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《地下水水文学》教学大纲

2016-05-19 作者:管理员 点击次数:

《地下水水文学》教学大纲

Groundwater Hydrology

课程编码:21A42013 学分: 3.0 课程类别:专业基础课(必修课)

计划学时:48 其中讲课:48 实验或实践:0 上机:0

适用专业:水文与水资源工程

推荐教材:束龙仓等著,《地下水水文学》,中国水利水电出版社,2009年。

参考书目:王大纯等著,《水文地质学基础》,地质出版社,2006年。

张元禧,施鑫源著,《地下水水文学》,中国水利水电出版社,1998年10月第一版。

课程的教学目的与任务

本课程的教学目的是在水文循环基本原理的基础上,提高学生对地下水的形成、储存、运动、补给、排泄等特征变化规律的认识;进一步加深学生对野外实验设计的理解,进而为学生从事水文方面研究和进入研究生学习打下基础。通过本课程的学习,使学生掌握地下水的形成、储存、补给、排泄、动态与平衡等特征的变化规律;理解地下水运动的基础理论知识,并使学生初步掌握地下水动态长期观测资料整理与分析的基本方法、野外试验设计与试验资料整理与分析的基本方法、地下水资源评价的基本方法和水量平衡的基本分析方法;运用数理统计的方法,通过站网观测资料和试验资料来了解地下水动态,并作出地下水资源的初步评价。

课程的基本要求

1、使学生了解地下水的形成、储存、运动、补给和排泄等特征的变化规律;通过对地下水基础理论的讲解分析,使学生掌握地下水流向井、河渠的运动的原理和计算方法。

2、通过课堂讲解、讨论和学生课下阅读、思考,使学生在掌握水文循环和水量平衡原理的基础上,对地下水野外试验设计与动态监测等能有一定的独立思考能力。

3、要求学生在学完本课程后,在地下水运动的基本理论基础上,运用数理统计的方法,独立地进行地下水资源的初步评价。

各章节授课内容、教学方法及学时分配建议

第0章 绪论 建议学时:1

[教学目的与要求] 了解国内外地下水资源开发利用的概况和出现的环境问题,理解地下水水文学的发展历史,了解地下水水文学的基本内容

[教学重点与难点] 地下水资源开发利用出现的环境问题

[授 课 方 法]以课堂讲授为主,课堂讨论和课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 地下水资源开发利用概况

一、国外地下水资源开发利用概况

二、我国地下水资源开发利用概况

三、与地下水开发利用有关的环境问题

第二节 地下水水文学发展简史

第三节 地下水水文学的基本内容

第一章 地下水及其赋存 建议学时:5

[教学目的与要求] 理解自然界水的分布、水循环过程和水均衡方程,掌握岩土中的空隙分类、特点,掌握水在岩土中的赋存形式、岩土的水理性质,掌握含水层、隔水层及弱透水层的含义,理解包气带水、潜水、承压水的概念、特点及等水位线图,了解不同含水介质中的地下水。

[教学重点与难点] 岩土中空隙的分类,水在岩土中的赋存形式,岩土的水理性质,含水层,隔水层,弱透水层,潜水,承压水。

[授 课 方 法] 以课堂讲授为主,课堂讨论和课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 自然界水的分布、循环与均衡

一、自然界水的分布

二、自然界水的循环

三、自然界的水均衡

第二节 地下水的赋存

一、岩土中的空隙

二、水在岩土中的赋存形式

三、岩土的水理性质

四、含水层、隔水层及弱透水层

第三节 不同埋藏条件下的地下水

一、包气带水

二、潜水

三、承压水

第四节 不同含水介质中的地下水

一、孔隙水

二、裂隙水

三、岩溶水

第二章 地下水的物理性质和化学成分 建议学时:4

[教学目的与要求] 理解地下水的物理性质,了解地下水的化学成分,掌握地下水化学成分的综合指标,理解地下水化学成分的形成作用与主要成因类型。

[教学重点与难点] 地下水化学成分的综合指标,地下水化学成分的形成作用

[授 课 方 法] 以课堂讲授为主,课堂讨论和课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 地下水的物理性质

一、温度

二、颜色

三、透明度

四、嗅(气味)

五、味

六、密度和比重

七、导电性和导热性

八、放射性

第二节 地下水的化学成分

一、地下水的化学成分

二、地下水化学成分的综合指标

三、库尔洛夫式

第三节 地下水化学成分的形成作用及成因类型

一、地下水化学成分的形成作用

二、地下水化学成分的基本成因类型

三、地下水化学成分的分析内容与分类图示

第三章 地下水的补给、径流与排泄 建议学时:4

[教学目的与要求] 理解地下水的补给来源、影响补给的因素及补给量的确定方法,理解地下水排泄的主要方式、影响排泄的因素及排泄量的计算方法,掌握地下水径流方向、径流强度、径流量、径流基本类型以及影响径流的因素等。

