過使用激電法來區分含水地層和泥巖，因為激電二次場與巖石的孔隙有關，在純粹泥巖中極化率比較小，在含水砂礫巖中極化率比較大，此外二次場的衰減速度也與孔隙的大小、形狀和寬窄有關，這就是激電法找水的機理所在。

四、可控源音頻大地電磁法（CSAMT）

可控源音頻大地電磁法是在大地電磁法（MT）和音頻大地電磁法（AMT）基礎上發展起來的一種可控源頻率測深方法。CSAMT是1975年由Myron Goldstein提出，它基于電磁波傳播理論和麥克斯韋方程組建立了視電阻率和電場與磁場比值之間的關系，并且根據電磁波的趨膚效應理論得出電磁波的傳播深度（或探測深度）與頻率之間的關系，這樣可以通過改變發射頻率來改變探測深度，達到頻率測深的目的。目前，已商業化的CSAMT儀器是由加拿大鳳凰公司與美國宗基公司研制的。

CSAMT采用可控制人工場源，測量由電偶極源傳送到地下的電磁場分量，兩個電極電源的距離為1～2km，測量是在距離場源5～10km以外的范圍進行，此時場源可以近似為一個平面波。由于該方法的探測深度較大（通常可達2km），并且兼有剖面和測深雙重性質，因此具有諸多優點：第一，使用可控制的人工場源，測量參數為電場與磁場之比——卡尼亞電阻率，增強了抗干擾能力，并減少地形的影響。第二，利用改變頻率而非改變幾何尺寸進行不同深度的電測深，提高歷年真題解析免費獲取盡在：http://www.tmdps.cn/jianzaoshi2/

了工作效率，一次發射可同時完成7個點的電磁測深。第三，探測深度范圍大，一般可達1～2km.第四，橫向分辨率高，可以靈敏地發現斷層。第五，高阻屏蔽作用小，可以穿透高阻層。與MT和AMT法相同，CSAMT法也受靜態效應和近場效應的影響，可以通過多種靜態校正方法來消除“靜態效應”的影響。

CSAMT法一出現就展示了比較好的應用前景，尤其是作為普通電阻率法和激發極化法的補充，可以解決深層的地質問題，如在尋找隱伏金屬礦、油氣構造勘查、推覆體或火山巖下找煤、地熱勘查和水文工程地質勘查等方面，均取得了良好的地質效果。在地下水資源方面，CSAMT法適合尋找深部的基巖裂隙水：石昆法（1999）使用CSAMT法在灰巖中尋找斷層，并打出了地下水；郭建華（1995）用CSAMT法在干旱地區尋找地下水資源及探測隱伏構造；蔣達龍（1994）用CSAMT法發現地下熱水資源；底青云（2001）結合CSAMT法和高密度電法探測深層和淺層的地下水資源；底青云（2002）使用CSAMT法查找礦山頂板涌水隱患；嚴盛新（2003）用CSAMT法在沙漠腹地尋找地下水資源；吳璐蘋（1996）用CSAMT法在山區、半山區等地質條件復雜地區進行找水。此外，CSAMT法在工程勘探中的壩體滲漏調查、國家南水北調工程西線的地質勘查、小浪底水利工程等項目，都可以發揮良好的作用，如劉錄剛（2004）用CSAMT法在雁門關隧道中進行超前地質預報。

五、瞬變電磁法（TEM）

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瞬變電磁法是利用不接地或接地線源向地下發送一次場，在一次場的間歇期間，測量由地質體產生的感應電磁場隨時間的變化。根據二次場的衰減曲線特征，就可以判斷地下不同深度地質體的電性特征及規模大小等。由于該方法是觀測純二次場，消除了由一次場所產生的裝置偶合噪音，具有體積效應小、橫向分辨率高、探測深度深、對低阻反映靈敏、與探測地質體有最佳偶合、受旁側地質體影響小等優點。

