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地理专业论文范文
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论文题目：论岩土工程地质灾害防治技术及防治措施
摘要: 近年来,随着我国国民经济的快速发展,各种资源开发和工程建设活动等人类工程活动的力度也普遍增大,给我国本就十分脆弱的地质环境带来了巨大的压力,地质灾害的频度和规模有逐年增加的趋势。为此,本文作者就岩土工程与地质灾害的内涵、地质灾害的特征与危害以及地质灾害防治工程的主要施工技术标准及防治措施进行了全面的阐述。
关键词: 岩土工程;地质灾害;防治措施
1、岩土工程与地质灾害的内涵
自20世纪80年代末,90年代初,我国产生了一个新的学科——地质工程学。地质工程学,是研究与解决从规划到竣工乃至工程运行后效的全过程的与地质有关的工程问题的科学。它把地质体乃至地质环境作为工程系统的组成部分来对待,这显然符合大系统工程学的思想,它包含岩土工程和地质灾害防治工程两个方面, 但以后者对其特点的反映更为深刻。岩土工程是指工程建设中涉及岩土体的开挖与加固;地质灾害防治工程是对自然或人为作用产生的有害地质现象进行防范与防治。后者包含了更全面地对地质生态环境合理开发与管理的思想。
地质灾害是指由于自然因素或者人为活动引发的危害人民生命财产安全或使人类赖以生存和发展的环境、资源发生严重破坏的地质现象。《地质灾害防治条例》规定,地质灾害包括山体崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等灾害。
在我国,大多数地质灾害现象都是人为因素引发的,据有关资料统计,近年来我国每年因地质灾害造成的经济损失约占各种自然灾害的1/4至1/5,因此,减少或制止破坏生态环境行为、及时采取地质灾害预防和防治措施,是我国当前减少损失的首要途径。
2、我国地质灾害的特征与危害
由于我国地理位置独特,地质构造复杂,地球生态环境多变,加之人口众多的农业大国,经济较落后,承灾能力弱,所有这些叠加在一起,形成灾害类型多、分布广、频度高、强度大、影响面宽、损失严重的格局。
据资料统计分析,崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降、地裂缝等种类的地质灾害在我国十分发育。其中崩塌、滑坡、泥石流的分布范围约占国土面积的50%,其中以西南、西北地区最为严重。
地质灾害可分两大类:第一类主要是由自然因素引起的地质环境问题,又称第一环境问题,属自然地质灾害;这些灾害不以人类历史的发展为转移;第二类主要是由人为活动引发的地质灾害,称第二环境问题,属人为地质灾害。这些灾害常随社会经济的发展而日益增加,据地质灾害成因分析,全国50%以上的地质灾害发生的主要原因是人类行为,尤其是人类不合理地大量挖掘能源所造成的。
滑坡
滑坡是指斜坡上的土体或岩体,受河流冲刷、地下水活动、地震、人工切坡等因素的影响,沿着一定的软弱面或软弱带,整体地或分散地顺坡向下滑动的自然现象。
滑坡的诱因:
(1)地震;(2)降雨和融雪;(3)地表水的冲刷、浸泡;(4)河流等地表水体对斜坡坡脚的不断冲刷;(5)开挖坡脚;(6)蓄水排水;(7)堆填加载;(8)劈山放炮,乱砍乱伐。
滑坡发生的`规律:
下列地带是滑坡的易发和多发地区:(1)江、河、湖(水库)、沟的岸坡地带,地形高差大的峡谷地区,山区铁路、公路、工程建筑物的边坡等。(2)地质构造带之中,如断裂带、地震带等。(3)易滑(坡)岩、土分布区。(4)暴雨多发区及异常的强降雨区。
崩塌
陡坡上被直立裂缝分割的岩土体,因根部空虚,折断压碎或局部移滑,失去稳定,突然脱离母体向下倾倒、翻滚,堆积在坡脚(或沟谷)的地质现象称为崩塌。
崩塌的诱因:
(1)采掘矿产资源;(2)道路工程开挖边坡;(3)水库蓄水与渠道渗漏;(4)堆(弃)渣填土;(5)强烈振动。
泥石流
泥石流是由于降水(暴雨、冰川、积雪融化水)产生在沟谷或山坡上的一种挟带大量泥砂、石块和巨砾等固体物质的特殊洪流,是高浓度的固体和液体的混合颗粒流。
泥石流的诱因:
(1)不合理开挖;(2)不合理的弃土、弃渣、弃石;(3)滥伐乱垦。
地面塌陷是指地表岩、土体在自然或人为因素作用下向下陷落,并在地面形成塌陷坑(洞)的一种动力地质现象。
地面变形
地面变形包括地面沉降、地面塌陷与地裂缝。目前中国发生地面沉降活动的城镇有70多个,明显成灾的有30余个,最大沉降量已将近3m。这些城市有的孤立存在,有的密集成群相连形成广阔的地面沉降带(区)。造成中国城镇地面塌陷原因有三:一是不合理地大量开采地下矿产资源引起的塌陷;二是表面岩溶活动引起的塌陷;三是大量抽取地下水引起地面下沉。
地面塌陷发生的规律:
(1)岩溶强烈发育的纯可溶岩分布地带或沿其与非可溶岩的接触地带;(2)沿可溶岩中的断裂带或主要裂隙交汇破碎带,岩层剧烈转折、破碎的地带;(3)松散盖层较薄且以砂石为主,其底部粘性土层缺失或甚薄(一般不足1-2米)的“天窗”地段;(4)岩溶地下水的主迳流带或岩溶管道上;(5)具有潜水和岩溶水双层含水层分布地带;(6)岩溶地下水的排泄区;(7)岩沉吟地下水位在基岩面上下频繁波动的地带,或受排水影响强烈的降落漏斗中心及近侧地段;(8)临近河、湖、塘地表水体的近岸地带;(9)岩溶地下水位埋藏较浅的低洼地带。
人为地质灾害的危险性分析
人为活动加剧或加速地质灾害的发生所带来的危害性大大超过正常状态下产生的地质灾害所带来的损失。如:矿产资源的开发以及铁道、公路等各种工程建设的开挖,亦经常加剧地质灾害的发生,如:土壤侵蚀、地面塌陷与沉降、滑坡、岩爆、泥石流、荒漠化以及坑道涌水、瓦斯爆炸等灾害。人工滥伐森林资源,也造成土壤侵蚀、滑坡和泥石流等灾害,并导致洪灾的加剧发生。人工爆破也会诱发岩溶塌陷、滑坡等灾害的发生,还有可能引起连锁性的岩溶塌陷。
人工诱发地质灾害的特点如下:
一是诱发速度快。在自然地质演化及气候变化过程中,岩体由相对稳定至不稳定的变化,经历长时间过程。而人工因素诱发下,就大大地缩短了自然演化时间,加速岩土体的岩性变化,而导致突变灾难的发生,并造成更大的损失。
二是诱发灾害面广。自然地质灾害的发生,除了特大灾害之外,一般其危害性有一定的局限性,在人工因素诱发下,其危害性就具有更大的影响面。例如由于生物资源———森林的破坏,工程的大规模开挖,影响的是区域性环境恶化,诱发区域性旱涝灾害,以至引发全球性荒漠化。人类活动产生的升温效应,对气候及地质灾害诱发作用的影响也是全球性的。
三是灾害损失巨大,除了地震之外,人工诱发的地质灾害所造成的损失是严重的。随着经济建设的发展,人工诱发地质灾害所造成的损失,仍会不断增加,目前估计地质灾害损失每年约500亿元,而受到威胁的就是这些数据的数倍至数百倍。1998年洪灾损失2000多亿元,死亡1432人,其中不少损失是通过地质灾害而产生的。
3、地质灾害防治工程的主要施工技术标准及防治措施
主要的施工技术标准总结
地质灾害防治工程的最大特点是隐蔽性(如抗滑桩)、复杂性(如抗滑桩+锚拉+挡板+冠梁)和多样性(防治滑坡可采用桩,亦可采用挡土墙),以地下工程施工为工艺特点,因此与地基与基础工程和岩土工程具有十分相近或相同的工艺流程、施工工序和施工工法。涉及地质灾害防治工程施工的技术规范和标准主要有:
(1)地质灾害防治工程现行施工技术标准和规范,如《滑坡防治工程设计与施工技术规范》(DZ/T0218-2006);
(2)各类工业与民用和市政工程建设项目的地基与基础、深基坑、高切坡、地基处理、基础病害工程防治等所涉及的技术规范和标准均可参考使用,如《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202-2002);
(3)各类水利水电工程的土石方、地基与基础和岩土工程所涉及的技术规范和标准均可参考使用,如《水电水利工程预应力锚索施工规范》(DL/T5083-2004);
(4)各类交通建设中所涉及的边坡、滑坡、危岩、塌陷和沉降等工程防治的相关技术标准和规范,如《公路隧道施工技术规范》)(JTJ042-94)。
地质灾害防治工程防治措施
做好防治工程设计
地质灾害防治工程设计,必须根据崩塌、滑坡、不稳定斜坡的成因机制、运动模式、易发性及防治目标制定。
(1)根据致灾的成因确定主要防治途径;
(2)根据灾害的易发程度、防治目标确定防治工程的强度和工程量。
地质灾害防治工程的主要工程措施
根据地质灾害防治工程勘查设计现行行业规范,《三峡库区地质灾害防治工程质量检验评定标准》等技术标准及资料分析,国内防治地质灾害的主要工程类型有:排(截)水工程、支(拦)挡工程、加固工程、护坡工程、减载与压脚工程及搬迁和避让等。
地质灾害防治措施
(l)工程防治措施
工程防治措施是防治地质灾害的重要组成部分,工程防治措施的适用条件及方式:大多数房后切坡造成的小型土质滑坡,选用滑坡后缘地表排水、前缘支挡或削方减载护坡等工程措施较为适应;对于中型以上滑坡,应根据工程地质勘察资料选择工程防治措施。
(2)生物防治措施
生物防治措施是指植树造林,种草护坡及合理耕牧。它具有应用范围广、投资省,能促进生态平衡,改善自然环境条件,防治作用持续时间长的特点,需较长时间才能发挥其效益。
根据调查区地质灾害特点和自然经济条件,泥石流区,地面塌陷区及水土流失区应采取封山育林,退耕还林等防治措施,减少地质灾害的发生和经济损失。
(3)避让措施
