分布式水文模拟模型在流域水资源管理中的应用

第一篇：分布式水文模拟模型在流域水资源管理中的应用

1分布式地下水模拟模型模的种类及特点常用的地下水文模拟模型包括解析模型、数值模型、水均衡模型及物理模型等。目前国际上较为流行的地下水数值模拟模型主要包括ModFlow和FeFlow，下面对其分别进行介绍和比较。1.1ModFlow模型是一套专门用于孔隙介质中三维地下水流数值模拟的模型。自ModFlow问世以来,它已经在全美甚至在全世界范围内,在科研、生产、环境保护、城乡发展规划、水资源利用等许多行业和部门得到了广泛的应用,成为最为普及的地下水运动数值模拟的计算软件.ModFlow主要采用三维有限差分方法进行模拟。其基本原理是：在不考虑水的密度变化的条件下，孔隙介质中地下水在三维空间的流动可以用下面的偏微分方程来表示.1.2Feflow模型它采用有限元法进行复杂二维和三维稳定/非稳定水流和污染物运移模拟。Feflow的有限元方法允许用户快速构建模型来精确地进行复杂三维地质体的地下水流及运移分析，在这方面其功能要强于ModFlow。2流域生态水文过程与分布式水文模型有限的淡水资源已经成为社会经济可持续发展和生态系统健康的重要限制因子，现有的水利工程技术难以有效解决这一矛盾，需要探索新的方法和机制以解决水资源短缺、水质恶化和生物多样性减少等环境问题，生态水文学（Ecohydrology）正是在这种背景下发展成为水文学研究的一个重要分支。3建模的关键技术3.1遥感与GIS技术遥感作为信息采集的重要手段，已经为水文建模提供了丰富的空间属性数据资料，并且为模型验证提供了新的方法，而GIS技术为水文模型的数据管理和模型应用带来了较大的便利，遥感数据和GIS技术成为水文建模研究的重要方向由于流域下垫面高度的空间异质性，大多数遥感数据获取的水文属性参数与物理观测值之间并没有很好的相关关系，给模型的验证带来很大的难度，遥感数据参数化和特征值提取还有很多问题亟待进一步研究。3.2流域水循环综合模拟模型随着计算机技术、系统科学和大量水文模型方法研究的进展，使得进行整个流域整体水循环模拟成为可能。流域内水循环过程从大气降水开始、到坡面流，随后在不饱和土壤带内运动，继续汇流进入下游河网，同时部分下渗进入地下饱和带参与地下水渗流运动。参考文献： [1] 许继军，长江上游大尺度分布式水文模型的构建及应用.水利学报，2007(2)． [2] 代俊峰，模型构建的原理与方法.水利学报，2004(9)． [3] 胡和平，田富强.，物理性流域水文模型研究新进展.水利学报，2006

第二篇：RTD在水文测量中的应用

RTD在水文测量中的应用

Trimble DSM212L 和海达软件联合作水文测量可以广泛地用于水文测量中，如水下地形、断面测量、挖泥等等。

Trimble DSM212L是集成的GPS和双通道MSK信标接收机。采用了Trimble 最先进的的技术以提供亚米级的精度，优良的硬件设计和先进的技术保证了接收机在任何工作环境下的表现。12通道的卫星接收，提供了捕捉足够卫星的可能。而双通道低噪声的MSK信标接收机能够捕获极其微弱的信标信号，可接收来自远方基准站的差分信息，也可在恶劣的天气下接收差分信息，双通道功能允许在信标台之间进行智能和无缝切换。可通过串行接口接收来自外部的RTCM SC-104信号，加上Trimble Everest专利技术，在其他无线电信号可能阻塞GPS信号的港口、石油平台和建筑基地等，有更加突出的表现。能方便地与其他船载设备相连接，通过串口输出标准的NMEA-0183信息（包括位置、速度和状态信息）。同时可通过串口输出1pps信号，提供优于0.1节的速度信息。

目前国内市场上用户量最多的海达水上测量软件，为用户提供了一个简单易用的水上测量操作平台。而且对特殊用户的具体要求更能方便灵活的补充，如计划线的文本调入、图幅图廓的定义、各种传感器的自定义驱程安装等等。集成化的程序结构设计，体现了以下几点特点：