瞬變電磁法最初是由前蘇聯學者在20世紀30年代提出用于解決地質構造問題，20世紀50年代用于找礦，20世紀60年代以后從方法原理到一、二維反演都得到了廣泛應用和發展。在我國，該方法研究始于20世紀70年代，20世紀90年代后逐步向工程檢測、環境、災害等應用領域發展。從20世紀80年代開始，原長春地質學院、原地礦部物化探研究所、中南大學等研究機構分別在方法理論、儀器及野外試驗、一維及二維正反演方法等方面做了大量工作，并且自行研制了幾種功率小、探測深度淺的瞬變電磁法儀器，在生產實際中見到了好的應用效果。然而，大功率、探測深的瞬變電磁法儀器國內尚在研制中，目前主要依賴進口。

瞬變電磁法除了廣泛應用于金屬礦產、石油、煤田、地熱以及凍土帶和海洋地質等地質勘查工作之外，在水文和工程地質勘查中也取得了非常好的應用效果，如楊文欽（2002）、張保祥（2002）、郁萬彩（2001）、蔣文（2004）等使用瞬變電磁法查明斷層及頂板砂巖的歷年真題解析免費獲取盡在：http://www.tmdps.cn/jianzaoshi2/

導水性及富水性、勘查地下水資源及界定地下水位、評價斷層空間位置及含水性和尋找地下含水構造；劉繼東（1999）、李貅（2000）、袁江華（2002）、閻述（1999）等使用瞬變電磁法探測煤柱及圈定老窯采空區、勘察煤田礦井涌水通道、探測小浪底水庫庫區煤礦采空區和探測地下洞體的存在；劉羽（1995）用瞬變電磁法評價塌陷成因及危害性、評價防滲帷幕穩定性、探測高層建筑地基和評價大橋橋址穩定性；郭玉松（1998）使用瞬變電磁法探測堤防工程隱患、勘查水庫壩址；薛國強（2003）使用瞬變電磁法探測公路隧道工程中的不良地質構造；李文堯（2000）用瞬變電磁法在抗洪搶險中尋找漏水斷裂或溶洞；敬榮中（2003）使用瞬變電磁法結合四極測深探測地下管網分布。

六、地質雷達（GPR）

地質雷達與探空雷達技術相似，是利用寬帶高頻時域電磁脈沖波的反射探測目標體，只是頻率相對較低，用于解決地質問題，又稱“探地雷達”。將雷達技術用于探地，早在1910年就已經提出，在隨后的60年中該方法多限于對波吸收很弱的鹽、冰等介質中。直到20世紀70年代以后，地質雷達才得到迅速推廣應用。我國地質雷達儀器的研制始于20世紀70年代初期，由多家高校和研究機構進行儀器研制和野外試驗工作。但是由于種種原因，研究成果至今未能用于實際。目前，國內使用的地質雷達儀器都是引進的，能夠提供商用地質雷達技術的有美國、加拿大、瑞典、俄羅斯等國家。

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地質雷達是由地面的發射天線將電磁波送入地下，經地下目標體反射被地面接收天線所接收，通過分析接收到電磁波的時頻、振幅特性，可以評價地質體的展布形態和性質。由于雷達穿透深度與發射的電磁波頻率有關，使其穿透深度有限，但分辨率很高，可達0.05米以下。早期，地質雷達只能探測幾米內的目標體，應用范圍比較狹窄。此外，地質雷達與地震反射法原理相似，一些地震資料處理解釋方法可以借用。目前，地質雷達探測深度最大可達100米，使之成為水文和工程地質勘察中最有效的地球物理方法。

地質雷達因具有分辨率高，成果解釋可靠的特點，在淺層地質勘探中，有著非常廣泛的應用。如探測覆蓋層厚度、基巖面起伏，查找潛伏斷層、破碎帶、古溶洞、管道溝、涵洞以及地下掩埋體，進行環境地質、考古調查等。在水文和工程地質中，地質雷達應用也是非常廣泛，主要有：楊天春（2001）、錢榮毅（2003）、鄧居智（1999）使用地質雷達進行公路、高速公路、機場道路等質量的無損檢測；趙永貴（2003）、薛建（2000）、史付生（2003）使用地質雷達進行隧道地質超前預報、檢測隧道襯砌質量；王俊茹（2003）、李永革（2001）、姬繼法（2002）使用地質雷達探測建筑物地下邊坡孤石、機場地下古墓等不良地質體分布，消除其對鄰近或上部構筑物構成的潛在威脅；姜衛方（2000）、李大心（2000）、朱紅軍（2002）使用地質雷達調查滑坡體及滑坡面、評估崩塌、滑坡及地面沉降等地質災害；高建東（1999）、曾校豐（2000）、王百榮（2001）、張志清（2000）使用地質雷達探測水庫地下防滲墻、探測水庫壩體結構層及結構層材料老歷年真題解析免費獲取盡在：http://www.tmdps.cn/jianzaoshi2/