①雨天避让措施。对灾害隐患点和变形斜坡,采取雨天临时避让措施,各镇在防灾预案的基础上编制安全转移预案,雨天对受威胁户一一作转移地点安排。应根据就近原则、转移地(接受户)不受地质灾害或其它灾害威胁的原则进行操作。
②搬迁避让措施。对一些危险性大、危害性严重的地质灾害,防治费用超过搬迁费用或再建房仍然受地质灾害威胁的,采用搬迁避让措施。调查区需搬迁避让或已搬迁的灾点。
4、结语
岩土工程地质灾害防治工程是一项长期的工作,任重而道远。随着新技术、新方法、新材料在地质灾害防治工程中应用,地质灾害防治措施和施工技术必将迈向新的台阶。
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完了之后没感觉，不知道学的啥，太乱
你是文科还是理科的呢 我也想学地理学 但是不晓得以后能做什么 请赐教 374228520我的QQ
中国的水资源
上地理学报编辑部的网站，上面有详细的说明和要求，可以下载pdf来看。
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关于公布安徽省第五届中学地理优秀教学论文评选结果的通知各市教育局教研室（教科所）：各市中学地理教学专业委员会：根据省教科所《关于举办安徽省第五届中学地理教学论文评选活动的通知》(教科研函〔2007〕3号)文件要求，省专家评审委员会对各地推荐的地理教学论文进行了认真评审，共评出获奖论文一等奖 16篇，二等奖 36篇，三等奖71篇。现将评选结果予以公布(见附件)，请及时通知有关单位及论文作者。附件：安徽省第五届中学地理优秀教学论文获奖名单 二○○七年十月十九日安徽省教育厅教科所 2007年10月19日印发打印：吴儒敏 校对：吴儒敏 共印30份附件：安徽省第五届中学地理优秀教学论文获奖名单一等奖篇 目 单 位 作者《浅谈地理新课程背景下学生能力的培养》 淮北市教研室 王忠东《做理论与实践的桥梁》 芜湖市教育科学研究室 钱宏瑾《铜陵市高中地理新课程改革调研报告》 铜陵市教研室 章小明铜陵市第一中学 杨国兵《地理校本课程开发的理论与实践》 安庆市教研室 何陆祎《论地理研究性学习的评价》 阜阳市教研室 陈鹏飞《地方环境教育课程构建的案例分析》 蚌埠市教科所 吴岱峰《透过一次地理评优课谈新课程课堂教学》 滁州市教研室 郭仕荣《高中地理新课程教学应加强对学生的关注》 颖上县教研室 何长剑《关于高中地理选修课程校本化的几点探讨》 马鞍山市第六中学 林章和《使用新教材的几点体会》 淮南市第三中学 朱元坤《地理空间能力培养的教学策略》 合肥工业大学附中 洪成旗《浅谈新课程下我对地理教学的认识与实践》 黄山市枧忠中学 汪德利《探索课程标下的高中地理课堂教学设计》 贵池二中杨淑萍《浅谈地理课堂教学中的探究》 宿州市第二中学 苗红青《地理探究学习要重视学生的思维品质》 怀远一中 孙尚楼《谈地理教学中学上情商的培养》 六安皋城中学 余 蕊二等奖《梳理经历 整合资源 回归生活——地理教学中课程资源的开发》马鞍山市第二中学 周跃红《谈新课标下的“太阳高度”教学设计》 阜阳市第三中学 马 静《巧用身体语言，提高地理课堂教学艺术》 合肥市第五中学 沈龙海《谈新课程背景下地理学思想和方法的贯彻》 亳州第一中学彭长玉《新课堂教学下教学策略的初探》 芜湖市城南实验中学周慧本《谈新课程理念下如何实施地理课堂教学》 淮南实验中学廖惠荣《浅谈新课程背景下学生地理探究能力的培养》 亳州第五中学 王玉龙《地理主体性课堂教学的探究》 淮南市第二十中学 陈 中《用新课程理念引领学生快乐地学习地理知识》 固镇一中李方平《构建科学与人文和谐统一的地理教育》 巢湖市第八中 柳宗柱《如何调动学困生参与地理课堂教学活动》 蚌埠二十六中 宋长军 《新课程背景下的地理自主学习》 郎溪中学 胡燕平《浅谈高中地理新课程教学的一些误区》 来安中学 董桂山刘 俊《获取和解读地理信息的基本途径和培养策略》 和县二中 夏立军《高考地理复习的“虚”与“实” 》 合肥市第十七中学 黄永红《新课标理念下高中地理课堂教学探微》 歙县中学钟彩琴《浅谈“问题研究”的作用与教学》 五河一中 刘继英《班级授课制条件下地理分层教学策略初探》 枞阳县浮山中学陈相林《如何从地理图像中分析和提取有效信息》 黄山市黄山区一中崔仲文《加强地理基本概念教学的探讨》 亳州市谯城区大寺完全中学 汪明洁《浅谈Google Earth 在中学地理教学中的运用》 滁州市实验中学 曹 明《“任务分解、自主交流”地理课堂模式的构建与实验》阜阳第十中学 马兴海《改变课堂教学方式 适应高中地理新课程》 安徽省石台中学 姚 萍《新课标下浅谈地理与各学科的经纬结网》 东至县大渡口中学 江美丽《“读图法”在地理教学中的应用》 宿州市埇桥区梅庵中学刘玉才《多元智能评价与地理教学》 马鞍山市第一中学 程 刚《农村高中地理新课程课堂教学常见问题及对策》 六安市双河中学 刘全稳《新课程地理课堂主体教学模式的设计与落实》 铜陵市第九中学钱义国《以烈山区为例谈农村高中地理活动课的开展》 淮北七中 吴才华《开展地理实践活动 积极开发地理课程资源》 安徽广德中学 江春芳《选修7课标、教材研读及开课条件分析》 铜陵市第五中学 陈俊群《高中地理课题研究开设的一些设想》 宿松县程集中学 石雅斌《如何培养学生的自主学习、合作探究能力》 淮北市石台镇中学蔡金燕《新课程地理教学中的“敢问”与“会问”》 芜湖县第一中学 王邦忠《浅谈新理念指导下的中学地理教学》 宿州市第八中学张建国《浅谈在地理新课程教学中的“课堂提问”》 淮北市西园中学荣海侠三等奖《高中地理新教材案例教学初探》 来安中学 卢玉斌《地理课堂教学中常见的几种偏离现象 》 阜阳第三中学 吴 强《解读高中地理课程标准的开放性特点》 和县第一中学 陈晓明《浅谈地理新课程教学反思》 蚌埠包集中学赵东宇《新课程理念下的地理创新学习》 芜湖市田家炳实验中学章 波《浅析高中地理教学中创造性思维的培养》 合肥市五十一中 陈 丽《关于人教版高中地理新教材的几点看法》 阜阳一中 巫祖安《地理课堂互动型教学策略的构建》 马鞍山市第二中学 卢大亮《地理教学中的误区及思考》 宿州埇桥区汴河办事处北十里中学 武 波《新课标下课程资源开发初探》 青阳县木镇中学 方 静《在地理教学中进行环境道德教育的实践》 黄山市屯溪一中 潘胜庭《在地理教学中利用远程资源学生合作学习的探究》 歙县新安学凌文英《地理教学中应加强对学生安全意识的培养》 祁门一中胡义松《新课程地理课堂教学的思考》 歙县中学吕文英《地理教学中学生想像力的培养》 歙县二中汪明锋《如何看待地理教学中的多媒体技术和网络的作用》 凤台一中李 全《浅谈以学生为主体的地理研究性学习教学》 淮南望锋岗中学廖和喜《兴趣教学模式在高中自然地理教学中的应用初探》 淮南一中朱庆龙《合作学习模式在课堂教学中的运用》 淮南市第五中学孙 峰《合适参照物选择与“地球运动”教学难点的突破》 亳州三中 刘永志《新课程改革下对中学地理教学的几点思考》 利辛县第一中学谢 尧《高一地理新课改教学中的困惑和问题》 涡阳三中 王 娟《谈初中地理教学方式和学习方式的转变》 淮北市西园中学孙 凯《充分运用图像进行地理教学》 五河县安淮中学聂 鑫《中学地理教学的美育的层次》 蚌埠十二中马 燕《立足培养自主学习能力提高学生地理素养》 蚌埠第一中学李云静《让地理教学生活化》 蚌埠市第二十三中学王海燕《新理念下培养地理创新精神与实践能力的探索》铜陵市第十三中学戈广兵《教学中培养学生地理思维能力的体会》 铜陵县第二中学程纳新《在新课程目标下整合地理课程资源》 铜陵市第十六中学孙大信《高中地理个性化教学初探》 铜陵县第二中学程胜来《思维导图在高中地理教学中的运用》 太湖县徐桥高中 李永清《将实验教学引进地理课堂》 宿松县程集中学周文招《生活是地理教学中重要的课程资源》 安庆三中张 军《档案袋评价在高中地理教学实践中的应用》 安徽省太湖中学黄郑尧《如何开展问题研究和活动》 桐城中学段焕荣《高中地理新课程教学方法探讨》 桐城市天城中学汪 宏《中学地理多媒体教学初探》 滁州市滁州中学 季风勇《探究性学习在教学中的应用》 滁州市滁州中学 孙 成《作图法在地理教学中应用研究》 全椒中学 李 君《新课程实施的理解与体会——丰富地理课堂教学》滁州市第五中学 六振梅《浅谈新课标下地理教学手段的继承与创新》 肥东县梁园中学 周义兵《发挥地理学科优势 培养学生空间智能》 舒城县南港中学 沈龙明《多元评价促进学生地理学习探讨》 芜湖市第二十六中 吴安宁《地理新教材中“案例”教学探讨》 五河二中刘丛兰《在地理社会实践中实现教师与学生的共同发展》 怀远县龙亢中学 朱 英《地理课程资源的开发和利用》 芜湖市二十七中学俞 敏《浅谈地理课堂教学中实现学生有效参与的教学策略》 芜湖八中邱玉启《新课程理念下的地理课堂教学探索》 安师大附属外国语学校裘伟东《如何选编以社会热点为背景的地理案例》 蚌埠第四中学刘运良《中学生地理课堂兴趣培养》 六安市三十铺中学 李显静《中学地理信息化教学设计之我见》 马鞍山市第六中学 张 蕙《为地理教学注入新活力——初中地理活动初探》 马鞍山市星光学校 古 莉《现代信息技术与地理课程整合的认识与实践》 萧县中学常书云《让新课改沐浴和谐之风》 灵璧县师范学校苏 洪《光照图教学中几个问题的探讨》 安徽省砀山中学陈国华《初中地理课堂教学发展学生个性浅议》 宿州市埇桥区支河中心校李永春《关注学生发展优化地理教学》 安徽省青阳中学张 俊《谈地理新教材“活动”的使用》 石台县崇实中学汪利军《初中地理课堂教学的几点心得》 贵池区杏花村中学程丽萍《浅谈探究学习在地理新课标教学中的应用》 界首市光武中心学校 李 涛《借杜朗口“春风”促地理课鲜活》 阜阳四中 徐玉玲《论中学地理教学中的环境教育问题》 颖上县第四中学 田华利《巧妙点拨开启自主学习之门》 界首一中 王 键《评价共同体在学生地理学习评价中的应用》 淮南市第二十四中学 李 涛《构建师生互动合作共同成长的绿色课堂》南陵县何湾镇中心初中廖必根《信息技术与初中地理整合初探》 宁国市梅林初中 朱铁军《新课程地理课堂教学策略浅析》 六安市徐集中学 张碧松《夯实基础突出主干提高能力应对高考》 东至二中侯 俊《地理课堂教学中学生创新能力的培养》 界首市田营镇中心学校 闫 斌《“问题教学法”——把课堂还给学生》宁国市胡乐初级中学 张 文自己百度吧~