[教学重点与难点] 地下水补给来源,地下水排泄的主要方式,地下水径流强度与径流量,地下水径流基本类型。

[授 课 方 法] 以课堂讲授为主,课堂讨论和课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 地下水的补给

一、大气降水的补给

二、地表水对地下水的补给

三、凝结水的补给

四、含水层之间的补给

五、地下水的其他补给来源

第二节 地下水的排泄

一、泉

二、泄流

三、蒸散发

四、不同含水层之间的排泄

五、人工排泄

第三节 地下水的径流

一、地下水径流方向与水交替类型

二、地下水径流强度与径流量

三、地下水径流基本类型与地下水径流系统

四、影响地下水径流的因素

第四章 地下水动态与均衡 建议学时:4

[教学目的与要求] 掌握地下水动态与均衡的基本概念,理解影响地下水动态的因素,掌握地下水动态类型及主要特征,了解地下水动态预测方法,理解地下水均衡方程及应用。

[教学重点与难点] 地下水动态与均衡的基本概念,地下水动态类型及主要特征。

[授 课 方 法] 以课堂讲授为主,课堂讨论和课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 地下水动态与均衡的基本概念

第二节 地下水动态

一、泉

二、泄流

三、蒸散发

四、不同含水层之间的排泄

五、人工排泄

第三节 地下水的径流

一、地下水径流方向与水交替类型

二、地下水径流强度与径流量

三、地下水径流基本类型与地下水径流系统

四、影响地下水径流的因素

第五章 地下水运动的基础理论 建议学时:6

[教学目的与要求] 理解地下水的状态方程,掌握储水率与储水系数,理解渗流的原理,掌握渗透速度、地下水的水头和水力坡度,理解Darcy定律的原理及其适用范围,掌握渗透率、渗透系数和导水系数,理解地下水流运动的基本方程,理解Dupuit假设、Boussinesq方程。

[教学重点与难点] 渗透速度,地下水的水力坡度,Darcy定律,Dupuit假设,Boussinesq方程。

[授 课 方 法] 以课堂讲授为主,课堂讨论和课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 地下水渗流的基本知识

一、地下水的状态方程

二、多孔介质及其性质

三、储水率与储水系数

四、渗流

五、渗透速度

六、地下水的水头和水力坡度

七、地下水流态

第二节 地下水渗流的基本定律

一、Darcy定律

二、Darcy定律的适用范围

三、非线性运动方程

四、渗透率、渗透系数和导水系数

第三节 地下水流运动的基本方程

一、渗流连续性方程

二、承压水运动的基本微分方程

三、潜水运动的基本微分方程

第六章 地下水流向完整井的运动 建议学时:6

[教学目的与要求] 理解井的分类、井的水位降深及其观测,理解承压井和潜水井的Dupuit-Thiem公式及公式的应用,理解Theis公式的原理、近似表达式及其反映的规律,学会利用Theis公式进行参数计算的方法,理解潜水流向井的非稳定运动的近似算法,降深-时间曲线的三个阶段,了解Boulton迟后排水分析法。

[教学重点与难点] 承压井和潜水井的Dupuit-Thiem公式,Theis公式的原理、近似表达式及其反映的规律,Theis公式进行参数计算的方法。

[授 课 方 法] 以课堂讲授为主,课堂讨论和课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 基础知识

一、井的类型

二、水位降深及其观测

三、井结构与井内水位降深

第二节 地下水流向井的稳定流运动

一、承压井的Dupuit-Thiem公式

二、潜水井的Dupuit-Thiem公式

三、承压-潜水井的流量公式

四、Dupuit-Thiem公式的应用

第三节 承压水流向井的非稳定运动

一、Theis公式

二、Theis公式的近似表达式

三、Theis公式所反映的规律

四、Theis公式的应用

第四节 潜水流向井的非稳定运动

一、近似算法

二、Boulton迟后排水分析法

第七章 地下水流向河渠的运动 建议学时:5

[教学目的与要求] 理解河渠间潜水的稳定运动的数学模型及其解,掌握河渠间潜水运动的特点及其应用,理解河渠附近潜水和承压水的稳定运动的原理,理解河渠附近潜水非稳定运动的模型及其解,学会应用解计算含水层的参数。