1，对每一次的测量作业都可以设置为单独的任务，任务的设定包含了任务的所有

设置如：定位仪设置、测声仪设置、比例尺、坐标系统等。可结合测量和出图

动态的进行有关参数设置。

2，定位和测深接口一次设定完成，一套系统只需设定一次，无须更改。可接多种

测深仪。

3，具有多种改正参数，可改正由于系统或安装造成的误差，及定位和测量的不同

步误差改正。

4，具有大大缩短操作时间的快捷工具栏，所有命令都可以从工具栏找到。若需获

得该工具栏的信息只需把鼠标放在该工具按钮一会即可弹出相关信息。

对于该软件用在地形、航道、湖泊等测量中，优越性更加突出，因为计划线的图上定义及文本调入，使得折线及任意计划线的定义更加方便。同时软件集设置和编辑于一体，还有很多的计算功能选项，如库容、土方量计算等等，纵横断面图测量。用RTK时还可进行无验潮测量。

第三篇：信息技术在水文勘测中的应用

信息技术在水文勘测中的应用

【摘要】随着现代化信息技术的不断发展，直接影响着水文建设的发展。近几年来，现代化先进的信息技术在水文勘测中的使用时越来越多，不管是在水文勘测中的工程领域还是技术领域的应用都非常的广泛，随着世界经济全球化的发展日趋加快，各种各样的现代化信息技术在水文工作领域中的应用也在快速的发展，所以信息技术在水文勘测工作中能够相比之前更加好的应用是当前研究者研究的关键所在。正因如此，本文从三个方面探究了信息技术在水文勘测工作中的使用。第一，说明了RS、GPS、ANN等技术在水文勘测中的使用情况；第二，通过使用情况的探究，找到现代化信息技术在水文勘测应用中存在的问题；第三，依据探究发现的问题提出了解决问题的三个措施。

【关键词】：信息技术；水文勘测；应用

0.引言

由于当前现代化的信息技术发展特别快，现代化信息技术的发展直接使得我国水文勘测工作中技术的发展。而我国水文勘测工作的有效发展和科学进步，这是一点直接关系到我国水电行业的发展。近年来，我国的计算机技术、卫星技术和信息技术的飞快的发展和应用，这直接给了我国的水利工程的发展提供了技术上的支持。可是就现在看来，我国的水文工程勘测还存在着很多缺点的。1）使用电子信息技术和自动化控制的手段，对水文工程的影响范围较水文勘测地区，从而找到相对更加好的办法去改善水文工程的勘测前提。2）对我国

[1]现有的技术进行创新，然后去寻找解决河道控制冲击的水文勘测问题。目前而言，国内在面临这些问题的时候，只有改善我国水文工程中信息技术的应用，才能够使得水文工程更加有效的发展。

1.遥感（RS）、定位（GPS）、网络（ANN）等技术在水文勘测中的应用

1.1RS技术在水文勘测中的应用

RS技术是一个比较综合性的遥感技术，遥感在勘测中有着非常重要的作用，随着近代的物理学、计算机技术的不断发展，遥感技术也随着诞生。遥感技术在勘测工作中主要是经过一种不是直接接触的方式来对距离的勘测目标展开规律勘测。比如在对旱情的评估或者是进行检测的时候，遥感技术也一步一步的随着社会的发展而广泛的在水文工作中得到非常大的应用，水文勘测工作由于应用了遥感技术，不管是对土壤侵蚀的评价还是洪水产生的原因等等各方面都有较好的应用。

1.2GPS技术在水文勘测中的应用

GPS技术是全球卫星定位系统，GPS不仅仅有着自动化、高效和准确度高等优点，并且在水文方面、航空的摄影方面、资源的勘测方面等等已经可以成功的应用了，这一技术的应用，直接使得经济效益和社会效益都有了很大的提高。在GPS技术应用之后，水利勘测的空间信息可以有比较好的定位，并且还可以对发生自然灾害的地区进行准确的定位，甚至还可以实现双向的无线通话，在人与人沟通方面做出了巨大的贡献。

比如，在2010年我国首次普查也就是上海市的第二次水资源普查全面开展，松江区水文工作站是这一次普查的主要技术单位，在这次测量调查中，松江区工作站直接使用DPS-RTK技术对水文实行了准确的定位和进行了区域性的高程模拟功能，直接解决了断面起

[2]点的问题。

1.3ANN技术在水文勘测中的应用

ANN技术是一种网络技术，又是一种人工神经网络技术，这种技术是一种可以模拟人脑结构的信息处理问题的技术。在水文勘测工作中，ANN技术不单可以进行洪水的预知，而且可以对水的流量展开有用的预知。这种技术和别的技术相比其优点就是计算速度特别的快，而且还有着像人一样的自主学习的功能。

2.信息技术在水文勘测应用中存在的问题

最近几年来，信息技术在水文勘测工作的应用是越来越普遍了，我国的水文信息化建设探索额实践包含了水文工作的很多个方面，并且对水文信息的采集、传送、分析、处理、存储、服务等等技术的应用都有着非常大的提高。可是，我国在水文信息化的建设中仍然还有许多问题：