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地理教学论文参考文献
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何为有效教学？有效教学是新课程倡导的一种教学理念，是指教师在遵循教学活动客观规律的前提下，以尽可能少的时间、精力和物力投入，取得尽可能好的教学效果。作为教师，我们在地理课堂中要善于创设教学情境、培养读图能力激发学生学习地理的兴趣，调动学生探究地理问题的积极性，使其主动参与课堂教学并且注重学习过程的评价和学法指导，促进其有效学习，最终取得良好的教学效果。下面结合自己的实践谈谈在地理课堂教学中进行有效教学的几点做法。 一、 在地理有效教学中要创设教学情境，提高课堂有效性 地理学科是一门综合性很强的学科，也是一门很有趣味性的学科，地理知识丰富而精彩。在教学中，我们应该充分研究学生，钻研教材，充分利用现代化辅助教学手段以灵活多样的教学方法创设情境，激发学生的求知欲，使学生变“苦学”为“乐学”，以提高地理课堂的有效性。以湘教版七年级上册“世界的火山地震带及其分布”为例，我利用多媒体课件展示“美丽的地球”“地震破坏”的图片，让学生形成鲜明的对比，然后短片回顾我国汶川地震、日本地震、四川雅安地震的场景，把学生带入教学情景中，让学生在深受震撼的同时也感受到了地震的强大破坏力，激发了学生的忧患意识，从而调动了学生探索地震相关知识的极大兴趣，提高了课堂教师的有效性。二、在地理有效教学中要注重读图能力的培养，提高课堂有效性 地理教材中除了用常规的文字语言来对地理知识的描述外，还有另外一种语言，就是我们常说的地图语言。对初中学生而言，教会他们读图、用图，不仅能帮助理解、记忆地理知识，而且能帮助学生建立形象思维，提高解决问题的能力，使教学收到事半功倍的效果。我在地理课堂教学中注重引导学生读图、析图、用图、画图，培养学生的空间意识，尽量把地理知识融入到地图中去理解，使图上内容与文字描述相互结合，相互补充，从而使“死”图“活”起来，“静”的文字“动”起来，久而久之，学生在地理学习中自然就养成了读图、用图的良好习惯。例如我采用形象比喻法来教育学生记住一些图形的轮廓形状：黑龙江的轮廓像一只美丽的天鹅，湖南的轮廓像美人头，英国的轮廓像一只正在吃一堆青草的兔子，意大利的轮廓像一只女士的靴子等等；又如，学习分层设色地形图观察地势起伏时我采用剖面观察法等等。 此外，地理教师应教给学生一些绘制各种图表的方法，适当的统计分析知识以及地理问题的归纳方法等，然后指导学生通过资料的表达，地图、各种图表对地理信息进行全面、深入的归类整理和分析。同时教师要特别注意去引导学生分析各种地理信息的联系、差异，力图发现新的更有价值的地理信息。三、在地理有效教学中要实施探索性教学，培养学生探究能力，提高课堂有效性 传统的教学模式，学生对于自主学习能力的培养意识十分淡薄，学生一直处于被动学习状态，教学质量和学生听课质量难以提高，而探索性地理教学就是主张让学生通过自主参与知识获得的过程、掌握科学研究必须具备的科学方法，探究性的获得科学概念，并逐步形成探究能力和科学态度。例如，在“海陆变迁”的学习中，教师可以向学生展示科学家在喜马拉雅山发现海洋生物化石的一系列图片，并进行分析：喜马拉雅山在地质年代是怎样的地理环境？我们利用科学史来培养学生的科学观及科学兴趣和探究精神，具有很高的价值。此外，地图的运用在地理教学中是不可缺少的一个重要环节，其中略图的运用尤为重要。在地理教学中要充分利用地理略图，加强学生探究能力的培养。例如，学习湘教版地理七年级上册“七大洲、四大洋”一节的内容时，教师可让每个学生都参与“七大洲、四大洋”简图的绘制；又如学习湘教版八年级上册“中国的行政区划”时，学生也可以参与到每个省级行政区轮廓的绘画中来，在这过程中学生会不知不觉地掌握了它们的相对地理位置。地理略图不仅能揭示地理事物的相互联系，还能显示出它们之间的因果关系。地理略图的运用培养了学生探究问题的能力，也提高了课堂教学的有效性。四、 在地理有效教学中要进行学习评价，促进学生个性的发展，提高课堂有效性 学习评价是促进学生发展的一种评价方式，其中包括学生个人自评、同学互评和教师评价。自我评价培养学生养成自主学习，自觉思考的习惯，同伴的评价和教师评价有助于学生进行反思，有助于学生人格的全面发展。新课程倡导赏识教育，无论学生的成就大小，教师都要善于发现学生的闪光之处并及时给予肯定、鼓励和表扬，这样学生会感受到教师的鼓舞和信任，体会到学习所带来的乐趣，自然会产生极大的学习动力，从而提高教学的有效性。五、在地理有效教学中要注重情感交流，提高课堂有效性 新课程改革的一个亮点就是提出了“三维目标”即知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观，地理教学只有做到“三维目标”的统一才是真正的高效课堂。可是在实际的课堂教学中，地理教师往往注重知识目标而忽视了情感目
地理教学模式对地理教学实践具有重要的指导意义,架起了地理教学理论与教学实践之间的桥梁。下面是我为大家整理的地理论文，供大家参考。
地理论文 范文 一：学伴互助式地理教学分析
【摘要】传统的课堂教学模式存在了相当长的时间，有优势。但时代在发展，学生在成长，如果教师及他(她)的 教学 方法 一成不变，就会使其劣势凸显出来，在这样大的背景下，势必要进行课改，但是改向何方，怎样改，有很多先锋已经进行各种课堂教学模式的实践，也有各种各样的效果。详细记录了在课改过程中的观念、做法、 反思 ，很有参考价值。
【关键词】课改;学伴互助;地理教学
在传统的课堂教学中，教师的教与学生的学常常是通过以下教学模式来进行的:(1)教师讲、学生听的模式，被人们称为“满堂灌”或者叫“填鸭式” 教育 ，这种教学模式是最常见的。(2)教师提问、学生回答的模式，这是“满堂灌模式”的一种变形。这些教学模式有优势，但是过分强调了教师的作用，扼制了学生的个性和创造性，忽视了学生的主动性与潜能的发挥。在传统与新兴的矛盾冲突中，学校领导站位高，思想新，提出了我校要进行课堂教学改革。作为一名青年教师，我义不容辞首当其冲进行课改。在我的地理课堂上，确定为问题导学—学伴互助式地理课堂教学模式。
一、学伴互助式教学模式的主导思想
课改首先是理念的改变，要改变传统的思想，确定以生为本的课堂。学生学习的地方过去叫学堂，现在叫学校，学生才是学习的主角，课堂教学应该是以学定教，课堂的主体是学生，教师是主导，要做好导的工作，定位应该是为学生的学习服务，时刻关注学生的动态，随机生成的课堂才是真实的、精彩的，有生命力的。学生间的情感沟通和信息交流，有利于思想的撞击和智慧火花的迸发;能够强化学生的主体意识，激发学生潜在的创造力，这是合作学习的优点，但是合作学习也存在弊端，人数较多的小组在进行学习和展示时，通常是一人做主角，其他人做配角。所以我校的学伴互助式教学模式选择两人为一个学伴小组。
二、学伴之间角色的定位
我校的学伴互助式教学模式是以两个人为一小组(特殊情况也可三个人组成小组)，这两个人互为学伴，优势突出一些的被称为“学长”，成绩弱一些的被称作“学友”，他们之间是朋友、伙伴的关系，比起“师傅”和“徒弟”，学生的心理上舒服了很多。学伴的组合不是固定的，一个阶段以后会进行微调。
三、问题导学
(一)导学题的编制
1.导学题的设置具有指导性。初中的学生自己阅读文本的能力不是很强，需要引导，导学题则相当于这节课的脉络，把大块的课文分解为小的问题，将图片融入课文，引导学生顺着脉络，紧扣知识的重难点去分析去思考。
2.导学题的设置要有一定的实效性。在教学过程中应遵循学生的认知规律，设置与现实生活紧密相关的具体问题。教师在教学中要紧紧围绕教学目标，针对学生的实际情况和教材的重点、难点来进行问题设计，问题设计要题意清楚，条理分明，语言精练，有助于学生理解概念，辨析疑难，纠正错误，完善认知结构。
3.导学题的设置不能离开图。地理课堂最显著的特色就是图多，而运用地图进行教学则是完成这一教学任务的重要途径，也是地理教学独特风格和特色所在。所以在地理教学中，设置的导学题目也不能离开图，地图功能十分巨大，复杂、抽象的地理事物和现象，往往用一幅或几幅地图便能生动直观、清晰、明了地展示出来，使学生一目了然，并留下难以忘怀的记忆。
4.导学题的设置要体现 学习方法 。我们要培养学生的独立学习的能力，这个培养是潜移默化中形成的，把学生养成“看到新知，联想旧知;应用已知，探究未知”，这样学生的学习能力养成了，在没有我们设置的导学题时，他们也能主动地去思考、去探究，这才达到了我们的目的。所以在设置导学题时，应更多地思考:怎样引导学生有效地探究。
