《环境水文地质学》课程教学大纲

环境水文地质学课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：260379课程名称：环境水文地质学英文名称：Hydrology课程类别：专业选修课 学 时：27学时学 分：1.5学分适用对象：环境工程专业考核方式：考试（闭卷考试，平时成绩占总成绩的30）先修课程：工程力学、高等数学二、课程简介环境水文地质学是一门应用广泛、实用性强的学科，是研究地球上各种水体的形成、运动变化规律以及地理分布的科学。通常所说的水文学是指陆地水文学，而陆地水文学又包括水文学及水文调查、河流动力学、水文学原理、水文地理学、水文预报、水文分析与计算、工程水文学、城市水文学，而课程主要是工程水文学的内容。本课程的总学时为30学时，课堂教学都是按环境工程专业的专业特点而设定的，而与环境工程专业关系不为紧密的则建议自学。环境水文地质学是研究水文现象的变化规律及其在环境工程和给水排水工程上应用的学科，本课程主要讲授与城市供水系统的取水和雨、污水收集排放相关的水文学知识。结合专业需要，使学生了解水文现象的基本特点，掌握水文学的基本原理，学会水文分析计算的基本方法，熟悉水文资料的搜集、整理与应用，以完成专业培养计划要求的有关基本业务训练，为后续专业课程的学习和以后从事专业工作解决水文问题打下良好的基础。三、课程性质与教学目的（一）课程的性质环境水文地质学课程作为环境工程专业的一门专业选修课，它与水资源利用与保护、环境监测、环境影响评价构成一个课程系列。其重点是介绍水文学的基本知识、水文资料的收集和整理方法、水文资料的应用、水文分析计算的基本原理和方法。（二）课程的任务1为学习排水管网、水工程施工、水源工程、环境保护等后续知识打好基础，为本专业学生拓宽知识面、扩大就业范围做好知识储备。2使学生应掌握水循环、水运动的基本规律及数理统计的基本方法，具备资料收集、整理及统计分析的基本能力。3使学生具备应用水文学及供水水文地质的知识解决取水构筑物设计、施工中的技术问题的能力；4能应用水文、气象和水文地质知识解决工作中的实际问题；5能制定水资源合理开发利用规划，有效保护水资源，科学实施用水管理；6通过本课程所奠定的知识基础，学好后续专业课，从而进一步构成本专业系统完整的知识体系；应培养收集、整理水文学及水文地质资料的能力，并应用数学工具，通过对数据的统计，对现象的分析，总结出规律性的东西。四、教学内容及要求 第1章 绪论（一） 目的与要求1. 要求学生掌握环境水文地质学的基本概念；2. 认识水分循环的客观规律，了解其各项影响因素间的内在联系，为改造自然，开发水利资源提供理论依据。（二） 教学内容第1.1节 水文现像及水分循环1. 主要内容1.1.1. 概念 1.1.2. 水分循环研究水分循环的目的、水分循环图解2. 基本概念和知识点基本概念：水文现象、蒸发、截留蒸发、叶面散发、渗流、地面径流、地下径流第1.2节 水文水的任务及作用1. 主要内容1.2.1. 概念水文学、陆地水文学1.2.2. 陆地水文学包括水文学及水文调查、河流动力学、水文学原理、水文地理学、水文预报、水文预报、水文分析与计算、工程水文学、城市水文学1.2.3. 本教材的目的了解河川水文现象的基本规律；掌握水文统计的基本原理与方法，能够独立地进行一般水文资料的收集、整理工作；具有一定的水文分析计算技能；学会使用水文资料，为我们的工程规划和设计提供依据。2. 基本概念和知识点基本概念：水文学第1.3节 水文学与给排水工程的关系1. 