2.1信息化建设的投入机制不健全

就目前而言，有绝大部分的企业以及政府相关部门很多都是把主要的经济投入放在对水文信息勘测工作中，把水文勘测作为信息化建设的重点，但是对技术方面的投入往往不是很全面。近几年来，尽管在投入机制方面有着很大的改变，但是投入机制相对国外来说还是相当不健全的。现在虽然把自动测报系统在其中进行了有效的应用，而且也把ADCP测流的新方法进行了有效的使用，但是在广泛使用的程度上说，使用范围还是比较小的。从计算机软件的研究发展使用也有很大的落后，这些和投入的经费有着很大的联系。高端的计算机技术使用对水文勘测建设有着很大的影响，经费的投入多少直接影响现代信息化技术在水文勘测工作中的使用，经济投入太少，不利于水文勘测工作技术的使用，也不利于高端的信息技术在水文勘测中的应用。

2.2缺少专业的人才，培养机制不健全

随着信息技术的不断应用，这一现状也直接导致这些技术需要更高端的人才，急切的需要技术人员有着很好的计算机能力、测绘的能力和水文专业技术的综合能力。目前我国，水文工作站很多地方都有很大程度的专业人才缺失的现象，很多地区的技术人员对一些新的设备不会使用和维护，着直接影响着信息技术应用的程度。所以，管理部门应该要加强对专业技术人员的技术培养。

2.3技术引进不到位，创新能力低下

因为相关部门对技术的投入不到位，而且没有及时的对先进的现代化技术引进，所以，这也很大程度上对水文勘测工作的展开以及进一步的建设有着很大的制约，同时对水文勘测工作的现实作业也有着不利的影响。就目前而言，国内对于水文勘测技术创新方面的技术相比较于国外发达国家是非常落后的，面对工作中出现的很多新问题和新情况的解决有着很大的技术欠缺，所以，在水文勘测工作中经常会出现落后的现象，这对水文勘测工作的完成情况有着有种的影响。

3.水文勘测信息化建设过程中应该采取的措施

水利的基础是水文，在水文信息化的进程中，国内已经逐渐的对信息基础网络进行建立。但是，尽管如此，对面世界经济、技术日益发展的现状，我国还需要进一步去建设和完善国内的水文数据库和对各种业务进行有效的开发，比如：信息的采集、信息的处理信息服务等等。为了水文勘测信息化建设要有着很好的发展提出以下建议措施。

3.1加大创新，促使水文勘测进入信息化时代

因地制宜，加大创新力度，促进水文勘测的信息化额现代化随着信息技术的使用而普遍的使用。因为每个地区的环境各不相同，所以要解决的问题也大部分都是很复杂很繁琐的，所以应该因地制宜，根据每个地区不同的情况而进行不同的技术投入，每个地区选择自己合适的信息技术进行应用，使得当地的水文勘测技术得到更好的发展和水文勘测工作能够有效科学的进行。在此基础上，各个地区还应该加强对信息技术的创新力度，用来更好的服务水文勘测系统，从而从很大程度上促进水文勘测的信息化和现代化。

3.2加大对水文勘测专业性人才的培养

不管政策怎么好，技术多么的先进，都要有着懂技术的人来操作，人是科学技术发展的前提，也是水文勘测的前提，所以培养相关专业性的人才具有非常重要的作用。为了实现我国水文勘测信息化的建设，在国内很对地方的水文工程都展开了对水文工作者技术的培养，不管是知识的结构培养还是时间操作的培养都只有一个目的——更好的发展水文勘测工作，让技术人员的技术更加的专业，让国内的水文勘测更加的专业。只有建立一个具有扎实的水文勘测技术的人才，才能更上现代高速的信息化脚步，才能满足现代信息化水文勘测工作的需要。

3.3加大引进先进技术的力度

不停的引进新技术，来对必要的软件展开研发。信息技术在水文勘测中的有用使用有利于很大程度上推动水文勘测信息化的建设，而且对先进技术的引进，还可以给水文信息技术的发展供应有效的科学信息技术支持。水文信息化建设的重要组成部分是数据库，因此如果想推动水文建设的发展，就必须要对水文数据库展开有用科学的建设。水文不仅仅要实现跨越河流、流域的信息共享，还要实现跨越地区、跨越行业、跨数据部门进行共享。企业和政府也应该在水文勘测工程中加大技术经费的投入，只有有足够的研究经费，才能对现代化技术不断研究，才能研发出适合自己发展需要的软件系统，才能够促进水文的信息化更快更好的建设。