(二)问题导学-学伴互助式地理课堂教学模式的实施
我在课堂上，先出示教学目标，使学生对本节课的学习有一个明确的定位，然后出示导学题，使学生在自学课本时有一个抓手，在自学过程中又分为两个阶段，第一阶段自主学习，第二阶段是课改的中心，学友向学长汇报自学情况，学长指导学友。学长不会的内容可以与其他小组的学长交流，教师在学生自学过程中，巡视指导。自学结束，以学伴为单位进行展示，一般是学友回答问题，学长评价，学伴自己也可以根据情况而定谁来回答。学生能学会的教师不必再重复，教师根据巡视以及学生展示情况及时调整教学内容。重点知识师生交流完毕，一定要留出当堂训练的时间，巩固学习成果。
四、课堂评价
在学伴互助的课堂上，学长学友是一个学伴小组，他们共同学习，但展示的时候主要由学友来进行，学友展示的好，说明学长真正起到了帮助的作用，二者共同加分，如果学长单独回答展示，则没有学友得分高，这一点对于学友的激励是很大的。除了关注学伴们在展示时的表现，其实更重要的是注重学习过程中对学长学友的评价和鼓励，观察学伴之间是否和谐互助，否则还应进行调整。
五、效果初显
经过一段时间的实施，学伴互助式教学模式的优势凸显出来:学生能够做到由被动地听老师讲转为主动的学，从旁观者变成了拓荒者;学生交流的时间多了，有了展示自己的空间，从旁听者变成了演讲者;成绩不太理想的学友有了在课堂上表现、表达的机会，而这些原来都是被学长统领着;学长由回答问题的踊跃者，成为了小老师，有了质的变化，他们不仅能够完成课堂的学习内容，还得到了更高层次的锻炼。当然我的课堂还存在一些问题，还在摸索与改进中，但是作为教师在经历了课改之后，有了对比，更加坚定了我将课改之路走下去的决心，放手也是一种爱，我甘愿做他们的铺路石，送他们走向更远的前方，而不仅仅是教给他们如何去应付考试。
参考文献:
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地理论文范文二：初中乡土地理教学研究
摘要：乡土地理在初中地理教学中的运用，能够有效帮助学生理解地理知识，使抽象的知识变得更加形象具体，贴近学生的实际生活，拉近学生与地理之间的距离。本文主要针对乡土地理在初中地理教学中的有效运用进行分析，希望能够有效增强学生的地理学习能力。
关键词：乡土地理;初中;地理教学;运用
初中地理主要就是让学生对自然环境以及一些人体和自然规律进行认知学习，所学的内容和实际生活有着比较密切的联系，但是由于地理学习涉及到的内容比较抽象，一些学生感觉学习起来比较困难，无法融入到地理学习中来。为了帮助学生理解，提高学生的学习效率，一些教师在初中地理教学中融入了乡土地理的元素。所谓乡土地理也就是利用与学生实际生活相关的地理知识帮助学生理解学习内容，从而使学生能够更加轻松地进行学习。
一、结合乡土地理，激发学生学习兴趣
任何的学习动力都比不上对于学习内容的兴趣，要想提高学生的地理学习积极性，先要让学生对于地理学习产生兴趣。为了实现这一目的，教师可以充分利用乡土地理，让学生结合自身熟知的事物进行学习。由于自身对于乡土地理比较熟悉，所以从心理上就会对学习产生更强的自信心，加上乡土地理都是学生在实际生活当中可以真实感知到的，能够看见和感受到的事物，更会让学生产生熟悉感。所以，教师在地理教学的时候，一定要充分结合和利用乡土地理，让学生对学习产生亲切感，丰富课堂教学的内容，激发学生的好奇心，提高学习的积极性，进而有效提升地理教学效率。比如，在学习《地势和地形》的时候，教师就可以结合乡土地理开展教学，提问“在自己家的附近都有哪些特殊的地方是小的时候最喜欢去的”。一些学生可能会说“山坡上，因为张家口的山还算是比较多的，所以家附近的小山就成了小伙伴玩乐的地方。”接着，教师可以提出问题，“为什么张家口的山比较多呢?”学生可能就想到与地理相关的丘陵地形，联系张家口的实际情况，能够感受到地形对于当地人们生活的影响。推广开去，中国还有很多其他的地区，不同的地形对于当地的人们都会产生不同的影响。这让学生对中国地形的学习产生了很大的兴趣，想要知道其他地区人们生活的地形环境是怎样的，从而有效提高了学生的学习积极性。
二、利用乡土地理，进行德育素质教育
在学习地理知识的时候，学生会感觉学习的内容与自身的实际生活并没有太大的联系，这些地理知识和自身的生活有着遥远的距离感，因此学习的兴致并不是很高。针对这种情况，教师可以融合当地的地理环境进行讲解，让学生对家乡的人文环境、地理环境有清晰的了解，在学习与自身生活相关的内容时，能够让学生感受到家乡的风土人情。由于每个学生对于家乡都会存在着一种特殊的情感，对于家乡发生的变化也会格外关注，能够在一定程度上激发学生的积极性。总之，以乡土地理作为学习的载体，让学生能够感受到地理学习的神奇魅力，通过一些真实事例的学习，激发学生热爱家乡、建设家乡的情感。比如，在学习《因地制宜发展农业》的时候，教师可以结合当地的实际情况开展教学：北农村地区的环境以及土壤比较适合棉花、辣椒等作物的生长，所以当地的人们因地制宜地发展这些农作物的 种植 ，取得了很好的收益，特别是在一些地区引进了五彩棉花的种植，更是使得农业种植提升了一个层次。这样的实际发展状况让学生为自己的家乡感到自豪，同时也会根据当地的实际情况进行思考和分析，为自己的家乡开发一些新的农业作物，以带动当地的农业发展，表达自身对家乡的热爱。
三、开展乡土实践，培养学生探究能力
在学习地理知识的时候，为了增强学生的实践探究能力，教师可以带领学生走出课堂，到实际生活当中去学习和感受地理知识，同时结合当地的实际情况开展调查探究，涉及到人文、地理知识方面的内容时，教师可以让学生结合乡土地理进行分析学习，这样不仅能够更好地理解教材中的地理知识，还能够对当地的地理环境有更清楚的了解。对当地的地理环境进行探索的同时，能够对教材的内容有更加深刻的理解，有效激发了学生的学习热情，提高了学生的探究能力。比如，在学习《中国的自然资源》时，其中包括土地资源以及水资源的学习，如果根据教材进行笼统的讲解，学生理解起来就会比较抽象。为了帮助学生理解，教师可以组织开展乡土实践，对当地的土壤状况以及水利资源状况等进行实际的分析调查，即将学生分成几个小组，以小组为单位开展实践探究活动，让学生对当地的土壤、水资源进行取样调查，通过实际的学习分析 总结 当地的资源状况。从本土地区的资源状况着手，能够让学生认识到当前我国的自然资源状况，这样的实践活动在一定程度上激发了学生的学习兴趣和热情。总而言之，在初中地理教学当中，为了吸引学生的注意力，提高学习的积极性，融入乡土地理知识，让学生对熟知的事物进行分析理解，是一个不错的选择。
参考文献：
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苏正1,2，曹运诚1，吴能友1,22，Lawrence ，陈多福1,2
苏正，（1980—），博士，助理研究员，主要从事天然气水合物及盆地流体活动的数值模拟研究，E-mail:。
注：本文曾发表于《地球物理学报》，2009,12:3124-3131，本次出版有修改。
1.中国科学院边缘海地质重点实验室/广州地球化学研究所，广州510640
2.中国科学院广州天然气水合物研究中心/可再生能源与天然气水合物重点实验室/广州能源研究所，广州510640
of Earth&Atmospheric Sciences,Cornell University,Ithaca,New York 14853-1504,USA
摘要：海洋环境中天然气水合物层是理想的毛细管封闭层，游离气被抑制在水合物层下，游离气层的气体压力随气体聚集和气层厚度的增加而升高，当气压超过封闭层的毛细管力时，游离气会克服毛细管进入压力、刺入上覆封闭层孔隙空间，毛细管封闭作用随之消失，从而形成水合物下伏游离气向海底的渗漏。通过对该过程进行的数值模拟计算表明：渗漏气体是以活塞式驱动上覆沉积层中的孔隙水向海底排出，水合物稳定带内流体渗漏速度随水流柱高度的减小而增加，当水流阻抗大于相应沉积层段的静岩压力时，沉积层将转变为流沙，流沙沉积被海流移除后便在海底留下凹陷麻坑。麻坑形成后流体运移通道演化为气体通道，气体快速排放。麻坑深度主要取决于游离气层的厚度和水合物封闭层（底界）的深度，而与沉积层的渗透率无关。麻坑深度一定程度上指示了渗漏前水合物层下伏游离气层的资源量。对布莱克海台海底麻坑的深度数值模拟计算表明，形成4 m深的海底麻坑需要至少22 m厚的游离气层。
关键词：天然气水合物；毛细管封闭；游离气渗漏；麻坑；布莱克海台
Numerical Computation and Case Analysis of the Venting Process of Free Gas Beneath Hydrate Layer
Su Zheng1,2,Cao Yuncheng1,2,Wu Nengyou1,2,Lawrence Duofu1,2
Key Laboratory of Marginal Sea Geology/Guangzhou Institute of Geochemistry,Chinese Academy of Sciences,Guangzhou 510640,China
Guangzhou Centerfor Gas Hydrate Research/CAS Key Laboratory of Renewable Energy and Gas Hydrate/Guangzhou Institute of Energy Conversion,Chinese Academy of Sciences,Guangzhou 510640,China