[教学重点与难点] 河渠间潜水、河渠附近潜水和承压水的稳定运动的原理。

[授 课 方 法] 以课堂讲授为主,课堂讨论和课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 河渠间地下水稳定运动

一、河渠间潜水的稳定运动

二、河渠附近潜水的稳定运动

三、河渠附近承压水的稳定运动

第二节 河渠附近潜水非稳定运动

一、模型及其解

二、特定解及其水文地质意义

三、解的应用

第八章 野外试验与动态观测 建议学时:4

[教学目的与要求] 了解抽水试验的目的与分类,了解抽水孔和观测孔设计的方法,理解单孔稳定流、非稳定流抽水试验的设计原理,学会抽水试验资料的现场整理方法,了解渗水试验、钻孔注水试验和地下水示踪试验的方法,了解地下水动态监测网分类与设计方法。

[教学重点与难点] 单孔稳定流抽水试验设计,非稳定流抽水试验设计,抽水试验资料的现场整理。

[授 课 方 法] 以课堂讲授为主,课堂讨论和课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 抽水试验设计与资料分析

一、抽水试验的目的

二、抽水试验的分类与选择

三、抽水孔和观测孔设计

四、单孔稳定流抽水试验设计

五、非稳定流抽水试验设计

六、抽水试验资料的现场整理

第二节 其他野外试验方法(自学)

一、渗水试验

二、钻孔注水试验

三、地下水示踪试验

第三节 动态监测网分类及其设计方法

一、动态监测网分类与监测网质量的影响因素

二、动态监测网设计方法

第九章 地下水资源评价 建议学时:4

[教学目的与要求] 掌握地下水资源的特点与地下水储量的分类,掌握补给量、储存量和可开采量的概念和计算方法,理解地下水资源评价的原则、方法和步骤,掌握水均衡法、数值法进行地下水资源量计算,了解地下水文分析法进行地下水资源量计算。

[教学重点与难点] 地下水资源的特点与分类,地下水资源评价的原则和步骤,水均衡法和数值法进行地下水资源量计算。

[授 课 方 法] 以课堂讲授为主,课堂讨论和课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 地下水资源的特点及分类

一、地下水资源的特点

二、地下水资源的分类

第二节 地下水资源评价的原则、方法和步骤

一、地下水资源评价的原则

二、地下水资源评价的方法

三、地下水资源评价的步骤

第三节 地下水资源量计算的主要方法

一、水均衡法

二、数值法

三、地下水文分析法

四、其他方法

第十章 地下水污染 建议学时:1

[教学目的与要求] 掌握地下水污染的基本概念和特点,理解地下水的主要污染源及主要的污染途径,了解地下水修复的几种处理方法。

[教学重点与难点] 地下水污染的基本概念和特点,地下水的主要污染源及污染途径。

[授 课 方 法] 以课堂讲授为主,课堂讨论和课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 地下水污染的基本概念及特点

一、地下水污染的基本概念

二、地下水污染的特点

第二节 地下水污染源及污染途径

一、地下水污染源

二、地下水污染方式

三、地下水污染途径

第三节 地下水污染修复(自学)

一、异位处理方法

二、原位处理方法

三、污染物自然衰减作用

第十一章 地下水水质评价 建议学时:2

[教学目的与要求] 学会进行饮用水水质评价,了解工业用水水质评价、农田灌溉用水水质评价和矿泉水水质评价。

[教学重点与难点] 饮用水水质评价。

[授 课 方 法] 以课堂讲授为主,课堂讨论和课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 饮用水水质评价

一、饮用水的物理性质

二、溶解的普通盐类

三、微量有毒元素

四、细菌和有机污染物

第二节 工业用水水质评价(自学)

第三节 农田灌溉用水水质评价(自学)

第四节 矿泉水水质评价(自学)

第十二章 地下水资源管理 建议学时:2

[教学目的与要求] 理解地下水资源管理的基本含义,了解地下水位的控制与优化、地下水水质的改良、控制及分质供水,了解人工地下水回灌的方法及地下水库的建立和调蓄,了解水资源管理机构和水资源法律。

[教学重点与难点] 地下水资源管理的基本含义。

[授 课 方 法] 以课堂讲授为主,课堂讨论和课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 地下水资源管理的基本含义

第二节 地下水资源管理的主要内容

一、地下水位的控制与优化

二、地下水水质的改良、控制及分质供水

三、人工地下水回灌

四、地下水库的建立和调蓄

五、健全的水资源管理机构和合理的水资源法律

第三节 地下水资源保护

撰稿人:武玮 审核人:桑国庆

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