4.结束语

总而言之，现代化信息技术的应用对很多方面的发展都具有非常重要的作用，在水文勘测中的作用也不例外，我国水文勘测工程应用现代化的信息技术对其发展有着非常大意义

[3]。信息化技术在我国的大范围的使用，促进了社会主义现代化进程的脚步，而且也促进了现代化信息技术的发展，而这些技术发展对我国水文勘测的发展有着非常重要的作用。

【参考文献】

[1]叶军.信息技术在新疆玛纳斯河流域的应用与实践[J].水利科技与经济,2010,6(07):12-13.[2]张晓宏,白石.数据库在水文信息中的应用[J].内蒙古水利,2010,9(05):6-8.[3]王吉星,马湛.气泡式水位计在水文自动测报系统中的应用[J].水文,2009,12(06):21-22

第四篇：电法勘探方法在水文和工程地质中的应用

电法勘探方法在水文和工程地质中的应用

一、引言

电法勘探方法可以追溯到19世纪初P.Fox在硫化金属矿上发现自然电场现象，至今已有100多年的历史。我国电法勘探始于20世纪30年代，由当时北平研究院物理研究所的顾功叙先生所开创。经过70余年的发展，我国的电法勘探无论在基础理论、方法技术和应用效果等方面都取得了巨大的进展，使电法成为应用地球物理学中方法种类最多、应用面最广、适应性最强的一门分支学科。同时，经过广大地球物理工作者不懈努力，在深部构造、矿产资源、水文及工程地质、考古、环保、地质灾害、反恐等领域，电法已经和正在发挥着重要作用。限于篇幅，本文仅对其中几种主要方法，如高密度电法、激发极化法、CSAMT、瞬变电磁法和地质雷达等作简要介绍，并就这些方法在水文和工程地质中的应用进行阐述，供广大水文和工程地质、工程物探人员参考。

二、高密度电法

高密度电法实际上是集中了电剖面法和电测深法，其原理与普通电阻率法相同，所不同的是在观测中设置了高密度的观测点，是一种阵列勘探方法。关于阵列电法勘探的思想源于20世纪70年代末期，英国人设计的电测深偏置系统就是高密度电法的最初模式，20世纪80年代中期日本借助电极转换板实现了野外高密度电法的数据采集。我国是从20世纪末期开始研究高密度电法及其应用技术，从理论方历年真题解析免费获取尽在：http://www.xiexiebang.com/jianzaoshi2/

法和实际应用的角度进行了探讨并完善，现有中国地质大学、原长春地质学院、重庆的有关仪器厂家研制成了几种类型的仪器。

高密度电法野外测量时将全部电极（几十至上百根）置于剖面上，利用程控电极转换开关和微机工程电测仪便可实现剖面中不同电极距、不同电极排列方式的数据快速自动采集。与常规电阻率法相比，高密度电法具有以下优点：

１电极布置一次性完成，不仅减少了因电极设置引起的故障和干扰，并且提高了效率；

２能够选用多种电极排列方式进行测量，可以获得丰富的有关地电断面的信息；３。野外数据采集实现了自动化或半自动化，提高了数据采集速度，避免了手工误操作。此外，随着地球物理反演方法的发展，高密度电法资料的电阻率成像技术也从一维和二维发展到三维，极大地提高了地电资料的解释精度。

高密度电法应用领域比较广，尤其在水文和工程地质勘查方面，主要有：底青云（2002）、吴长盛（2001）、郭铁柱（2001）、董浩斌（2001）等使用高密度电法在水库大坝的坝体稳定性评价、坝基渗漏勘查、堤坝裂缝检测上见到了好的应用效果；严文根（2002）将高密度电法用在电厂大坝的基岩面起伏及其强度特性评价上；王文州（2001）、王玉清（2001）、侯烈忠（1997）等将高密度电法用在高速公路高架桥、高层建筑选址、机场跑道的地基勘探中；郭秀军（2001）采用高密度电法探测防空洞、涵洞、溶洞、地下局部不明障碍物等物历年真题解析免费获取尽在：http://www.xiexiebang.com/jianzaoshi2/

理性质有别于周围介质的地下有形体；杨湘生（2001）在湘西北岩溶石山区找水中应用高密度电法确定最佳井位方面取得了好的效果；解爱华（2003）采用高密度电法与瞬态瑞雷面波法完成了国际机场扩建工程中的岩土工程勘察问题，查明古河道、墓穴和洞穴的分布及埋深，利用土层的剪切波速划分场地类别。此外，何门贵（2002）、刘晓东（2001）、王士鹏（2000）在寻找地下水、管线探测、查明采空区、调查岩溶及地质灾害等工程物探中使用了高密度电法。