of Earth&Atmospheric Sciences,Cornell University,Ithaca,New York 14853-1504,USA
Abstract:A hydrate layer is an ideal capillary seal,beneath which free gas is overpressure increases as gas accumulates and gas column seals have the property that they fail completely when gas pressure reaches the point that they are invaded by gas,and thereafter they offer little resistance to gas the seepage is triggered,the venting gas will push the overlying water upward at increasingly higher velocities as the gas “piston”approaches the model shows that as the water velocity increases,the near surface sediments will become quick at a depth that the resistance of water flow exceeds the hydrostatic pressure of the sediment hosting the water quick sediments can then be removed by bottom ocean currents,leaving a hollow pockmark on the gas pathway isformed below the pockmarks and the reservoir gas drains pockmark depth is afunction of thickness of free gas column beneath the hydrate and depth of the hydrate seal (bottom of hydrate layer).Interestingly,pockmark depth does not depend on sediment depth implies the resource amount offree gas beneath hydrate model shows that a 22-m-thick free gas layer at least is needed toform a 4-m-deep pockmark on the rise of Blake ridge.
Key words:gas hydrate;capillary seal;gas seepage;pockrnarks; Blake ridge
0 引言
在海洋环境水合物稳定带内孔隙水溶解甲烷浓度超过甲烷水合物形成的溶解度时，溶解甲烷会结晶形成水合物，随着水合物含量的增加，形成水合物层圈闭，并在其之下发育游离气层[1-4]。在特定的条件水合物层之下的游离气沿通道向上渗漏进入海底，并在海底形成麻坑、自生碳酸盐岩、生物群落、气泡羽状体，如俄勒冈外海水合物脊[5]、布莱克海台等[6]、北刚果陆坡[7-8]、挪威外海[9]以及中国南海[10]。虽然水合物层下伏游离气向上渗漏活动在水合物发育区比较普遍，但是水合物层下伏游离气向上渗漏的机制和泄漏过程中的流体动力学特征，及流体渗漏对海底沉积地层的破坏（形成麻坑）过程并不清楚。
水合物层下伏游离气受到水合物层毛细管作用的封闭，随气体聚集和气层厚度增长，水合物下伏游离气的压力持续增加，当气体超压克服毛细管封闭作用后气体渗漏被激发，超压气体推动孔隙水向上排出，在海底形成麻坑，麻坑深度反映了流体的破坏强度和游离气层的超压幅度。因此，本文将应用水合物层毛细管封闭机理和沉积孔隙流体渗漏动力学，研究水合物稳定带之下游离气如何向上突破的动力学过程，建立游离气层压力状态与麻坑深度之间的数值模型，通过海底麻坑特征揭示水合物系统游离气层的演化规律。
1 毛细管封闭及游离气渗漏机理
海底沉积层中存在2种毛细管力封闭作用。第一类毛细管力封闭作用是存在于小型的气藏顶部的毛细管封闭作用，属于低渗透率的气体捕集封闭。封闭层的孔隙度和渗透率较低，而水更倾向存在于较小的孔隙空间，因此封闭层的孔隙空间完全被水占有，而封闭层之下含气层的孔隙度和渗透率相对较高[11]。碎屑沉积物孔隙介质一般为水润湿相，气液界面处的毛细管力阻止天然气进一步向上运移，使气体处于孔隙较大的沉积层段，但当气体压力超过相应孔隙的气体的毛细管进入压力时，超压气体将刺入封闭层的小孔隙，气藏开始排气，并在上覆沉积层中产生气体的渗漏通道。侵入毛细管压力由拉普拉斯方程给出[12]：
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其中：γ为界面张力，取值 N/m[13],rf和rc分别代表小孔隙和大孔隙的有效孔隙半径。
第二类毛细管封闭作用存在于气－液二相共存的沉积孔隙中，气液二相均可流动[14-15]。由于整个沉积体是由沉积颗粒构成的孔隙介质，孔隙水优先占据并被吸附在孔隙的喉道位置，具有小孔径的孔喉部位产生的毛细管力抑制了孔隙腔中气体的流动。此类毛细管封闭条件是孔隙内2种流体共存，且二者均可流动。在渗漏活动初期这种情况出现在气流柱顶部和气柱周围的气－水混合的部位，沉积层中毛细管封闭线的位置随气柱的发育而变迁，这种毛细管封闭作用约束了气流柱的形状和发育，并使气流柱有一个相对平坦的顶部；同时也会形成一个相对稳定的通道直径，这意味着渗漏气柱顶部的气－水界面相对平坦，在理想均质介质中渗漏气体以“活塞”式向上推进。但是当渗漏气柱遇到渗透率在横向上不均匀或不连续（如断层）的沉积介质时会出现分支或扭曲的气体通道。
海洋环境扩散型水合物稳定带与下伏游离气之间属于第一类毛细管力的封闭，在水合物稳定带底部水合物含量最高[3,16]，水合物的形成降低了孔隙介质的有效孔隙度和渗透率，使水合物层的孔隙度低于下伏游离气层的孔隙度，水合物层的有效孔隙半径小于游离气层的有效孔隙半径。亲水性的水合物沉积层内除水合物外的其余孔隙空间被水占据，而下伏沉积体的孔隙空间完全被气体充填，水合物层与游离气层之间就存在一个上覆孔隙水与下伏游离气的界面。因此在水合物层与游离气层界面（大孔隙与小孔隙之间）上产生毛细管力，其方向指向孔隙半径较大的含气层，阻止下伏气体进入上覆含水层（水合物层），抑制气体向上运移。但是当下伏游离气层中的气体压力超过上覆水合物封闭层的毛细管力时，超压气体将刺入水合物封闭层，使水合物层的毛细管封闭作用完全失效或仅剩很小的封闭作用，气体泄漏开始。超压的气体渗漏进入水合物稳定带后，随着气柱的增长气体逐渐侵占原有孔隙水所占的孔隙空间，驱使孔隙水向上排出，并最终泄漏进入海底。水合物稳定带内气柱的增长过程受第二类毛细管封闭作用的控制，使气流柱以“活塞”式增长，而没有出现气流弯曲和分支，这与地球物理资料显示的近于垂直的流体渗漏通道（气囱）特征一致[8-9,17-19]。
图1给出了海洋水合物层下伏游离气渗漏过程。游离气在水合物层底界之下聚集，气层厚度和气体超压逐渐增加（A），当气体压力超过水合物封闭层的毛细管力时，高压气体会在封闭薄弱点或气层最顶端刺穿封闭，使水合物毛细管封闭失效（B）。气流柱在高压作用下向上推进，并驱使上覆沉积孔隙水向外排出。气流柱高度（hg）逐渐增长，而水流柱高度（hw）相应缩短（B到C过程）。如果气压驱动力保持相对恒定，由于岩层对水的黏滞力（或水流阻抗）远大于其对气的黏滞力（或气流阻抗），随水流柱高度hw减小，流体渗漏速度将越来越快，在单位长度水流柱上的压降（等于岩层对水流的黏滞力）随流体速度的增长而增加。在气流接近海底时流体速度明显增强，浅层水流阻抗（即水流对地层的作用力）超过相应沉积体的静岩压力，浅层含水沉积将被流沙化，当流沙化的沉积物被海底底流搬运后，便在海底形成“新鲜的”麻坑，此时麻坑下形成单一的气体运移通道（D）。由于气体黏度远小于水的黏度（约为1/60），气体排放异常迅速，游离气藏中气体会很快排干，流体渗漏通道中的气流逐渐退化（E），孔隙流体压力回归静水压力，孔隙水重新占据水合物封闭层和流体渗漏通道的孔隙空间，在气量通量减小体系温度降低的过程中伴随者水合物的生成（此文中不做详细论述），并因此减小了流体流动速度，少量气体仍可滞留在流体渗漏通道内，在地震记录上显示为气烟囱，水合物层底部的毛细管封闭作用恢复，水合物层之下游离气的聚集过程再次启动（F）。
图1 水合物下伏游离气渗漏概念模型示意图[11]
Z为海底以下深度，h为水合物稳定带厚度（或水合物封闭层深度）。黑色带表示毛细管封闭层，浅灰色表示气体所占据孔隙沉积层。A.气体被封闭在水合物层之下；B.气体刺穿封闭层开始泄漏C.气柱高度增加，推动水流向外排出，水流柱高度相应缩短，流体运移速度不断增加；D.含水流沉积中孔隙压力超过静岩压力，在海底出现麻坑，形成单一的气流通道；E.游离气藏中的天然气被逐渐排空，孔隙超压消失，流体通道中的气流柱逐渐退化；F.气流柱完全消失，在海底留下气烟囱，并有水合物生成，水合物封闭作用恢复，并开始新的气体聚集