化變質、檢測灌漿質量及混凝土厚度、調查覆蓋層厚度及襯砌混凝土質量；楊向東（2001）使用地質雷達探測地下管道；李張明（2000）使用地質雷達在三峽工程施工中探明花崗巖不均勻風化分布范圍、圈定較大斷層及風化夾層的延伸范圍和產狀、檢測高速公路質量；王孝起（2001）使用地質雷達調查南水北調中線天津干渠基巖巖性及基巖面高程；張興磊（2001）使用地質雷達查明了煤柱破壞情況和采空區分布范圍，指導注漿施工；張欣海（1999）使用地質雷達查明了海上圍堤的斷面特征以及著底情況；陳愛云（2003）使用地質雷達在石質文物保護工程中查明巖體中含水裂隙和溶洞的分布規律及對文物的影響。

七、結論

通過對幾種主要電法勘探方法的發展、原理及實際應用進行綜述，可以看出，電法勘探方法在水文和工程地質勘探領域有著廣泛的應用，歸結起來有以下幾方面：

1.高密度電法由于其高效率、深探測和精確的地電剖面成像，成為水文和工程地質勘察中最有效的方法。考慮到該方法的分辨率不高，在具體的應用中可以結合其他電法勘探、電測井等方法，達到精細地質解釋的目的。

2.地質雷達主要用于各類工程地質勘探，是工程地質勘探首選的電法勘探方法。同時，該方法可以借用地震勘探中已有的資料處理和解釋技術，使其迅速發展，可以在更多的領域發揮作用。

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3.在水文地質勘探中，激發極化法和可控源音頻大地電磁法是首選的電法勘探方法，如果將激發極化法和高密度電法結合起來尋找地下水資源，效果將會更好。

4.瞬變電磁法在水文地質和工程地質勘探中都有著廣泛的應用，尤其是大功率瞬變電磁儀不僅可以在深部地質勘探中發揮作用，還具有較高的分辨能力。如果將該方法與高密度電法結合使用，有望解決深部精細地質勘察問題。

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第五篇：模型和模型構建在生物教學中的應用

模型和模型構建在生物教學中的應用

銅陵縣第一中學 王燕

中學生物學的教學應努力將模型和模型構建應用于課堂教學之中，以提高學生的科學素養和科學探究能力。構建生物學模型有助于學生系統地、完整地學習和理解新知識，同時有助于學生運用生物學模型去解決生物學問題。

一．高中生物學課程中的模型

所謂"模型”，是指模擬原型(所要研究的系統的結構形態或運動形態)的形式，它不再包括原型的全部特征，但能描述原型的本質特征。模型一般可分為物理模型，概念模型和數學模型兩大類。1．物理模型

以實物或圖畫形式直接表達認識對象的特征，這就是物理模型。在高中生物課程中經常使用的實物模型如反映生物體結構的標本；模擬模型如細胞結構模型、被子植物花的結構模型，各種組織器官的立體結構模型，沃森和克里克制作的著名的DNA雙螺旋結構模型等。2．概念模型

概念模型是指以文字表述來抽象概括出事物的本質特征的模型；是人們抽象出生物原型某些方面的本質屬性而使對象簡化，便于研究而構思出來的。例如呼吸作用過程圖解、細胞分裂過程模型、物質出入細胞模型、光合作用過程圖解、激素分泌調節模型、動物個體發育過程模型，食物鏈和食物網等模型。這類模型使研究對象簡化。3．數學模型