三、激发极化法

在电法勘探中，当电极排列向大地供入或切断电流的瞬间，在测量电极之间总能观测到随时间缓慢变化的附加电场，称为激发极化效应。激发极化法（或激电法）就是以岩、矿石激发极化效应的差异为基础来解决地质问题的一类勘探方法。激电法是20世纪50年代末在我国开始研究和推广的，早期是以直流（时间域）激电法为主，20世纪70年代初开始研究交流（频率域）激电法——主要是变频法，20世纪80年代初又开始对频谱激电法进行研究，也就是研究复视电阻率随频率的变化——即复视电阻率的频谱。由于该方法测量的是二次场，具有不受地形起伏和围岩电性不均匀的影响、可测量的参数多等优点。

在实际地质应用方面，初期的激电法主要用于勘查硫化金属矿床，后来发展到诸多领域，如氧化矿床、非金属矿床、工程地质问题等。近年来，激电法找水效果十分显著，被誉为“找水新法”。早在历年真题解析免费获取尽在：http://www.xiexiebang.com/jianzaoshi2/

上世纪60年代，国外学者Victor Vacquier（1957）等提出了用激电二次场衰减速度找水的思想。在该思想的启迪下，我国也开展了有关研究，并将激电场的衰减速度具体化为半衰时、衰减度、激化比等特征参数，这些参数不仅能较准确地找到各种类型的地下水资源，而且可以在同一水文地质单元内预测涌水量大小，把激电参数与地层的含水性联系起来。目前，我国已有北京地质仪器厂、重庆地质仪器厂和山西平尧地质仪器厂生产出适合寻找地下水的仪器。

在找水方面的具体应用有：杨进（1997）用回归系数的显著性检验及回归预测方法预报了地下涌水量；姜义生（2000）使用双频激电法不仅解决了居民饮用的地下水源，而且解决了干扰地下施工的漏水带；龙凡（2002）使用激电法中视激化率和半衰时参数在砂页岩地区、灰岩地区、花岗岩地区和玄武岩地区找到了地下水资源，并且用回归直线法预测了单井涌水量；王聿军（2001）使用激电法在贫水山区进行找水；王俊业（2000）用激电参数和电阻率参数对地层的富水性进行评价，取得了好的结果；李金铭（1993）、金学名（1993）使用激电法的偏离度参数寻找地下水资源；李茂塔（2001）、李金铭（1990、1994）对激电法找水的基础理论进行了研究；周立功（2001）使用激电法在重力土坝稳定性检测中查明最大下沉段堤下介质赋水情况。

值得一提的是，利用激电法找水或确定地层的含水性，最好与高密度电阻率法相结合，这样可以降低地球物理解释的多解性，提高找水的成功率。高密度电阻率法在确定高阻或低阻地质体具有优越性，历年真题解析免费获取尽在：http://www.xiexiebang.com/jianzaoshi2/

但低阻地质体并不代表富含地下水，可能是由于泥岩引起地层的电阻率下降。这时，可以通过使用激电法来区分含水地层和泥岩，因为激电二次场与岩石的孔隙有关，在纯粹泥岩中极化率比较小，在含水砂砾岩中极化率比较大，此外二次场的衰减速度也与孔隙的大小、形状和宽窄有关，这就是激电法找水的机理所在。

四、可控源音频大地电磁法（CSAMT）

可控源音频大地电磁法是在大地电磁法（MT）和音频大地电磁法（AMT）基础上发展起来的一种可控源频率测深方法。CSAMT是1975年由Myron Goldstein提出，它基于电磁波传播理论和麦克斯韦方程组建立了视电阻率和电场与磁场比值之间的关系，并且根据电磁波的趋肤效应理论得出电磁波的传播深度（或探测深度）与频率之间的关系，这样可以通过改变发射频率来改变探测深度，达到频率测深的目的。目前，已商业化的CSAMT仪器是由加拿大凤凰公司与美国宗基公司研制的。

CSAMT采用可控制人工场源，测量由电偶极源传送到地下的电磁场分量，两个电极电源的距离为1～2km，测量是在距离场源5～10km以外的范围进行，此时场源可以近似为一个平面波。由于该方法的探测深度较大（通常可达2km），并且兼有剖面和测深双重性质，因此具有诸多优点：第一，使用可控制的人工场源，测量参数为电场与磁场之比——卡尼亚电阻率，增强了抗干扰能力，并减少地形的影响。第二，利用改变频率而非改变几何尺寸进行不同深度的电测深，提高历年真题解析免费获取尽在：http://www.xiexiebang.com/jianzaoshi2/

了工作效率，一次发射可同时完成7个点的电磁测深。第三，探测深度范围大，一般可达1～2km.第四，横向分辨率高，可以灵敏地发现断层。第五，高阻屏蔽作用小，可以穿透高阻层。与MT和AMT法相同，CSAMT法也受静态效应和近场效应的影响，可以通过多种静态校正方法来消除“静态效应”的影响。