2 游离气渗漏过程的数学模型
气体渗漏过程中（图1）气柱和水柱都是在游离气超压的驱动下流动，流体运移的总驱动力等于气体超压（ρw－ρg)gd。气流柱不断增大，并且以同一速度推动渗漏通道内的上覆孔隙水向上流动。假定水合物稳定带为一种均质孔隙介质，渗漏通道内流体（水和气）的渗漏速率相同，孔隙介质内流体渗漏模型可用达西定律描述为
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其中：Δp为流体运移总推动力，是施加在气流柱和水流柱上的压降之和（Δpg＋Δpw），或者是气流阻抗与水流阻抗之和，等于气层底部的超压（ρw－ρg)gd；ρ为流体密度；d为游离气层的厚度；μ为流体黏度；V为流体速度；k为沉积体的渗透率；krg和krw分别为沉积体孔隙气和水的相对渗透率；hg和hw分别为气流柱和水流柱的高度。
假定气流柱中气的饱和度和水流柱中水的饱和度均为1，气和水的相对渗透率为1。由方程（1），流体（气体和水）的运移速度表示为
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在方程（2）中，若 可知流体运移速度随气流柱高度（hg=h-hw）的增长而增加。对方程（2）进行积分得到气柱增长方程：
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利用方程（3）既可以计算渗漏气流柱增长到某一高度所需要的时间，也可以计算某一时间点水合物稳定带内气流柱的高度。
由方程（1）和方程（2）可知，孔隙介质中单位长度流体柱所受阻抗随气流柱高度的增加（或水流柱高度的减小）而增加，也就是说沉积物格架所受流体的反作用力（流体阻抗）逐渐增加，当流体阻抗超过相应沉积体的静岩压力时，相应沉积层将被流体化而成为流沙[20]，渗漏流体速度须满足 。流沙沉积被海流移除后在海底形成麻坑，被流沙化沉积体的底界确定了麻坑深度。用 替换方程（2）中流体速度V，麻坑深度hpm替换水流柱高度hw，即可得到麻坑深度方程：
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方程（4）中，若μw≌60μg、krw≌krg≌1（假定水流柱中水的饱和度和气流柱中气的饱和度近似为1），方程（4）可简化为
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在一定的温压条件下流体密度和黏度为常数[12]。因此，方程（5）中麻坑深度可近似为水合物下伏的游离气层厚度（d）和水合物封闭层深度（h）的函数，与沉积体的渗透率无关。模型计算中所有参数取国际标准单位。
3 模型应用及讨论
美国卡罗莱纳外海的布莱克海台区是典型的水合物发育区，既有完美的BSR显示，又有游离气的渗漏活动及在海底形成的麻坑[6,21-22]。大洋钻探计划（ocean drilling program)1 64航次对布莱克海台进行了钻探取心研究，其中997站位钻至海底之下750 m，穿过了BSR（海底之下450 m），其中180～462 m 层段含水合物，水合物平均饱和度为6％，位于水合物稳定带底部（462 m）的水合物体积分数最高为24%[4]。996站位于布莱克底辟链的最南端，处于997站位西北98 km，最大钻孔深度为63 m，刚好位于麻坑之中，地震剖面显示该区BSR深度为440 m，深部底辟作用使上覆地层变形、形成小型断层，成为有利的流体渗漏通道，在海底发育有深4 m、直径50 m的麻坑，并且正在发生气体渗漏（图2），钻探获得的水合物体积分数高，最高达沉积孔隙的99%[6,21-23]。
驱动流体运移的气体超压取决于游离气层的厚度。如果下伏游离气层厚度达100 m（图1），其总的流体驱动力（等于气体超压）可达到 MPa；如果游离气层厚度为22 m，流体超压驱动力为 MPa（图3最左端A点）。渗漏开始时水流柱高度分数（等于hw/h）为1，总水流阻抗等于气体总超压，整个气流柱高度增加而降低。但是由于水流速度增加，施加在单位长度水流柱上的驱动力和相应的黏滞力增加，水流阻抗逐渐趋近海底相应深度沉积层静岩压力，且在水流柱高度分别小于40 m（对于游离气层厚度为100 m）和4 m（对于游离气层厚度为22 m）时水流阻抗超过沉积介质的质量（图3D点）。该位置以上的沉积物被流沙化[20]，转变成颗粒悬浮的液状混合体，这种流沙化沉积被海流搬运后在海底形成麻坑。利用方程（3）可以计算游离气从水合物稳定带底部渗漏到达海底所需的时间。假定渗漏率为10-12m2时， 100 m厚的游离气层泄漏到海底的时间大约为5 a。
图2 布莱克海台地震反射强度剖面揭示的BSR、底辟构造、海底麻坑及与ODP977站位揭示的BSR深度比较
a.地震反射强度显示布莱克海台水合物发育、气体聚集以及底辟构造顶端的流体渗漏[22];b.为ODP997站位BSR揭示的水合物封闭层深度[21]
图3 渗漏通道中的流体阻抗和含水沉积层的静岩压力曲线交点指示麻坑深度
水合物稳定带中气流柱高度增加（顶部坐标向右），水流柱高度减小（底部坐标向右），水流阻抗和静岩压力随之减小，水流阻抗大于静岩压力时发生流沙破坏，曲线交点位置指示麻坑深度（D点）。布莱克海台100 m的游离气层发生渗漏时在海底可形成40 m深的麻坑，而22 m厚的气层泄漏时可形成4 m深的海底麻坑（最右边灰色阴影）
方程（2）中流体渗漏速率与渗透率成正比，但方程（4）中麻坑深度不依赖于沉积体渗透率，只是水与气体相对渗透率比的函数，而相对渗透率决定于孔隙流体的饱和度[12]，因此沉积体渗透率控制流体渗漏速率，但不控制麻坑形成。实际上，渗透率越大，气体渗漏越快，麻坑形成越快；气体超压在水流柱和气流柱之间的分配不依赖于渗透率，而是决定于气体的超压幅度，以及流体黏度和气流柱高度（或水流柱高度）。
利用方程（5）可以简单计算海底麻坑深度，同时在已知水合物底界（封闭层）深度和麻坑深度，也可以通过方程（5）计算游离气层的厚度。图4显示麻坑深度与游离气层厚度和封闭层深度的关系。在给定封闭层深度，麻坑深度随游离气层厚度的增加而增大，相反较深的沉积层厚度削弱了渗漏流体对麻坑的挖掘作用，水合物封闭层越浅，形成一定深度的麻坑所需的游离气层厚度越小。
图4 水合物封闭层深度和麻坑深度与游离气层厚度的关系
麻坑深度主要决定于游离气层厚度和水合物封闭层埋深，与游离气层厚度呈正比，与水合物层埋深呈反比。如果水合物封闭层深700m，形成4m深的麻坑需要27m的游离气层，如果水合物封闭深度为440 m，则需要22 m的游离气层，如果水合物封闭层深100m，仅需要1l m厚的游离气层
地球物理显示布莱克海台ODP996站位周围的BSR深度为440 m，而在ODP996站位正下方游离气藏气体沿底辟构造上升至大约220 m（图2）处，在沿小断层渗漏至海底，由方程（5）可知麻坑深度与渗透率无关，取决于游离气藏的埋深和游离气层的厚度。对于海底4 m深的麻坑，计算表明在水合物层之下至少需要有22 m厚的游离气层。苏正和陈多福[4]计算了布莱克海台997站位的水合物和游离气体积分数分布，在水合物稳定带底界之下26 m处的气体饱和度为28％，底界之下74 m处气体饱和度为％，其中水合物体积分数分布与同一区域的ODP995站位是相近的[24]。28％的气体饱和度大于气体流动所需20％的饱和度，而底界之下74 m处％的气体饱和度不能流动，也不能传递孔隙气体压力。如果20％的饱和度指示可传递气层的底界，则气层的有效压力传递厚度约为30 m，这与笔者22 m厚的游离气层模型计算结果相近（图5）。实际上，该钻位水合物平均体积分数约为6%[4]，可封闭气层厚度为24 m（三角点所示），接近模型估计的22 m。此外，在水合物稳定带底部的水合物饱和度达24%[4]，其毛细管作用可封闭约33 m的游离气层（菱形点所示），与Flemings等[25]估计的极限破坏厚度29 m相似（虚线所示位置），接近但略小于30 m的参考厚度。然而，在996站位游离气发生泄漏后， 997站位扩散型水合物的体积分数仍在持续增加[26]，水合物层的封闭能力也相应增强，游离气层厚度不断增长，因此，997站位游离气厚度（30 m）大于996站位游离气发生泄漏时的22 m气层厚度是合理的。
图5 布莱克海台的水合物饱和度和所能封闭的游离气层厚度
气层厚度随水合物饱和度增加而增高，水平虚线与气层厚度曲线的交点（29 m）为Flemings等预测的997站位气层的临界水力压裂厚度[25]，圆形点标示约30 m的实际气层厚度，三角形点显示平均饱和度6％的水合物能封闭24m的气层，而饱和度24％的水合物可封闭33 m的游离气层（菱形点）
4 结语
本文构建了水合物层下伏游离气渗漏动力学过程的数学模型，游离气被水合物层的毛细管作用所圈闭，下伏游离气的超压随游离气层的增长而增加；当气体超压超过作用于水合物与游离气层界面的毛细管阻力时，游离气渗漏进入上覆水合物稳定带，并以“活塞式”驱动上覆孔隙水向外排出，渗漏速度随水流柱高度的减小而增加；当水流阻抗超过相应层段的静岩压力时沉积体变为流沙，流沙沉积被海流带走便在海底留下麻坑。模型显示麻坑深度为游离气层厚度和水合物封闭层埋深的函数，而与沉积介质的渗透率无关。游离气渗漏形成的海底麻坑对水合物下伏游离气层的厚度具有指示作用，在已知水合物封闭层深度和海底麻坑深度条件下，模型可以计算水合物层下伏游离气藏发生渗漏时的气层厚度，在布莱克海台海底发育有4 m深的麻坑，它的形成需要至少22 m厚的游离气层。