主要内容水文学为给排水工程的规划、设计、施工及管理提供正确的水文资料及分析成果；为充分开发与合理利用水利资源，减免水害提供了科学依据。水文现像的特性2. 基本概念和知识点知识点：了解水文学在工程中的应用第1.4节 水文现象的特性1. 主要内容1.4.1. 水文现象时程变化的周期性与随机性的对立统一每年的周期性变化、年年不会完全相同1.4.2. 水文现象地区分布的相似性与特殊性的对立统一地理位置相近，气候因素与地理条件也相似，则水文现象在一定的范围内也相似。地理位置与气候因素相似，地形地质等条件有差异，则水文变化规律也会有差异。水文现像的研究方法2. 基本概念和知识点知识点：理解水文现象的四个特性（三） 实践环节与课后练习课后要求学生复习本章节的概念。（四） 教学方法与手段本章节的主要教学手段是多媒体教学。第2章 水文学的一般概念与水文测验（一） 目的与要求1. 要求学生掌握河流和流域的基本概念；2. 要求学生掌握河川的表示方法；3. 要求学生掌握了解河川径流的形成过程及影响因素；4. 要求学生掌握河川水文资料的观测方法；5. 要求学生掌握水位与流量关系曲线的绘制和延长的方法。（二） 教学内容第2.1节 河流和流域1. 主要内容2.1.1. 干流及支流 2.1.2. 河长及弯曲系数河长和弯曲系数的概念、河长的测量方法2.1.3. 河槽基本特征河流的平面形态、河流的纵断面、河流的横断面、河流的比降2.1.4. 河流分段河源、上游、中游、下游、河口2.1.5. 分水线及流域分水线及流域的概念2. 基本概念和知识点基本概念：干流、支流、河长和弯曲系数知识点：了解河槽的基本特点、理解分水线与流域间的关系第2.2节 河川径流及其表示方法1. 主要内容2.2.1. 河川径流的基本概念2.2.2. 河川径流量的表示径流特征值间的关系2. 基本概念和知识点基本概念：河川径流、河川径流量、地面径流、地下水、固体径流、流量Q、径流总量W、径流模数M、径流深度Y、径流系数知识点：理解各径流特征值所表达的意义第2.3节 河川径流形成过程及影响径流的因素1. 主要内容2.3.1. 河川径流形成过程及其特征时期降雨补给的河流的形成过程、我国河流的形成过程2.3.2. 影响径流的主要因素流域的气象条件、流域的地理位置、流域的地形特征、流域形状和面积、流域的植被、流域内的土壤及地质构造、湖泊和沼泽、水利化措施2.3.3. 地下径流2.3.4. 固体径流2. 基本概念和知识点基本概念：地下径流、固体径流知识点：影响径流的主要因素第2.4节 流域水量平衡1. 主要内容2.4.1. 流域的水文因素降水、蒸发和径流2.4.2. 闭合流域2.4.3. 水量平衡方程前提、原理、方程推导过程2. 基本概念和知识点知识点：水量平衡方程第2.5节 河川水文资料的观测方法1. 主要内容2.5.1. 水位观测水位、绝对基面、水位观测2.5.2. 流量测算测算方式、测量设备、测量断面的选择及面积计算、测量与计算、2.5.3. 泥沙测算悬移质输沙：悬沙、悬移质输沙率、河流含沙量、含沙量的测验方法、悬移质输沙率的测量推移质输沙：底沙、推移质泥沙测验2.5.4. 冰凌观测形成冰凌的地理位置、冰棱观测项目的分类2. 基本概念和知识点基本概念：水位、绝对基面、悬移质输沙率、河流含沙量、推移质输沙率知识点：掌握流量的测算方法第2.6节 水位与流量关系曲线1. 主要内容2.6.1. 水位与流量关系曲线的绘制根据实测数据绘制曲线、影响水位流速曲线的因素2.6.2. 