CSAMT法一出现就展示了比较好的应用前景，尤其是作为普通电阻率法和激发极化法的补充，可以解决深层的地质问题，如在寻找隐伏金属矿、油气构造勘查、推覆体或火山岩下找煤、地热勘查和水文工程地质勘查等方面，均取得了良好的地质效果。在地下水资源方面，CSAMT法适合寻找深部的基岩裂隙水：石昆法（1999）使用CSAMT法在灰岩中寻找断层，并打出了地下水；郭建华（1995）用CSAMT法在干旱地区寻找地下水资源及探测隐伏构造；蒋达龙（1994）用CSAMT法发现地下热水资源；底青云（2001）结合CSAMT法和高密度电法探测深层和浅层的地下水资源；底青云（2002）使用CSAMT法查找矿山顶板涌水隐患；严盛新（2003）用CSAMT法在沙漠腹地寻找地下水资源；吴璐苹（1996）用CSAMT法在山区、半山区等地质条件复杂地区进行找水。此外，CSAMT法在工程勘探中的坝体渗漏调查、国家南水北调工程西线的地质勘查、小浪底水利工程等项目，都可以发挥良好的作用，如刘录刚（2004）用CSAMT法在雁门关隧道中进行超前地质预报。

五、瞬变电磁法（TEM）

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瞬变电磁法是利用不接地或接地线源向地下发送一次场，在一次场的间歇期间，测量由地质体产生的感应电磁场随时间的变化。根据二次场的衰减曲线特征，就可以判断地下不同深度地质体的电性特征及规模大小等。由于该方法是观测纯二次场，消除了由一次场所产生的装置偶合噪音，具有体积效应小、横向分辨率高、探测深度深、对低阻反映灵敏、与探测地质体有最佳偶合、受旁侧地质体影响小等优点。

瞬变电磁法最初是由前苏联学者在20世纪30年代提出用于解决地质构造问题，20世纪50年代用于找矿，20世纪60年代以后从方法原理到一、二维反演都得到了广泛应用和发展。在我国，该方法研究始于20世纪70年代，20世纪90年代后逐步向工程检测、环境、灾害等应用领域发展。从20世纪80年代开始，原长春地质学院、原地矿部物化探研究所、中南大学等研究机构分别在方法理论、仪器及野外试验、一维及二维正反演方法等方面做了大量工作，并且自行研制了几种功率小、探测深度浅的瞬变电磁法仪器，在生产实际中见到了好的应用效果。然而，大功率、探测深的瞬变电磁法仪器国内尚在研制中，目前主要依赖进口。

瞬变电磁法除了广泛应用于金属矿产、石油、煤田、地热以及冻土带和海洋地质等地质勘查工作之外，在水文和工程地质勘查中也取得了非常好的应用效果，如杨文钦（2002）、张保祥（2002）、郁万彩（2001）、蒋文（2004）等使用瞬变电磁法查明断层及顶板砂岩的历年真题解析免费获取尽在：http://www.xiexiebang.com/jianzaoshi2/

导水性及富水性、勘查地下水资源及界定地下水位、评价断层空间位置及含水性和寻找地下含水构造；刘继东（1999）、李貅（2000）、袁江华（2002）、阎述（1999）等使用瞬变电磁法探测煤柱及圈定老窑采空区、勘察煤田矿井涌水通道、探测小浪底水库库区煤矿采空区和探测地下洞体的存在；刘羽（1995）用瞬变电磁法评价塌陷成因及危害性、评价防渗帷幕稳定性、探测高层建筑地基和评价大桥桥址稳定性；郭玉松（1998）使用瞬变电磁法探测堤防工程隐患、勘查水库坝址；薛国强（2003）使用瞬变电磁法探测公路隧道工程中的不良地质构造；李文尧（2000）用瞬变电磁法在抗洪抢险中寻找漏水断裂或溶洞；敬荣中（2003）使用瞬变电磁法结合四极测深探测地下管网分布。

六、地质雷达（GPR）

地质雷达与探空雷达技术相似，是利用宽带高频时域电磁脉冲波的反射探测目标体，只是频率相对较低，用于解决地质问题，又称“探地雷达”。将雷达技术用于探地，早在1910年就已经提出，在随后的60年中该方法多限于对波吸收很弱的盐、冰等介质中。直到20世纪70年代以后，地质雷达才得到迅速推广应用。我国地质雷达仪器的研制始于20世纪70年代初期，由多家高校和研究机构进行仪器研制和野外试验工作。但是由于种种原因，研究成果至今未能用于实际。目前，国内使用的地质雷达仪器都是引进的，能够提供商用地质雷达技术的有美国、加拿大、瑞典、俄罗斯等国家。