致谢：挪威国家石油公司Martin Hovland教授提供了全球麻坑基础资料和最新信息，表示感谢。
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朱生旺1，2曲寿利1魏修成1刘春园3
（1.中国石化石油勘探开发研究院，北京100038；2.中国地质大学（北京），北京100083；3.中国石油大学（北京），北京102249）
摘要 研究复杂介质中地震波传播规律及地震响应特征需要在细小网格剖分下进行弹性波方程数值模拟计算，而小网格下的数值模拟计算将带来巨大的计算量问题，采用变网格计算是减少计算量的有效途径。本文给出一种变网格差分计算的实现方法，在局部复杂介质区域采用细网格计算，其余区域采用粗网格计算，在两种网格的过渡区通过改变差分算子和波场插值实现波传播的过渡衔接。该实现方法的特点是：①在所有计算节点均采用交错网格计算方式；②估算空间一阶导数时，保持差分计算节点的对称性；③可选择任意阶计算精度。该方法的计算结果表明，粗细网格的过渡不会对地震波传播模拟带来影响，从而达到了既减少计算量又保证计算精度的目的。
关键词 弹性波方程 数值模拟 变网格差分 频散
Elastic Modeling on A Staggered Grid with Varying Spacing
ZHU Sheng-wang1，2，QU Shou-li1，WEI Xiu-cheng1，LIU Chun-yuan3
（ ＆ Production Research lnstitute，SlNOPEC，Beijing100083； University of Geoscience，Beijing100083； University of Petroleum，Beijing102249）
Abstract It is necessary to use small grid in elastic wave equation modeling for researching the law of seismic wave propagation and feature of seismic response in complex is an effective scheme to calculate on a staggered grid with varying spacing which can reduce the enormous calculation amount caused by using the small grid calculation article proposes the finite difference method in which small grid is used for local complex medium，and big grid is used for transition region between two kinds of grid，transient conjugation of wave propagation is implemented by changing the difference operator and applying wave field trait of this way includes：（1）Keeping staggered-grid calculation mode in all operation node；（2）Maintaining The symmetry of operation node in estimating spatial first derivate；（3）Any precision order available in finite difference result of the way indicates that the simulation of seismic wave propagation will not be affected by using two kinds of grid，and as a result，not only the calculation amount decreases，but also the high calculation accuracy remains.
Key words elastic wave equation modeling staggered-grid dispersion
在复杂油气藏的勘探开发中，地震数值模拟（正演）发挥着越来越重要的作用。利用地震方法进行储层预测，首先要研究储层的地震响应特征，找出与储层最为相关的地震属性，进而优选储层预测的技术方法，地震数值模拟是研究储层地震响应特征不可缺少的手段。
对复杂储层或地质体进行地震数值模拟需在足够小的空间网格上进行计算，以保证地质模型的局部变化细节能够准确地反映到数值模拟结果中来，即确保数值模拟结果能够较为精确地反映介质的小尺度非均质性引起的波场变化。在正演计算中，为保证计算收敛，空间和时间方向的采样率必须满足收敛条件，由弹性波方程有限差分正演的收敛条件［1，2］知，减小空间计算网格尺度的同时，时间方向的递推计算步长也必须大体上做相应比例的减小，即空间计算网格点数增加 n倍，意味着计算量将增加 n2倍。因此，若对整个模型采用细小网格计算所面临的问题是计算量太大，即使是二维模型的正演计算，譬如使用1m×1m 或更小尺度的计算网格，当采用能够反映实际地震反射深度的地质模型时，模拟多次覆盖采集，其计算量亦十分惊人。实际中的数值模拟一般是针对某一特定的地质目标（或储层），且地质目标仅占据整个模型很小的一部分，对计算网格仅要求在该地质目标处细化，于是，采用变网格计算，即在目标地质体区域采用较小的计算网格，而在该区域以外采用较大的计算网格就可以大大地减少计算网格节点的数量，从而可在很大程度上降低计算量。
为减少计算量，提高数值模拟的计算效率，Jastram C和Tessmer E提出了单方向上变网格计算方法［3］，文献［2］亦强调采用变网格计算技术，但没有给出具体实现方法。采用变网格进行差分计算的关键是解决好网格尺度变化处的波场过渡衔接问题，保证在过渡区不会因网格尺度变化产生明显的计算噪声。本文基于二维弹性波方程数值模拟的交错网格差分算法，通过引入不等间距节点情况下一阶导数的高阶精度差分计算式，结合波场的高阶精度插值和粗细网格过渡区的计算节点选取技巧，给出弹性波方程变网格正演计算的实现方法，应用结果表明，该方法能够得到满意的计算精度，在过渡区不会产生明显的因网格尺度变化带来的附加计算噪声。
1 利用对称任意间距节点估算一阶导数的高阶精度差分近似式
在沿时间方向的递推计算过程中，提高波场函数空间一阶导数的估计精度是弹性波方程数值模拟研究的关键内容之一。对于固定差分网格，通过应用等距节点高阶精度的差分算子可实现空间导数的高精度估算［1，2］。对于局部采用细网格的非固定差分网格情况，在粗、细网格区域内部可分别应用上述等距节点的高阶精度的差分算子，而在粗、细网格过渡区，本文采用下面导出的具有任意节点间距的差分算子估算一阶导数值。
设在x方向上以点x0为中心对称分布2N个网格节点，其x坐标分别为x0-qNΔx/2，…，x0-q1Δx/2，x0+q1Δx/2，…，x0+qNΔx/2，如图1 所示，这里Δx为节点间的最小间距。由2N个节点处的函数值f（x0-qNΔx/2），…，f（x0-q1Δx/2），f（x0+q1Δx/2），…，f（x0+qNΔx/2）可给出函数f（x）在点x0处的一阶导数估值。由泰勒展开有：
图1 估算一阶导数的对称计算节点示意图
油气成藏理论与勘探开发技术
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两式相减，得
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略去（1）式中误差项O（（qiΔx/2）2N+1），将精确的f（i）（x0）换成f（i）（x0）的估计 （x0），并写成矩阵形式，则有
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记
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设A-1为A 的逆，即 AA-1=I，则（A-1）TAT=I，即（A-1）T为 AT的逆，从而有 AT（A-1）T=I，右乘向量e1得
AT（A-1）Te1=e1 （3）
（3）由方程（2）知
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记向量（A-1）Te1=（c1，c2，…，cN）T，代入式（4）则有
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且由式（3）及（A-1）Te1=（c1，c2，…，cN）T知cn（n=1，2，…，N）满足方程