數學模型是指用符號，公式，圖像等數學語言表現生物學現象，特征和狀況。如有絲分裂過程中DNA含量變化曲線、酶的活性隨pH變化而變化的曲線、種群基因頻率、同一植物不同器官對生長素濃度的反應曲線、孟德爾豌豆雜交實驗中9：3：3：1的比例關系等。

生物學教學實踐證明，構建生物學模型有助于學生系統地、完整地學習和理解新知識，同時有助于學生運用生物學模型去解決生物學問題。

二．模型和模型構建在教學中的應用

1．新授課中，應盡可能運用實物、標本、圖片、模式圖等模型。

“形象大于思維”，新授課中，生物學中有大量概念及概念間的內在關系需要理解。學生剛接觸某一知識，就會面臨盡快記住并理解之間聯系等諸多困難。出示模型既體現生物學學科特點，同時可以幫助學生認識事物原貌，有助于學生記憶、整理、理解和運用所學知識。圍繞模型組織教學更有利于學生掌握核心概念，理解重點知識，建立知識聯系。

以“氨基酸的結構特點”一課為例：教師讓學生通過探究總結出氨基酸的結構通式，然后請一位學生上講臺，伸開雙手，兩腳并攏，面向全體同學。問：為什么讓他做這個姿勢？學生將他所做模型與書中的通式進行比較可知：“他的兩只手相當于氨基和羧基，他的腳相當于氫，頭相當于R基，軀干就相當于連接這4個基團的碳原子。” 在講解“氨基酸形成蛋白質的過程”時,請同桌的兩位學生注意，然后提出“假設你們就是兩個氨基酸分子，要形成一種物質應該怎樣連接起來呢？”

學生思考后都手拉手。

問：你們的兩只手分別代表什么？

學生答：一個是氨基，另一個是羧基。

問：這兩個基團是怎么連接起來的？

答：通過脫水縮合反應結合的。

問：握住的手的位置相當于什么？

答：肽鍵。

通過用模型類比的方式生動的講述了氨基酸的結構，也讓學生理解了蛋白質的初步建立形式。使知識講授清晰易懂、形象生動，學生就會在快樂中學習，在輕松的過程中記。

2．復習課中，構建概念模型

我們很多學生都存在這樣的問題：課本中的單個知識點都掌握得很好，但是在做綜合題時總有很多的“想不到”，究其原因是不能迅速地把相關知識聯系起來，而構建概念模型可以改變這一狀況。

根據事物的本質特征及內在聯系，構建一些概念模型，有助于理解生物知識間的聯系，做到融會貫通。如圖：以“細胞”為核心概念以輻射的方式將“細胞的化學組成”、“細胞的結構和功能”、“細胞的增殖”、“細胞的分化、癌變和衰老”及“細胞工程”等內容有機地組織在一起，以一個抽象模型的形式開展教學，可以幫助學生認識細胞這一概念的實質，將相關知識點有機地聯系起來，實現對細胞相關知識全方位、多角度的認識。

3．習題課中，構建模型解題

幫助學生學會運用熟悉的模型去解題，或根據題干所提供的條件主動構建模型解題。如：概率計算在遺傳分析中運用廣泛。熟悉統計學的加法原理、乘法原理就可以解決大部分遺傳計算題。還有運用排列組合和數學歸納法等數學模型解題，如由4種氨基酸最多能形成幾種不同的三肽？必須用排列組合思想來解決。又如：Aa連續自交n次后，AA占Fn的比為多少？則需用數學規納法思想來解決。通過數學方法構建模型，有利于學生對知識的理解和掌握，訓練學生運用數學這門工具學科的意識，培養學生識圖能力及圖文轉換的能力，培養了學生的邏輯思維能力和解決生物學問題的能力。

模型構建已經成為當前高中生物教學的內容之一。因此，生物學課堂教學中應突出生物學科的特色，課堂中多出示模型來解釋生物學事實，多運用模型構建解決有關生物學問題，從而提高課堂效益，發展學生思維，提高學生的科學素養和科學探究能力。