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地质雷达是由地面的发射天线将电磁波送入地下，经地下目标体反射被地面接收天线所接收，通过分析接收到电磁波的时频、振幅特性，可以评价地质体的展布形态和性质。由于雷达穿透深度与发射的电磁波频率有关，使其穿透深度有限，但分辨率很高，可达0.05米以下。早期，地质雷达只能探测几米内的目标体，应用范围比较狭窄。此外，地质雷达与地震反射法原理相似，一些地震资料处理解释方法可以借用。目前，地质雷达探测深度最大可达100米，使之成为水文和工程地质勘察中最有效的地球物理方法。

地质雷达因具有分辨率高，成果解释可靠的特点，在浅层地质勘探中，有着非常广泛的应用。如探测覆盖层厚度、基岩面起伏，查找潜伏断层、破碎带、古溶洞、管道沟、涵洞以及地下掩埋体，进行环境地质、考古调查等。在水文和工程地质中，地质雷达应用也是非常广泛，主要有：杨天春（2001）、钱荣毅（2003）、邓居智（1999）使用地质雷达进行公路、高速公路、机场道路等质量的无损检测；赵永贵（2003）、薛建（2000）、史付生（2003）使用地质雷达进行隧道地质超前预报、检测隧道衬砌质量；王俊茹（2003）、李永革（2001）、姬继法（2002）使用地质雷达探测建筑物地下边坡孤石、机场地下古墓等不良地质体分布，消除其对邻近或上部构筑物构成的潜在威胁；姜卫方（2000）、李大心（2000）、朱红军（2002）使用地质雷达调查滑坡体及滑坡面、评估崩塌、滑坡及地面沉降等地质灾害；高建东（1999）、曾校丰（2000）、王百荣（2001）、张志清（2000）使用地质雷达探测水库地下防渗墙、探测水库坝体结构层及结构层材料老历年真题解析免费获取尽在：http://www.xiexiebang.com/jianzaoshi2/

化变质、检测灌浆质量及混凝土厚度、调查覆盖层厚度及衬砌混凝土质量；杨向东（2001）使用地质雷达探测地下管道；李张明（2000）使用地质雷达在三峡工程施工中探明花岗岩不均匀风化分布范围、圈定较大断层及风化夹层的延伸范围和产状、检测高速公路质量；王孝起（2001）使用地质雷达调查南水北调中线天津干渠基岩岩性及基岩面高程；张兴磊（2001）使用地质雷达查明了煤柱破坏情况和采空区分布范围，指导注浆施工；张欣海（1999）使用地质雷达查明了海上围堤的断面特征以及着底情况；陈爱云（2003）使用地质雷达在石质文物保护工程中查明岩体中含水裂隙和溶洞的分布规律及对文物的影响。

七、结论

通过对几种主要电法勘探方法的发展、原理及实际应用进行综述，可以看出，电法勘探方法在水文和工程地质勘探领域有着广泛的应用，归结起来有以下几方面：

1.高密度电法由于其高效率、深探测和精确的地电剖面成像，成为水文和工程地质勘察中最有效的方法。考虑到该方法的分辨率不高，在具体的应用中可以结合其他电法勘探、电测井等方法，达到精细地质解释的目的。

2.地质雷达主要用于各类工程地质勘探，是工程地质勘探首选的电法勘探方法。同时，该方法可以借用地震勘探中已有的资料处理和解释技术，使其迅速发展，可以在更多的领域发挥作用。

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3.在水文地质勘探中，激发极化法和可控源音频大地电磁法是首选的电法勘探方法，如果将激发极化法和高密度电法结合起来寻找地下水资源，效果将会更好。

4.瞬变电磁法在水文地质和工程地质勘探中都有着广泛的应用，尤其是大功率瞬变电磁仪不仅可以在深部地质勘探中发挥作用，还具有较高的分辨能力。如果将该方法与高密度电法结合使用，有望解决深部精细地质勘察问题。

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第五篇：模型和模型构建在生物教学中的应用

模型和模型构建在生物教学中的应用

铜陵县第一中学 王燕

中学生物学的教学应努力将模型和模型构建应用于课堂教学之中，以提高学生的科学素养和科学探究能力。构建生物学模型有助于学生系统地、完整地学习和理解新知识，同时有助于学生运用生物学模型去解决生物学问题。

一．高中生物学课程中的模型

所谓"模型”，是指模拟原型(所要研究的系统的结构形态或运动形态)的形式，它不再包括原型的全部特征，但能描述原型的本质特征。模型一般可分为物理模型，概念模型和数学模型两大类。1．物理模型