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式（5）即为用对称任意间距节点计算一阶导数的计算式，cn（n=1，2，…N）通过求解方程（6）得到。若取qn=2n-1（n=1，2，…，N），则cn（n=1，2，…，N）即为等距节点情况的一阶导数具有2N阶精度差分近似的差分系数。
将f（x）做傅氏变换变换到波数域，即f（x） F（k），对f（x）一阶导数进行傅氏变换则有f（1）（x） .i2πkF（k），即f（x）可看作是对f（x）进行的空间线性滤（1）波结果，其滤波响应为i2πk。用f（x）离散点的值估算∂f/∂x得 （x），亦看作是对f（x）进行的空间线性滤波结果，记其滤波响应为 （k），由式（5）知 （k）= cnsin（πkqnΔx）。记
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显然，用 （x）作为f（1）（x）的估计，其精度可由 （k）逼近i2πk的程度，即e（k）来反映。
2 一阶导数的变网格有限差分估算
采用变网格计算，以x方向的一阶导数估算为例来说明两种网格过渡处的处理方法。设细网格节点间距为Δx，粗网格节点间距为mΔx，即粗网格节点间距是细网格节点间距的m倍。为表述方便，不妨取m=3，采用10阶精度，即N=5，如图2所示。图中 表示粗网格节点； 表示粗网格中的加密节点，其与粗网格节点一起组成细网格节点；“+”为求导点位置。①～⑥为粗细网格过渡区的6个一阶导数计算点，计算该6个点处的一阶导数所用的网格节点分别在图2中标示，其中①及其左边大网格区的各计算点按粗网格计算；⑥及其右边的细网格区各计算点按细网格计算；②～⑤4个点需按式（5）计算。
图2 两种网格过渡区计算示意图
一般取2N阶差分计算精度时，在粗、细网格分界的细网格一侧共有N-1个计算点需要采用如式（5）给出的对称不等间距节点差分算子进行一阶导数估算，每一个点的差分算子不同，加上粗网格和细网格内部计算点的差分算子，这样共有N+1个不同的差分算子。N+1个不同的差分算子可事先算好存于内存数组中供每次计算调用。
图3 10阶精度（N=5）不同计算点差分算子对应的滤波响应
①～⑥分别为图2中对应计算点的差分算子的滤波响应；⑦为理想的滤波响应
图3 给出的是图2中的①～⑥求导计算点的估算一阶导数差分算子的滤波响应。对于计算点⑥，由于参加计算的节点为细网格中的相邻2N个网格节点，显然其差分算子的滤波响应与理想的滤波响应最接近，精度最高；对于计算点①，参加计算的节点为粗网格中的相邻2N个网格节点，其差分算子的滤波响应仅在低波数与理想的滤波响应接近，精度最低；而对于计算点②～⑤，精度介于计算点①与⑥之间，且随着参加计算的近距离点增加，其精度越来越高。
在粗细网格过渡区一阶导数的估计精度不一致可能会引起反射，附加计算噪声，现对此做出分析。
用有限差分方法估算空间一阶导数的精度由差分频散决定，有限差分算子的滤波响应只能在低波数段逼近一阶导数算子的滤波响应，在高波数段将出现严重的频散。设kα为具有可接受差分频散水平的最高波数，即在k≤kα的低波数区， （k）与i2πk足够逼近，频散很小，对最终正演结果的影响可忽略不计。记kα=αkN，这里kN=1/（2Δx），0＜α＜1，α值由差分算子决定，如：对均匀网格时的10 阶精度的差分算子，可认为α约为。又设模拟地震波场的最大波数为kmax，它由子波最高频率fmax与最低速度vmin决定，即kmax=fmax/vmin。为了使有限差分数值模拟计算结果不受差分频散的显著影响，必须选取Δx满足α/（2Δx）=kα＞kmax=fmax/vmin，即
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式（7）是保证数值模拟计算精度的空间离散步长Δx应满足的条件，只要满足条件（7），则在波数范围［0，kmax］内差分频散误差可忽略。
采用变网格计算，粗网格尺度也应该满足式（7），即
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否则波场在粗网格区传播就会产生强的频散噪声。式（8）成立，则条件（7）必然满足，由前面对两种网格过渡区的差分算子精度的分析结论知，此时过渡区的差分算子均满足精度要求，即kα＞kmax。既然所有差分算子都能够满足不产生明显的差分频散噪声的要求，差分算子变化也将不会引起明显的计算误差。
因此，对于两种网格过渡区波场传播的衔接问题，上述分析的结论是只要粗网格计算满足精度要求，即不产生明显的差分频散，则按本文的计算方法，在两种网格的过渡区不会出现明显的反射噪声，波场传播的模拟精度基本不受计算网格变化的影响。
3 弹性波方程变网格有限差分正演模拟的实现
实现方法
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以二维弹性波方程数值模拟计算来说明变网格有限差分法的实现。利用二维弹性波方程进行有限差分正演计算，在交错网格中的递推算式为
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上式中， 和 分别表示 （x，z，t） 和 ∂z（x，z，t） 的有限差分估计，余类推。在式（10）中，ρ，c11，c13，c33及c55都是空变的，为书写简洁，略去了其空间下标。计算中对边界的处理是，在顶边界采用自由边界条件，在其他数值边界则采用PML吸收边界条件［4，6］。
图4 粗、细两种网格中计算节点的布排
在一定的网格尺度下，交错网格计算具有精度高的优点。当采用变网格，即在模型局部用细网格剖分进行计算时，关键是要合理布置计算节点，以保证在所有计算节点均能采用交错网格计算方式。图4 以粗细网格尺度比等于3 为例，给出本文采用的计算节点布排方式，不难看出，要保持交错网格的计算方式，x和z方向粗细网格尺度比 mx和 mz都必须为奇数。
对波场递推计算中空间一阶导数的有限差分估算，根据节点所处位置，分为 3种情况分别处理（为简化图示，不妨设差分算子长度N=2，即4阶精度）：
（1）对细网格区域之外（图4实线框之外）的计算节点采用粗网格进行计算；
（2）对细网格区域内部（图4虚线框内）的计算节点采用细网格进行计算；
（3）对细网格边界区域（图4虚线框与实线框之间）的计算节点按图2描述的方法进行计算，但在计算前对参与计算的某些点（图4 中空心点所在的位置）的波场值需要通过内插得到，本文采用拉格朗日插值方法，内插阶数与差分算子的阶数相同。
算例
首先，用一个均匀介质模型检验网格变化是否对模拟波场传播产生明显的影响。
如图 5 所示，模型大小为 1000m×1000m，vP=3000m/s，vS=1800m/s，ρ=，vz震源位于模型正中位置，采用两种网格划分进行正演计算。第一种网格划分如图5（a）所示，在225～275m深度段（图中阴影部分）用1m×1m的细网格，其余部分用5m×5m的粗网格，采用该变网格进行正演计算，图5（b）和（c）分别是160ms时刻的x分量和z分量波场切片；第二种网格划分如图5（d）所示，在725～775m深度段（图中阴影部分）用1m×1m的细网格，其余部分用5m×5m的粗网格，采用该变网格进行正演计算，图5（e）和（f）分别是160ms时刻的x分量和z分量波场切片。比较两组计算结果可以看到，图（b）与（e），（c）与（f）几乎没有差别，即局部采用细网格对波场传播没有带来明显的影响。为了看得更清楚，将沿过震源的垂直线上（图5（d）中虚线所示）的波传播情况显示于图6，从向上、向下两个方向传播的波的一致性可知，波通过细网格区域时没有产生反射噪声。
图5 变网格计算与波场切片
其次，通过一个含不同尺度圆形洞的介质模型正演结果观察变网格差分计算的效果。
如图7所示，模型大小为1500m×600m，vP=5000m/s，vS=3000m/s，ρ=，在模型中部500m深度上分布3个半径分别为5m，10m，20m的3个圆形洞，洞间相距200m，洞内vP=1800m/s，ρ=。模拟野外地震观测，炮间距10m，道间距5m，排列长度为1500m，中间激发，激发震源处于模型中部地表，激发子波主频为40Hz，采用变网格计算，粗网格尺度为5m×5m，细网格（图7上的白色虚线框内）尺度为1m×1m，共得150个炮记录，抽出零偏移距剖面，其结果如图8所示。图9（a）是激发点位于模型中部的一炮记录；图9（b）是与图9（a）相对应的对整个模型用1m×1m细网格计算的炮记录。将这两个炮记录进行对比可看到二者差别甚微，证实采用变网格计算基本没有降低计算精度。但采用变网格计算却极大地减少了计算量，就该模型来说，如果对整个模型采用1m×1m的网格进行计算，其计算量约为采用上述变网格计算的计算量的15倍。不难看出，如果对更大尺度的模型进行正演计算，采用变网格计算对减少计算量就显得更有必要。
图6 变网格对波场传播影响测试
图7 含圆洞的介质模型
4 结论
在对复杂介质进行数值模拟计算时，采用变网格计算是解决计算精度与计算量之间矛盾的有效途径。理论分析和数值模拟结果表明，本文给出的适应变网格计算的弹性波方程正演模拟实现方法保持了交错网格高阶差分的精度高特点，在粗细网格过渡区不产生人为反射噪声，是一种在保证计算精度前提下减少计算量的有效实用方法。
图8 圆洞模型的零偏移距剖面
图9 变网格与固定小网格计算的炮记录对比
参考文献
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