水位与流量关系曲线的延长根据水位­­面积、水位流速关系曲线作高、低水延长；以断流水位为控制作低水位延长。2.6.3. 水位流量关系曲线的应用2. 基本概念和知识点知识点：水位与流量关系曲线的绘制及延长（三） 实践环节与课后练习课后要求学生复习本章节的概念。（四） 教学方法与手段本章节的主要教学手段是多媒体教学。第3章 水文统计基本原理与方法（一） 目的与要求1. 要求学生掌握水文统计的基本概念；2. 要求学生理解概率、频率、累计频率和重现期；3. 要求学生掌握概率运算定理；4. 了解水文标准大工程中的应用；5. 要求学生掌握水文现象经验频率曲线的基本特点及曲线的绘制方法；6. 要求学生掌握均值、均方差、变差系数和偏态系数对频率曲线形态的影响；7. 要求学生掌握皮尔逊型曲线和克里茨基-闵凯里曲线的应用范围；8. 要求学生掌握试错适线法和三点适线法；9. 要求学生掌握抽样误差的计算方法及分布特点；10. 要求学生掌握相关分析的基本方程、相关分析的误差和相关分析应注意的事项。（二） 教学内容第3.1节 概 述1. 主要内容3.1.1. 事件3.1.2. 总体、样本、样本容量3.1.3. 数理统计法对水文资料的要求检查资料的可靠性、检查资料的一致性、检查资料的代表性2. 基本概念和知识点基本概念：必然事件、不可能事件、随机事件、随机变量、总体、样本、样本容量知识点：掌握水文资料的选取原则第3.2节 概率和频率1. 主要内容3.2.1. 概率和频率概率计算式、频率计算式3.2.2. 概率运算定理概率相加定理、概率相乘定理3.2.3. 随机变量的概率分布随机变量的概率分布、频率密度曲线、频率分布曲线3.2.4. 累积频率和重现期累积频率与随机变量的关系、重现期的计算式3.2.5. 设计标准2. 基本概念和知识点基本概念：累积频率和重现期知识点：概率计算、频率计算、重现期的计算、频率密度曲线、频率分布曲线第3.3节 经验频率曲线1. 主要内容3.3.1. 经验频率曲线经验频率曲线概述3.3.2. 经验频率公式频率公式P=m/n×100%、我国目前使用的是数学期望公式P=m/(n+1)×100%3.3.3. 经验频率曲线的绘制和应用经验频率曲线的绘制过程：排序、计算、坐标确定、曲线绘制根据工程设计标准指定的频率，在曲线上查出所需的水文数据3.3.4. 经验频率曲线的外延原因、通常采用理论曲线，而不用经验曲线进行外延2. 基本概念和知识点知识点：经验频率曲线的绘制及外延第3.4节 统计参数1. 主要内容3.4.1. 均值加权平均法、算术平均法、均值的应用3.4.2. 均方差和变差系数均方差的计算式、变差系数的计算式3.4.3. 偏态系数偏态系数的由来、偏态系数的定义、对频率分布的影响、经验算法2. 基本概念和知识点基本概念：均值、均方差、变差系数和偏态系数知识点：各统计参数的意义第3.5节 理论频率曲线1. 主要内容3.5.1. 皮尔逊型曲线曲线方程式、曲线方程中的参数与统计参数的关系、理论频率曲线的绘制、统计参数对皮尔逊曲线的影响3.5.2. 克里茨基-闵凯里曲线皮尔逊曲线的局限性、克里茨基和闵凯里概率曲线特点及优点2. 基本概念和知识点知识点：统计参数与皮尔逊型曲线之间的关系；皮尔逊曲线的局限性；克里茨基和闵凯里概率曲线特点第3.6节 抽样误差1. 主要内容3.6.1. 误差来源3.6.2. 抽样误差概述3.6.3. 抽样误差分布3.6.4. 抽样误差计算公式绝对误差、相对误差2. 基本概念和知识点基本概念：绝对误差、相对误差知识点：抽样误差的由来和计算第3.7节 现行水文频率计算方法适线法1.