以实物或图画形式直接表达认识对象的特征，这就是物理模型。在高中生物课程中经常使用的实物模型如反映生物体结构的标本；模拟模型如细胞结构模型、被子植物花的结构模型，各种组织器官的立体结构模型，沃森和克里克制作的著名的DNA双螺旋结构模型等。2．概念模型

概念模型是指以文字表述来抽象概括出事物的本质特征的模型；是人们抽象出生物原型某些方面的本质属性而使对象简化，便于研究而构思出来的。例如呼吸作用过程图解、细胞分裂过程模型、物质出入细胞模型、光合作用过程图解、激素分泌调节模型、动物个体发育过程模型，食物链和食物网等模型。这类模型使研究对象简化。3．数学模型

数学模型是指用符号，公式，图像等数学语言表现生物学现象，特征和状况。如有丝分裂过程中DNA含量变化曲线、酶的活性随pH变化而变化的曲线、种群基因频率、同一植物不同器官对生长素浓度的反应曲线、孟德尔豌豆杂交实验中9：3：3：1的比例关系等。

生物学教学实践证明，构建生物学模型有助于学生系统地、完整地学习和理解新知识，同时有助于学生运用生物学模型去解决生物学问题。

二．模型和模型构建在教学中的应用

1．新授课中，应尽可能运用实物、标本、图片、模式图等模型。

“形象大于思维”，新授课中，生物学中有大量概念及概念间的内在关系需要理解。学生刚接触某一知识，就会面临尽快记住并理解之间联系等诸多困难。出示模型既体现生物学学科特点，同时可以帮助学生认识事物原貌，有助于学生记忆、整理、理解和运用所学知识。围绕模型组织教学更有利于学生掌握核心概念，理解重点知识，建立知识联系。

以“氨基酸的结构特点”一课为例：教师让学生通过探究总结出氨基酸的结构通式，然后请一位学生上讲台，伸开双手，两脚并拢，面向全体同学。问：为什么让他做这个姿势？学生将他所做模型与书中的通式进行比较可知：“他的两只手相当于氨基和羧基，他的脚相当于氢，头相当于R基，躯干就相当于连接这4个基团的碳原子。” 在讲解“氨基酸形成蛋白质的过程”时,请同桌的两位学生注意，然后提出“假设你们就是两个氨基酸分子，要形成一种物质应该怎样连接起来呢？”

学生思考后都手拉手。

问：你们的两只手分别代表什么？

学生答：一个是氨基，另一个是羧基。

问：这两个基团是怎么连接起来的？

答：通过脱水缩合反应结合的。

问：握住的手的位置相当于什么？

答：肽键。

通过用模型类比的方式生动的讲述了氨基酸的结构，也让学生理解了蛋白质的初步建立形式。使知识讲授清晰易懂、形象生动，学生就会在快乐中学习，在轻松的过程中记。

2．复习课中，构建概念模型

我们很多学生都存在这样的问题：课本中的单个知识点都掌握得很好，但是在做综合题时总有很多的“想不到”，究其原因是不能迅速地把相关知识联系起来，而构建概念模型可以改变这一状况。

根据事物的本质特征及内在联系，构建一些概念模型，有助于理解生物知识间的联系，做到融会贯通。如图：以“细胞”为核心概念以辐射的方式将“细胞的化学组成”、“细胞的结构和功能”、“细胞的增殖”、“细胞的分化、癌变和衰老”及“细胞工程”等内容有机地组织在一起，以一个抽象模型的形式开展教学，可以帮助学生认识细胞这一概念的实质，将相关知识点有机地联系起来，实现对细胞相关知识全方位、多角度的认识。

3．习题课中，构建模型解题

帮助学生学会运用熟悉的模型去解题，或根据题干所提供的条件主动构建模型解题。如：概率计算在遗传分析中运用广泛。熟悉统计学的加法原理、乘法原理就可以解决大部分遗传计算题。还有运用排列组合和数学归纳法等数学模型解题，如由4种氨基酸最多能形成几种不同的三肽？必须用排列组合思想来解决。又如：Aa连续自交n次后，AA占Fn的比为多少？则需用数学规纳法思想来解决。通过数学方法构建模型，有利于学生对知识的理解和掌握，训练学生运用数学这门工具学科的意识，培养学生识图能力及图文转换的能力，培养了学生的逻辑思维能力和解决生物学问题的能力。

模型构建已经成为当前高中生物教学的内容之一。因此，生物学课堂教学中应突出生物学科的特色，课堂中多出示模型来解释生物学事实，多运用模型构建解决有关生物学问题，从而提高课堂效益，发展学生思维，提高学生的科学素养和科学探究能力。